2025春高二化學選擇性必修2 （配人教版）第一章 原子結構與性質 第二節(jié) 原子結構與元素的性質 第2課時 元素周期律

元素周期律第2課時學習目標1.通過對元素周期律內容的學習,能運用相關的原子結構理論,分析元素的原子半徑、第一電離能、電負性及元素主要化合價等元素性質周期性變化的規(guī)律并建立模型。2.通過對原子半徑、電離能、電負性的變化規(guī)律的學習應用,能說明原子核外電子排布呈現周期性變化是導致元素性質周期性變化的原因,建立“結構決定性質”的認知模型,并能利用該認知模型解釋元素性質的規(guī)律性和特殊性。任務分項突破『自主梳理』1.影響因素(1)電子的能層數:電子的能層越多,電子之間的

將使原子的半徑增大。(2)核電荷數:核電荷數越大,核對電子的吸引作用也就越大,將使原子的半徑

。學習任務1探究原子半徑大小規(guī)律排斥作用減小2.遞變規(guī)律大研究對象半徑遞變規(guī)律主要影響因素同周期主族元素從左至右,核電荷數越

,原子半徑越

.核電荷數同主族元素從上到下,能層越

,原子半徑越

.能層數小多大『互動探究』已知有A、B、C、D四種短周期元素,aA2+、bB+、cC2-、dD-具有相同的電子層結構。探究粒子半徑大小比較的方法規(guī)律問題1:A、B、C、D四種元素的原子序數之間有何關系?提示:由于四種離子具有相同的電子層結構,所以四種離子電子數相等,即a-2=b-1=c+2=d+1。問題2:A、B、C、D四種元素在同一周期嗎?試推測四種元素在周期表中的位置。提示:A、B、C、D不在同一周期。A應位于第三周期第ⅡA族,B應位于第三周期第ⅠA族,C應位于第二周期第ⅥA族,D應位于第二周期第ⅦA族。問題3:陰、陽離子具有相同電子層結構的元素在周期表中的分布一般有什么規(guī)律?提示:一般上一周期后面的非金屬元素形成的陰離子與下一周期靠前的金屬元素形成的陽離子具有相同的電子層結構。問題4:A、B、C、D的原子半徑大小順序是怎樣的?A2+、B+、C2-、D-的離子半徑又是怎樣的?提示:原子半徑B>A>C>D;離子半徑C2->D->B+>A2+。歸納拓展粒子半徑大小比較的常用方法粒子特點比較方法實例原子同周期主族元素核電荷數越大,半徑越小r(Na)>r(Mg)>r(Al)同主族元素電子的能層越多,半徑越大r(F)<r(Cl)<r(Br)一般原子一般電子的能層越多,半徑越大r(S)>r(C)離子核外電子排布相同核電荷數越大,半徑越小r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)電子數和核電荷數均不同通過電子數或核電荷數相同的粒子做參照物r(Al3+)<r(O2-)<r(S2-)同種元素的原子和離子核外電子數越多,半徑越大;價態(tài)越高,半徑越小r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)『題組例練』1.下列粒子半徑依次增大的是(

)A.同一主族元素隨著原子序數的遞增B.同一周期元素隨著原子序數的遞增C.Na+、Mg2+、Al3+、F-D.P、S、S2-、Cl-√解析:依據比較粒子半徑大小的規(guī)律進行分析,同一主族元素,隨著原子序數的遞增,原子的電子層數依次增加,原子半徑依次增大,A正確;一般來說,同一周期元素,隨著原子序數的遞增,原子半徑逐漸減小,B錯誤;各粒子的電子層結構相同,核電荷數越大,半徑越小,故F-半徑最大,Al3+半徑最小,C錯誤;粒子半徑P>S,S2->Cl-,D錯誤。2.下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是(

)A.NaF B.MgI2 C.BaI2 D.KBr√3.下列所述的粒子(均為36號以前的元素),按原子半徑由大到小的順序排列正確的是(

)①基態(tài)X原子的結構示意圖為

②基態(tài)Y-的價層電子排布式為3s23p6③基態(tài)Z2-的軌道表示式為④基態(tài)E+的最高能級的電子對數等于其最高能層序數A.②>③>① B.④>③>②C.③>②>④ D.④>②>③√解析:①X為F,②Y為Cl,③Z為S,④E為K,根據元素周期律判斷,原子半徑K>S>Cl>F,即④>③>②>①,故選B。模型認知“三看”法比較粒子半徑大小學習任務2探究電離能變化規(guī)律『自主梳理』1.第一電離能的概念

原子失去一個電子轉化為

所需要的最低能量,通常用I1表示,單位:kJ·mol-1。2.元素第一電離能變化規(guī)律氣態(tài)基態(tài)氣態(tài)基態(tài)正離子[示例]同一主族元素

不同,

相同,從上到下原子半徑逐漸增大,半徑越大,核對最外層電子的吸引力越小,越易失去電子,電離能也就越小。3.電離能的應用可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數值越

,原子越容易失去一個電子,元素金屬性越

。[示例]金屬活動性的順序與元素的第一電離能大小順序不完全一致,故不能根據金屬活動性順序判斷元素第一電離能的大小,如金屬活動性:Na>Mg>Al,但第一電離能:

。電子層數最外層的電子數小強Mg>Al>Na『互動探究』材料1:1～36號元素第一電離能變化如圖所示。材料2:下表的數據從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。元素NaMgAl49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293探究元素電離能變化規(guī)律及應用問題1:據材料1圖可知,第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能比同周期的相鄰元素的都高,解釋原因。提示:同周期中,第ⅡA族元素的價層電子排布為ns2,第ⅤA族元素的價層電子排布為ns2np3,np軌道分別為全空和半充滿狀態(tài),比較穩(wěn)定,失去一個電子需要的能量大,所以第一電離能比同周期相鄰元素的要高。問題2:根據材料2數據變化情況思考以下問題。(1)為什么元素的電離能逐級增大?提示:(1)由于元素原子失去一個電子變成+1價陽離子后,半徑變小,核電荷數未變而電子數目變少,核對電子的吸引作用增強,因而第二個電子比第一個電子難失去,失去第二個電子比失去第一個電子需要更多的能量。同理I3>I2,I4>I3……In+1>In。(2)為什么Na、Mg、Al的化合價分別為+1、+2、+3?提示:(2)鈉原子的第一電離能較低,而第二電離能突躍式變高,也就是說,鈉的第一電離能遠遠小于它的第二電離能。這說明鈉原子很容易失去一個電子成為+1價的陽離子,從而形成類似稀有氣體元素原子的穩(wěn)定狀態(tài),此時原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強,不再失去第二個電子。因此,鈉元素的常見化合價為+1價,同理可分析鎂和鋁。問題3:Mg的第一電離能比Al的大,所以Al比Mg易失去電子,但我們以前學習的金屬活動性順序中,Mg比Al易失電子,這是什么原因呢?提示:金屬的活動性按照K、Ca、Na、Mg、Al……順序逐漸減弱,該順序表示自左到右在水溶液中金屬原子失去電子越來越困難。電離能表示金屬原子在氣態(tài)時失去電子成為氣態(tài)正離子的能力,它是金屬原子在氣態(tài)時活潑性的尺度。歸納拓展1.電離能的影響因素及特例電離能變化規(guī)律影響因素及解釋同周期主族元素從左到右,第一電離能有增大的趨勢原子半徑逐漸變小(稀有氣體除外),原子核對核外電子的引力越來越大,越來越難失去電子特例:B、Al、O、S等元素的電離能比它們左邊元素的電離能低,電離能呈現鋸齒狀變化B、Al的第一電離能失去的電子是np能級的,該能級的能量比左邊的位于ns能級的能量高角度1:N、P的最高能級的電子排布是半充滿的,比較穩(wěn)定,電離能較高。角度2:O、S失去的是已經配對的電子,配對電子相互排斥,因而電離能較低同主族自上而下,第一電離能逐漸減小原子半徑逐漸變大,原子核對核外電子的引力越來越小,越來越容易失去電子逐級電離能逐級增大,即I1<I2<I3原子失去一個電子變成+1價陽離子,半徑變小,核電荷數未變而電子數變少,核對外層電子的吸引作用增強,使第二個電子比第一個電子難失去,失去第二個電子比失去第一個電子需要更多的能量。同理解釋第n級電離能存在突躍從同一能層逐漸失去一個電子時,所需能量差別不是太大。再從不同能層失去一個電子時,所需能量有很大的差距2.電離能的應用(1)判斷元素的金屬性、非金屬性強弱。I1越大,元素的非金屬性越強;I1越小,元素的金屬性越強(第ⅡA族與第ⅤA族除外)。(2)確定元素原子的核外電子排布。根據電離能數據,確定元素原子的核外電子排布。如Li:I1?I2<I3,表明Li原子核外的三個電子排布在兩個能層上(K、L能層),且最外層上只有一個電子。(3)確定元素的化合價。據電離能數據,確定元素在化合物中的化合價。如K:I1?I2<I3,表明K易失去一個電子形成+1價陽離子?！侯}組例練』題點一對電離能的理解1.下列各組元素,按原子半徑依次減小、元素第一電離能逐漸升高的順序排列正確的是(

)A.K、Na、Li B.Al、Mg、NaC.N、O、C D.Cl、S、P√解析:第一電離能Mg>Al>Na、N>O>C、Cl>P>S,原子半徑Na>Mg>Al、C>N>O、P>S>Cl;A項正確。2.下列關于元素第一電離能的說法不正確的是(

)A.鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能,故鉀的活潑性強于鈉的活潑性B.因同周期主族元素的原子半徑從左到右逐漸減小,故第一電離能必依次增大C.最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子,第一電離能較大D.對于同一元素而言,原子的電離能I1<I2<I3……√解析:鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能,說明鉀的失電子能力比鈉的強,所以鉀的活潑性強于鈉的活潑性,故A正確;同一周期主族元素原子半徑隨著原子序數的增大而減小,第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢,但第ⅡA族元素的第一電離能大于第ⅢA族元素的第一電離能,第ⅤA族元素的第一電離能大于第ⅥA族元素的第一電離能,故B錯誤;最外層電子排布為ns2np6(若只有K層時為1s2)的原子達到穩(wěn)定結構,再失去電子較難,所以其第一電離能較大,故C正確;對于同一元素來說,原子失去電子個數越多,其失電子能力越弱,所以原子的電離能隨著原子失去電子個數的增多而增大,故D正確。3.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2……表示,單位為kJ·mol-1)。下列關于元素R的判斷中一定正確的個數是(

)①R的最高正化合價為+2價②R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2③同周期元素中第一電離能小于R的元素有一種④R元素位于元素周期表中第ⅡA族A.1 B.2 C.3 D.4I1I2I3I4……7401500770010500……題點二電離能的應用√解析:題給短周期元素R的第三電離能劇增,說明該原子最外層有2個電子,處于第ⅡA族,該原子存在第五電離能,說明核外電子數目大于4,故R為鎂元素。①R為鎂元素,最高正化合價為+2價,故正確;②R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s2,故錯誤;③R元素原子最外層電子排布式為3s2,為全充滿穩(wěn)定狀態(tài),第一電離能大于同周期相鄰元素,如Na、Al等不止一種元素的第一電離能小于R的,故錯誤;④R元素位于元素周期表中第ⅡA族,故正確。4.已知下列四組短周期元素的電離能數據(單位:kJ·mol-1),下列判斷錯誤的是(

)A.還原性:W>Y>XB.Y和Z可能位于同一族C.W、X、Y、Z簡單離子半徑依次減小D.X、Z的氫氧化物都具有兩性√元素WXYZ電離能I1496578738899I24562181714511751I369122745773314848I49543115751054021006解析:元素原子軌道中電子處于半滿、全滿、全空時最穩(wěn)定,當穩(wěn)定狀態(tài)再失去電子時,其電離能發(fā)生突變,W的I2突然增大,說明其最外層有1個電子,屬于第ⅠA族,且W的第一電離能比X、Y、Z的小,則W為鈉元素;X的I4突然增大,說明其最外層有3個電子,屬于第ⅢA族,第一電離能比Y、Z的小,則X為鋁元素;Y的I3突然增大,說明最外層有2個電子,屬于第ⅡA族,Z的I3突然增大,說明最外層有2個電子,屬于第ⅡA族,由Z的I1比Y的I1大推知,Y為鎂元素,Z為鈹元素。Na、Mg、Al為第三周期元素,還原性依次減弱,所以還原性Na>Mg>Al,故A正確;由上述分析知,Y為鎂元素,Z為鈹元素,屬于同一主族元素,故B正確;Na、Mg、Al簡單離子均為10電子粒子,隨著核電荷數增多,對電子吸引力增大,離子半徑減小,鈹離子為2個電子,半徑最小,所以簡單離子半徑大小為Na+>Mg2+>Al3+>Be2+,故C錯誤;Al和Be在元素周期表中均位于金屬和非金屬交界處,且兩者處于對角線位置,具有一定的金屬性和非金屬性,其氫氧化物都具有兩性,故D正確。學習任務3探究電負性變化規(guī)律及應用『自主梳理』1.鍵合電子和電負性的含義(1)鍵合電子:元素相互化合時,原子中用于形成

的電子。(2)電負性:用來描述不同元素的原子對

吸引力的大小。電負性越大的原子,對

的吸引力

。2.衡量標準以氟的電負性為

和鋰的電負性為

作為相對標準,得出了各元素的電負性(稀有氣體未計)?；瘜W鍵鍵合電子鍵合電子越大4.01.0(1)同周期元素從左到右,元素的電負性逐漸

。(2)同族元素從上到下,元素的電負性逐漸

。4.應用判斷金屬性、非金屬性強弱:變大3.遞變規(guī)律(一般情況)變小強強金屬非金屬『互動探究』電負性標度的建立是為了量度原子對成鍵電子吸引能力的相對大小?；诮⒛Ｐ偷牟煌悸泛头椒?可以有不同的電負性標度。其中,鮑林標度由于提出最早、數據易得、使用方便,是應用最廣泛的標度方式。元素電負性因有不同的標度而有不同的數據,在討論問題時,要注意使用同一標度下的數據。下表為部分主族元素的鮑林標度電負性數值:元素HLiBeBCNOF電負性2.11.01.52.02.53.03.54.0元素NaMgAlSiPSClK電負性0.91.21.51.82.12.53.00.8探究元素電負性變化規(guī)律及應用問題1:根據表中數據分析同主族元素的電負性有何規(guī)律,同周期元素的電負性與原子半徑間有何關系,是否像第一電離能那樣存在特殊變化規(guī)律?提示:同主族元素核電荷數越大,電負性越小;同周期元素的電負性隨原子半徑的減小而單調遞增;不存在像第一電離能氧元素小于氮元素那樣的特殊情況。問題2:“根據定義,電負性只能判斷非金屬性的強弱,電離能只能判斷金屬性的強弱。”這種說法正確嗎?提示:錯誤。電負性和電離能都可用于判斷元素的金屬性和非金屬性的強弱。電負性越大,元素原子吸引電子的能力越大,非金屬性越強;電負性越小,元素原子吸引電子的能力越小,金屬性越強。一般來說,金屬元素的電負性在1.8以下,非金屬元素的電負性在1.8以上。第一電離能越大,元素的原子越難失電子,非金屬性越強(稀有氣體除外);第一電離能越小,元素的原子越易失電子,金屬性越強。問題3:一般兩種元素的電負性差值小于1.7時,兩者形成的化學鍵為共價鍵,大于1.7時,形成離子鍵,據此判斷氯化鈹中的化學鍵是離子鍵還是共價鍵?AlCl3是離子化合物還是共價化合物?為什么?提示:氯化鈹中兩種元素的電負性相差1.5,小于1.7,所以屬于共價鍵。Cl的電負性為3.0,Al的電負性為1.5,兩者電負性的差值小于1.7,形成共價鍵,故AlCl3是共價化合物。問題4:利用表中數據估測鈣元素的電負性范圍。提示:由于元素金屬性強弱為K>Ca>Mg,所以Ca的電負性取值范圍為0.8～1.2。問題5:結合電負性數值判斷,乙醇分子中兩個碳原子的化合價分別是多少?提示:與氧原子直接相連的碳原子的化合價為-1價,另一個碳原子的化合價為-3價。歸納拓展1.電負性的應用2.電負性應用的注意事項(1)電負性描述的是原子對鍵合電子吸引力的大小,并不能把電負性的大小作為衡量金屬元素和非金屬元素的絕對標準。(2)元素電負性的值是個相對的值,沒有單位。(3)并不是所有電負性差值大的元素原子之間都形成離子鍵,電負性差值小的元素原子之間都形成共價鍵,應注意一些特殊情況,如F的電負性與H的電負性之差為1.9,但HF為共價化合物。(4)電負性數值相同,元素的非金屬性或金屬性不一定相同,如N和Cl的電負性數值相同,但N的非金屬性弱于Cl的?！侯}組例練』題點一電負性及其應用1.如圖是元素周期表中短周期元素的一部分,其中電負性最小的元素是(

)A.M B.N C.E D.F√解析:元素周期表中金屬性越強電負性越小,非金屬性越強電負性越大,即同周期元素從左到右,元素的電負性逐漸增大,同主族元素從上到下,元素的電負性逐漸減小,故題中電負性最小的元素是E。2.下列說法不正確的是(

)A.第ⅠA族元素的電負性從上到下逐漸減小,而第ⅦA族元素的電負性從上到下逐漸增大B.電負性的大小可以作為衡量元素的金屬性和非金屬性強弱的尺度C.元素的電負性越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強D.NaH的存在能支持可將氫元素放在第ⅦA族的觀點√解析:同主族元素自上而下,金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱,第ⅠA族和第ⅦA族元素的電負性從上到下都逐漸減小,A不正確;電負性的大小可以作為衡量元素的金屬性和非金屬性強弱的尺度,B正確;電負性越大,原子對鍵合電子的吸引力越大,C正確;NaH中H為-1價,與鹵素相似,能支持可將氫元素放在第ⅦA族的觀點,D正確。3.下列不能說明X的電負性比Y大的是(

)A.與氫化合時X單質比Y單質容易B.X的最高價氧化物對應的水化物的酸性比Y的最高價氧化物對應的水化物的酸性強C.X的單質可以把Y從其氫化物中置換出來D.X原子的最外層電子數比Y原子的最外層電子數多√解析:與氫化合時X單質比Y單質容易,則說明X的非金屬性比Y的非金屬性強,則X的電負性比Y的電負性大,故A不符合題意;X的最高價氧化物對應的水化物的酸性比Y的最高價氧化物對應的水化物的酸性強,則X的非金屬性比Y的非金屬性強,即X的電負性比Y的電負性大,故B不符合題意;X的單質可以把Y從其氫化物中置換出來說明X的非金屬性比Y的非金屬性強,即X的電負性比Y的電負性大,故C不符合題意;原子的電負性大小與原子得電子能力強弱有關,與原子的最外層電子數多少無必然聯(lián)系,故D符合題意。模型認知解答元素的電負性比較和應用的思維模型題點二元素周期律的綜合應用4.依據元素周期律,下列判斷不正確的是(

)A.第一電離能:Li<Be<BB.原子半徑:Mg<Na<KC.電負性:N<O<FD.酸性:H2SiO3<H3PO4<HClO4√解析:同周期元素從左到右,第一電離能呈增大趨勢,鈹原子的2s軌道為穩(wěn)定的全充滿結構,原子的第一電離能大于相鄰元素,則鋰、鈹、硼的第一電離能由小到大的順序為Li<B<Be,選項A錯誤;同周期元素從左到右,原子半徑依次減小,同主族元素從上到下,原子半徑依次增大,則鈉、鎂、鉀的原子半徑由小到大的順序為Mg<Na<K,選項B正確;同周期元素從左到右,元素的電負性依次增大,則氮、氧、氟的電負性由小到大的順序為N<O<F,選項C正確;同周期元素從左到右,元素的非金屬性依次增強,最高價氧化物對應水化物的酸性依次增強,則硅、磷、氯的最高價氧化物對應水化物的酸性由弱到強的順序為H2SiO3<H3PO4<HClO4,選項D正確。5.現有三種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下:①1s22s22p3②1s22s22p4③1s22s22p63s23p4下列有關比較正確的是(

)A.原子半徑:③>②>①

B.非金屬性:③>②>①C.電負性:①>②>③

D.第一電離能:①>②>③√解析:根據三種元素的基態(tài)原子的電子排布式可知,①②③依次為N、O、S。同周期從左到右,主族元素的原子半徑逐漸減小,同主族從上到下,元素的原子半徑逐漸增大,一般電子層數越多,半徑越大,則原子半徑③(S)>①(N)>②(O),A項錯誤;同周期從左到右,主族元素的非金屬性逐漸增強,同主族從上到下,元素的非金屬性逐漸減弱,則非金屬性③(S)<②(O),①(N)<②(O),B項錯誤;同周期從左到右,主族元素的電負性逐漸增大,同主族從上到下,元素的電負性逐漸減小,則電負性②(O)>①(N),②(O)>③(S),C項錯誤;同周期從左到右,元素的第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素的,同主族從上到下,元素的第一電離能逐漸減小,則第一電離能①(N)>②(O)>③(S),D項正確。6.(YX4)2W2Z4常用作沉淀滴定分析試劑。X是原子半徑最小的元素,Y的基態(tài)原子中單電子與成對電子個數比為3∶4,Z元素的電負性僅次于氟元素的,W原子電子總數與Z原子的最外層電子數相同。下列說法正確的是(

)A.最簡單氫化物的穩(wěn)定性:Y>ZB.電負性:Z>Y>W>XC.第一電離能:Z>Y>WD.Y原子核外電子有7種空間運動狀態(tài)√解析:X是原子半徑最小的元素,則X為H;Y的基態(tài)原子中單電子與成對電子個數比為3∶4,即其電子排布式為1s22s22p3,則Y為N;Z元素的電負性僅次于氟元素的,則Z為O;W原子電子總數與Z原子的最外層電子數相同,則W為C;化合物(YX4)2W2Z4為(NH4)2C2O4,據此分析解題。由分析可知,Y、Z分別為N、O,由于O的非金屬性強于N的,最簡單氫化物的穩(wěn)定性H2O>NH3,即Y<Z,A錯誤;同周期主族元素的電負性由左到右逐漸增大,同主族元素的電負性由上到下逐漸減小,所以電負性大小順序為O>N>C>H,B正確;由分析可知,Y、Z、W分別為N、O、C,為同一周期元素,從左往右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA族、第ⅤA族的第一電離能大于其相鄰元素的,故第一電離能N>O>C,即Y>Z>W,C錯誤;Y為N,基態(tài)氮原子核外電子的軌道表示式為,基態(tài)氮原子核外電子空間運動狀態(tài)與其軌道數相同,則有5種空間運動狀態(tài),D錯誤?！褐?/p>