1-2 元素周期律1 課件 【新教材】人教版（2019）高中化學(xué)選擇性必修二

第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第二課時(shí)

元素周期律1二、元素周期律元素周期律的本質(zhì)是:隨著原子序數(shù)的遞增,原子核外電子排布呈周期性變化。元素周期律的內(nèi)涵豐富多樣，下面，我們來(lái)討論原子半徑、電離能和電負(fù)性的周期性變化。元素的性質(zhì)隨原子序數(shù)的遞增呈周期性的變化叫元素周期律

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？應(yīng)如何理解這種趨勢(shì)？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？應(yīng)如何理解這種趨勢(shì)？1.原子半徑(1)影響因素(2)遞變規(guī)律(3)比較原子半徑大小的方法(1)同周期元素，隨著原子序數(shù)遞增，其原子半徑逐漸減小(稀有氣體元素除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)(2)同主族元素，隨著電子層數(shù)遞增，其原子半徑逐漸增大。例：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)(3)不是同周期也不是同主族的元素原子可借助某種原子參照比較。例：r(K)>r(Na)，r(Na)>r(Al)，則r(K)>r(Al)(4)比較離子半徑大小的方法(1)同種元素的粒子半徑，陰離子大于原子，原子大于陽(yáng)離子，低價(jià)陽(yáng)離子大于高價(jià)陽(yáng)離子。例：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)(2)電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒，核電荷數(shù)越大，半徑越小。

例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)(3)帶相同電荷的離子，電子層數(shù)越多，半徑越大。

例：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)；r(O2-)＜r(S2-)＜r(Se2-)＜r(Te2-)(4)核電荷數(shù)、電子層數(shù)均不同的離子可選一種離子參照比較。例：比較r(K＋)與r(Mg2＋)可選r(Na＋)為參照：r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)規(guī)律總結(jié)比較微粒半徑的一般思路(1)“一層”:先看電子層數(shù),電子層數(shù)越多,微粒半徑一般越大。(2)“二核”:若電子層數(shù)相同則看核電荷數(shù),核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小。(3)“三電子”:若電子層數(shù)、核電荷數(shù)均相同,則看核外電子數(shù),電子數(shù)多的半徑大。2.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。用符號(hào)Ｉ1表示，單位：kj/mol

從一價(jià)氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個(gè)電子所需要的能量叫做第二電離能，符號(hào)Ｉ2，依次類推。保證“能量最低”？原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律？（同周期、同主族）觀察下圖，總結(jié)第一電離能的變化規(guī)律：

①每個(gè)周期的第一種元素(氫和堿金屬)第一電離能最小，稀有氣體元素原子的第一電離能最大，同周期中從左到右元素的第一電離能呈增大的趨勢(shì)。②同主族元素原子的第一電離能從上到下逐漸減小。③同一周期中，第ⅡA族元素的第一電離能比第ⅢA族元素的第一電離能要大，第ⅤA族元素的第一電離能比第ⅥA族元素的第一電離能要大，這是因?yàn)榈冖駻族元素的最外層p軌道全空，第ⅤA族元素的最外層p軌道半滿，全空和半滿狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，電離能較高。（2）元素第一電離能的變化規(guī)律（4）電離能的意義

①電離能是衡量氣態(tài)原子失去電子難易的物理量。元素的電離能越小，表示氣態(tài)時(shí)越容易失去電子，即元素在氣態(tài)時(shí)的金屬性越強(qiáng)。②判斷原子失去電子的數(shù)目或形成的陽(yáng)離子的電荷①第一電離能的變化與元素原子的核外電子排布有關(guān)。通常情況下,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。例如P的第一電離能比硫的大,Mg的第一電離能比Al的大。（5）第一電離能與原子核外電子排布的關(guān)系②第三周期元素第一電離能的大小關(guān)系為I1(Ar)>I1(Cl)>I1(P)>I1(S)>I1(Si)>I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na)?？傊?，第一電離能的周期性遞變是原子半徑、核外電子排布周期性變化的結(jié)果。（6）逐級(jí)電離能（1）含義：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叫做第二電離能，依次類推?？梢员硎緸镸(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)（2）變化規(guī)律①同一元素的逐級(jí)電離能是逐漸增大的，即I1<I2<I3<…②當(dāng)相鄰逐級(jí)電離能突然變大時(shí)，說(shuō)明失去的電子所在電子層發(fā)生了變化（7）電離能的應(yīng)用①推斷元素原子的核外電子排布例如：Li的逐級(jí)電離能I1?I2<I3,表明Li原子核外的三個(gè)電子排布在兩個(gè)能層(K、L能層)上，且最外層上只有一個(gè)電子②判斷主族元素的最高正化合價(jià)或最外層電子數(shù)如果電離能在In與In+1之間發(fā)生突變，則元素的原子易形成+n價(jià)離子而不易形成+(n+1)價(jià)離。如果是主族元素，則其最外層有n個(gè)電子，最高正化合價(jià)為+n(O、F除外)。③判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)(稀有氣體元素除外);I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。1.堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么關(guān)系？提示:從上到下，第一電離能越小，越易失電子，金屬的活潑性越強(qiáng)。思考與討論2.為什么原子逐級(jí)電離能越來(lái)越大？這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有何關(guān)系？數(shù)據(jù)的突躍變化說(shuō)明了什么？提示: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(yáng)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),因而第二個(gè)電子比第一個(gè)電子難失去,即失去第二個(gè)電子比失去第一個(gè)電子需要更多的能量,同理I3>I2、I4>I3……In+1>In。②Na的I1比I2小很多,電離能差值很大,說(shuō)明失去第一個(gè)電子比失去第二個(gè)電子容易得多,所以Na容易失去一個(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,所以Mg容易失去兩個(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,所以Al容易失去三個(gè)電子形成+3價(jià)離子。規(guī)律總結(jié)各元素原子的電離能大小,主要取決于原子的電子層結(jié)構(gòu)、核電荷數(shù)以及原子半徑的大小。隨著核電荷數(shù)遞增,元素的第一電離能呈現(xiàn)周期性變化。同周期元素的第一電離能在增大趨勢(shì)中出現(xiàn)第ⅢA族<第ⅡA族、第ⅥA族<第ⅤA族這兩處例外。解析:同一主族元素原子的半徑從上到下越來(lái)越大,A項(xiàng)正確。核外電子排布相同的離子,核電荷數(shù)越大,半徑越小,B項(xiàng)正確,C項(xiàng)符合題目要求。Cl-比F-多一個(gè)電子層,Cl->F-;F-比F多一個(gè)電子,半徑大小為F->F,D項(xiàng)正確。1.下列各組粒子半徑大小的比較錯(cuò)誤的是(

)A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+C.Mg2+>Na+>F- D.Cl->F->FC解析:A、B、C、D所對(duì)應(yīng)的元素依次是O、S、Se、Te元素,最外層電子結(jié)構(gòu)相同,原子半徑越大,原子核吸引電子的能力越弱,其第一電離能越小,故電離能大小順序是O>S>Se>Te,第一電離能最小的是Te原子,故選D。2.具有下列價(jià)電子構(gòu)型的原子中,第一電離能最小的是(

)A.2s22p4 B.3s23p4C.4s24p4 D.5s25p4D解析:同周期元素中堿金屬的第一電離能最小,稀有氣體的第一電離能最大,故A項(xiàng)正確,C項(xiàng)不正確。由于鎂的3s能級(jí)全充滿,3p能級(jí)全空,而鋁的3s能級(jí)全滿,3p能級(jí)中有一個(gè)電子,故鋁的第一電離能小于鎂,B項(xiàng)不正確。鉀比鎂電子層數(shù)多,原子半徑大,更易失去電子,故鉀的第一電離能小于鎂,D項(xiàng)錯(cuò)誤。3.下列敘述正確的是(

)A.第三周期所含元素中,鈉的第一電離能最小B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大C.在所有元素中,氟的第一電離能最大D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大A4.如圖是第三周期11~17號(hào)元素某些性質(zhì)變化趨勢(shì)的柱形圖,下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是(

)A.y軸表示的可能是基態(tài)的原子失去一個(gè)電子所需要的最小能量B.y軸表示的可能是原子在化合物中吸引電子的能力C.y軸表示的可能是原子半徑D.y軸表示的可能是形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)B解析:第三周期Mg(或P)的3p能級(jí)為全空(或半充滿)狀態(tài),較為穩(wěn)定,Mg(或P)的第一電離能大于Al(或S),故A錯(cuò)誤;同周期元素從左到右,電負(fù)性逐漸增大,B正確;同周期元素從左到右,原子序數(shù)逐漸增大,原子半徑逐漸減小,C錯(cuò)誤;同周期金屬元素形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)逐漸增多,非金屬元素形成基態(tài)離子所需要的電子數(shù)逐漸減少,D錯(cuò)誤。解析:由四種元素基態(tài)原子的電子排布式可知,①為S原子,②為P原子,③為N原子,④為F原子,其中P、S元素處于第三周期,P原子的核電荷數(shù)小于S,則P的原子半徑大于S;N和F元素處于第二周期,N原子的核電荷數(shù)小于F,則N的原子半徑大于F;S原子比N原子多一個(gè)電子層,則S的原子半徑大于N原子,綜上所述,原子半徑由大到小的順序?yàn)镻>S>N>F。5.四種元素基態(tài)原子的電子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。四種原子按半徑由大到小的順序排列正確的是(

)A.①>②>③>④ B.②>①>③>④C.②>①>④>③

D.①>②>④>③B6.第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(jué)(g)失去一個(gè)電子成為氣態(tài)陽(yáng)離子X(jué)+(g)所需的能量。下圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:(1)認(rèn)真分析上圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律,將Na~Ar之間六種元素用短線連接起來(lái),構(gòu)成完整的圖像。(2)從上圖分析可知,同一主族元素原子的第一電離能I1的變化規(guī)律是

。

(3)N元素的第一電離能比C、O元素的第一電離能大的原因是

。

(4)氣態(tài)鋰原子失去核外不同電子所需的能量分別為:失去第一個(gè)電子為519kJ·mol-1,失去第二個(gè)電子為7296kJ·mol-1,失去第三個(gè)電子為11799kJ·mol-1,由此數(shù)據(jù)分析鋰原子失去核外第二個(gè)電子時(shí)所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個(gè)電子所需的能量的原因:

。

從上到下依次減小N原子2p能級(jí)半充滿,相對(duì)穩(wěn)定Li原子失去一個(gè)電子后變成Li+,Li+已形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去電子很困難解析:(1)根據(jù)題圖可知,同一周期元素中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大的趨勢(shì),但第ⅡA族元素的第一電離能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素的第一電離能大于第ⅥA族元素,據(jù)此將Na~Ar之間的元素用短線連接起來(lái)即可。(2)以題圖第ⅠA族為例,同一主族元素原子的第一電離能(I1)從上到下依次減小,其他主族遞變規(guī)律類似。(3)由于N原子2p能級(jí)半充滿,相對(duì)穩(wěn)定,所以N元素的第一電離能比C、O元素的第一電離能大。(4)由于Li原子失去一個(gè)電子后變成Li+,Li+已形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),再失去電子很困難,所以鋰原子失去核外第二個(gè)電子時(shí)所需的能量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于失去第一個(gè)電子所需的能量。規(guī)律總結(jié)各元素原子的電離能大小,主要取決于原子的電子層結(jié)構(gòu)、核電荷數(shù)以及原子半徑的大小。隨著核電荷數(shù)遞增,元素的第一電離能呈現(xiàn)周期性變化。同周期元素的第一電離能在增大趨勢(shì)中出現(xiàn)第ⅢA族<第ⅡA族、第ⅥA族<