元素周期表在化学教学中的应用

内蒙古牙克石林业第一中学 丁 良

一、精心设计元素周期表这节课

（一）元素周期表的编排原则

1.同一周期：电子层数相同，原子序数递增的元素从左到右为同一周期；

2.同一族：最外层电子数相同，原子序数逐渐增大的元素从上到下为同一族。

（二）元素周期表的结构

元素周期表共分为七个周期和十六个族，七个周期包括三短四长，一至七周期元素的种类分别为2、8、8、18、18、32、32种。在第六周期中，从57号镧（La）到71号元素镥（Lu），共15种元素，它们的最外层和次外层电子层结构及元素的化学性质十分相似，这15种元素总称为镧系元素。排在周期表第六行，第三列。与此类似，在第七周期中，89号元素锕（Ac）到103号铹（Lr）这15种元素总称为锕系元素，排在第七行，第三列。十八个纵行十六个族包括七个主族、七个副族、第VIII族（包括8、9、10三个纵行的元素）和0族。

（三）元素周期表与激人奋进的门捷列夫

“元素周期表”揭示了物质世界的秘密，把一些看来似乎互不相关的元素统一起来，组成了一个完整的自然体系。它的发明，是近代化学史上的一个创举，对于促进化学的发展，起了巨大的作用。看到这张表，人们便会想到它的最早发明者---俄国化学家门捷列夫。脑海中会闪缩门捷列夫带病坚持研究的感人场景。通过化学史的学习，激励了学生学习化学的热情。

二、元素周期表中的“新发现”

元素周期表内含丰富无形的信息，为学生们指点迷津。通过周期表，可以了解元素的原子序数、元素的位置、元素名称、元素符号、元素的类别、相对原子质量、价层电子排布、是否人造元素、是否放射性元素等信息。有118种元素，分为金属、非金属、稀有气体三类；“钅”字旁是金属元素，“石”字旁为固态非金属元素，“气”字头为气态非金属元素，有“氵”字旁的是液态非金属元素（汞除外）；汞为液态金属元素；按相对原子质量的大小进行排列；每周期开头是金属元素，后面是非金属元素，最后为稀有气体（氢除外）等；还可以对元素进行分区，如硼、硅、砷、碲、砹和铝、锗、锑、钋的交界处画一条虚线，虚线的左侧为金属元素，右侧为非金属元素；位于虚线附近的元素，既表现金属元素的性质，又表现为非金属元素的性质。可以根据元素在周期表中的位置认识它们的性质。

三、更深层次的寻找元素周期表的灵魂

（一）几个量的关系

周期数=电子层数 ；主族数=最外层电子数=最高正价数；|最高正价|+|负价|=8

（二）周期表中部分规律总结

1.最外层电子数大于或等于3而又小于8的元素一定是主族元素；最外层电子数为1或2的元素可能是主族、副族或0族(He)元素；最外层电子数为8的元素是稀有气体元素(He除外)。

2.在周期表中，第ⅡA与ⅢA族元素的原子序数差别有以下三种情况：①第1～3周期(短周期)元素原子序数相差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种类满足以下规律：设n为周期序数，则奇数周期中为种，偶数周期中为种。

4.同主族相邻元素的原子序数差别有以下二种情况：①第ⅠA、ⅡA族，上一周期元素的原子序数+该周期元素的数目=下一同期元素的原子序数；②第ⅣA～ⅦA族，上一周期元素的原子序数+下一周期元素的数目=下一周期元素的原子序数。

5.元素周期表中除第Ⅷ族元素以外，原子序数为奇(或偶)数的元素，元素所在族的序数及主要化合价也为奇(或偶)数。

6.对角线规则：沿周期表中金属与非金属分界线方向对角(左上角与右下角)的两主族元素性质相似，这一规律以第二、三周期元素间尤为明显。

四、合理使用元素周期表，使其真正成为打开解题之门的金钥匙

（一）推测一定原子序数的原子在周期表的位置

【理解应用】据周期表结构，推测原子序数为85号的元素在周期表中的哪一周期？哪一族？

【案例分析】推测元素在哪一周期：85-2-8-8-18-18=31，减5次后小于32，为第6行，第六周期；推测在哪一族：第六行的最后一列元素应为第32个，从减出的数据为31可以推出它是在第17列，为第VIIA族。通过评价，学会如何应用周期表的结构。巩固了对元素周期表结构的认识，可以加深对周期表结构的理解。

（二）将元素周期表真正应用到元素化合物知识当中去

在教学中始终渗透依据“位—构—性”之间的关系，会进行元素推断和确定几种元素形成化合物形式。

例：今有A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的核电荷按 C、A、D、E的顺序增大。C、D都能分别与A按原子个数比1：1或2：1形成化合物。CB可与EA2反应生成C2A与气态物质EB4。

⑴写出五种元素名称A______，B ______，C______，D ______，E______。

⑵画出E的原子结构简图，写出电子式D2A2______，E B4______。

⑶比较EA2与EB4的熔点高低＜______。

⑷写出D单质与C u S O 4溶液反应的离子方程______。

【解析】此题的关键在于分析EB4中E元素只能是ⅣA族元素C或Si。因B 的原子序数不最小，则B不可能为H元素，E的价态应为+4，B应为ⅦA族元素，且只能为F，如果无Cl元素，则原子序数比E还大。而E只能为Si，即EB4为SiF4, 从CB的化合物的形式可知C为+1价，则由C2A可知A为-2价，只能为O。能与O按原子个数比1：1或2：1形成化合物的元素只能是H或Na。

【答案】⑴氧，氟，氢，钠，硅

⑵略

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

【命题意图】本题考查主族元素的化合价与原子序数的关系，以及有关元素周期表中各关系式的具体应用。

总之，元素周期表储存着丰富的信息，只要用心去挖掘，将成为巨大知识信息的宝藏，可以将许多零碎的知识系统化、专题化和规律化，增强学生学习化学的信心，培养学生发现问题和解决问题的能力。合理使用元素周期表，能使学生真正找到学习好化学的方法，提高自身的化学素养，从而提高化学成绩。