2024高中化學(xué)第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)第2課時元素周期律教案新人教版選修3

PAGE10-第2課時元素周期律[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能說出元素電離能、電負(fù)性的含義。2.駕馭元素原子半徑、電離能、電負(fù)性周期性改變的規(guī)律。3.能應(yīng)用元素的電離能、電負(fù)性說明元素的某些性質(zhì)。學(xué)生自主學(xué)習(xí)一、原子半徑1．影響原子半徑大小的因素2．改變規(guī)律同周期主族元素，從左到右原子半徑eq\o(□,\s\up4(05))漸漸減??；同主族元素，從上到下，原子半徑eq\o(□,\s\up4(06))漸漸增大。二、電離能1．第一電離能(1)定義：eq\o(□,\s\up4(01))氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去eq\o(□,\s\up4(02))一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所須要的eq\o(□,\s\up4(03))最低能量叫做第一電離能，常用符號I1表示，常用單位是kJ·mol－1。(2)改變規(guī)律：如下圖所示①同周期：從左往右，第一電離能呈eq\o(□,\s\up4(04))增大趨勢(有例外)。②同主族：從上到下，第一電離能呈eq\o(□,\s\up4(05))減小趨勢。2．逐級電離能(1)定義：原子的＋1價氣態(tài)基態(tài)離子再失去1個電子所須要的最低能量叫做其次電離能，以此類推?？梢员硎緸镸(g)=M＋(g)＋e－I1(第一電離能)M＋(g)=M2＋(g)＋e－I2(其次電離能)M2＋(g)=M3＋(g)＋e－I3(第三電離能)(2)改變規(guī)律同一元素的逐級電離能是漸漸增大的，即I1＜I2＜I3＜…，這是由于原子失去一個電子變成＋1價陽離子后，半徑變小，核電荷數(shù)未變而電子數(shù)目變少，核對外層電子的吸引作用增加，因而其次個電子比第一個電子難失去，失去其次個電子比失去第一個電子須要更多的能量。同理，I3＞I2、I4＞I3…In＋1＞In。三、電負(fù)性與對角線規(guī)則1．電負(fù)性2．對角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與其eq\o(□,\s\up4(06))右下方的主族元素的電負(fù)性接近，性質(zhì)eq\o(□,\s\up4(07))相像，被稱為“對角線規(guī)則”。如：1．“對于元素周期表中的一切元素，均滿意同周期從左到右原子半徑漸漸減小，同族從上到下原子半徑漸漸增大”這句話是否正確？為什么？提示：不正確。此規(guī)律僅適用于主族元素，而對于副族元素、第Ⅷ族元素、0族元素原子半徑大小須另作探討。2．以鈉、鎂、鋁為例說明元素的主要化合價與各級電離能的關(guān)系。提示：鈉原子的第一電離能較低，而其次電離能突躍式變高，也就是說，鈉的第一電離能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于它的其次電離能。這說明鈉原子很簡單失去一個電子成為＋1價的陽離子，從而形成穩(wěn)定狀態(tài)，此時原子核對外層電子的吸引作用變得更強(qiáng)，不再輕易失去第2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。3．依據(jù)電負(fù)性的遞變規(guī)律可推想：電負(fù)性最大的元素和電負(fù)性最小的元素在周期表中的哪個位置？提示：依據(jù)電負(fù)性的遞變規(guī)律，在周期表中，越往右，電負(fù)性越大；越往下，電負(fù)性越小，由此可知，電負(fù)性最大的元素位于周期表的右上方(稀有氣體除外，即F元素)，最小的位于周期表的左下方(即：Cs元素，一般不考慮Fr——放射性元素)。課堂互動探究一、微粒半徑的比較三看法比較粒子半徑大小(1)“一看層”：先看電子層數(shù)，電子層數(shù)越多，一般微粒半徑越大。(2)“二看核”：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)“三看電子”：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。[即時練]1．依據(jù)元素周期律和元素周期表的學(xué)問，下列說法正確的是()A．當(dāng)電子層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越小，微粒半徑越小B．主族原子最外層電子數(shù)相同時，質(zhì)子數(shù)越多半徑越小C．r(K)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)D．半徑大小S2－>Cl>Cl－>F答案C解析Na＋、Mg2＋、Al3＋電子層數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)增多半徑減小，故r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，又因r(K)>r(Na)，r(Na)>r(Na＋)，故r(K)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)，C正確。2．下列四種粒子中，半徑按由大到小排列依次正確的是()①基態(tài)X的原子結(jié)構(gòu)示意圖：②基態(tài)Y的價電子排布式：3s23p5③基態(tài)Z2－的電子排布圖：④W基態(tài)原子有2個能層，電子式為·eq\o(W,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)A．①＞②＞③＞④B．③＞④＞①＞②C．③＞①＞②＞④D．①＞②＞④＞③答案C解析由題意可知：X、Y、Z2－、W分別為S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半徑大小排列依次為r(S2－)＞r(S)＞r(Cl)＞r(F)，故C正確。二、電離能1．元素的第一電離能(1)元素的第一電離能的意義：可以衡量元素的原子失去第一個電子的難易程度，第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去第一個電子。(2)同周期元素第一電離能的改變規(guī)律呈現(xiàn)的是一種趨勢，ⅡA族和ⅤA族元素會出現(xiàn)反常改變，通常同周期ⅡA族元素的第一電離能比ⅢA族元素高，ⅤA族元素的第一電離能比ⅥA族元素高，這是因為ⅡA族、ⅤA族元素原子的價電子排布式分別是ns2、ns2np3，np能級是全空或半充溢狀態(tài)，原子較穩(wěn)定，第一電離能較大。2．逐級電離能(1)原子的逐級電離能越來越大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(qiáng)，從而電離能越來越大。(2)當(dāng)電離能突然變大時說明電子的能層發(fā)生了改變，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。如表所示鈉、鎂、鋁的電離能(kJ·mol－1)3．電離能的應(yīng)用(1)確定元素核外電子的排布如Li：I1?I2<I3，表示Li元素原子核外的三個電子排布在兩個能層(K、L能層)上，而且最外層上只有一個電子。(2)確定元素在化合物中的化合價如K元素I1?I2<I3，表示K原子簡單失去一個電子形成＋1價陽離子。(3)推斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱一般地，I1越大，元素的非金屬性就越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性就越強(qiáng)。[即時練]3．不同元素的第一電離能數(shù)據(jù)(單位kJ·mol－1)如下圖所示。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(diǎn)，并回答下列問題：(1)同主族內(nèi)不同元素的I值改變的特點(diǎn)是______________________，I值的這種改變特點(diǎn)體現(xiàn)了元素性質(zhì)的________改變規(guī)律。(2)試預(yù)料下列關(guān)系式中正確的是________(填寫編號)。①I(砷)>I(硒)②I(砷)<I(硒)③I(溴)>I(硒)④I(溴)<I(硒)(3)估計1mol氣態(tài)鈣原子失去最外層一個電子所需能量(E)的范圍：______kJ<E<______kJ。(4)10號元素I值較大的緣由是_______________________________________。答案(1)隨著原子序數(shù)增大，I值變小周期性(2)①③(3)419738(4)10號元素為氖，該元素原子最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)解析(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，第一電離能數(shù)值變小。(2)從其次、三周期可以看出，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相鄰兩種元素I值都低。由此可推想I(砷)>I(硒)、I(溴)>I(硒)。(3)依據(jù)同主族、同周期第一電離能的改變規(guī)律可以推想：I(K)<I(Ca)<I(Mg)。4．電離能是指氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所須要的最低能量。氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去第一個電子所須要的最低能量為第一電離能(I1)，失去其次個電子所須要的最低能量為其次電離能(I2)，以此類推?，F(xiàn)有5種元素A、B、C、D、E，其中有3種金屬元素，1種稀有氣體元素，其I1～I(xiàn)3分別如下表。元素I1/eVI2/eVI3/eVA13.023.940.0B4.331.947.8C5.747.471.8D7.715.180.3E21.641.165.2依據(jù)表中數(shù)據(jù)推斷其中的金屬元素為________，稀有氣體元素為________，最活潑的金屬元素是________，顯正二價的金屬元素是________。答案B、C、DEBD解析電離能越小，說明該原子易失去電子，金屬性越強(qiáng)；電離能越大，說明該原子不易失去電子，非金屬性越強(qiáng)。表中B、C、D3種元素的第一電離能相對比較小，應(yīng)當(dāng)屬于金屬元素；E元素的第一電離能最大，應(yīng)當(dāng)屬于稀有氣體元素；B元素的第一電離能最小，應(yīng)當(dāng)是所列的元素中最活潑的金屬元素；D元素其次電離能與第三電離能相差很大，說明D元素的原子很簡單失去2個電子，應(yīng)當(dāng)是顯正二價的金屬元素。規(guī)律方法元素電離能的改變規(guī)律主要包括橫向(同周期)遞增、縱向(同主族)遞減的周期性改變，以及同一元素的電離能逐級增大(I1<I2<I3)等幾個方面。還要留意同周期元素的第一電離能在增大的趨勢中出現(xiàn)的反?，F(xiàn)象。三、電負(fù)性與對角線規(guī)則1．電負(fù)性的應(yīng)用(1)推斷金屬性、非金屬性強(qiáng)弱(2)推斷元素的化合價①電負(fù)性大的元素一般呈現(xiàn)負(fù)價；②電負(fù)性小的元素一般呈現(xiàn)正價。(3)推斷化學(xué)鍵的類型①一般地，假如兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值大于1.7，它們通常形成離子鍵；②假如兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值小于1.7，它們通常形成共價鍵，且電負(fù)性差值越大，共價鍵的極性越強(qiáng)。2．對角線法則及其應(yīng)用(1)方法：可由鎂、鋁、硅的性質(zhì)分別探究鋰、鈹和硼的性質(zhì)。(2)實例：鈹和鋁的相像性①鈹與鋁都可與酸、堿反應(yīng)放出氫氣，并且鈹在濃硝酸中也發(fā)生鈍化。②二者的氧化物和氫氧化物都既能溶于強(qiáng)酸又能溶于強(qiáng)堿溶液：Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2O；Be(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O。③二者的氧化物Al2O3和BeO的熔點(diǎn)和硬度都很高。④BeCl2和AlCl3都是共價化合物，易升華。[即時練]5．已知X、Y元素同周期，且電負(fù)性X>Y，下列說法中錯誤的是()A．第一電離能Y可能小于XB．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY強(qiáng)于HnXC．非金屬性：X大于YD．X和Y形成化合物時，X顯負(fù)價，Y顯正價答案B解析A據(jù)電負(fù)性X>Y推知，原子序數(shù)X>Y，由于同周期元素，第一電離能Y可能小于X，例如Na的第一電離能小于Mg；也可能是Y大于X，例如Mg的第一電離能大于Al√B氫化物穩(wěn)定性HmY弱于HnX×C電負(fù)性越大，元素的非金屬性越強(qiáng)√D電負(fù)性值大的吸引電子實力強(qiáng)，在化合物中顯負(fù)價，電負(fù)性值小的吸引電子實力弱，在化合物中顯正價√6．依據(jù)元素周期表中的對角線規(guī)則，金屬鈹與鋁的單質(zhì)及化合物性質(zhì)相像，又已知氯化鋁的熔、沸點(diǎn)較低，易升華。回答下列問題：(1)寫出鈹與氫氧化鈉溶液反應(yīng)的離子方程式：______________________。(2)氫氧化鈹與氫氧化鎂固體可用________鑒別，其反應(yīng)的離子方程式是____________________。氯化鈹屬于________(填“離子”或“共價”)化合物。(3)依據(jù)對角線規(guī)則，鋰和鎂的性質(zhì)也相像。鋰在空氣中燃燒的主要產(chǎn)物的電子式是______________，同時還有少量的________生成。答案(1)Be＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋H2↑(2)NaOH溶液Be(OH)2＋2OH－=BeOeq\o\al(2－,2)＋2H2O共價(3)Li＋[eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)]2－Li＋Li3N解析(1)依據(jù)鈹和鋁的性質(zhì)相像，推斷出單質(zhì)鈹與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成Na2BeO2和氫氣。(2)氫氧化鈹為兩性氫氧化物，與氫氧化鈉反應(yīng)生成Na2BeO2和水而溶解，氫氧化鎂與氫氧化鈉不反應(yīng)，故可用氫氧化鈉溶液鑒別氫氧化鎂和氫氧化鈹固體。依據(jù)氯化鋁的性質(zhì)可知，氯化鈹?shù)娜?、沸點(diǎn)也較低，易升華，為共價化合物。(3)鎂能和空氣中的氧氣、氮?dú)夥磻?yīng)，鋰的性質(zhì)與鎂類似，也會發(fā)生與鎂相像的反應(yīng)，生成相像的產(chǎn)物。

本課歸納總結(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期律學(xué)習(xí)效果檢測1．下列元素原子半徑依次增大的是()A．C、N、O、F B．Mg、Al、Si、SC．B、Be、Mg、Na D．Mg、Na、K、Ca答案C解析在元素周期表中，同一周期主族元素從左到右原子半徑漸漸減小，同一主族從上而下原子半徑漸漸增大。A、B項中原子半徑均依次減小，D項中原子半徑的大小依次為Mg<Na<Ca<K。2．下列各組元素中，按原子半徑依次減小、元素第一電離能漸漸上升的依次排列的是()A．K、Na、Li B．Al、Mg、NaC．N、O、C D．Cl、S、P答案A解析B、D項中元素的原子半徑漸漸增大；C項中原子半徑：C>N>O，第一電離能：N>O>C。3．X、Y為兩種元素的原子，X的陰離子與Y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，由此可知()A．X的原子半徑大于Y的原子半徑B．X的電負(fù)性大于Y的電負(fù)性C．X的陰離子半徑小于Y的陽離子半徑D．X的第一電離能小于Y的第一電離能答案B解析X的陰離子與Y的陽離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則Y在周期表中位于X的下一周期，Y比X多一個電子層，故原子半徑Y(jié)>X，電負(fù)