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週期表教學~元素之最(教師解答版)

可以配合線上互動週期表Ptable應用的幾個題目與答案

此文完整連結 http://n.sfs.tw/10275

複製連結 週期表教學~元素之最(教師解答版) @zfangの科學小玩意
(文章歡迎轉載,務必尊重版權註明連結來源)
2016-11-23 14:23:36 最後編修
2016-11-23 14:22:00 By zfang
 

以下元素之最的原始內容來自網路資料(參考1參考2參考3),自己又做了一些整理與修正,供教學參考使用。另外也配合同事分享的線上互動週期表Ptable應用而做連結。這份是教師解答版本,學生引導填空版會另做。

 

一、密度(標準狀況下):

  1. 最輕(密度最小)的元素為氫(H),密度為 0.0899 kg/m³。
  2. 最重(密度最大)的氣體元素氡(Rn),其密度為9.73 kg/m³
  3. 最輕(密度最小)的金屬元素為鋰(Li),密度為 535 kg/m³。
  4. 最重(密度最大)的元素為鋨(Os),密度為22610 kg/m³。(另一說是鋨和銥Ir 22650 kg/m³)

以下表為例,除了點選單一元素可得基本性質外,點選STP密度選項後,直接便可在元素下方看到各元素含量,而且還是用顏色做區分呢!查找真方便。(如果是要讓學生找資料,我不會告訴他們這些~ 讓他們自己發現!!)

二、含量:

  1. 地殼中含量最多的元素為氧(O)。(海洋、人體、土壤中,氧也是第一名)
  2. 地殼中含量最多的金屬是鋁(Al),為百分之七點七三。以目前的速度,可開採15萬年。
  3. 地殼中含量最少的元素是砈(At ,中國大陸譯作砹),估計整個地殼中僅有0.28克。
  4. 地殼中含量最少的金屬元素是鍅(Fr,中國譯作鈁),即使是在含量最高的礦石中,每噸也只有0.0000000000037克。
  5. 空氣中含量最多、單質分子最穩定的元素為氮(N)。
  6. 宇宙中含量最多的元素是氫(H)。
  7. 植物中含量最多的元素是碳(C)。
  8. 海水中儲存量最大的放射性元素是鈾(U),陸地鈾礦的總儲量約200萬噸,海洋裡含鈾的總量高達40萬萬噸以上。

如下圖,在Ptable右上方可點選查詢宇宙、太陽、流星、地殼、海洋、人體的元素含量,由顏色深淺與元素下方資訊可得知結果。

  

  • 地殼組成中含量最高的前16種元素是O,Si,Al,Fe,Ca,Mg,Na,K,Ti,H,P,Mn,F,Ba,Sr,S
  • 人體組成的主要元素是O,C,H,N,Ca,P,K,S,Na,Cl,Mg  共11種,占人體質量的99.95%。


 

三、熔沸點狀態

  1. 常溫時唯一的液態金屬元素是汞(Hg)。
  2. 常溫時唯一的液態非金屬元素是溴(Br,Br2)。
  3. 熔點最低的元素是氦(He)。
  4. 熔點最低的金屬是汞(Hg),為-38.87℃。
  5. 熔點最高的元素是碳(C,金剛石),為3727℃。
  6. 熔點最高的金屬是鎢(W),為3410℃。
  7. 世界上熔沸點相差最大的元素是鎵(Ga),因此適用於做高溫溫度計。
  8. 最難液化的氣體元素是氦(He),要將其冷卻到零下268℃以下,才變成液體。

如下圖,點選熔、沸點性質,則會在Ptable的右上方出現可以拉動的橫桿,改變不同溫度,即可查知在該溫度下各元素的固液氣狀態。此處的溫度為絕對溫度,與攝氏溫標的換算很簡單,K = 273 + C ,以室溫25oC來說,絕對溫度是273+25=298K 。試試操作看看,絕對溫度為0 的時候,各元素的狀態?在超高溫之下,誰又是最難改變狀態的呢?

 

四、物理性質:

  1. 自然界中最硬的元素是碳(C,金剛石)。
  2. 最硬的金屬元素是鉻(Cr) ,硬度為9,僅次於金剛石10。
  3. 最軟的金屬是銫(Cs),莫氏硬度約0.5,而指甲的莫氏硬度約為2~2.5。
  4. 延展性最好的金屬元素是金(Au)。1克金可拉成4000米長的細絲,若捶成薄片,50萬張疊加起來才有1釐米厚。
  5. 導電性最好的金屬元素是銀(Ag)。
  6. 導熱性最好的金屬是銀(Ag)。
  7. 最易應用的超導元素鈮(Nb),把它冷卻到-263.9℃的超低溫時,會變成一個幾乎沒有電阻的超導體。

 

 

五、活性與化學性質:

  1. 自然界中最活潑的金屬元素為銫(Cs)。
  2. 元素週期表中最活潑的金屬元素為鍅(Fr)。
  3. 非金屬中最活潑的是氟(F),常溫幾乎可以和所有元素反應。
  4. 最穩定的氣態氫化物是氟化氫(HF)。
  5. 形成化合物種類最多的元素是碳(C)。
  6. 非金屬中最不活潑的是氦(He),目前無任何化合物。
  7. 非金屬中最易燃的是磷(P),磷的同素異形體白磷的著火點為40℃。
  8. 能形成氧化物種類最多的元素為氮(N)和錳(Mn)。它們各有6種氧化物,氮的氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4、N2O5,錳的氧化物有MnO、MnO2、MnO3、Mn2O3、Mn2O4、Mn2O7
  9. 最毒的元素是釙(Po)。釙210的毒性比氰化物高1000億倍,0.1克釙可以殺死1000億人。

 

 

六、其他與發現:

  1. 同位素最多的元素為錫(Sn)(Sn有10種穩定的同位素)。
  2. 能形成最白物質的元素為鈦(Ti),TiO2為目前世界上最白的物質。
  3. 可形成最臭物質的元素為硒(Se)。H2Se是目前世界上最臭的物質。
  4. 最貴的金屬是鉲(Cf,中國譯作鐦),每克1千萬美元,比金貴50多萬倍。
  5. 發現元素最多的國家是英國,共22種。
  6. 發現元素最多的科學家是美國人傑奧索,共12種。
  7. 發現元素最多的一年是1898年,共5種。

 

 

除了上述的元素之最外,還有哪些是可以"比較"的呢?例如誰是最晚被發現的元素?誰是最早被發現的元素?哪些元素簡繁翻譯不同?日文書上看到的常見漢字元素名稱(窒素、酸素、亞鉛...等)其實是哪些元素?等等。利用Ptable線上互動週期表來查找、觀察與發現,應該很有趣。如果是我,會讓學生自己去發現感興趣的內容,然後出題去考同學。

學生自己上機查找得花一些時間~ 未來可以放在國一升國二的暑輔,一方面教背元素符號與週期表,觀看週期表影片,另一方面在時間足夠的情況之下~把查找元素當成遊戲,借用電腦教室做資訊融入教學,最後再配合元素猜謎,製作週期表拼圖等等,應該就能讓這些看似陌生其實早已貼近生活的元素們~更貼近學生一點點。

 

2014-12-30

補充:

1.古代已知的元素:金,銀,銅,鐵,錫,鉛,汞,七大金屬及非金屬類的碳,硫磺.

2. 中世紀才被發現的元素:燐,砷,銻,鉍,鋅

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