元素周期律 課件 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)基礎(chǔ)課時(shí)4元素周期律第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1min自學(xué)檢測(cè)3min①不同周期不同主族元素原子半徑比較，先看周期再看主族。同周期，序大徑小；同主族，層多徑大。②對(duì)于離子的半徑比較，要借助于電子層結(jié)構(gòu)相同的離子半徑變化規(guī)律和元素周期律進(jìn)行判斷。同結(jié)構(gòu)，序大徑小。③同一元素的陽離子半徑小于原子半徑；陰離子半徑大于原子半徑。同元素，價(jià)高徑小。Mg2＋<Na＋<F－C教師點(diǎn)撥25min原子半徑為什么呈現(xiàn)周期性變化，是由哪些因素決定的？電子的能層數(shù)核電荷數(shù)1234核電荷數(shù)越大，核對(duì)電子的吸引作用也就越大，將使原子的半徑減小電子的能層越多，電子之間的排斥作用越大，將使原子的半徑增大這兩個(gè)因素綜合的結(jié)果使原子半徑呈現(xiàn)周期性的遞變一、原子半徑

元素性質(zhì)的周期性變化是元素原子的核外電子排布呈周期性變化的必然結(jié)果。原子半徑減小原子半徑增大原子半徑的遞變規(guī)律電子能層增加，電子間斥力使半徑增大能層占主導(dǎo)核電荷數(shù)遞增，核對(duì)電子吸引力增大，半徑減小核電荷數(shù)占主導(dǎo)

元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢(shì)如何?如何解釋這種趨勢(shì)?元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢(shì)如何?如何解釋這種趨勢(shì)?[思考與討論]課本P23原子半徑取決于電子的能層數(shù)核電荷數(shù)原子半徑_____越大能層數(shù)越多能層數(shù)相同核電荷數(shù)越大核對(duì)電子的引力也就越大導(dǎo)致原子半徑_____越小1.原子半徑的決定因素原子半徑同周期同主族從左到右，隨核電荷數(shù)增大，原子半徑

。減小從上到下，隨電子的能層數(shù)增多，原子半徑

。增大2.原子半徑遞變規(guī)律3.粒子半徑大小比較同周期，序大徑小:如

r(Cl)<r(Al)<r(Na)同主族，層多徑大:同結(jié)構(gòu)，序大徑小:同元素，價(jià)高徑小:如

r(I)>

r(Br)>r(Cl)>r(F)如

r(Al3+)<r(Mg2+)<r(Na+)<r(Ne)

<r(F-)<r(O2-)如

r(Al)>r(Al3+)r(S2-)>r(S)

r(Fe2+)>r(Fe3+)原子半徑的比較離子半徑的比較二、電離能1、概念：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。符號(hào)：I1

單位：kJ·mol-1能量最低的保證條件M(g)=M+(g)+e-

I1(第一電離能)M+(g)=M2+(g)+e-

I2(第二電離能)M2+(g)=M3+(g)+e-

I3(第三電離能)原子的+1價(jià)氣態(tài)基態(tài)離子再失去1個(gè)電子所需要的最低能量第二電離能

I2第三電離能

I3

……電離能越小，表示在氣態(tài)時(shí)該原子失去電子越

，即元素的_____性越強(qiáng)；電離能越大，表明在氣態(tài)時(shí)該原子失去電子

，即元素的________性越弱。容易越難金屬金屬2、電離能的意義同一元素的逐級(jí)電離能是逐漸增大的，即I1<I2<I3<…【思考】根據(jù)下圖分析，原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律？1到56號(hào)元素的第一電離能第一電離能（kJ·mol-1）原子序數(shù)①同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小，表明自上而下原子越來越易失去電子。原子序數(shù)第一電離能（kJ·mol-1）②每個(gè)周期的第一種元素(氫或堿金屬)的第一電離能最小，最后一種元素(稀有氣體)的第一電離能最大；從左到右，總體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)(有個(gè)別反常)。問題2：從原子結(jié)構(gòu)角度解釋為何呈現(xiàn)這樣的規(guī)律？電離能（總趨勢(shì)）高低小大原子半徑高低電離能（總趨勢(shì)）原子半徑小大(1)同周期原子半徑減小，核對(duì)最外層電子的吸引力增大，越不易失去電子，第一電離能越大。(2)同主族原子半徑增大，核對(duì)最外層電子的吸引力減小，越易失電子，第一電離能越小。

第一電離能（kJ·mol-1）原子序數(shù)2s22p1資料卡片：如圖，為什么B、Al、O、S

等元素的電離能比它們左邊元素的電離能低，而使Li

－Ne和Na－Ar的電離能曲線呈現(xiàn)鋸齒狀變化？3s23p13s23p42s22p33s23p32s22p43s22s2反常：第ⅡA元素>ⅢA的元素

第ⅤA元素>ⅥA元素對(duì)于B

和Al這兩個(gè)鋸齒狀變化，一般解釋為：B和Al

的第一電離能失去的電子是np能級(jí)的，該能級(jí)電子的能量比左邊Be和Mg

失去的ns能級(jí)電子的高。對(duì)于O和S這兩個(gè)鋸齒狀變化，有兩種解釋：①N

和P

的電子排布是半充滿的，比較穩(wěn)定，電離能較高；

②

O與S失去的是已經(jīng)配對(duì)的電子，配對(duì)電子互相排斥，電離能較低。(3)電離能大小反常原因主族元素Be、MgB、AlN、PO、S價(jià)層電子排布ⅤAⅥAⅡAⅢAns2np4ns2np1ns2ns2np3第二周期：Be>BN>O第三周期：Mg>AlP>S【思考與交流】

課本P24(1)堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？堿金屬的I1越小，越易失去電子，金屬活潑型越強(qiáng)。金屬活動(dòng)性順序與相應(yīng)電離能大小順序并不一致金屬活動(dòng)性順序:

在水溶液中金屬原子失去電子的能力電離能:金屬原子在氣態(tài)失去電子成為氣態(tài)陽離子能力

(是原子氣態(tài)時(shí)活潑性的量度)因兩者對(duì)應(yīng)的條件不同，所以二者不完全一致注意：

NaMgAl各級(jí)電離能(kJ·mol-1)49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293為什么原子的逐級(jí)電離能越來越大？(2)下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級(jí)失去電子的電離能。

隨著電子的逐個(gè)失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越多，再要失去一個(gè)電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多，導(dǎo)致原子的逐級(jí)電離能越來越大。

NaMgAl各級(jí)電離能(kJ·mol-1)49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有什么聯(lián)系？(2)下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級(jí)失去電子的電離能。當(dāng)電離能發(fā)生突躍變化時(shí)說明電子的能層發(fā)生了變化，即同一能層中電離能相近，不同能層中電離能有很大的差距?？缭讲煌軐邮щ娮訒r(shí)，電離能出現(xiàn)突躍，可推斷原子價(jià)層電子數(shù)，推測(cè)其最高化合價(jià)(主族序數(shù))。鈉的I1比I2小很多，說明鈉容易失去一個(gè)電子形成+1價(jià)鈉離子；鎂的I1和I2相差不多，但I(xiàn)2比I3小很多，說明鎂容易失去兩個(gè)電子形成+2價(jià)鎂離子；鋁的I1、I2、I3相差不多，但I(xiàn)3比I4小很多，說明鋁容易失去三個(gè)電子形成+3價(jià)鋁離子。電離能的應(yīng)用1．判斷元素金屬性的強(qiáng)弱一般地，I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；

I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。738520LiBeMg900金屬性:Li

Mg>規(guī)律：若某元素的In+1?In，則該元素的常見化合價(jià)為+n價(jià)。2．判斷元素的化合價(jià)（I1、I2……表示各級(jí)電離能）如Al：I1＜I2＜I3?

I4，表明Al原子易失去3個(gè)電子形成＋3價(jià)陽離子；鈉元素I2?I1，其常見化合價(jià)為+1價(jià)。多電子原子元素的電離能出現(xiàn)突變時(shí)，電子層數(shù)就有可能發(fā)生變化。3．判斷核外電子的分層排布情況同周期元素從左向右，元素的第一電離能并不是逐漸增大的，當(dāng)能量相同的原子軌道在全空、半充滿和全充滿狀態(tài)時(shí)，第一電離能就會(huì)反常的大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。4．反映元素原子的核外電子排布特點(diǎn)電離能規(guī)律及其應(yīng)用對(duì)于同周期元素第一電離能ⅢA＜ⅡA的解釋一般為ⅢA的第一電離能失去的電子是np能級(jí)的，而ⅡA的第一電離能失去的電子是ns能級(jí)的；np能級(jí)的能量高于ns能級(jí)的能量，故易失去，即第一電離能低。對(duì)于同周期元素第一電離能ⅥA＜ⅤA的解釋有兩種：其一是第ⅤA族價(jià)層電子排布為ns2np3，p能級(jí)處于半充滿的較穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故難失去1個(gè)電子，即第一電離能高；其二是第ⅥA族價(jià)層電子排布為ns2np4，p能級(jí)有一對(duì)已經(jīng)配對(duì)電子，配對(duì)電子相互排斥，故易失去1個(gè)電子即第一電離能低。(1)同一元素的逐級(jí)電離能是逐漸增大的，即I1＜I2＜I3＜……這是由于原子失去一個(gè)電子變成＋1價(jià)陽離子后，半徑變小，核電荷數(shù)未變而電子數(shù)目變少，核對(duì)電子的吸引作用增強(qiáng)，因此失去第二個(gè)電子比第一個(gè)電子更難，需要更多的能量。同理I3＞I2、I4＞I3……In＋1＞In。(2)Na的I1比I2小很多，電離能差值很大，所以Na易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，故Mg易失去兩個(gè)電子形成＋2價(jià)離子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，故Al易失去三個(gè)電子形成＋3價(jià)離子。B該元素的第一、二電離能較小，第三電離能劇增，說明該元素原子易失去2個(gè)電子，其最外層電子數(shù)為2，該元素位于第ⅡA族。隨著原子序數(shù)增大，E值變?、佗?8573810號(hào)元素為氖，氖原子的2p能級(jí)全充滿比較穩(wěn)定，第一電離能較大E(K)＜E(Ca)＜E(Mg)科學(xué)家通過：氣態(tài)基態(tài)原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量(第一電離能)來衡量元素的原子失去一個(gè)電子的難易程度。那么，如何衡量元素的原子在化合物中吸引電子的能力呢？電負(fù)性三、電負(fù)性

原子中用于形成化學(xué)鍵的電子稱為鍵合電子。1.鍵合電子2.電負(fù)性

電負(fù)性是用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小，電負(fù)性越大的原子，對(duì)鍵合電子的吸引力越大。（電負(fù)性是相對(duì)值，沒單位）H....F..+....F..H..鍵合電子化學(xué)鍵：元素相互化合，相鄰的原子之間產(chǎn)生的強(qiáng)烈的相互作用力，形象地稱為化學(xué)鍵。原子的價(jià)電子鍵合電子：參與化學(xué)鍵形成孤對(duì)電子：未參與化學(xué)鍵形成鮑林L.Pauling1901-1994鮑林研究電負(fù)性的手稿一般來說，同周期元素從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大；

同族元素從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變小。鮑林利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了理論計(jì)算，以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，得出了各元素的電負(fù)性(稀有氣體未計(jì))。(放射性元素除外)電負(fù)性最小(稀有氣體除外)

電負(fù)性最大電負(fù)性的應(yīng)用：①判斷元素的金屬性和非金屬性類金屬：金屬、非金屬分界線兩側(cè)的元素電負(fù)性越大，非金屬元素越活潑；電負(fù)性越小，金屬元素越活潑“類金屬”既有金屬性，又有非金屬性≈1.8“類金屬”的電負(fù)性：＞1.8非金屬的電負(fù)性：＜1.8金屬的電負(fù)性：金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù):①金屬單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)置換出H2的難易程度，越易置換出氫氣，說明金屬性越強(qiáng)。②最高價(jià)氧化物的水化物——?dú)溲趸锏膲A性強(qiáng)弱，堿性越強(qiáng)，則金屬性越強(qiáng)。③金屬活動(dòng)性順序表，位置越靠前，說明金屬性越強(qiáng)。④金屬單質(zhì)之間的置換，金屬性強(qiáng)的置換金屬性弱的。⑤金屬陽離子氧化性的強(qiáng)弱，金屬陽離子氧化性越弱，金屬的金屬性越強(qiáng)。⑥原電池的正負(fù)極，一般負(fù)極的金屬性大于正極。⑦元素的第一電離能，一般I1越小，金屬性越強(qiáng)。⑧元素的電負(fù)性，元素的電負(fù)性越小，金屬性越強(qiáng)。⑨元素在周期表中的位置，同周期從左往右，元素的金屬性減弱，同主族從上到下，金屬性增強(qiáng)。非金屬性強(qiáng)弱的判斷依據(jù):①單質(zhì)與H2化合的難易程度，與H2化合越容易，說明非金屬性越強(qiáng)。②形成的氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性，形成的氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，則非金屬性越強(qiáng)。③最高價(jià)氧化物的水化物——最高價(jià)含氧酸酸性的強(qiáng)弱，酸性越強(qiáng)，說明非金屬性越強(qiáng)。④非金屬單質(zhì)之間的置換，非金屬性強(qiáng)的置換非金屬性弱的。⑤非金屬陰離子還原性的強(qiáng)弱，非金屬陰離子還原性越弱，非金屬的非金屬性越強(qiáng)。⑥元素的第一電離能，一般I1越大，非金屬性越強(qiáng)。⑦元素的電負(fù)性，元素的電負(fù)性越大，非金屬性越強(qiáng)。⑧元素在周期表中的位置，同周期從左往右，元素的非金屬性增強(qiáng)，同主族從上到下，非金屬性減弱。電負(fù)性接近，說明它們對(duì)鍵合電子的吸引力相當(dāng)，元素表現(xiàn)出的性質(zhì)相似Li、Mg的電負(fù)性分別為1.0、1.2Be、Al的電負(fù)性分別為1.5、1.5B、Si的電負(fù)性分別為2.0、1.8電負(fù)性的應(yīng)用：對(duì)角線規(guī)則

電負(fù)性大的元素在化合物中吸引電子能力較強(qiáng)，元素的化合價(jià)為負(fù)值。電負(fù)性小的元素在化合物中吸引電子能力弱，元素的化合價(jià)為正值。電負(fù)性的應(yīng)用：②判斷化合物中元素化合價(jià)的正負(fù)

BrClBr—Cl+1

-1HSiHHH甲硅烷SiH4顯正價(jià)顯負(fù)價(jià)+4-1HHCHH甲烷CH4顯負(fù)價(jià)顯正價(jià)-4+1HClOH—O—Cl+1-2+1HClH—Cl+1-1+1NaH

-1+3NCl3NF3

-1-3+1PCl3+3-1NCl3+3H2O=NH3+3HClO-3+1電負(fù)性的應(yīng)用：③判斷化學(xué)鍵的類型

如：NaClCaOHClAlCl3H2O電負(fù)性的差:2.10.91.51.4化學(xué)鍵類型:離子

離子共價(jià)共價(jià)共價(jià)

2.1電負(fù)性相差很大(相差>1.7)離子鍵電負(fù)性相差不大(相差<1.7)共價(jià)鍵但也有特例(如HF)但也有特例(如NaH)3.0－1.5＝1.5<1.7，故AlCl3為共價(jià)化合物AlCl3若兩種不同的非金屬元素的原子間形成共價(jià)鍵，則必為極性鍵，且成鍵原子的電負(fù)性之差越大，鍵的極性越強(qiáng)。如極性：H—F>H—Cl>H—Br>H—I④判斷化學(xué)鍵的極性強(qiáng)弱探究：課本P26[繪制變化圖]利用圖1-23的數(shù)據(jù)制作第三周期主族元素、第ⅠA和ⅦA族元素的電負(fù)性變化圖，并找出其變化趨勢(shì)。同周期主族元素：同主族元素：從左至右電負(fù)性逐漸變大從上至下電負(fù)性逐漸變小[比較與分析]根據(jù)圖1－22，找出上述相關(guān)元素的第一電離能的變化趨勢(shì)，與電負(fù)性的變化趨勢(shì)有什么不同？并分析其原因。

同周期元素原子從左到右，第一電離能總體增加(個(gè)別反常)，電負(fù)性增大。因?yàn)?，從左到右，原子半徑減小，原子核對(duì)最外層電子吸引力增大，原子失電子能力減弱，得電子能力增強(qiáng)。

同主族元素原子從上到下，第一電離能減小，電負(fù)性也減小。因?yàn)閺纳系较拢影霃皆龃?，原子核?duì)最外層電子吸引力減小，原子失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱。第一電離能電負(fù)性注:①第一電離能:ⅡA族>ⅢA族,ⅤA族>ⅥA族。

②稀有氣體電離能為同周期中最大。

③比較電負(fù)性大小時(shí),不考慮稀有氣體元素。原子半徑增大原子半徑減小價(jià)(層)電子：指原子核外電子中能與其他原子相互作用形成化學(xué)鍵，跟元素化合價(jià)有關(guān)的電子。價(jià)電子層：價(jià)電子所處的能級(jí)稱為價(jià)電子層，簡(jiǎn)稱價(jià)層。對(duì)于主族元素來說，價(jià)層電子就是最外層電子；對(duì)于副族元素來說，價(jià)層電子除最外層電子外，還可能包括次外層電子。如Na的價(jià)電子處于3s能級(jí)，F(xiàn)e的價(jià)電子處于3d能級(jí)和4s能級(jí)，Br的價(jià)電子處于4s能級(jí)和4p能級(jí)。價(jià)層電子排布：又稱特征電子構(gòu)型，直觀地反映基態(tài)原子的電子層數(shù)、參與成鍵的電子數(shù)以及最外層電子數(shù)。通常元素周期表只給出價(jià)層電子排布。如Na的價(jià)層電子排布為3s1，F(xiàn)e的價(jià)層電子排布為3d64s2，Br的價(jià)層電子排布為4s24p5。電負(fù)性規(guī)律及其應(yīng)用

電負(fù)性：衡量的是不同原子吸引電子的能力。Cl>C>SiCl元素的電負(fù)性為3.0，Al元素的電負(fù)性為1.5，差值小于1.7，形成共價(jià)鍵，故AlCl3是共價(jià)化合物。D碳(或C)O>C>Si

C>H>Si2個(gè)

3d84s22s22p2

2s22p4

1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2

GeCl4

C

BrCl＋H2O=HCl＋HBrO共價(jià)Br＜電負(fù)性：Br<Cl+1-1稀有氣體及其化合物的發(fā)現(xiàn)1868年，天文學(xué)家洛克耶和森在太陽光譜中發(fā)現(xiàn)了一種新元素，定名為氦。20多年后，英國化學(xué)家拉姆齊在研究釔鈾礦時(shí)發(fā)現(xiàn)了一種神秘的氣體。他研究了這種氣體的光譜，疑為氦，求助于光譜學(xué)家克魯克斯，證實(shí)這種氣體就是氦。這樣氦在地球上也被發(fā)現(xiàn)了。

1892年，英國物理學(xué)家瑞利在《自然》雜志上發(fā)表了一篇文章，說他在測(cè)定氮?dú)獾拿芏葧r(shí)，發(fā)現(xiàn)用氨氣分解得到的氮?dú)獾拿芏葹?.2508g/L

，比從空氣中分離出來的氮?dú)獾拿芏?.2572g/L小了一丁點(diǎn)兒！他沒有放過這一丁點(diǎn)兒的差別，認(rèn)為定有緣故，卻又找不到答案。英國化學(xué)家拉姆齊讀了這篇文章，提出一種假設(shè)：從氨氣分解得到的氮?dú)馐羌儍舻?，而空氣里可能含有一種比氮?dú)獾拿芏雀蟮臍怏w，因而源自空氣的氮?dú)獠患?，測(cè)得的密度較大?？茖W(xué)史話稀有氣體及其化合物的發(fā)現(xiàn)這兩位科學(xué)家決定合作，通過實(shí)驗(yàn)解開這個(gè)謎。他們從文獻(xiàn)里讀到卡文迪許分離空氣組分氣體的方法，仔細(xì)除去空氣里的氧氣、氮?dú)?、二氧化碳和水蒸氣，發(fā)現(xiàn)殘留了一種未知?dú)怏w。這種未知?dú)怏w的體積僅占空氣的1/80。拉姆齊觀察了這種未知?dú)怏w的光譜，發(fā)現(xiàn)譜圖里有不屬于任何已知元素的橙、綠色兩條譜線，認(rèn)定是一種新的化學(xué)元素，隨即和瑞利將它命名為氬（Argon)。圖1-26拉姆齊的實(shí)驗(yàn)裝置圖

稀有氣體及其化合物的發(fā)現(xiàn)1898年，拉姆齊與人合作又在液態(tài)空氣中發(fā)現(xiàn)了三種新元素，分別命為氪（Krypton

、氖（Neon)、氙（Xenon)。1900年，發(fā)現(xiàn)放射性元素鐳發(fā)生衰變釋放的氣體也是一種新元素，到1923年被最后定名為氡（R