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江蘇省連云港市贛榆縣海頭高級(jí)中學(xué) 高中化學(xué) 2.2 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律(第一課時(shí))教學(xué)案(無(wú)答案)蘇教版選修3教學(xué)目標(biāo) 1在必修的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步理解元素周期律 2理解元素性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增的周期性變化的本質(zhì)是核外電子排布的周期性變化 3了解元素電離能、電負(fù)性的概念和隨原子序數(shù)遞增的周期性變化規(guī)律 4了解電離能、電負(fù)性的簡(jiǎn)單應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn): 1、元素電離能、電負(fù)性的概念和隨原子序數(shù)遞增的周期性變化規(guī)律 2、電離能、電負(fù)性的簡(jiǎn)單應(yīng)用教學(xué)過(guò)程回顧:元素周期律及元素周期律的具體體現(xiàn)(1)元素周期律的含義(2)本質(zhì):核外電子排布的周期性變化(3)具體體現(xiàn)核外電子排布的周期性變化 元素化合價(jià)的周期性變化原子半徑的周期性變化 元素金屬性和非金屬性的周期性變化一、原子核外電子排布的周期性1隨著原子序數(shù)的遞增,元素原子的外圍電子排布從ns1ns2np6呈現(xiàn)周期性變化2根據(jù)元素原子外圍電子排布的特征,可將元素周期表分成5個(gè)區(qū)域。具體地說(shuō)是根據(jù)最后一個(gè)電子填充在何原子軌道上來(lái)分區(qū)(1)s區(qū)元素:外圍電子只出現(xiàn)在s軌道上的元素。價(jià)電子排布為ns12,主要包括A和A族元素,這些元素除氫以外都是活潑的金屬元素,容易失去1個(gè)或2個(gè)電子形成+1價(jià)或+2價(jià)離子(2)p區(qū)元素:外圍電子出現(xiàn)在p軌道上的元素(s 軌道上的電子必排滿)。價(jià)電子排布為ns2np16,主要包括周期表中A到A和0族共6個(gè)主族元素,這些元素隨著最外層電子數(shù)的增加,原子失去電子變得越來(lái)越困難,得到電子變得越來(lái)越容易。除氫以外的所有非金屬元素都在p區(qū)(3)d區(qū)元素:外圍電子出現(xiàn)在d軌道上的元素。價(jià)電子排布為(n-1)d19ns12,主要包括周期表中B到B和族,d區(qū)元素全是金屬元素。這些元素的核外電子排布的主要區(qū)別在(n-1)d的d軌道上。由于d軌道未充滿電子,因此d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成。(4)ds區(qū)元素:ds區(qū)元素與s區(qū)元素的主要區(qū)別是s 元素沒(méi)有(n-1)d電子,而ds區(qū)元素的 (n-1)d軌道全充滿,因此ds區(qū)元素的價(jià)電子排布是(n-1)d10ns12。包括B和B,全是金屬元素(5)f區(qū)元素:包括鑭系元素和錒系元素,它們的原子的價(jià)電子排布是(n-2)f014(n-1)d02ns2,電子進(jìn)入原子軌道(n-2)f中。由于最外層的電子基本相同,(n-1)d的電子數(shù)也基本相同,因此鑭系元素和錒系元素的化學(xué)性質(zhì)非常相似。思考:(1)主族元素和副族元素的電子層結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)?(2)周期表中,s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的電子層結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)?包括元素外圍電子排布化學(xué)性質(zhì)s區(qū)A A族ns12除氫外,都是活潑金屬p區(qū)AA 0族ns2np16非金屬性增強(qiáng)、金屬性減弱d區(qū)BB 族(n-1)d19ns12均為金屬,d軌道上的電子可參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)B B族(n-1)d10ns12均為金屬,d軌道上的電子不參與化學(xué)鍵的形成f區(qū)鑭系錒系(n-2)f0-14(n-1)d02n鑭系元素化學(xué)性質(zhì)相似錒系元素化學(xué)性質(zhì)相似(3)具有下列電子層結(jié)構(gòu)的元素位于周期表的哪一個(gè)區(qū)?它們是金屬還是非金屬?ns2 ns2np5(n-1)d5ns2 (n-1)d10ns2(4)某元素基態(tài)(能量最低狀態(tài))原子最外層為4s1,它位于周期表的哪個(gè)區(qū)?(5)已知某元素的原子序數(shù)是50。試寫出它的原子核外電子排布式。該元素位于周期表的哪一個(gè)區(qū)?屬于金屬還是非金屬元素?二、元素第一電離能的周期性變化(一)第一電離能(I1)的概念:氣態(tài)原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需的最低能量。注意:原子失去電子,應(yīng)先最外電子層、最外原子軌道上的電子(二)第一電離能的作用:可衡量元素的原子失去一個(gè)電子的難易程度。I1越小,原子越容易失去一個(gè)電子;I1越大,原子越難失去一個(gè)電子(三)I1的周期性變化1同一周期,隨著原子序數(shù)的增加,元素的第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),堿金屬的第一電離能最小,稀有氣體的第一電離能最大2同一主族,隨著電子層數(shù)的增加,元素的第一電離能逐漸堿小3周期表的右上角元素的第一電離能數(shù)值大,左下角元素的第一電離能的數(shù)值?。ㄋ模㊣1與洪特規(guī)則的關(guān)系同一周期元素的第一電離能存在一些反常,這與它們的原子外圍電子排布的特征有關(guān)。如鎂的第一電離能比鋁大,磷的第一電離能比硫大。基本規(guī)律:當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時(shí),原子的能量較低,該元素具有較大的第一電離能。4第二電離能(I2)、第三電離能(I3)及各級(jí)電離能的應(yīng)用(1)概念+1價(jià)氣態(tài)離子失去一個(gè)電子,形成+2價(jià)氣態(tài)離子所需要的最低能量稱稱為該元素的第二電離能,表示I2+2價(jià)氣態(tài)離子失去一個(gè)電子,形成+3價(jià)氣態(tài)離子所需要的最低能量稱稱為該元素的第二電離能,表示I3(2)應(yīng)用(a)用來(lái)衡量元素的原子或離子氣態(tài)時(shí)失去電子能力的強(qiáng)弱。電離能數(shù)值越小,該元素的原子越容易失去電子(b)確定元素通常以何種價(jià)態(tài)存在(c)核外電子分層排布的有力證據(jù)思考:1已知某元素的第一至第八電離能(單位kJ/mol):I1=577,I2=1820,I3=2740,I4=11600,I5=14800,I6=18400,I7=23400, I8=27500(1)為什么I1至I8是增加的?(2)試推測(cè)該元素的原子最外層有幾個(gè)電子?2參考教材P20表2-6,解釋為什么易形成Na+,而不易形成Na2+?易形成Mg2+,而不易形成Mg3?科學(xué)探究金屬性與金屬活動(dòng)性金屬元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中通常表現(xiàn)為失去電子形成陽(yáng)離子的傾向。金屬性的強(qiáng)弱通常用金屬元素原子的最外層電子的電離能大小來(lái)衡量金屬活動(dòng)性是反映金屬在水溶液中形成水合離子傾向的大小,也就是反映金屬在水溶液中起氧化反應(yīng)的難易。從能量角度看,金屬活動(dòng)性除了與金屬元素原子的電離能有關(guān)外,同時(shí)還與金屬的升華能(固態(tài)單質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)原子所需的能量)、水合能(金屬陽(yáng)離子與水化合時(shí)所放出的能量)等多種因素有關(guān)金屬性強(qiáng)的元素,一般說(shuō)來(lái)它的金屬活動(dòng)性也強(qiáng),但也有不一致的情況。例如,鈉的第一電離能比鈣的第一電離能小,但是鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大,所以鈣的金屬活動(dòng)性比鈉強(qiáng)。簡(jiǎn)單地說(shuō),金屬性是金屬原子失去電子的能力,金屬活動(dòng)性金屬單質(zhì)的活潑性,兩者是有區(qū)別的隨堂檢測(cè)1下列各組元素中,第一電離能依次堿小的是 ( )AH、Li、Na、K BI、Br、Cl、FCNa、Mg、Al、Si DSi、Al、Mg、Na2解釋下列現(xiàn)象(1)元素原子的第一電離能總是正值(2)磷的第一電離能比硫的第一電離能大(3)同一周期中,總是稀有氣體元素的原子的第一電離能最大(4)Na+、Ne是等
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