元素周期表在化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用

內(nèi)蒙古牙克石林業(yè)第一中學(xué) 丁 良

一、精心設(shè)計元素周期表這節(jié)課

（一）元素周期表的編排原則

1.同一周期：電子層數(shù)相同，原子序數(shù)遞增的元素從左到右為同一周期；

2.同一族：最外層電子數(shù)相同，原子序數(shù)逐漸增大的元素從上到下為同一族。

（二）元素周期表的結(jié)構(gòu)

元素周期表共分為七個周期和十六個族，七個周期包括三短四長，一至七周期元素的種類分別為2、8、8、18、18、32、32種。在第六周期中，從57號鑭（La）到71號元素镥（Lu），共15種元素，它們的最外層和次外層電子層結(jié)構(gòu)及元素的化學(xué)性質(zhì)十分相似，這15種元素總稱為鑭系元素。排在周期表第六行，第三列。與此類似，在第七周期中，89號元素錒（Ac）到103號鐒（Lr）這15種元素總稱為錒系元素，排在第七行，第三列。十八個縱行十六個族包括七個主族、七個副族、第VIII族（包括8、9、10三個縱行的元素）和0族。

（三）元素周期表與激人奮進(jìn)的門捷列夫

“元素周期表”揭示了物質(zhì)世界的秘密，把一些看來似乎互不相關(guān)的元素統(tǒng)一起來，組成了一個完整的自然體系。它的發(fā)明，是近代化學(xué)史上的一個創(chuàng)舉，對于促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展，起了巨大的作用?？吹竭@張表，人們便會想到它的最早發(fā)明者---俄國化學(xué)家門捷列夫。腦海中會閃縮門捷列夫帶病堅持研究的感人場景。通過化學(xué)史的學(xué)習(xí)，激勵了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的熱情。

二、元素周期表中的“新發(fā)現(xiàn)”

元素周期表內(nèi)含豐富無形的信息，為學(xué)生們指點(diǎn)迷津。通過周期表，可以了解元素的原子序數(shù)、元素的位置、元素名稱、元素符號、元素的類別、相對原子質(zhì)量、價層電子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。有118種元素，分為金屬、非金屬、稀有氣體三類；“钅”字旁是金屬元素，“石”字旁為固態(tài)非金屬元素，“氣”字頭為氣態(tài)非金屬元素，有“氵”字旁的是液態(tài)非金屬元素（汞除外）；汞為液態(tài)金屬元素；按相對原子質(zhì)量的大小進(jìn)行排列；每周期開頭是金屬元素，后面是非金屬元素，最后為稀有氣體（氫除外）等；還可以對元素進(jìn)行分區(qū)，如硼、硅、砷、碲、砹和鋁、鍺、銻、釙的交界處畫一條虛線，虛線的左側(cè)為金屬元素，右側(cè)為非金屬元素；位于虛線附近的元素，既表現(xiàn)金屬元素的性質(zhì)，又表現(xiàn)為非金屬元素的性質(zhì)?？梢愿鶕?jù)元素在周期表中的位置認(rèn)識它們的性質(zhì)。

三、更深層次的尋找元素周期表的靈魂

（一）幾個量的關(guān)系

周期數(shù)=電子層數(shù) ；主族數(shù)=最外層電子數(shù)=最高正價數(shù)；|最高正價|+|負(fù)價|=8

（二）周期表中部分規(guī)律總結(jié)

1.最外層電子數(shù)大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；最外層電子數(shù)為1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素；最外層電子數(shù)為8的元素是稀有氣體元素(He除外)。

2.在周期表中，第ⅡA與ⅢA族元素的原子序數(shù)差別有以下三種情況：①第1～3周期(短周期)元素原子序數(shù)相差1；②第4、5周期相差11；③第6、7周期相差15。

3.每一周期排布元素的種類滿足以下規(guī)律：設(shè)n為周期序數(shù)，則奇數(shù)周期中為種，偶數(shù)周期中為種。

4.同主族相鄰元素的原子序數(shù)差別有以下二種情況：①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序數(shù)+該周期元素的數(shù)目=下一同期元素的原子序數(shù)；②第ⅣA～ⅦA族，上一周期元素的原子序數(shù)+下一周期元素的數(shù)目=下一周期元素的原子序數(shù)。

5.元素周期表中除第Ⅷ族元素以外，原子序數(shù)為奇(或偶)數(shù)的元素，元素所在族的序數(shù)及主要化合價也為奇(或偶)數(shù)。

6.對角線規(guī)則：沿周期表中金屬與非金屬分界線方向?qū)?左上角與右下角)的兩主族元素性質(zhì)相似，這一規(guī)律以第二、三周期元素間尤為明顯。

四、合理使用元素周期表，使其真正成為打開解題之門的金鑰匙

（一）推測一定原子序數(shù)的原子在周期表的位置

【理解應(yīng)用】據(jù)周期表結(jié)構(gòu)，推測原子序數(shù)為85號的元素在周期表中的哪一周期？哪一族？

【案例分析】推測元素在哪一周期：85-2-8-8-18-18=31，減5次后小于32，為第6行，第六周期；推測在哪一族：第六行的最后一列元素應(yīng)為第32個，從減出的數(shù)據(jù)為31可以推出它是在第17列，為第VIIA族。通過評價，學(xué)會如何應(yīng)用周期表的結(jié)構(gòu)。鞏固了對元素周期表結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，可以加深對周期表結(jié)構(gòu)的理解。

（二）將元素周期表真正應(yīng)用到元素化合物知識當(dāng)中去

在教學(xué)中始終滲透依據(jù)“位—構(gòu)—性”之間的關(guān)系，會進(jìn)行元素推斷和確定幾種元素形成化合物形式。

例：今有A、B、C、D、E五種短周期元素，它們的核電荷按 C、A、D、E的順序增大。C、D都能分別與A按原子個數(shù)比1：1或2：1形成化合物。CB可與EA2反應(yīng)生成C2A與氣態(tài)物質(zhì)EB4。

⑴寫出五種元素名稱A______，B ______，C______，D ______，E______。

⑵畫出E的原子結(jié)構(gòu)簡圖，寫出電子式D2A2______，E B4______。

⑶比較EA2與EB4的熔點(diǎn)高低＜______。

⑷寫出D單質(zhì)與C u S O 4溶液反應(yīng)的離子方程______。

【解析】此題的關(guān)鍵在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。因B 的原子序數(shù)不最小，則B不可能為H元素，E的價態(tài)應(yīng)為+4，B應(yīng)為ⅦA族元素，且只能為F，如果無Cl元素，則原子序數(shù)比E還大。而E只能為Si，即EB4為SiF4, 從CB的化合物的形式可知C為+1價，則由C2A可知A為-2價，只能為O。能與O按原子個數(shù)比1：1或2：1形成化合物的元素只能是H或Na。

【答案】⑴氧，氟，氫，鈉，硅

⑵略

⑶ SiO2＞SiF4⑷2Na+2H2O+Cu2+=Cu(OH)2↓+2Na++H2↑

【命題意圖】本題考查主族元素的化合價與原子序數(shù)的關(guān)系，以及有關(guān)元素周期表中各關(guān)系式的具體應(yīng)用。

總之，元素周期表儲存著豐富的信息，只要用心去挖掘，將成為巨大知識信息的寶藏，可以將許多零碎的知識系統(tǒng)化、專題化和規(guī)律化，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的信心，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力。合理使用元素周期表，能使學(xué)生真正找到學(xué)習(xí)好化學(xué)的方法，提高自身的化學(xué)素養(yǎng)，從而提高化學(xué)成績。