课题3 元素周期表与元素周期律的应用
【学习目标】
1．了解元素周期律的实质和元素周期系中位、构、性的关系。
2．认同“结构决定性质、性质反映结构”等观点。
3．知道物质结构的研究有助于发现具有预期性质的新物质。
4．了解元素周期系在化学学习、科学研究和生产实践等的应用价值。
【活动方案】
活动一：回溯到门捷列夫时代感悟元素周期系的价值
阅读下列材料，回答问题：
在门捷列夫门时代，没有任何原子结构的知识，只有63种元素的不完整信息，门捷列夫利用这些不完整信息发现：元素的性质，随着相对原子质量的增加呈周期性的变化。
此后，门捷列夫根据这一规律，纠正了一些有错误的原子量，在编制的周期表中，还留有很多尚未发现元素的空格，门捷列夫先后预言了15种以上的未知元素的存在，并从理论上计算出一些尚未发现的元素的重要性质。
例如，1871年门捷列夫预言在锌与砷之间的两个空格中，应存在类铝和类硅，并推算出其中类铝的比重应该在5.9～6之间。
1875年，法国化学家布瓦博德朗，通过光谱分析在闪锌矿中发现了第一个待填补的元素，为了纪念他美丽的故乡，便将这种元素命名为镓。
这种元素的性质几乎和门捷列夫预言的一样，只是比重不一致。
门捷列夫为此写了一封信给巴黎科学院，指出镓的比重应该是5.9左右，而不是4.7。
当时镓还在布瓦博德朗手里，门捷列夫还没有见到过。
这件事使布瓦博德朗大为惊讶，于是他设法提纯，重新测量镓的比重，结果证实了门捷列夫的预言，比重确实是5.94。
1．如何将门捷列夫发现的元素周期律改为现代元素周期律的描述？
2．分别写出锌、镓、锗、砷4种元素的外围电子排布式。
3．“类硅”在现代元素周期表中所处的位置是什么？
活动二：在现代化学发现案例中体会元素周期系的应用
有了现代元素周期系，人们可以有计划、有目的地寻找化学元素，研究元素及其化合物的性质和用途，合成具有优异功能的新物质。
案例1：第110号元素的发现
科学家选择适当的靶原子和轰击原子，严格控制轰击条件，可实现聚变反应产生新核。
1994年德国达姆施塔特重离子研究所的科学家利用数亿镍原子（28Ni）对数亿个铅原子
X（暂用X表示），存在时间不到千分之一（82Pb）连续轰击数天后，制得一种新原子269
110
秒。
按照“发现者具有命名权这一传统”，他们决定将第110号元素以研究所所在城市命名，并按照化学元素命名法在词尾加上ium后缀，命名为Darmstadtium，缩写为Ds。
⑴这种新原子的中子数是多少？
⑵110号元素在周期表中位于哪一个区？哪一族？
案例2：第一个稀有气体化合物的发现
稀有气体在历史上曾被称为“惰性气体”，这是因为它们的原子外围电子构型均为稳定的结构，很难发生化学反应。
然而正是这种绝对的概念束缚了人们的思想，阻碍了对稀有气体化合物的研究。
1962年，英国青年化学家N.Bartlett在研究“O2 + PtF6→ O2 PtF6”反应时，联想到氧分子的第一电离能为1175.5kJ/mol，与氙（Xe）的第一电离能（1170kJ/mol）非常接近，表明Xe也可能与PtF6发生化学反应。
于是他仿照合成O2 PtF6的方法，成功合成了第一个稀有气体化合物XePtF6，为开拓稀有气体化学作出了历史性贡献。
⑴除He外，稀有气体元素外围电子排布通式是什么？
⑵为什么合成的第一个稀有气体化合物是氙的化合物？
案例3：超导材料的发现
1911年荷兰物理学家昂纳斯发现，当汞的温度降低到4K时电阻突然下降到零，金属汞是人类认识的第一个超导体。
元素周期表中具有超导性单质有30种，其中26种是金属，它们都属于低温超导材料，无实用价值。
1953年美国科学家玛蒂亚斯在寻找超导材料时，
费米让他“看看周期表”，17年后终于找到临界温度为28.8K的超导材料。
1986年4月瑞士科学家穆勒等发现了一种Ba―La―Cu－O材料在35K时开始出现超
导现象。
受其启发1986年底，我国科学家赵忠贤在多相的Sr-La-Cu-O系统中观察到了起
始温度为48.6K的超导转变。
化学家们顺着元素周期表对ⅡA、ⅠB等族的各种物质复合
氧化物体系进行了“全面搜索”，又先后用Ho、Eu、Lu代替La，找到了一系列高温超导材
料，其中的Ba-Lu-Cu-O系，临界温度可达323K（50℃）。
通过查阅元素周期表，回答下列问题：
⑴汞在元素周期表中位于第六周期、ⅡB族，写出汞外围电子排布式。
⑵Sr—La—Cu—O材料和Ba―La―Cu－O材料除了含有相同的元素外，从元素的角度看，还有什么联系？
⑶科学家怎么想到“用Ho、Eu、Lu代替La”研制超导材料的？
活动三：用元素周期系的知识展望元素周期表的未来
1．元素周期表有没有终点？
1969年起，理论物理学家从理论上探索“超重元素”存在的可能性，他们认为，在原子
核中，质子数和中子数为某个特定数值，或两者均为这一数值时，原子核就比较稳定，也
就是说随着原子序数的递增，其原子核不一定不稳定。
⑴假如第七周期排满，则最后一种元素的原子序数说多少？
⑵第八周期元素与第七周期相比，电子还要填充5g能级，5g能级最多可以填充多少个电子？第八周期元素共有多少种？
2．元素周期表中有没有负元素？
⑴科学家目前正在求证一种仅由4个中子组成的微粒，这种微粒称为“四中子”，假如该粒子存在，你认为其原子序数是多少？
⑵1932年和1956年科学家分别发现了正电子、反质子，由于反粒子（质量相等、电性相反的粒子）的发现，有些科学家提出元素周期表还可以向负方向发展。
你认为反氢元素原子是由哪些粒子构成的？应如何排放在周期表中？
【课堂反馈】
1．用元素周期律分析下面的推断，其中错误的是
A．铍(Be)的氧化物对应的水化物可能具有两性
B．砹(At)为有色固体，HAt不稳定
C．硫酸锶(SrSO4)是难溶于水的白色固体
D．硒化氢(H2Se)没有硫化氢气体的毒性强
2．1999年1月，俄美科学家联合小组宣布合成出114号元素的一种同位素（质量数为298），后因实验不可重复，他们又宣布收回实验结论。
若114号元素真实存在，下列关于它的预测错误的是
A．原子外围电子排布为7s27p2B．位于第7周期IV A族
C．化合价具有+2、+4、+6价D．它的最高价氧化物的水化物是强酸3．居里夫人发现的镭是元素周期表中第七周期第ⅡA族元素，下列关于镭的性质描述正确的是
A．在化合物中呈＋2价B．镭的第一电离能小于钡
C．其单质不能与水发生反应D．其氯化物、碳酸盐均易溶于水
（1）下列（填写编号）组元素可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f
（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。
核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：
a.原子核对核外电子的吸引力
b.形成稳定结构的倾向
下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJ/mol）
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。
②表中X可能为以上13种元素中的（填写字母）元素。
用元素符号表示X和j 形成化合物的化学式。
③Y是周期表中族元素。
④以上13种元素中，（填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
课题3 元素周期表与元素周期律的应用
【活动方案】
活动一：回溯到门捷列夫时代感悟元素周期系的价值
1．将“相对原子质量”改为“原子序数”或“核电荷数”
2．3d104s2、4s24p1、4s24p2、4s24p3
3．第四周期、ⅣA族
活动二：在现代化学发现案例中体会元素周期系的应用
案例1：⑴159 ⑵d区、Ⅷ族
案例2：⑴n s2 n p6⑵稀有气体元素中，氙的原子半径最大，第一电离能最小，比其他稀有气体更容易失去电子。
案例3：⑴5d106s2⑵Sr与Ba都属于ⅡA族。
⑶Ho、Eu、Lu与La同属镧系元素，性质相似。
活动三：用元素周期系的知识展望元素周期表的未来
1．⑴118 ⑵18 50
2．⑴0 ⑵由1个带负电荷的质子（反质子）和1个带正电荷的电子（反电子）构成。
反氢元素应排在第一周期氢元素的左边。
【课堂反馈】
1．D 2．CD 3．AB
4．（1）①④（2）①Li原子失去一个电子后，Li+已经形成了稳定结构，此时再失去电子很困难②a Na2O Na2O2③ⅢA族④m。
