Конспект урока: Характеристика элемента по его положению в периодической системе

План характеристики элементов по ПСХЭ

• Порядковый номер элемента, относительная атомная масса (Ar), химический знак.
• Строение   атома (заряд ядра (Z), количество протонов, нейтронов, электронов).
• Положение элемента в ПС (период, группа, подгруппа), семейство элемента (s, p, d, f).
• Распределение электронов по энергетическим уровням, электронная формула атома.
• Характер элемента (металл, неметалл).
• Высшая и низшая валентность.
• Сравнение со свойствами соседних элементов (по группе, по периоду).
• Формула высшего оксида, название, его характер.
• Формула гидроксида (основания или кислоты), название, его характер.
• Состав летучего водородного соединения (для неметаллов главных подгрупп), название, характер.

Характеристика металла и его соединений

Охарактеризуем металл калий К

Рис. 1. Калий в ПСХЭ

1.Порядковый номер калия, то есть клетка, в которой он стоит, — 19, относительная атомная масса Ar — 39. Химический символ — K.

 

2. Заряд его ядра равен Z = +19 (заряд ядра атома равен порядковому номеру элемента, числу протонов и числу электронов). Поэтому в атоме 19 электронов, и 19 протонов, а число нейтронов определяется по формуле n = Ar − Z, то есть 39–19 = 20, значит, в атоме 20 нейтронов.

3. Калий расположен в ПС в I группе, главной (A) подгруппе, 4 большом периоде, относится к элементам s-семейства, так как последняя заполненная орбиталь – s.

Рис. 2. Электронное строение атома калия

4. Калий находится в 4-ом периоде, значит, у него будет 4 энергетических уровня, на которых будут располагаться все его электроны. На первом уровне 2 электрона (это максимально), на втором — 8, на третьем — 8, на четвёртом, значит, — 1 электрон:

Электронная формула атома калия: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹.

 

5. Так как калий расположен над диагональю B-At в ПСХЭ, то он является металлом. 

6. Сравним свойства элемента калия со свойствами его соседей по группе: металлические свойства калия выражены сильнее, чем у натрия, но слабее, чем у рубидия, так как в группе сверху вниз увеличивается радиус атома и электроны больше отдаляются от ядра, их становится легче отдавать. 

7. Сравним свойства элемента калия со свойствами его соседей по периоду: металлические свойства калия выражены сильнее, чем у кальция, так как в периодах слева направо радиус атомов уменьшается, а число электронов на внешнем уровне увеличивается, электроны крепче связаны с ядром, поэтому их становится тяжелее отдавать, чем присоединить.

8. Калий – металл I A группы, его высшая валентность I (определяется номером группы). Металлу соответствует оксид калия – K₂O, значит, это основный оксид, и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с кислотами и кислотными оксидами, с водой с образованием щёлочи. Это подтверждается уравнениями реакции:

К₂О + 2HCl => 2KCl + H₂O

K₂O + SO₃ => K₂SO₄

K₂O + H₂O => 2KOH

9. Гидроксид калия (едкое кали) – это KOH, он является щёлочью – растворимым в воде основанием. Для него будут характерны следующие свойства: реакции с кислотами и кислотными оксидами, реакции с солями. Это подтверждается уравнениями реакции:

     КОH + HNO₃ => KNO₃ + H₂O

2KOH + CO₂ => K₂CO₃ + H₂O

2KOH + CaCl₂ => 2KCl + Ca(OH)₂

10. Так как калий – металл, то он не образует летучих водородных соединений.

Решение

 

1. Химический знак – Ca, название элемента «Кальций», порядковый номер 20, относительная атомная масса (Аr) = 40.

 

2. Положение в ПСХЭ: номер группы II, подгруппа главная (А), номер периода 4 большой.

 

3. Строение атома:

а) заряд ядра: +20;

б) количество электронов и протонов: 20;

в) количество нейтронов: n = 40 − 20 = 20.

 

4. Количество энергетических уровней = 4, количество электронов на последнем уровне = 2, s-элемент

 

Электронное строение: 

 

Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s²

 

5. Кальций является металлом. 

 

6. Металлические свойства кальция выражены сильнее, чем у магния, но слабее, чем у стронция.

7. Металлические свойства кальция выражены слабее, чем у калия. 

 

8. Высшая валентность равна II. Металлу соответствует оксид кальция – СаO, значит, это основный оксид, и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с кислотами и кислотными оксидами, с водой с образованием щёлочи. Это подтверждается уравнениями реакции:

СаО + 2HCl => СаCl₂ + H₂O

СаO + SO₃ => СаSO₄

СаO + H₂O => Са(OH)₂

 

9. Гидроксид кальция Са(OH)₂, он является щёлочью – растворимым в воде основанием. Для него будут характерны следующие свойства: реакции с кислотами и кислотными оксидами, реакции с солями. Это подтверждается уравнениями реакции:

     Са(OH)₂ + H₂SO₄ => KNO₃ + H₂O

Са(OH)₂ + CO₂ => K₂CO₃ + H₂O

Са(OH)₂ + CaCl₂ => 2KCl + Ca(OH)₂

 

10. Так как калий – металл, то он не образует летучих водородных соединений.

Характеристика неметалла и его соединений

Охарактеризуем неметалл серу (S).

Рис. 3. Сера в ПСХЭ

1.Сера находится в клетке номер 16, соответственно её порядковый номер 16, относительная атомная масса Ar — 32. Химический символ — S.

 

2. Заряд ядра её атома будет Z = +16, а число протонов, как и число электронов равно 16 (равно порядковому номеру). Число нейтронов будет равно 16, так как если мы от относительной атомной массы отнимем число протонов, то будет 16 (n⁰ = 32 – 16 = 16).

3. Сера расположена в ПС в VI группе, главной (A) подгруппе, 3 малом периоде, относится к элементам p-семейства.

Рис. 4. Электронное строение атома серы

4. Сера находится в третьем периоде, значит, у неё три энергетических уровня: на первом 2 электрона, на втором — 8, а на третьем — 6.

Электронная формула атома серы: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

 

5. Сера — это неметалл, значит, для нее характерна как высшая, так и низшая валентность. Высшая равна номеру группы – VI, низшая находится по формуле 8-N_группы, для серы она равна II (8-6 =2).

 

6. Сравним свойства элемента серы со свойствами её соседей по группе: неметаллические свойства серы выражены сильнее, чем у селена, но слабее, чем у кислорода, так как радиус у кислорода меньше, чем у серы. 

7. По сравнению с соседями по периоду свойства серы выражены сильнее, чем у фосфора, но слабее, чем у хлора.

8. Высший оксид серы (VI) – SO₃. Это кислотный оксид, который проявляет свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с основными оксидами, основаниями и водой с образованием соответствующей кислоты. Это подтверждается уравнениями реакции:

SO₃ + BaO => BaSO₄

SО₃ + 2NaOH => Na₂SO₄ + H₂O

SO₃ + H₂O => H₂SO₄

9. Высший гидроксид серы – это серная кислота – H₂SO₄, она проявляет свойства, характерные для всех кислот: реагирует с металлами, основаниями и основными оксидами, с солями. Это подтверждается уравнениями реакции:

H₂SО₄ + Mg => MgSO₄ + H₂

H₂SO₄ + Ca(OH)₂ => CaSO₄ + 2H₂O

H₂SO₄ + CaO => CaSO₄ + H₂O

H₂SO₄ + Na₂SiO₃ => H₂SiO₃ + Na₂SO₄

10. Сера – неметалл, поэтому имеет летучее водородное соединение – H₂S – сероводород.

Ответы

 

1. Химический знак – Si, название элемента «Кремний», порядковый номер 14, относительная атомная масса (Аr) = 28.

 

2. Положение в ПСХЭ: номер группы IV, подгруппа главная (А), номер периода 3 малый.

 

3. Строение атома:

а) заряд ядра: +14;

б) количество электронов и протонов: 14;

в) количество нейтронов:       n = 28 − 14 = 14.

 

4. Количество энергетических уровней = 3, количество электронов на последнем уровне = 4, р-элемент

 

Электронное строение: 

 

Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

 

5. Кремний является неметаллом. Высшая и низшая валентности равны IV.

6. Неметаллические свойства кремния выражены сильнее, чем у германия, но 

слабее, чем у углерода.

 

7. Неметаллические свойства кремния выражены слабее, чем у фосфора, но сильнее, чем у алюминия. 

 

8. Неметаллу соответствует высший оксид кремния (IV) – SiO₂, значит, это кислотный оксид, и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: он реагирует с основными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей. Это подтверждается уравнениями реакции:

SiO₂ + K₂O => K₂SiO₃

SiO₂ + 2NaOH => Na₂SO₃ + H₂O

 

9. Высший гидроксид серы – это кремниевая кислота – H₂SiO₃, она нерастворимая и реагирует со щелочами с образованием растворимой соли и воды. Это подтверждается уравнениями реакции:

H₂SiО₃ + Ba(OH)₂ => BaSiO₃ + 2H₂O

 

10. Кремний – неметалл, поэтому имеет летучее водородное соединение – SiH₄ – силан.