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第3课时元素周期表及其应用目标与素养：1.知道元素周期表的结构。(宏观辨识)2.会比较同周期、同主族元素的金属性和非金属性的变化规律，知道元素周期表金属元素区和非金属元素区的划分。(宏观辨识与微观探析)3.体会元素周期表在学习元素化合物知识与科学研究中的重要作用。(科学态度与社会责任)一、元素周期表的结构1．编排原则(1)横行：电子层数相同，每一个横行称为一个周期。(2)纵行：最外层电子数相同，每个纵行称为一个族(第8、9、10纵行除外)。2．结构(1)周期(即横行)类别周期序数起止元素包括元素种数核外电子层数短周期11H～2He2123Li～10Ne82311Na～18Ar83长周期419K～36Kr184537Rb～54Xe185655Cs～86Rn326787Fr～26(未满)7(2)族(18个纵行，16个族)(1)元素周期表中所含元素种类最多的族是ⅠA族吗？(2)观察元素周期表中族的排列顺序分析同一周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数的差值是多少？[提示](1)不是。ⅢB族元素种类最多，因为其包含镧系和锕系元素。(2)第2、3周期相差1，第4、5周期相差11，第6、7周期相差25。二、主族元素性质的递变规律1．元素金属性与非金属性递变规律(1)同周期(从左到右)元素性质的递变规律(2)同主族(自上而下)元素性质的递变规律微点拨：元素周期表中左下方是金属性最强的元素(铯，放射性元素除外)，右上方是非金属性最强的元素(氟)。碱性最强的是CsOH，酸性最强的含氧酸是HClO4。2．金属元素与非金属元素的分区(1)分界线的划分请填写出图中序号所表示的内容：①增强②增强③增强④增强⑤Al⑥Si⑦金属⑧非金属(2)分界线附近元素的性质：既能表现出一定的金属性，又能表现出一定的非金属性。三、元素周期表的应用1．帮助我们更好地学习和研究化学元素的原子结构决定了元素在周期表中的位置，而元素在周期表中的位置反映了元素的原子结构和元素的性质特点，我们可以根据元素在周期表中的位置，推测元素的原子结构，预测其主要性质。2．借助元素周期表研究合成有特定性质的新物质(1)在金属和非金属的分界线附近寻找半导体材料，如锗、硒、硅等。(2)在过渡元素(副族和Ⅷ族元素)中寻找各种优良的催化剂和耐高温、耐腐蚀的合金材料。3．推进化学科学的发展元素周期表不仅对元素进行了分类，也揭示了一系列的科学观念，如结构决定性质、量变引起质变、复杂现象中蕴涵着简洁的规律等。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)元素周期表共有18个纵行，称为18个族。()(2)最外层有2个电子的元素一定是第ⅡA族元素。()(3)处于金属和非金属分界线附近的元素常用作催化剂材料。()(4)金属元素不可能具有非金属性，非金属元素不可能具有金属性。()[提示](1)×(2)×(3)×(4)×2．关于元素周期表的说法正确的是()A．元素周期表有8个主族B．ⅠA族的元素全部是金属元素C．元素周期表有7个周期D．短周期是指第1、2周期C[周期表中有7个主族，A选项错误；ⅠA族中的氢元素是非金属元素，B选项错误；短周期是指第1、2、3周期，D选项错误。]3．查阅元素周期表，指出下列微粒结构示意图表示的各是什么微粒？指出它们在周期表中的位置。微粒：________、________、________、________。位置：________、________、________、________。[解析]根据原子序数等于核电荷数，通过查阅元素周期表，可以确定以上元素分别是8号元素氧、11号元素钠、17号元素氯，再根据核电荷数和核外电子数的比较，判断微粒的种类。[答案]ONa＋ClCl－第2周期ⅥA族第3周期ⅠA族第3周期ⅦA族第3周期ⅦA族认识元素周期表的结构1.同周期第ⅡA族和第ⅢA族元素原子序数差2．同主族相邻两元素原子序数差的情况(1)若为ⅠA、ⅡA族元素，则原子序数的差等于上一周期元素所在周期的元素种类数。(2)若为ⅢA族至0族元素，则原子序数的差等于下一周期元素所在周期的元素种类数。【典例1】(2019·全国卷Ⅲ)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是()A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物C．X与Z可形成离子化合物ZXD．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸B[X、Y、Z均为短周期主族元素，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，Y的最外层电子数不可能是8，只能为2，且Y原子半径大于Z，所以Y为Mg，X、Y、Z原子的最外层电子数之和为10，故X为C，Z为Si。A项，MgO的熔点高于CO2、CO的熔点，错误；B项，元素的非金属性越强，则其气态氢化物的热稳定性越强，C的非金属性强于Si，故CH4的热稳定性大于SiH4，正确；C项，X与Z形成的SiC是共价化合物，错误；D项，Mg能溶于浓硝酸，但是Si单质不能溶于浓硝酸，错误。]1．下表为元素周期表，表中每个字母代表一种元素，请回答下列问题：(1)属于主族元素的是________________(填字母)。(2)K、L分别属于第________族、第________族。(3)属于第Ⅷ族元素的有________(填字母)。(4)第4周期与第3周期所含元素的数目之差为____________。(5)Cu与代号为O的元素的最高价氧化物对应的水化物的浓溶液反应的化学方程式为____________________。[解析](1)属于主族元素的是A、B、M、N、O、P、Q。(2)K、L分别位于元素周期表中第ⅠB族、第ⅡB族。(3)元素周期表中第8、9、10三个纵行统称为第Ⅷ族，故属于第Ⅷ族元素的有H、I、J。(4)第3周期有8种元素，第4周期有18种元素，故第4周期与第3周期所含元素的数目之差为10。(5)代号为O的元素是N，N的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，Cu与浓硝酸反应生成Cu(NO3)2、NO2、H2O，其化学方程式为Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。[答案](1)A、B、M、N、O、P、Q(2)ⅠBⅡB(3)H、I、J(4)10(5)Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O元素周期表中位—构—性的关系元素原子结构、元素在周期表中的位置和元素的主要性质三者之间的关系如下：具体表现：(1)结构与位置的关系结构最外层电子数＝主族序数电子层数＝周期序数位置(2)结构与性质的关系结构最外层电子数越少同一周期，电子层数越多同一主族→越易失电子，金属性越强最外层电子数越多同一周期，电子层数越少同一主族→越易得电子，非金属性越强性质(3)位置、结构和性质的关系【典例2】现有部分短周期元素的性质或原子结构如下表：元素编号元素性质或原子结构TM层上电子数是K层上电子数的3倍X最外层电子数是次外层电子数的2倍Y常温下单质为双原子分子，其氢化物水溶液呈碱性Z元素最高正价是＋7价(1)元素X位于元素周期表的第________周期________族，它的一种核素可测定文物年代，这种核素的符号是________。(2)元素Y的原子结构示意图为________，与氢元素形成一种离子YH＋4，写出某溶液中含有该微粒的检验方法：_____________。(3)元素Z与元素T相比，非金属性较强的是________(用元素符号表示)，下列表述中能证明这一事实的是________。a．常温下Z的单质和T的单质状态不同b．Z的氢化物比T的氢化物稳定c．一定条件下Z和T的单质都能与氢氧化钠溶液反应(4)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物对应的水化物中化学性质明显不同于其他三种的是________，理由是__________________。[解析]根据题目中T、X的电子层上的电子数的关系可确定T为S，X为C；常温下Y的氢化物水溶液呈碱性，则Y为N，Z元素的最高正价为＋7价(短周期中)，故Z为Cl。(1)碳元素位于周期表中第2周期ⅣA族，它的一种核素146C可测定文物年代。(2)Y是N，YH＋4为NH＋4，可以用浓NaOH溶液和红色石蕊试纸检验。(3)常温下Cl2和S的单质状态不同，属于物理性质，不能用于比较Cl、S的非金属性的强弱；HCl比H2S稳定，说明Cl的非金属性比S的强；Cl2和S都能与NaOH溶液反应，说明Cl2和S均既有氧化性又有还原性，不能说明Cl的非金属性比S的强。(4)四种元素最高价氧化物对应的水化物分别是H2SO4、H2CO3、HNO3、HClO4，其中只有H2CO3是弱酸且是非氧化性酸。[答案](1)2ⅣA146C(2)取适量溶液置于试管中，然后加入浓NaOH溶液，加热，若产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，可以证明该溶液中含有NH＋4(3)Clb(4)H2CO3H2CO3是弱酸(非氧化性酸)2．X、Y、Z、W为四种短周期元素。X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍；Y最高正价与最低负价的代数和为6；Z在地壳中的含量仅次于氧；Y、Z、W同周期，W的最低负化合价为－2。回答下列问题：(1)Y－的结构示意图为________。(2)写出含有10个中子的X原子的原子符号：________。(3)Z的最高价氧化物与Z同主族的单质A能发生置换反应，这个反应在工业上是获得Z的一步重要反应。写出该步反应的化学方程式，并用单线桥法标出电子转移的方向与数目：____________。(4)向足量的NaOH溶液中通入WX2，反应的离子方程式为_____。(5)Y的气态氢化物与氨气在空气中相遇有白烟生成，该反应的化学方程式为________________________。(6)ZX2与NaOH溶液反应的化学方程式为_________。[解析]X、Y、Z、W为四种短周期元素，X原子最外层电子数是核外电子层数的3倍，X为O元素，Y最高正价与最低负价的代数和为6，则Y为Cl元素，Z在地壳中的含量仅次于氧，Z为Si元素，Y、Z、W同周期，W的最低负化合价为－2，说明W的最外层有6个电子，W为第3周期的S元素。(1)Cl－的核电荷数为17，核外电子数为18，则Cl－的结构示意图为。(2)含有10个中子的O原子的质量数为8＋10＝18，原子符号为188O。(3)Z为Si元素，SiO2与单质C在高温下反应生成Si和CO，Si元素的化合价从＋4价降低到0价，C元素的化合价从0价升高到＋2价，用单线桥法表示电子转移的方向和数目的式子为。(4)SO2与足量的NaOH溶液反应生成Na2SO3和H2O，该反应的离子方程式为SO2＋2OH－===SO2－3＋H2O。(5)HCl气体与氨气反应生成氯化铵固体，所以有白烟生成，反应的化学方程式为HCl＋NH3===NH4Cl。(6)SiO2与NaOH溶液反应生成硅酸钠和水，反应的化学方程式为SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O。[答案](1)(2)188O(3)(4)SO2＋2OH－===SO2－3＋H2O(5)HCl＋NH3===NH4Cl(6)SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O1．关于元素周期表的说法不正确的是()A．元素周期表有7个主族B．ⅠA族的元素全部是金属元素C．元素周期表有7个周期D．短周期是指第1、2、3周期B[ⅠA族中的氢元素是非金属元素，B选项错误。]2．下列有关元素周期表中“族”的说法正确的是()A．元素周期表中共有七个主族、八个副族、一个0族B．同一主族元素原子最外层的电子数目不一定相同C．同一主族元素的化学性质相同D．族序数后标注A的元素是主族元素D[A项，元素周期表中还有第Ⅷ族，且元素周期表中包含的是七个副族，错误；B项，同一主族元素原子最外层的电子数目均相同，错误；C项，同一主族元素的化学性质相似而不是相同，错误。]3．下列关于元素周期表的叙述错误的是()A．镁是第ⅡA族元素B．第Ⅰ