高中化学 第1章 第2节 第2课时 元素周期律课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 原子结构与性质 第一章 第二节原子结构与元素的性质 第一章 第2课时元素周期律 第一章 自从认识到元素周期表对化学 生产 生活的巨大指导作用之后 人们依据自己的认识设计出若干种元素周期表 这一切的努力和成果 无非是为了更直观体现元素周期律 元素周期律变化与海螺及浩瀚宇宙何其相似 你见过下面这些新型的元素周期表吗 学习目标 1 元素周期律元素的性质随 的递增发生周期性递变的规律 2 原子半径 1 决定因素 核电荷数 增大 大 小 2 变化规律同周期主族元素 从左到右原子半径 稀有气体除外 同主族元素 从上到下 原子半径 3 第一电离能概念 基态原子失去 个电子转化为气态基态正离子所需要的 叫做第一电离能 4 第一电离能的变化规律 1 同周期 从左到右 元素的第一电离能呈 的趋势 2 同主族 从上到下 元素的第一电离能 逐渐增大 逐渐减小 气态电中性 一 最低能量 逐渐增大 逐渐减小 5 键合电子和电负性的含义 1 键合电子元素相互化合时 原子中用于形成 的电子 2 电负性用来描述不同元素的原子对 吸引力的大小 电负性越大的原子 对 的吸引力 6 衡量标准以氟的电负性为 作为相对标准 得出各元素的电负性 化学键 键合电子 键合电子 越大 4 0 7 递变规律 1 同周期 自左至右 元素原子的电负性逐渐 2 同主族 自上到下 元素原子的电负性逐渐 8 电负性的应用 1 判断元素的金属性和非金属性强弱金属的电负性一般 1 8 非金属的电负性一般 1 8 若电负性在1 8左右 它们应既有金属性 又有非金属性 2 对角线规则在元素周期表中 某些主族元素与右下方的主族元素的电负性 性质 被称为 对角线规则 变小 增大 小于 大于 接近 相似 自主探究 1 元素周期表中 同周期的主族元素从左到右 最高化合价和最低化合价 金属性和非金属性的变化有什么规律 提示 由第三周期元素na mg al si p s cl的性质变化可知 同周期的主族元素从左到右 元素最高化合价逐渐升高 最低化合价逐渐降低 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 2 元素周期表中的同周期主族元素从左到右 原子半径的变化趋势如何 应如何理解这种趋势 周期表中的同主族元素从上到下 原子半径的变化趋势如何 应如何理解这种趋势 提示 同周期主族元素从左到右 原子半径逐渐减小 其主要原因是由于同周期主族元素的电子层数相同 核电荷数的增加使原子核对核外电子的引力增加而引起的原子半径减小趋势大于增加电子后电子间斥力引起原子半径增大的趋势 同主族元素从上到下 原子半径逐渐增大 其原因是由于电子层增加 电子间的斥力引起原子半径增大 3 你能从元素单质及其化合物的主要性质角度发现同周期元素的金属性 非金属性的变化规律与原子结构之间的关系吗 提示 第三周期元素 根据na mg al与水的反应越来越困难 以及naoh mg oh 2 al oh 3碱性递减 说明na mg al的金属性逐渐减弱 根据si p s cl形成氢化物越来越容易 且生成的氢化物稳定性依次增强 以及h2sio3 h3po4 h2so4 hclo4酸性递增 说明si p s cl的非金属性逐渐增强 同一周期电子层数相同 最外层电子数从左向右逐渐增多 原子半径逐渐减小 而核电荷数逐渐增多 导致原子核对最外层电子的引力逐渐增强 所以从左向右金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 4 电子的能层越多 元素原子的半径就越大吗 提示 不一定 原子半径的大小取决于两个相反因素 电子的能层数和原子的核电荷数 主要看哪一个起主要因素 如氯原子的半径小于锂原子的半径 5 碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系 提示 原子的第一电离能越小 越易失去电子 金属的活泼性越强 因此碱金属元素的第一电离能越小 金属的活泼性越强 教材点拨 3 当电子层和最外层电子层均不同时 运用三角规律 a b c的相对位置如图所示 原子半径 c a b 如 r k r na r mg 2 离子半径的大小比较 1 对同一种元素来说 原子半径 阳离子的半径 如r na r na 原子半径 阴离子的半径 如r cl r cl 2 对于同种元素的各种粒子 核外电子数越多 半径越大 核外电子数越少 半径越小 如r fe r fe2 r fe3 r h r h r h 3 对于电子层结构相同的离子 核电荷数多的半径小 核电荷数少的半径大 如r s2 r cl r k r ca2 r o2 r f r na r mg2 r al3 但须注意 稀有气体元素的原子半径的测量标准和其他原子半径的测量标准不同 不能比较 提示 可用 三看 法快速判断简单微粒半径大小 一看 电子层数 最外层电子数相同时 电子层数越多 半径越大 二看 核电荷数 当电子层结构相同时 核电荷数越大 半径越小 三看 核外电子数 当电子层数和核电荷数均相同时 核外电子数越多 半径越大 典例透析 解析 四种元素在元素周期表中的相对位置为 即某周期活泼非金属与下一周期活泼的金属形成的简单阴 阳离子具有相同的电子层排布 由此可知 原子半径b a c d 原子序数a b d c 离子半径c3 d b a2 单质还原性b a 金属 非金属还原性一般较弱 f2无还原性 且只能d c 答案 c 点评 主族元素中只有活泼的金属和活泼的非金属能形成简单阳 阴离子 短周期元素中的b c si p不能形成简单离子 1 下列关于粒子半径的说法正确的是 a 电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径b 核外电子层结构相同的单核粒子 半径相同c 质子数相同的不同单核粒子 电子数越多半径越大d 原子序数越大 原子半径越大 变式训练 解析 原子半径的大小可依据元素周期表同主族 同周期递变规律进行比较 对核外电子层结构相同的单核粒子或质子数相同的不同单核粒子的半径大小的比较 应从原子核对其最外层上电子的吸引力大小入手 进而比较其半径大小关系 由于同周期主族元素原子半径逐渐减小 故 a族的原子半径不一定比上一周期 a族元素原子半径大 如r li r s r cl 对于核外电子层结构相同的单核离子和原子 半径是不同的 质子数相同的不同单核粒子 阴离子半径 原子半径 阳离子半径 原子序数增大 原子半径不是一直增大 而是周期性变化 答案 c 教材点拨 过渡元素的第一电离能变化不太规则 随原子序数的递增从左至右略有增加 2 逐级电离能 原子的逐级电离能越来越大 首先失去的电子是能量最高的电子 故第一电离能较小 以后再失去的电子都是能量较低的电子 所需要吸收的能量多 同时 失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强 从而电离能越来越大 逐级电离能的递增有突跃现象 当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化 即同一能层中电离能相近 不同能层中电离能有很大的差距 如 钠 镁 铝的电离能 kj mol 1 见下表 3 金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全一致金属活动性顺序表示自左向右 在水溶液中金属原子失去电子越来越困难 电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力 它是金属原子在气态时活泼性的量度 由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同 所以二者不可能完全一致 提示 通常情况下 第一电离能大的主族元素电负性大 但 a族 a族元素原子的价电子排布分别为ns2 ns2np3 为全满和半满结构 这两族元素原子第一电离能反常 2 电离能的应用 1 确定元素核外电子的排布 如li i1 i2 i3 表明li原子核外的三个电子排布在两个能层上 k l能层 而且最外层上只有一个电子 2 确定元素在化合物中的化合价 如k元素i1 i2 i3 表明k原子容易失去一个电子形成 1价阳离子 3 判断元素的金属性 非金属性强弱 i1越大 元素的非金属性就越强 i1越小 元素的金属性就越强 3 影响电离能的因素电离能的数值大小主要取决于原子的核电荷数 原子半径以及原子的电子构型 1 一般来说 同一周期的元素具有相同的电子层数 从左到右核电荷数增大 原子的半径减小 核对最外层电子的引力加大 因此 越靠右的元素越不易失去电子 电离能也就越大 2 同一主族元素电子层数不同 最外层电子数相同 原子半径逐渐增大起主要作用 因此半径越大 核对最外层电子的引力越小 越易失去电子 电离能也就越小 3 电子构型是影响电离能的第三个因素某些元素具有全充满或半充满的电子构型 稳定性也较高 如 a族be mg等元素原子的最外层s原子轨道全满 p原子轨道全空 a族n p等元素原子p原子轨道为半充满状态 0族he ne等元素原子p原子轨道为全满状态 均稳定 所以它们比左右相邻的元素的第一电离能大 典例透析 1 同主族内不同元素的e值的变化特点是 各主族中e值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律 2 同周期内 随着原子序数的增大 e值增大 但个别元素的e值出现反常现象 试预测下列关系式中正确的是 填写编号 e 砷 e 硒 e 砷 e 硒 e 溴 e 硒 3 估计1mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量e值的范围 e 4 10号元素e值较大的原因是 解析 从图中e值数据可以看出 第 a族 be mg ca 和第 a族 n p as 的第一电离能较同一周期的 a族 b al ga 和 a族 o s se 的第一电离能要大 这是由于 a族和 a族元素的最外层电子排布分别为全充满 ns2 和半充满 ns2np3 状态 比 a族 ns2np1 a族 ns2np4 状态更稳定 本题主要考查元素第一电离能的变化规律 1 从1h 3li 11na 19k等同主族元素可以看出 同主族元素随着原子序数增大 e值变小 从1h 2he 3li 10ne 11na 18ar同周期元素看 呈现明显的周期性变化 2 从二 三周期看 第 a和 a族元素比同周期相邻两元素e值都低 可以推出e 砷 e 硒 e 溴 e 硒 3 据同主族 同周期e值变化规律可知 e k e ca e mg 4 10号元素 ne 原子的最外层电子排布已达8电子稳定结构 正确读取图示信息 根据原子序数大小排出同周期 同主族元素 比较同一主族和同一周期e值的大小规律 要注意图中的一些反常现象 答案 1 随着原子序数增大 e值变小周期性 2 3 485738 4 10号元素为氖 该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构 2 电离能是指1mol气态原子 或阳离子 失去1mol电子形成1mol气态阳离子 或更高价阳离子 所需吸收的能量 现有核电荷数小于18的元素a 其电离能数据如下 i1表示失去第1个电子的电离能 in表示失去第n个电子的电离能 单位为ev 变式训练 1 外层电子离核越远 能量越高 电离能越 填 大 或 小 阳离子电荷数越高 再失去电子时 电离能越 填 大 或 小 2 上述11个电子分属 个电子层 3 去掉11个电子后 该元素还有 个电子 4 该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是 解析 1 电子离核越远 能量越高 受原子核的引力越小 失去越容易 则电离能越小 阳离子电荷数越高 离子半径越小 原子核对核外电子的引力越大 失去越难 则电离能越大 2 据题目数据 i1 i2较小 i3突然增大 说明最外层有2个电子 i3到i10变化较小 但i11突然增大 说明次外层有8个电子 又由于核电荷数小于18 所以a为mg 3 mg元素的原子去掉11个电子后 还有1个电子 4 mg元素的最高价氧化物对应的水化物为mg oh 2 答案 1 小大 2 3 3 1 4 mg oh 2 教材点拨 4 元素的电负性的周期性变化同一周期 从左到右 电负性逐渐变大 同一主族 从上到下 电负性逐渐变小 5 电负性的应用 1 判断元素的金属性和非金属性及其强弱 金属的电负性一般小于1 8 非金属的电负性一般大于1 8 而位于非金属三角区边界的 类金属 如锗 锑等 的电负性则在1 8左右 它们既有金属性 又有非金属性 金属元素的电负性越小 金属元素越活泼 非金属元素的电负性越大 非金属元素越活泼 2 判断元素的化合价 电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱 元素的化合价为正值 电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强 元素的化合价为负值 3 判断化学键的类型一般认为 如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1 7 它们之间通常形成离子键 如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1 7 它们之间通常形成共价键 提示 并不是所有电负性差大于1 7的都形成离子化合物 如h的电负性为2 1 f的电负性为4 0 电负性差为1 9 但hf为共价化合物 应注意这些特殊情况 对副族而言 同族元素的电负性也大体呈现上述变化趋势 因此 电负性大的元素集中在元素周期表的右上角 电负性小的元素位于元素周期表的左下角 电负性最大的元素为氟 电负性最小的元素为铯 在元素周期表中 某些主族元素与其右下方的主族元素 如图 的有些性质是相似的 如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃且互熔 被称为 对角线规则 li mg的电负性分别为1 0 1 2 be al的电负性分别为1 5 1 5 b和si的电负性分别为2 0 1 8 它们的电负性接近 说明它们对键合电子的吸引力相当 表现出的性质相似 不能把电负性1 8作为划分金属和非金属的绝对标准 典例透析 1 通过分析x值变化规律 确定n mg的x值范围 x mg x n 2 推测x值与原子半径的关系是 根据短周期元素的x值变化特点 体现了元素性质的 变化规律 5 be和 的性质相似 其原因是 写出表示be oh 2的两性的离子方程式 6 预测元素周期表中x值最小的元素位置 放射性元素除外 解析 1 题中给出第二 第三周期元素的x值 其中缺少氮 镁两种元素的x值 x值与这种原子在分子中吸引电子的能力有关 可根据元素性质的周期性变化来推测镁和氮的x值范围 2 从表中数值可看出 同周期元素的x值随原子半径的减小而增大 x值的变化体现了元素性质的周期性变化 3 用x值大小可判断共价键中共用电子对偏向哪一方 对于s n 由于n的x值大于s的x值 所以共用电子对偏向n原子 3 已知元素的电负性和原子半径等一样 也是元素的一种基本性质 下表给出14种元素的电负性 变式训练 试结合元素周期律知识完成下列问题 1 根据上表给出的数据 可推知元素的电负性具有的变化规律是 2 由上述变化规律可推知 短周期主族元素中 电负性最大的元素是 电负性最小的元素是 由这两种元素构成的化合物属于 填 离子 或 共价 化合物 并用电子式表示该化合物的形成过程 解析 1 根据表中的数据 结合题干信息知电负性是元素的一种基本性质 而元素的性质是随元素的原子序数递增而呈规律性变化的 这样我们可以把表中给出的14种元素的电负性按原子序数由小到大的顺序整理如下 经过上述整理后可以看出 从3 9号元素 元素的电负性由小到大 从11 17号元素 元素的电负性也是由小到大 所以元素的电负性同原子半径一样随着原子序数的递增呈周期性的变化 即同周期主族元素 从左到右 电负性逐渐增大 2 根据上述规律不难得出短周期主族元素中电负性最大的元素为f 电负性最小的元素为na 二者形成的化合物 naf为典型的离子化合物 从而不难用电子式表示naf的形成过程 点评 电负性是元素的一种基本性质 而元素的性质是随元素的原子序数递增而呈周期性变化 成键元素之间电负性差与成键类型有着密切的关系 差大于1 7形成离子键 小于1 7形成共价键 1 2014 湖南怀化月考 下列电子构型的原子中 第一电离能最小的是 a ns2np3b ns2np4c ns2np5d ns2np6 解析 a d项代表va a a 0族元素 其第一电离能在逐渐增大的趋势中有一个曲折 即i1 va i1 a 所以 a族元素的第一电离能最小 答案 b 2 下列元素的第一电离能依次减小的是 a h li na kb i br cl fc na mg al sid si al mg na 解析 a项中 四种元素处于同一主族 随着电子层数的增加 元素的第一电离能逐渐减小 正确 b项 四种元素也处于同一主族 但电子层数逐渐减小 第一电离能逐渐增大 错误 c和d项中四种元素相同 且处于同一周期 其中镁元素原子最外层的3s轨道上有2个电子 处于全满状态 比较稳定 不易失去第一个电子 故其第一电离能要大于na和al 因此c d都错误 答案 a 3 2014 海口调研 下列有关电负性的说法中正确的是 a 主族元素的电负性越大 元素原子的第一电离能一定越大b 在元素周期表中 元素电负性从左到右越来越小c 金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性d 在形成化合物时 电负性越小的元素越容易显示正价 解析 主族元素原子的电离能 电负性变化趋势基本相同 但电离能有特例 如电负性 o n 但第一电离能 n o a项错误 一般来说 在元素周期表中 元素电负性从左到右越来越大 b项错误 c项没有考虑过渡元素的情况 答案 d 4 2014 宁波调研 现有四种元素的基态原子的电子排布式如下 1s22s22p63s23p4 1s22s22p63s23p3 1s22s22p3 1s22s22p5 则下列有关比较中正确的是 a 第一电离能 b 原子半径 c 电负性 d 最高正化合价 解析 由电子排布式可知 为s 为p 为n 为f 第一电离能为 a项正确 原子半径应是 最大 最小 b项不正确 电负性应是 最大 最小 c项不正确 f无正价 最高正价 d项不正确 答案 a 5 2014 泉州一中测试 已知x y z为同一短周期的三种元素 其原子的部分电离能 kj mol 1 如下表所示 1 三种元素的化合价依次为 2 三种元素电负性大小关系为 3 y的第一电离能大于z的第一电离能的原因是 解析 x y z三种元素的电离能分别在i1与i2 i2与i3 i3与i4之间发生突变 由此可判断它们的最外层分别有1 2 3个电子 答案 1 1 2 3 2 z y x 3 y和z元素原子最外层电子排布分别为ns2和ns2np1 前者ns和np为较稳定的全充满和全空状态 所以y原子能量低而稳定 失去电子所需能量较高即第一