新教材2025版高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第3節(jié)元素性質(zhì)及其變化規(guī)律學(xué)案魯科版選擇性必修2

第3節(jié)元素性質(zhì)及其改變規(guī)律課程標(biāo)準(zhǔn)1．相識元素的原子半徑、第一電離能、電負(fù)性等元素性質(zhì)的周期性改變。2．知道原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性改變是導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性改變的緣由。學(xué)法指導(dǎo)1.從核外電子排布角度探討主族元素的原子半徑周期性改變的緣由。2．通過典型周期、典型主族元素第一電離能的改變數(shù)據(jù)，明確電離能的意義及其改變規(guī)律。3．結(jié)合教材中的圖表，探討電負(fù)性與元素分類、元素的化合價、元素化合時所形成化學(xué)鍵的種類之間的關(guān)系。4．理解元素電負(fù)性的周期性改變是原子結(jié)構(gòu)周期性改變的體現(xiàn)。必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——新知全解一遍過學(xué)問點一原子半徑及其改變規(guī)律1.原子半徑的影響因素2．遞變規(guī)律同主族從上到下電子層數(shù)越多，原子半徑____同周期從左到右，核電荷數(shù)越大，原子半徑____同周期過渡元素漸漸____，但改變幅度不大微點撥(1)對于同主族元素的原子來說，電子層數(shù)的影響大于核電荷數(shù)增加的影響。(2)因為稀有氣體元素與其他元素的原子半徑的測定依據(jù)不同，一般不將其原子半徑與其他原子的半徑相比較。學(xué)思用1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)電子層數(shù)越多微粒的半徑越大。()(2)同一周期元素的原子半徑與離子半徑的遞變規(guī)律相同。()(3)電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒，核電荷數(shù)越大，其半徑越大。()(4)原子序數(shù)越大，原子半徑越小。()(5)電子數(shù)相同的不同單核微粒，半徑相同。()2．下列選項中，原子半徑依次增大的是()A．LiKRbB．IBrClC．ONaSD．AlSiP學(xué)問點二元素的電離能及其改變規(guī)律1.電離能的概念及其分類2.意義可以衡量元素的原子或離子失去電子的________。第一電離能數(shù)值越小，原子越________失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越________失去一個電子。3．元素第一電離能改變規(guī)律同周期堿金屬元素的第一電離能最____，稀有氣體元素的第一電離能最____，從左到右，元素的第一電離能總體上呈現(xiàn)從____到____的改變趨勢同主族總體上自上而下第一電離能漸漸____過渡元素第一電離能改變不太規(guī)則，同周期的過渡元素隨原子序數(shù)的增加，第一電離能總體上略有增加微點撥(1)具有全充溢、半充溢及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大。如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充溢、Mg為全充溢狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。(2)當(dāng)相鄰逐級電離能突然變大時，說明其電子層發(fā)生改變，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。學(xué)思用1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)元素的各級電離能是漸漸增大的。()(2)金屬元素的電離能大小依次與金屬活動性依次相同。()(3)隨著原子序數(shù)的遞增，同一周期原子的第一電離能漸漸增大。()(4)ⅡA族元素的第一電離能大于同周期相鄰主族元素。()(5)元素的第一電離能越大，元素的金屬性越強。()2．下列各組原子中，前者第一電離能大于后者第一電離能的是()A．S和PB．Mg和AlC．Na和MgD．Ne和He學(xué)問點三元素的電負(fù)性及其改變規(guī)律1.電負(fù)性的概念和衡量標(biāo)準(zhǔn)(1)概念：元素的原子在化合物中________實力的標(biāo)度。(2)標(biāo)準(zhǔn)：指定氟的電負(fù)性為________，并以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而計算出其他元素的電負(fù)性數(shù)值。2．電負(fù)性的改變規(guī)律同一周期從左到右，元素的電負(fù)性________同一主族自上而下，元素的電負(fù)性________3.電負(fù)性的應(yīng)用推斷金屬性和非金屬性的強弱電負(fù)性小于2的元素大部分為________元素電負(fù)性大于2的元素大部分為________元素推斷化合物中元素化合價的正負(fù)電負(fù)性大的元素易呈現(xiàn)________價電負(fù)性小的元素易呈現(xiàn)________價推斷化學(xué)鍵的性質(zhì)電負(fù)性差值大的元素原子之間主要形成________電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子之間主要形成________微點撥兩成鍵原子所屬元素的電負(fù)性差值大于1.7，通常形成離子鍵，小于1.7通常形成共價鍵，但這只是一種參考值，如F的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為1.9，而HF中的H—F鍵為共價鍵；又如Na的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為1.2，而NaH中的化學(xué)鍵為離子鍵。學(xué)思用1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)電負(fù)性為2.0是劃分金屬與非金屬的唯一標(biāo)準(zhǔn)。()(2)電負(fù)性最大和最小的元素分別位于周期表的左上角和右上角。()(3)電負(fù)性差值大于1.7的元素之間都形成離子鍵。()(4)主族元素的電負(fù)性約為2的元素屬于過渡元素。()(5)原子半徑及原子序數(shù)都能證明原子核外電子分層排布。()2．下列化合物中，兩種元素的電負(fù)性相差最大的是()A．HIB．NaIC．CsFD．KCl關(guān)鍵實力·課堂探究——學(xué)科素養(yǎng)全通關(guān)提升點一原子半徑及其改變規(guī)律1.微粒半徑大小的比較規(guī)律比較方法微粒特點改變規(guī)律實例依據(jù)元素周期表比較原子半徑大小同周期主族元素從左到右，原子半徑依次減小r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)同主族元素從上到下半徑依次增大r(F)＜r(Cl)＜r(Br)依據(jù)微粒結(jié)構(gòu)特點比較微粒半徑大小電子層結(jié)構(gòu)不同一般電子層數(shù)越多，半徑越大r(S)＞r(O)電子層結(jié)構(gòu)相同隨核電荷數(shù)增大，離子半徑減小r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)同種元素的原子和離子價態(tài)越高，半徑越小r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)；r(S)＜r(S2－)2.“三看”法比較微粒半徑“一看”電子層，一般電子層數(shù)越多，半徑越大；“二看”核電荷數(shù)，電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越小；“三看”核外電子數(shù)，電子層數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同時，核外電子數(shù)越多，半徑越大?；犹骄繂栴}1為什么同一周期主族元素從左向右原子半徑漸漸減??？同主族元素原子半徑從上往下依次增大？問題2課本上說到利用原子半徑和價電子數(shù)，可以定性說明元素周期表中元素原子得失電子實力呈現(xiàn)的遞變規(guī)律，如何說明？典例示范[典例1]下列粒子半徑大小的比較正確的是()A．原子半徑：F>ClB．原子半徑：Na>S>ClC．離子半徑：S2－<Cl－<K＋<Ca2＋D．第3周期主族元素簡潔離子的半徑從左到右漸漸減小素養(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練1]下列關(guān)于粒子半徑的說法正確的是()A．電子層數(shù)少的元素，其原子半徑肯定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑B．核外電子排布相同的單核粒子半徑相同C．質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多，半徑越大D．原子序數(shù)越大，原子半徑越大提升點二元素的電離能、電負(fù)性及其改變規(guī)律1.電離能及其改變規(guī)律(1)第一電離能電離能的數(shù)值大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑以及原子的電子構(gòu)型。某原子或離子具有全充溢、半充溢的電子排布時，電離能較大。(2)逐級電離能①原子的逐級電離能越來越大，即I1<I2<I3<I4。首先失去的電子是能量最高的電子，故第一電離能較小，以后再失去的電子都是能量較低的電子，所須要汲取的能量多；同時，失去電子后離子所帶正電荷對電子的吸引更強，從而電離能越來越大。②逐級電離能的遞增有突躍現(xiàn)象。當(dāng)電離能突然變大時說明電子的電子層發(fā)生了改變，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。如表所示鈉、鎂、鋁的電離能(kJ·mol－1)電離能元素NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575(3)電離能的應(yīng)用①確定元素核外電子的排布當(dāng)相鄰逐級電離能發(fā)生突變時，說明其電子層發(fā)生了改變，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。②確定元素的化合價若In+1In?InIn-1，即電離能在In與I③推斷元素金屬性、非金屬性的強弱一般狀況下，I1越大，非金屬性越強，I1越小，金屬性越強。2．電負(fù)性大小的推斷方法(1)利用非金屬電負(fù)性>金屬電負(fù)性推斷；(2)利用同周期、同主族電負(fù)性改變規(guī)律推斷；(3)利用氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性推斷；(4)利用最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸、堿性強弱推斷；(5)利用單質(zhì)與H2化合的難易推斷；(6)利用單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換氫的難易推斷。(7)利用化合物中所呈現(xiàn)的化合價推斷；(8)利用置換反應(yīng)推斷?；犹骄繂栴}1第2周期元素的I1比N元素大的元素有幾種？為什么N元素的I1比同周期相鄰元素的I1大？問題2鈉原子為什么簡潔失去1個電子成為＋1價的陽離子？問題3活潑金屬的制備常用電解法，如電解熔融的NaCl或MgCl2可制得Na或Mg，能否用類似的方法電解熔融的AlCl3制得Al?典例示范[典例2]Ⅰ.不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所須要的能量(設(shè)其為E)如圖所示。試依據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的改變特點，并回答下列問題：(1)同主族內(nèi)不同元素的E值改變的特點是________________。各主族中E值的這種改變特點體現(xiàn)了元素性質(zhì)的________改變規(guī)律。(2)同周期內(nèi)，隨原子序數(shù)增大，E值增大，但個別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。試預(yù)料下列關(guān)系式中正確的是________(填寫編號)。①E(砷)>E(硒)②E(砷)<E(硒)③E(溴)>E(硒)④E(溴)<E(硒)(3)10號元素E值較大的緣由是_______________________________________。Ⅱ.不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的實力大小可用肯定數(shù)值x來表示。若x越大，其原子吸引電子的實力越強。在所形成的分子中成為帶負(fù)電荷的一方。下圖是某些短周期元素的x值：元素符號LiBeBCOFx值0.981.572.042.253.443.98元素符號NaAlSiPSClx值0.931.611.902.192.583.16(1)推想在同周期的元素中x值與原子半徑的關(guān)系是________________。短周期元素x值的改變特點，體現(xiàn)了元素性質(zhì)的________改變規(guī)律。(2)通過分析x值的改變規(guī)律，確定Mg、N的x值范圍：________<x(Mg)<________，________<x(N)<________。(3)在P－N鍵中，共用電子對偏向________原子。(4)閱歷規(guī)律告知我們：當(dāng)成鍵的兩原子相應(yīng)元素的x差值即Δx>1.7時，一般為離子鍵；Δx<1.7，一般為共價鍵。試推斷：AlBr3中化學(xué)鍵類型是________。(5)推想元素周期表中，x值最大的元素是________________________________________________________________________。(6)從Δx角度，推斷AlCl3是離子化合物，還是共價化合物的方法是________________________________________________________________________________________________________________________________________________(寫出推斷的方法)。素養(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練2]A、B都是短周期元素，原子最外層電子排布式分別為(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3，A與B可形成化合物D，D溶于水時有氣體逸出，該氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，請回答下列問題：(1)第一電離能：I1(A)________I1(B)(填“>”或“<”，下同)。電負(fù)性：A________B。(2)通常A元素的化合價是________，對A元素呈現(xiàn)這種價態(tài)進(jìn)行說明。①用原子結(jié)構(gòu)的觀點進(jìn)行說明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②用電離能的觀點進(jìn)行說明：________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。課堂總結(jié)[學(xué)問導(dǎo)圖][誤區(qū)警示]1．比較微粒半徑要三看：一看電子層，二看核電荷數(shù)，三看核外電子數(shù)；2．比較I要留意：同周期元素比較時，第ⅡA、第ⅤA族I1大于相鄰主族的I1；軌道處于半充溢、全充溢時更穩(wěn)定；3．元素電負(fù)性越大吸引電子實力越強，非金屬性越強，金屬性越弱。隨堂檢測·強化落實——基礎(chǔ)知能練到位1．下列化合物中陽離子半徑和陰離子半徑之比最大的是()A．LiIB．NaBrC．KClD．CsF2．下列四種元素中，第一電離能由大到小依次正確的是()①原子含有未成對電子最多的第2周期元素②原子核外電子排布為1s2的元素③元素周期表中電負(fù)性最強的元素④原子最外層電子排布為2s22p4的元素A．②③①④B．③①④②C．①③④②D．②③④①3．(雙選)美國“海狼”號潛艇上的核反應(yīng)堆內(nèi)運用了液體鋁鈉合金作載熱介質(zhì)，下列關(guān)于Al、Na原子結(jié)構(gòu)的分析中正確的是()A．原子半徑：r(Na)>r(Al)B．第一電離能：Al>NaC．電負(fù)性：Na>AlD．基態(tài)原子未成對電子數(shù)：Na>Al4．不能說明X的電負(fù)性比Y的大的是()A．X單質(zhì)比Y單質(zhì)簡潔與H2化合B．X的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性比Y的強C．X原子的最外層電子數(shù)比Y原子的多D．X單質(zhì)可以把Y從其氫化物中置換出來5．下表為元素周期表的一部分，列出10種元素在周期表中的位置。用化學(xué)符號回答下列問題：ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0第2周期⑥⑦第3周期①③⑤⑧⑩第4周期②④⑨(1)10種元素中，第一電離能最大的是________，電負(fù)性最小的金屬元素是________________________________。(2)①、③、⑤三種元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物中，堿性最強的是________________________________________________________________________。(3)②、③、④三種元素形成的離子，離子半徑由大到小的依次是________________________________。(4)①和⑨的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式分別為________、________。第3節(jié)元素性質(zhì)及其改變規(guī)律必備知識·自主學(xué)習(xí)[學(xué)問點一]1．排斥增大越大越小2．越大越小減小[學(xué)思用]1．答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×2．解析：A項為同主族元素從上到下原子半徑漸漸增大。答案：A[學(xué)問點二]1．氣態(tài)基態(tài)原子氣態(tài)基態(tài)離子IkJ·mol－1M2＋(g)M3＋(g)2．難易程度易難3．小大小大減小[學(xué)思用]1．答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×2．解析：S和P的價層電子排布式分別為3s23p4和3s23p3，由于P原子的3p能級處于半充溢狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以I1(S)<I1(P)；Na、Mg、Al的價層電子排布式分別為3s1、3s2、3s23p1，由于Mg原子的3s能級處于全充溢狀態(tài)，故其第一電離能最大；He與Ne同族，I1(He)>I1(Ne)。答案：B[學(xué)問點三]1．(1)吸引電子(2)4.02．遞增遞減3．金屬非金屬負(fù)正離子鍵共價鍵[學(xué)思用]1．答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×2．解析：同周期元素從左往右，電負(fù)性漸漸增大，同主族元素從上往下，電負(fù)性漸漸減小，故電負(fù)性：H＞Na＞K＞Cs，F(xiàn)＞Cl＞I，故題給化合物中，兩種元素的電負(fù)性相差最大的是CsF，C項符合題意。答案：C關(guān)鍵能力·課堂探究提升點一[互動探究]提示1：同周期主族元素中，每增加一個電子，核電荷數(shù)相應(yīng)增加一個正電荷，增加的電子排布在同一層上，增加的電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致的核對外層電子的吸引作用，結(jié)果使原子半徑漸漸減??；同主族元素，從上往下，隨著電子層數(shù)的增加，離核更遠(yuǎn)的外層軌道填入電子，電子層數(shù)的影響大于核電荷數(shù)增加的影響，導(dǎo)致原子半徑增大。提示2：同周期元素原子(除稀有氣體)的電子層數(shù)相同，從左往右原子半徑漸漸減小，原子核對外層電子的吸引作用漸漸增加，因此元素原子失電子實力減弱，獲得電子的實力增加；同主族元素原子的價電子數(shù)相同，自上而下原子半徑漸漸增大，原子核對外層電子的吸引作用漸漸減弱，因此元素原子失電子實力增加，得電子實力減弱。[典例1]解析：F與Cl屬于同一主族，隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑漸漸增大，所以原子半徑：Cl>F，A項錯誤；Na、S、Cl為同一周期的主族元素，隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑漸漸減小，B項正確；對于核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，C項錯誤；第3周期主族元素簡潔陽離子、簡潔陰離子的半徑從左到右均漸漸減小，但簡潔陰離子的半徑大于簡潔陽離子的半徑，D項錯誤。答案：B[訓(xùn)練1]解析：由于同一周期中，隨著原子序數(shù)的增大，元素原子半徑漸漸減小，故ⅦA族元素的原子半徑不肯定比上一周期ⅠA族元素的原子半徑大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)，A項錯誤；對于核外電子排布相同的單核離子和原子，半徑是不同的，它們的半徑隨核電荷數(shù)的增加而減小，B項錯誤；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑，C項正確；在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑呈現(xiàn)周期性改變，只是在同一主族中原子序數(shù)越大，原子半徑越大，D項錯誤。答案：C提升點二[互動探究]提示1：有2種，分別是F和Ne。N元素與C和O同周期相鄰，N元素的第一電離能I1比C元素的I1大是因為N元素的核電荷數(shù)大，原子半徑小，原子核對外層電子的束縛力強，不易失去電子；而N元素的I1比O元素的I1大的緣由是N原子的價電子排布為2s22p3，2p軌道處于半充溢狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以失去一個電子時所需能量高，因此I1大。提示2：鈉原子的I2?I1，說明鈉原子很簡潔失去1個電子成為＋1價陽離子，形成的Na＋為1s22s22p6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強，再失電子就很困難，因此，鈉元素常見價態(tài)為＋1價。提示3：否，因為Al元素與Cl元素的電負(fù)性相差不大，二者形成的化學(xué)鍵為共價鍵，AlCl3在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。[典例2]解析：Ⅰ.(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨元素原子序數(shù)的增大，E值變??；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈現(xiàn)明顯的遞變性。(2)從第2、3周期可以看出，第ⅢA族和ⅥA族元素比同周期相鄰兩種元素E值都低。由此可以推想：E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。(3)10號元素是稀有氣體氖，該元素原子的最外層2s、2p軌道全充溢，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。Ⅱ.(1)表中同一周期的元素從Li到F，x值越來越大。而我們已知的同一周期元素從Li到F，原子半徑越來越小，故原子半徑越小，x值越大。(2)依據(jù)(1)中的規(guī)律，Mg的x值應(yīng)大于Na的x值(0.93)小于Be的x值(1.57)；N的x值應(yīng)大于C的x值(2.25)小于O的x值(3.44)。(3)從P和N的x值大小可看出，N原子吸引電子的實力比P原子的強。在形成的分子中N原子帶負(fù)電荷，故共用電子對偏向N原子一方。(4)(6)依據(jù)規(guī)律，Br的x值小于Cl的x值(3.16)，AlCl3中的Δx＝3.16－1.61＝1.55，故AlBr3中的Δx<1.55，故AlBr3中的化學(xué)鍵為共價鍵。(5)元素周期表中，非金屬性最強的元素是F，推想x值最大的應(yīng)為F。答案：Ⅰ.(1)隨著原子序數(shù)增大，E值變小遞變性(2)①③(3)10號元素為氖，該元素原子最外層2s、2p軌道全充溢，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定Ⅱ.(1)原子半徑越小，x值越大周期性(2)0.931.572.253.44(3)氮(4)共價鍵(5)F(6)Al元素和Cl元素的Δx為1.55<1.7，所以形成共價鍵，為共價化合物[訓(xùn)練2]解析：A、B都是短周期元素，原子最外層電子排布式分別為(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3，故x＋1＝2，解得x＝1，A的最外層電子排布式為(n＋1)s1，處于ⅠA族，B的最外層電子排布式為ns2np4，處于ⅥA族，A與B可形成化合物D，D溶于水時有氣體逸出，該氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，則該氣體為O2，故化合物D為Na2O2，A為Na，B為O。同周期主族元素從左到右，第一電離能在總體上呈增大趨勢，同主族元素自上而下，第一電離能漸漸減小，故第一電離能I1(A)<I1(B)；同周期主族元素從左到右，電負(fù)性漸漸增大，同主族元素自上而下，電負(fù)性漸漸減小，故電負(fù)性A<B。答案：(1)<<(2)＋1①鈉原子失去一個電子后形成的＋1價陽離子的核外電子排布