Конспект урока: Характеристика элемента по его положению в периодической системе

План характеристики элементов по ПСХЭ

• Символ и порядковый номер элемента, относительная атомная масса (Ar).
• Строение атома (заряд ядра (Z), количество протонов, нейтронов, электронов).
• Положение элемента в ПС (период, группа, подгруппа), семейство элемента.
• Распределение электронов по энергетическим уровням, электронная формула атома.
• Характер элемента (металл, неметалл).
• 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. Z = +19 (заряд ядра атома численно совпадает с порядковым номером). В атоме 19 электронов и 19 протонов, а число нейтронов определяется по формуле n = A − Z, то есть 39 − 19 = 20, значит, в атоме 20 нейтронов.

3. Калий расположен в ПС в I группе, главной (A) подгруппе, 4-м большом периоде, относится к щелочным металлам.

Рис. 2. Электронное строение атома калия

4. Калий находится в 4-м периоде, значит, у него будет 4 энергетических уровня, на которых будут располагаться все его электроны. На внешнем уровне 1 электрон (по номеру группы, так как элемент в главной подгруппе), на первом и втором уровне – максимальное количество электронов, то есть 2 и 8 соответственно. Тогда на третий (предвнешний) уровень остаётся 19-1-2-8=8 электронов. Электронная конфигурация атома калия 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶4s¹. 

 

5. Так как калий расположен под 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.

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.

7. Калий — металл I A группы, его постоянная валентность — I (определяется номером группы). 

8. Металлу соответствует оксид калия — K₂O, значит, это основный оксид, и он проявляет все свойства, характерные для этих оксидов: реагирует с кислотами и кислотными оксидами, с водой с образованием щёлочи. Это подтверждается уравнениями реакций:

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, с растворимыми солями. Это подтверждается уравнениями реакций:

КОH + HNO₃ = KNO₃ + H₂O

2KOH + CO₂ = K₂CO₃ + H₂O

2KOH + MgCl₂ = 2KCl + Mg(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. Строение атома:

1) заряд ядра: Z = +20;

2) количество электронов и протонов: е^- = р⁺ = 20;

3) количество нейтронов: n⁰ = 40 − 20 = 20.

 

3. Положение в ПСХЭ: номер группы — II, подгруппа главная (А), номер периода — 4-й большой. Кальций — щелочноземельный металл.

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 и калия. 

 

7. Постоянная валентность равна II. 

 

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

 

СаО + 2HCl = СаCl₂ + H₂O

СаO + SO₃ = СаSO₄

СаO + H₂O = Са(OH)₂

 

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

Са(OH)₂ + H₂SO₄ = CaSO₄ + 2H₂O

Са(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

Са(OH)₂ + MgCl₂ = CaCl₂ + Mg(OH)₂

 

10. Так как кальций — 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 тоже будет равно 16 (n⁰ = 32 – 16 = 16).

3. Сера расположена в ПС в VI группе, главной (A) подгруппе, 3-м малом периоде, относится к халькогенам.

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.

 

6. Для неё характерна как высшая, так и низшая валентность. Высшая равна номеру группы — VI, низшая находится по формуле VIII-N_группы, для серы она равна II (8 − 6 = 2).

7. 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. 

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

8. Высший оксид серы (VI) — SO₃. Это кислотный оксид, который проявляет характерные свойства: он реагирует с основными оксидами, основаниями и водой. Это подтверждается уравнениями реакций:

SO₃ + BaO = BaSO₄

SО₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + H₂O

SO₃ + H₂O = H₂SO₄

9. Высший гидроксид серы — это серная кислота H₂SO₄, она проявляет характерные свойства: реагирует с металлами, основаниями и основными оксидами, с солями. Это подтверждается уравнениями реакций:

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. Строение атома:

1) заряд ядра: Z = +24;

2) количество электронов и протонов: е^- = р⁺ = 14;

3) количество нейтронов: n⁰ = 28 – 14 = 14.

 

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

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

 

Электронное строение: 

 

Электронная формула: 1s²2s²2p⁶3s²3p².

 

5. Кремний является неметаллом. 

6. Кремний проявляет валентность IV.

 

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

 

8. Неметаллу соответствует высший оксид кремния (IV) — SiO₂. Это кислотный оксид, и он проявляет характерные свойства: реагирует с основными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей. Это подтверждается уравнениями реакций:

SiO₂ + K₂O = K₂SiO₃

SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

С водой данный оксид не реагирует, так как соответствует нерастворимой кислоте.

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

H₂SiО₃ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + 2H₂O

10. Кремний — неметалл, поэтому имеет летучее водородное соединение — SiH₄ (силан).