1-2-(2-3)原子结构与元素的性质教案 (2-3)

选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组4 第二节第二节 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 教案 教案 2 2 主备人主备人授课教师授课教师 课题 第二节课题 第二节 原子结构与元素的性质 原子结构与元素的性质 2 2 马桂林马桂林授课时间授课时间 知识知识 与与 技能技能 1 掌握原子半径的变化规律 2 能说出元素电离能的涵义 能应用元素的电离能说明元素的某些 性质 3 进一步形成有关物质结构的基本观念 初步认识物质的结构与性 质之间的关系 4 认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系 5 认识原子结构与元素周期系的关系 了解元素周期系的应用价值 过程过程 与与 方法方法 教教 学学 目目 的的 情感情感 态度态度 价值观价值观 重重 点点 电离能的定义及与原子结构之间的关系 难难 点点 电离能得定义及与原子结构之间的关系 知知 识识 结结 构构 与与 板板 书书 设设 计计 二 元素周期律二 元素周期律 1 1 原子半径 原子半径 2 2 电离能 电离能 1 1 定义 气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能 定义 气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能 常用符号常用符号I I表示 单位为表示 单位为 KJ molKJ mol 1 1 意义 通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度 意义 通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度 2 2 元素的第一电离能 处于基态的气态原子失去 元素的第一电离能 处于基态的气态原子失去 1 1 个电子 生成个电子 生成 1 1 价气态价气态 阳离子所需要的能量称为第一电离能 常用符号阳离子所需要的能量称为第一电离能 常用符号I I1 1表示 表示 5 5 电离能的应用电离能的应用 根据电离能数据 确定元素核外电子的排布 根据电离能数据 确定元素核外电子的排布 1 1 根据电离能数据 确定元素在化合物中的化合价 根据电离能数据 确定元素在化合物中的化合价 2 2 判断元素的金属性 非金属性强弱判断元素的金属性 非金属性强弱 3 3 教学过程教学过程 教学步骤 内容教学步骤 内容教学方法 手段 教学方法 手段 师生活动师生活动 引入 引入 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组5 讲 讲 元素的性质指元素的金属性和非金属性 元素的主要化合价 原子半径 元素的第一电离能和电负性 一 学生自学 发现问题一 学生自学 发现问题 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规律是什么 2 元素周期表中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 3 元素周期表中 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 4 什么叫电离能呢 电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢 电 离能有何意义 二 生生交流 合作学习二 生生交流 合作学习 1 学生将上述问题 1 2 3 进行交流归纳 同周期主族元素从左到右 元素最高化合价和最低化合价逐渐升 1 高 金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 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 2 于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势 大于增加电子后电子间斥力增大带来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 其主要原因是由于电 3 子能层增加 电子间的斥力使原子的半径增大 电离能定义 气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能 4 量叫做电离能 常用符号I表示 单位为 KJ mol 1 通常用电离能来 表示原子或离子失去电子的难易程度 三 师生交流 探究点拨三 师生交流 探究点拨 1 学生讨论后发言 2 师生交流 教师点拨 总结 总结 元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变 称为元素周 期律 板书 二 元素周期律 板书 二 元素周期律 1 1 原子半径 原子半径 投影 投影 观察图 1 20 分析 小结 小结 原子半径的大小取决于两个相反的因素 一是电子的能层数 另一个是核电荷数 显然电子的能层数越大 电子间的负电排斥将使 原子半径增大 所以同主族元素随着原子序数的增加 电子层数逐渐 增多 原子半径逐渐增大 而当电子能层相同时 核电荷数越大 核 对电子的吸引力也越大 将使原子半径缩小 所以同周期元素 从左 往右 原子半径逐渐减小 问 问 那么 粒子半径大小的比较有什么规律粒子半径大小的比较有什么规律呢 投影小结 投影小结 1 原子半径大小比较 电子层数越多 其原子半径越大 当电子层数相同时 随着核电荷数增加 原子半径逐渐减小 最外层 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组6 电子数目相同的原子 原子半径随核电荷数的增大而增大 2 核外电子排布相同的离子 随核电荷数的增大 半径减小 3 同种元素的不同粒子半径关系为 阳离子 原子 阴离子 并且价态 越高的粒子半径越小 讲 讲 原子为基态原子 保证失去电子时消耗能量最低 电离能用来 表示原子或分子失去电子的难易程度 电离能越大 表示原子或离子 越难失电子 电离能越小 表示原子或离子易失电子 板书 板书 2 2 元素的第一电离能 处于基态的气态原子失去 元素的第一电离能 处于基态的气态原子失去 1 1 个电子 个电子 生成生成 1 1 价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能 常用符号价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能 常用符号I I1 1表示 表示 讲 讲 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 上述表述中的 气态 基态 电 中性 失去一个电子 等都是保证 最低能量 的条件 投影 投影 图l 21 问 问 读图l 21 碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规 律呢 讲 讲 从图l 2l可见 每个周期的第一个元素 氢和碱金属 第一电离 能最小 最后一个元素 稀有气体 的第一电离能最大 同族元素从上 到下第一电离能变小 如He Ne Ar Kr Xe Rn的第一电离能依次下 降 H Li Na K Rb Cs的第一电离能也依次下降 学与问 学与问 1 1 金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系 金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系 讲 讲 第一电离能越小 越易失去电子 金属的活泼性就越强 因此 碱金属元素的第一电离能越小 金属的活泼性就越强 讲 讲 同周期元素 碱金属元素的第一电离能最小 稀有气体元素的 第一电离能最大 从左到右 元素的第一电离能在总体上呈现从小到 大的变化趋势 表示元素原子越来越难失去电子 短周期元素的这种 递变更为明显 这是同周期元素原子电子层数相同 但随着核电荷数 增大和原子半径减小 核对外层电子的有效吸引作用依次增强的必然 结果 同主族元素 自上而下第一电离能逐渐减小 表明自上而下原子 越来越容易失去电子电子 这是因为同主族元素原子的价电子数相同 原子半径逐渐增大 原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱 过 渡元素的第一电离能的变化不太规则 随元素原子序数的增加从左到 右略有增加 这是因为对这些元素的原子来说 增加的电子大部分排 布在 n 1 d 轨道上 核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大 板书 板书 3 3 电离能的变化规律 电离能的变化规律 同周期元素 从左到右 元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的同周期元素 从左到右 元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的 变化趋势 表示元素原子越来越难失去电子 变化趋势 表示元素原子越来越难失去电子 同主族元素 自上而下第一电离能逐渐减小 表明自上而下原子越来同主族元素 自上而下第一电离能逐渐减小 表明自上而下原子越来 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组7 越容易失去电子电子 越容易失去电子电子 讲 讲 总之 第一电离能的周期性递变规律是原子半径 核外电子排 布周期性变化的结果 在同周期元素中 稀有气体的第一电离能最大 金属越活泼 金属元素的第一电离能越小 非金属越活泼 非金属元 素的第一电离能越大 学与问 学与问 2 2 下表的数据从上到下是钠 镁 铝逐级失去电子的电离 下表的数据从上到下是钠 镁 铝逐级失去电子的电离 能 为什么原子的逐级电离能越来越大能 为什么原子的逐级电离能越来越大 这些数据跟钠 镁 铝的化合这些数据跟钠 镁 铝的化合 价有什么联系价有什么联系 讲 讲 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 用 I1表示 从一价气态基态正离子中 再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能 用 I2表示 依次类 推 可得到 I3 I4 I5 同一种元素的逐级电离能的大小关系 I1 I2 I3 I4 I5 即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的 这是因为 随着电子的逐个失去 阳离子所带的正电荷数越来越大 再要失去一 个电子需克服的电性引力也越来越大 消耗的能量也越来越多 NaMgAl 496738578 456214511817 691277332745 95431054011575 133531363014830 166101799518376 电离能 KJ mol 201142173023293 Na 的 I1 比 I2小很多 电离能差值很大 说明失去第一个电子比 失去第二电子容易得多 所以 Na 容易失去一个电子形成 1 价离子 Mg 的 I1和 I2相差不多 而 I2比 I3小很多 所以 Mg 容易失去两个电子形 成十 2 价离子 Al 的 I1 I2 I3相差不多 而 I3比 I4小很多 所以 A1 容易失去三个电子形成 3 价离子 而电离能的突跃变化 说明核外 电子是分能层排布的 板书 板书 4 4 第二电离能 由 第二电离能 由 1 1 价气态阳离子再失去价气态阳离子再失去 1 1 个电子形成个电子形成 2 2 价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能 常用符号价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能 常用符号I I2 2表示 依次表示 依次 还有第三 第四电离能等 还有第三 第四电离能等 讲 讲 通常 原子的第二电离能高于第一电离能 第三电离能又高于 第二电离能 这是因为元素的原子失去电子后 原子核对核外电子的 作用增加 再失去电子消耗能量增加 失电子变得困难 讲 讲 根据电离能的定义可知 电离能越小 表示在气态时该原子越 容易失去电子 反之 电离能越大 表明在气态时该原子越难失去电 子 因此 运用电离能数值可以判断金属原子在气态时失电子的难易 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组8 程度 板书 板书 5 5 电离能的应用电离能的应用 根据电离能数据 确定元素核外电子的排布 根据电离能数据 确定元素核外电子的排布 1 1 讲 讲 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 且最外层上只有一个电子 板书 板书 根据电离能数据 确定元素在化合物中的化合价 根据电离能数据 确定元素在化合物中的化合价 2 2 讲 讲 如 K 元素 I1 I2 I3 表明 K 原子易失去一个电子形成 1 价阳离 子 一般来讲 在电离能较低时 原子失去电子形成阳离子的价态为 该元素的常见的价态 如 Na 的第一电离能较小 第二电离能突然增大 相当于第一电离能的 10 倍 故 Na 的化合价为 1 而 Mg 在第三电离 发生突变 故 Mg 的化合价为 2 板书 板书 判断元素的金属性 非金属性强弱判断元素的金属性 非金属性强弱 3 3 讲 讲 I1越大 元素的非金属性越强 I1越小 元素的金属性越强 讲 讲 需要我们注意的是 金属活动性表示的是在水溶液中金属单质 中的原子失去电子的能力 而电离能是指金属元素在气态时失去电子 成为气态阳离子的能力 二者对应条件不同 所以排列顺序不完全一 致 过 过 电离能主要针对的是金属 对于非金属我们通常用与其相对应 的电子亲和能 下面让我们来简单了解一下电子亲和能 四 练习反馈四 练习反馈 1 某元素的电离能 电子伏特 如下 I1I2I3I4I5I6I7 14 529 647 477 597 9551 9666 8 此元素位于元素周期表的族数是 A IA B A C A D A E A F A G A 2 2 已知 Na 元素的 I1 496 KJ mol 1 则 Na g e Na g 时所需 最低能量为 3 下列说法正确的是 A 第 3 周期所含的元素中钠的第一电离能最小 B 铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C 在所有元素中 氟的电离能最大 D 钾的第一电离能比镁的第一电离能大 解析 考查元素第一电离能的变化规律 一般同周期从左到右第 一电离能逐渐增大 碱金属元素的第一电离能最小 稀有气体最大故 A 正确 C 不正确 但有反常 第 A 和 VA 族元素比同周期相邻两种元 素第一电离能都低 同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小 由于核外价电子排布镁为 3S2 Al 为 3S23P1 故 Al 的第一电离能小于 Mg 的 所以 B 错误 根据同主族同周期规律可以推测 第一电离能 K Ca Mg 所以 D 错误 答案 A 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组9 4 下列原子的价电子排布中 对应于第一电离能最大的是 A ns2np1 B ns2np2 C ns2np3 D ns2np4 解析 当原子轨道处于全满 半满时 具有的能量较低 原子比 较稳定 电离能较大 答案 C 五 纠错释疑五 纠错释疑 1 1 Be 的第一电离能大于 B N 的第一电离能大于 O Mg 的第一电离能 大于 Al Zn 的第一电离能大于 Ga Be 有价电子排布为 2s2 是全充满结构 比较稳定 而 B 的价电子 排布为 2s22p1 比 Be 不稳定 因此失去第一个电子 B 比 Be 容易 第一电离能小 讲 讲 但值得我们注意的是 元素第一电离能的周期性变化规律中的 一些反常 同一周期 随元素核电荷数的增加 元素第一电离能呈增 大的趋势 主族元素 左 右 第一电离能依次明显增大 但其中有些 曲折 反常的原因 多数与全空 p0 d0 全满 p6 d10 和半满 p3 d5 构型是比较稳定的构型有关 当原子核外电子排布在能量相 等的轨道上形成全空 半充满和全充满结构时 原子的能量较低 该 元素具有较大的第一电离能 故磷的第一电离能比硫的大 Mg 的第一 电离能比 Al 的第一电离能大 六 拓展延伸六 拓展延伸 元素的电子亲和能元素的电子亲和能 1 电子亲和能 元素的一个气态原子获得 1 个电子成为气态阴离子时 所放出的能量称为第一电子亲和能 2 电子亲和能的符号和单位 E 单位为 KJ mol 1 3 电子亲和能的意义 电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成 为气态阴离子的难易程度 电子亲和能大 该元素的原子就容易与电 子结合 4 影响因素 电子亲和能的大小 取决于原子核对外层电子的吸引以 及电子和电子间的排斥这两个相反的因素 随着原子半径的减小 原 子核对核外电子吸引作用增强 电子亲和能增大 但是 如果原子半 径减小的程度使核外电子的密度增加很大 电子之间的排斥作用增加 则可能使电子亲和能减小 电子亲和能无论是在同周期还是同主族都 没有简单的变化规律 教学回顾教学回顾 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组10 第二节第二节 原子结构与元素的性质原子结构与元素的性质 教案 教案 3 3 主备人主备人授课教师授课教师 课题 第二节课题 第二节 原子结构与元素的性质 原子结构与元素的性质 3 3 马桂林马桂林授课时间授课时间 知识知识 与与 技能技能 1 了解元素电负性的涵义 能应用元素的电负性说明元素的某些性 质 2 能根据元素的电负性资料 解释元素的 对角线 规则 3 能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象 预测物质的有 关性质 4 进一步认识物质结构与性质之间的关系 提高分析问题和解决问 题的能力 过程过程 与与 方法方法 教教 学学 目目 的的 情感情感 态度态度 价值观价值观 重重 点点电负性的意义 难难 点点电负性的应用 知知 识识 结结 构构 与与 板板 书书 设设 计计 3 3 电负性 电负性 1 1 键合电子 元素相互化合时 原子中用于形成化学键的电子称为键合电键合电子 元素相互化合时 原子中用于形成化学键的电子称为键合电 子 子 2 2 定义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 定义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 3 3 意义 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强 意义 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强 反之 电负性越小 相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱 反之 电负性越小 相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱 4 4 电负性大小的标准 以电负性大小的标准 以 F F 的电负性为的电负性为 4 04 0 和和 LiLi 的电负性为的电负性为 1 01 0 作为相作为相 对标准 对标准 5 5 元素电负性的应用 元素电负性的应用 元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系 1 1 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组11 电负性与化合价的关系电负性与化合价的关系 2 2 判断化学键的类型判断化学键的类型 对角线规则 对角线规则 元素周期中处于对角线位置的元素电负性数值相近 性质相似 元素周期中处于对角线位置的元素电负性数值相近 性质相似 4 4 教学过程教学过程 教学步骤 内容教学步骤 内容 教学方法 手教学方法 手 段 师生活动段 师生活动 复习引入复习引入 1 什么是电离能 它与元素的金属性 非金属性有什 么关系 2 同周期元素 同主族元素的电离能变化有什么规律 一 学生自学 发现问题一 学生自学 发现问题 1 什么是电负性 电负性的大小体现了什么性质 阅读教材 P19页表 2 同周期元素 同主族元素电负性如何变化规律 如何理解这些规 律 根据电负性大小 判断氧的非金属性与氯的非金属性哪个强 3 根据课本 P20数据制作的第三周期元素的电负性变化图 请用类似 的方法制作 IA VIIA 元素的电负性变化图 4 对角线规则 某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质相似 被称为对角线原则 请查阅电负性表给出相应的解释 二 生生交流 合作学习二 生生交流 合作学习 学生将上述四个问题交流汇总 元素相互化合 可理解为原子之间产生化学作用力 形象地叫做化 1 1 学键 原子中用于形成化学键的电子称为键合电子 电负性的概念是 由美国化学家鲍林提出的 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引 力的大小 如图1 22 电负性越大的原子 对键合电子的吸引力越 大 金属元素越容易失电子 对键合电子的吸引能力越小 电负性越小 2 2 其金属性越强 非金属元素越容易得电子 对键合电子的吸引能力越 大 电负性越大 其非金属性越强 故可以用电负性来度量金属性与 非金属性的强弱 周期表从左到右 元素的电负性逐渐变大 周期表 从上到下 元素的电负性逐渐变小 学生展示 3 3 处于对角线上的元素 电负性数值相近或相同 4 4 三 师生交流 探究点拨三 师生交流 探究点拨 1 1 电负性 电负性 1 1 键合电子 元素相互化合时 原子中用于形成化学键的电子称 键合电子 元素相互化合时 原子中用于形成化学键的电子称 为键合电子为键合电子 孤电子 元素相互化合时 元素的价电子中没有参加形成化学键的电孤电子 元素相互化合时 元素的价电子中没有参加形成化学键的电 子的孤电子 子的孤电子 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组12 2 2 定义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 定义 用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 3 3 意义 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引电子的 意义 元素的电负性越大 表示其原子在化合物中吸引电子的 能力越强 反之 电负性越小 相应原子在化合物中吸引电子的能力能力越强 反之 电负性越小 相应原子在化合物中吸引电子的能力 越弱 越弱 讲 讲 鲍林利用实验数据进行了理论计算 以氟的电负性为4 0和锂 的电负性为1 0作为相对标准 得出了各元素的电负性 稀有气体未 计 如图l 23所示 4 4 电负性大小的标准 以电负性大小的标准 以 F F 的电负性为的电负性为 4 04 0 和和 LiLi 的电负性为的电负性为 1 01 0 作为相对标准 作为相对标准 投影 教材图 投影 教材图 1 231 23 讲 讲 同周期元素从左往右 电负性逐渐增大 表明金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 同主族元素从上往下 电负性逐渐减小 表明元 素的金属性逐渐减弱 非金属性逐渐增强 板书 板书 5 5 元素电负性的周期性变化元素电负性的周期性变化 金属元素的电负性较小 非金属元素的电负性较大 金属元素的电负性较小 非金属元素的电负性较大 1 1 同周期从左到右 元素的电负性递增 同主族 自上而下 元素的同周期从左到右 元素的电负性递增 同主族 自上而下 元素的 2 2 电负性递减 对副族而言 同族元素的电负性也大体呈现出这种变化电负性递减 对副族而言 同族元素的电负性也大体呈现出这种变化 趋势 趋势 讲 讲 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 讲 讲 元素的电负性用于判断一种元素是金属元素还是非金属元素 以及元素的活泼性 通常 电负性小于 2 的元素 大部分是金属元素 电负性大于 2 的元素 大部分是非金属元素 非金属元素的电负性越 大 非金属元素越活泼 金属元素的电负性越小 金属元素越活泼 例如 氟的电负性为 4 是最强的非金属元素 钫的电负性为 0 7 是最强的金属元素 板书 板书 6 6 元素电负性的应用元素电负性的应用 元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系 1 1 讲 讲 金属的电负性一般都小于 1 8 非金属的电负性一般都大于 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 在 1 8 左右 它们既有金属性 又有非金属性 讲 讲 利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负 电负性大的 元素易呈现负价 电负性小的元素易呈现正价 板书 板书 电负性与化合价的关系电负性与化合价的关系 2 2 讲 讲 电负性数值的大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力的大 小 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 的化合价为负价 板书 板书 判断化学键的类型判断化学键的类型 选修 3 物质结构与性质 秭归二中高二化学备课组13 讲 讲 一般电负性差值大的元素原子间形成的主要是离子键 电负性 差值小于 1 7 或相同的非金属原子之间形成的主要是共价键 当电负 性差值为零时 通常形成非极性键 不为零时易形成极性键 当电负 性差值大于 1 7 形成的是离子键 板书 板书 对角线规则 对角线规则 元素周期中处于对角线位置的元素电负性数元素周期中处于对角线位置的元素电负性数 4 4 值相近 性质相似 值相近 性质相似 科学探究科学探究 教材图 1 27 在元素周期表中 某些主族元素与右下方的主族元素的性质有 些相似 被称为 对角线规则 查阅资料 比较锂和镁在空气中燃 烧的产物 铍和铝的氢氧化物的酸碱性以及硼和硅的含氧酸酸性的强 弱 说明对角线规则 并用这些元素的电负性解释对角线规则 讲 讲 Li Mg 在空气中燃烧产物分别为 Li2O MgO Be OH 2 Al OH 3均为两性氢氧化物 硼和硅的含氧酸均为弱酸 由此可以 看出对角线规则的合理性 Li Mg 的电负性分别为 1 0 1 2 Be