人教版选修三 1.2原子结构与元素的性质 学案.doc

第二节原子结构与元素的性质第一课时原子结构与元素周期表 课标要求1熟知原子结构与元素周期表的关系，进一步熟悉元素周期表的结构。2能够从原子结构的角度认识元素周期表中区的划分。1每一周期(第一周期除外)都是从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1ns2np6。2各区元素原子的外围电子排布，s区：ns12；p区：ns2np16；d区：(n1)d19ns12；ds区：(n1)d10ns12。3原子的电子层数能级中最高能层序数周期序数，主族元素原子的外围电子数该元素在周期表中的主族序数，主族元素的最高正价主族序数(o、f除外)，bb元素的最高正价副族序数。1碱金属元素和稀有气体元素原子的外围电子排布周期碱金属外围电子排布稀有气体外围电子排布二锂2s1氖2s22p6三钠3s1氩3s23p6四钾4s1氪4s24p6五铷5s1氙5s25p6六铯6s1氡6s26p62元素周期系的形成(1)随着元素原子核电荷数的递增，每一周期(第一周期除外)从碱金属元素开始到稀有气体元素结束，外围电子排布从ns1递增到ns2np6，但元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目不总是一样多。(2)元素形成周期系的根本原因是元素的原子核外电子的排布发生周期性的重复。3周期、能级组和元素数目的对应关系周期对应能级组对应能级组电子最大容量周期中所含元素的数目一1s22二2s、2p88三3s、3p88四4s、3d、4p1818五5s、4d、5p1818六6s、4f、5d、6p3232七7s、5f、6d、7p3232特别提醒 (1)原子的电子层数能级中最高能层序数周期序数。(2)主族元素原子的外围电子数该元素在周期表中的主族序数。1外围电子排布为5s25p1的元素，在周期表中的位置是()a第四周期第a族b第五周期第a族c第五周期第a族 d第四周期第a族解析：选b由外围电子排布知，该元素是主族元素。因为最高能层的序数周期数，外围电子数主族序数，所以该元素位于第五周期第a族。2已知某元素2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，该元素在周期表中属于()ab族 bb族c族 da族解析：选d由题意推知，该元素的外围电子排布为4s2，故该元素位于第四周期第a族。1元素周期表的分区按电子排布，可把周期表里的元素划分成5个区。除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。2各区外围电子排布特点分区外围电子排布s区ns12p区ns2np16(除he外)d区(n1)d19ns12(除钯外)ds区(n1)d10ns12f区(n2)f014(n1)d02ns21p、ga、cr元素的最高正价是多少？提示：5、3、6。2fe、cu、zn的常见化合价是多少？提示：2、3；1、2；2。外围电子排布与元素最高正价数的关系(1)当主族元素失去全部价电子后，表现出该元素的最高化合价。最高正价主族序数(o、f除外)。(2)bb族可失去ns2和(n1)d轨道上的全部电子，所以，最高正价数族序数。(3)族可失去最外层的s电子和次外层的部分d电子，所以最高正价低于族序数(8)，只有ru和os可表现8价。(4)b族可失去ns1电子和部分次外层d电子，所以b的族数r(cl)，r(fe)r(fe2)r(fe3)。(2)电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。如r(o2)r(f)r(na)r(mg2)r(al3)。(3)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。如r(li)r(na)r(k)r(rb)r(cs)，r(o2)r(s2)r(se2)r(na)r(mg2)。2三看法比较粒子半径大小(1)“一看层”：先看电子层数，电子层数越多，一般微粒半径越大。(2)“二看核”：若电子层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。(3)“三看电子”：若电子层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。1下列各组元素中，原子半径依次减小的是()amg、ca、babi、br、clco、s、na dc、n、b解析：选ba项，mgcaba；b项，ibrcl；c项，osna；d项，bcn。2下列各组粒子半径大小的比较中，错误的是()aknali bnamg2al3cmg2naf dclff解析：选ca项，同一主族从上到下原子半径逐渐增大；b项，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小；c项，应为mg2naf；d项，cl比f多一个电子层，clf，f比f多一个电子，故半径大小ff。1电离能的概念(1)第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能，通常用i1表示。(2)各级电离能：1价气态正离子失去一个电子，形成2价气态正离子所需要的最低能量叫做第二电离能，用i2表示；2价气态正离子再失去一个电子，形成3价气态正离子所需要的最低能量叫做第三电离能，用i3表示；依次类推。2第一电离能的变化规律及影响因素(1)变化规律同周期元素随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈现增大的趋势。同族元素从上到下第一电离能变小。(2)影响因素同一周期：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，原子半径减小，核对外层电子的引力增大，因此，越靠右的元素，越不易失去电子，电离能也就越大。同一族：同一族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径增大起主要作用，半径越大，核对电子的吸引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。电子排布：各周期中稀有气体元素的电离能最大，原因是稀有气体元素的原子具有相对稳定的最外层8电子(he为2电子)构型。某些元素具有全充满和半充满的电子构型，稳定性也较高，如be(2s2)、n(2s22p3)、mg(3s2)、p(3s23p3)比同周期相邻元素的第一电离能大。特别提醒同周期从左向右，元素的第一电离能呈增大趋势，其中a与a、a与a之间元素的第一电离能出现反常。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小()(2)铝的第一电离能比镁的第一电离能大()(3)在所有元素中，氟的第一电离能最大()(4)钾的第一电离能比镁的第一电离能大()答案：(1)(2)(3)(4)2下列各项中元素的第一电离能依次减小的是()ah、li、na、kbi、br、cl、fcna、mg、al、si dsi、al、mg、na解析：选aa项，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，a正确；b项，四种元素处于同一主族，但电子层数逐渐减小，第一电离能增大；同一周期，随着原子序数的递增加，元素的第一电离能呈增大趋势，但a族为全满结构，第一电离能较大，c、d错误。1电负性(1)概念键合电子：原子中用于形成化学键的电子。电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。(2)衡量标准电负性是由美国化学家鲍林提出的，他以氟的电负性为4.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。(3)递变规律同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐变大；同一主族，从上到下，元素的电负性逐渐变小。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接近，性质相似，被称为“对角线规则”。如：1前三周期元素中，哪种元素的电负性最大？提示：f。2根据化合物sic、ccl4判断，si、c、cl的电负性由大到小的顺序是什么？提示：clcsi。3根据铝元素和氯元素的电负性差值判断，alcl3是离子化合物还是共价化合物？提示：共价化合物。电负性的应用归纳(1)判断金属性或非金属性的相对强弱金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，位于非金属三角区边界的“类金属”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)判断化学键的类型若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；若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。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准()(2)元素电负性的大小反映了元素对键合电子引力的大小()(3)元素的电负性越大，则元素的非金属性越强()(4)同一周期电负性最大为稀有气体元素()答案：(1)(2)(3)(4)2电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的尺度。下列关于电负性的变化规律正确的是()a周期表从左到右，元素的电负性逐渐变大b周期表从上到下，元素的电负性逐渐变大c电负性越大，金属性越强d电负性越小，非金属性越强解析：选a同周期元素从左到右，电负性逐渐变大，同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，电负性越大，非金属性越强。三级训练节节过关1元素性质呈现周期性变化的根本原因是()a元素的电负性呈周期性变化b元素的第一电离能呈周期性变化c元素原子的核外电子排布呈周期性变化 d元素的金属性、非金属性呈周期性变化解析：选c元素原子的核外电子排布呈周期性变化是元素性质呈现周期性变化的根本原因。2下列元素中，电负性最大的是()aobbcn dc解析：选a同周期从左到右元素电负性逐渐增大，故氧元素的电负性最大。3元素a的各级电离能数据如下：电离能i1i2i3i4i5i6i/(kjmol1)5781 8172 74511 57514 83018 376则a元素的常见价态为()a1 b2c3 d4解析：选c通过观察a元素的各级电离能数据，发现i4i3，即a元素最外层有3个电子，常见价态为3价。4(安徽高考)n、o、al、si、cu是常见的五种元素。(1)si位于元素周期表第_周期第_族。(2)n的基态原子核外电子排布式为_；cu的基态原子最外层有_个电子。(3)原子半径：al_si；电负性：n_o(用“”或“”填空)。解析：(1)si位于元素周期表中第三周期第a族。(2)n是7号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p3；cu是29号元素，其基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，故最外层有1个电子。(3)同周期元素，原子序数越大，原子半径越小，故原子半径：alsi；同周期元素，原子序数越大，电负性越强，故电负性：no。答案：(1)三a(2)1s22s22p31(3)5已知元素的电负性和原子半径一样，也是元素的一种基本性质，下表给出14种元素的电负性：元素albbecclflimgnnaopssi电负性1.52.01.52.53.04.01.01.23.00.93.52.12.51.8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_，由这两种元素形成的化合物属于_(填“离子”或“共价”)化合物。解析：(1)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：元素libebcnofnamgalsipscl原子序数345678911121314151617电负性1.01.52.02.53.03.54.00.91.21.51.82.12.53.0经过上述整理后可以看出：39号元素，元素的电负性由小到大；1117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，两者形成的化合物naf为典型的离子化合物。答案：(1)元素的电负性随着原子序数的递增呈周期性的变化(或同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)(2)fna离子1下列关于微观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，原子半径越大解析：选c由于同周期主族元素原子半径逐渐减小，故第三周期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(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。2下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是()as和p bmg和alcna和mg dne和he解析：选bs和p的价电子构型分别为3s23p4和3s23p3，由于p原子p轨道处于半充满状态，较稳定，所以i1(s)i1(p)。na、mg和al的价电子构型分别为3s1、3s2、3s22p1，镁原子s轨道处于全充满状态，故其第一电离能最大；d项中he与ne同族，i1(he)i1(ne)。3下列有关电离能的说法中，正确的是()a第一电离能越大的原子失电子的能力越强b第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量c同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大d可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价解析：选d第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量；元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如i1(n)i1(o)。4如图表示前20号元素的原子序数和气态原子失去核外第一个电子所需的能量的变化关系，其中a、b、c各点表示的元素是()an、s、p bf、cl、oche、ne、ar dsi、c、b解析：选c稀有气体的原子结构为稳定结构，失去一个电子所需能量是同周期元素中最高的，故a、b、c分别代表he、ne、ar。5钡的核外电子排布为xe6s2，下列关于钡的说法不正确的是()a其电负性比cs大b位于第六周期第a族c能与冷水反应放出氢气d第一电离能比cs小解析：选dcs是最活泼的金属，第一电离能比钡的小。6下列有关微粒性质的排列顺序中，错误的是()a原子半径：nasob稳定性：ph3h2sh2oc离子半径：al3mg2nad第一电离能：ofne解析：选c根据电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：namg2al3，c项错误。7下列关于元素第一电离能的说法不正确的是()a钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠b因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大c最外层电子排布为ns2np6(当只有k层时为1s2)的原子，第一电离能较大d对于同一元素而言，原子的电离能i1i2o、mgal，b项错误；c项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。8x和y是原子序数大于4的短周期元素，xm和yn两种离子的核外电子排布相同，下列说法中，正确的是()ax的原子半径比y小bx和y的核电荷数之差为mnc电负性：xyd第一电离能：xy解析：选dxm和yn的核外电子排布相同，则质子数：xy，在元素周期表中，x应在y的下一周期的左边，所以原子半径xy，x比y更易失电子，第一电离能x小于y，电负性x小于y。9根据元素周期表中完整周期元素的性质，在下列空格中填上适当的元素符号(放射性元素除外)。(1)在第三周期中，第一电离能最小的元素是_，第一电离能最大的元素是_。(2)在元素周期表中，电负性最大的元素是_，电负性最小的元素是_。(3)最活泼的金属元素是_。(4)最活泼的气态非金属原子是_。(5)第二、三、四周期，原子最外电子层中p能级半充满的元素是_。解析：同周期中从左到右，元素的第一电离能(除第a族、第a族反常外)逐渐增大，同周期中a族元素最小，稀有气体最大，故第三周期中第一电离能最小的为na，最大的为ar。电负性的递变规律：同周期从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小。故元素周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的为铯。答案：(1)naar(2)fcs(3)cs(4)f(5)n、p、as10今有a、b、c、d四种元素，已知a元素是地壳中含量最多的元素；b元素为金属元素，它的原子核外k、l层上电子数之和等于m、n层电子数之和；c元素是第三周期第一电离能最小的元素；d元素在第三周期中电负性最大。(1)试推断a、b、c、d四种元素的符号：a_、b_、c_、d_。(2)写出a元素原子的核外电子排布式_；写出b元素原子核外电子排布的价电子构型_；用电子排布图表示c原子的核外电子排布情况_。(3)比较四种元素的第一电离能和电负性的大小：第一电离能：_；电负性：_。解析：a是氧元素，b的电子排布式为1s22s22p63s23p64s2，是钙元素，c是钠元素，d是氯元素。答案：(1)ocanacl(2)1s22s22p44s2(3)nacaclonacaclo1下列说法不正确的是()a同族元素在性质上的相似性，取决于原子价电子排布的相似性b第一电离能越小，表示气态时该原子越易失去电子c元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子能力越强d电负性大的元素易呈现正价，电负性小的元素易呈现负价解析：选d元素原子的电负性越大，对键合电子的吸引力越大，故在化合物中，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的元素易呈现正价。2在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是()ans2np3 bns2np5cns2np4 dns2np6解析：选c从选项中可以看出：ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6属于同周期元素，且原子序数依次增大，原子半径逐渐减小，第一电离能有逐渐增大的趋势。从原子核外电子排布式来看，a、d达到半充满和全充满状态，稳定性较高，第一电离能也较大，所以答案应从b、c中找；c项易失去一个电子，形成1价阳离子达到半充满状态，所以正确选项为c。3已知x、y元素同周期，且电负性xy，下列说法错误的是()ax与y形成化合物中x可以显负价，y显正价b第一电离能可能y小于xc最高价含氧酸的酸性：x对应的酸性弱于y对应的d气态氢化物的稳定性：hmy小于hmx解析：选c电负性数值大的元素吸引电子能力强，在化合物中显负价；电负性数值小的元素吸引电子能力弱，在化合物中显正价，故a正确。根据电负性xy推知，原子序数xy；由于x、y处在同一周期，第一电离能y可能小于x，故b项正确。x对应的最高价含氧酸的酸性强于y对应的最高价含氧酸的酸性；气态氢化物的稳定性hmy小于hmx，故c错误，d正确。4下列各组元素性质的递变情况错误的是()ana、mg、al原子最外层电子数依次增多bp、s、cl元素最高正价依次升高cn、o、f第一电离能依次增大dna、k、rb电负性逐渐减小解析：选c一般非金属性越强第一电离能越大，但氮元素2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能比氧大。5已知x、y是主族元素，i为电离能，单位是kjmo