高二化学原子结构与元素的性质知识精讲 苏教版VIP

高二化学原子结构与元素的性质知识精讲 苏教版一. 本周教学内容：原子结构与元素的性质二. 教学目标：1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系 2、知道外围电子排布和价电子层的涵义 3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律 4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系 5、了解电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能和电负性说明元素的某些性质6、了解“对角线法则”，并能运用“对角线法则”解释某些问题三、教学重点、难点：周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系；元素的电离能、电负性与元素的金属性或非金属性之间的关系。四、教学过程：（一）周期、族及元素的分区元素周期律是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果，而元素周期表是元素周期律的表现形式。在元素周期表中，把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成一个横行，称为周期；再把最外层电子数相同的元素从上往下排成一个纵行，称为族。元素周期表共分为七个周期，18个纵行，分为七个主族，七个副族，1个第八族和1个0族。在元素周期表中，我们也可以按照元素原子基态的电子排布式最后一个电子所处的能级对元素周期表进行分区：s区p 区d 区ds 区f 区分区原则ns12ns2np16（n-1）d1-8 ns12（n-1）d10 ns12最后电子排在f区纵列数2682镧系和锕系元素是否都是金属否否是是是说明：1、周期系：随着元素原子的核电荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到 8个电子，出现稀有气体。然后又开始由碱金属到稀有气体 ，如此循环往复这就是元素周期系中的一个周期。2、元素的周期数等于其能层数，一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素的种类，所以周期表中七个周期分别对应七个能级组。各周期所包含的元素种类分别是2、8、8、18、18、32，第七周期为不完全周期。3、周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。在元素周期表中包含18个纵列，除零族元素中He1s2与其他稀有气体ns2np6不同外，其余每个纵列的价电子层的电子总数是相等的。对于主族元素：主族元素的族序数原子的最外层电子数（外围电子排布、价电子数）；对于副族元素，在化学反应中除失去最外层的电子外，还可以失去次外层上的部分电子，所以它们所失去的电子总数，就等于该元素所在的族次。除第族元素外，其大多数等于（n1）dns的电子数（外围电子排布、价电子数）。4、元素在周期表中的位置由原子结构决定：原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。5、每个列的外围电子排布相同（个别元素除外）。按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds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的符号。6、元素的化合价是指一种元素一定数目的原子与其他元素的一定数目的原子相互化合的性质。其实质是指成键原子得失电子的数目或共用电子对偏移的数目。元素的常态化合价有如下几条规则：在所有的化合物中，各种元素的正价之和一定等于各种元素的负价之和的绝对值。简单离子的化合价数等于离子所带电荷数。复杂离子（络离子、根等）的化合价数等于离子中各种元素的正价数之和与负价数之和的绝对值的差，阳离子为正价，阴离子为负价。主族元素的最高正价数等于元素所在的主族序数，等于元素的原子的最外层电子数。非金属元素的最低负价数等于元素所在的主族序数减8。所有的单质中元素均不显价，一般计为0。金属元素的化合价与其在周期表中的位置有关。（二）元素周期律：元素的性质随着核电荷数递增发生 周期 性的递变，叫做元素周期律。元素周期律主要体现在核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、第一电离能、电负性等的周期性变化。同主族元素随着原子序数的增加，电子能层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。同周期元素电子能层数相同，从左往右核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小。电离能：第一电离能I1：元素处于基态的气态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越弱。同一元素的第二电离能大于第一电离能，第三电离能大于第二电离能，依此类推。同一原子中，同一能层的电子电离能相差较小，不同能层的电子电离能相差较大。用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力大小的物理量。以氟的电负性为4.0，锂的电负性为1.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。通常以符号X表示，其值是相对值，无单位。同周期元素，从左到右，元素的电负性逐渐变大 ；同主族元素，从上到下，元素的电负性逐渐变小。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 ，而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。说明：1、同周期中电子层数相同，从左到右核电荷数逐渐增大，核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子半径逐渐减小；同主族中从上到下，电子层数逐渐增多，虽然核电荷数也同时增大，但电子层数增多的影响为主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大。2、电离能是原子核外电子排布的实验佐证，是衡量气态原子得失电子难易的物理量。元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即在气态时金属性越强。3、同一原子中，同一能层的电子电离能相差较小，不同能层的电子电离能相差较大。同周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势 ；同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小。4、由于第A 族的价电子构型为ns2、第A 族元素的价电子构型为ns2np3，分别属于全满或半满状态，属于稳定结构，因此第A 族、第A 族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。5、金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。同周期元素从左到右，元素的电负性递增，同主族元素自上而下，元素的电负性递减，对于副族元素而言，同族元素的电负性大体也呈现这种变体趋势。6、电负性相差很大的元素相互化合通常形成离子键。电负性相差不大的两种非金属元素相互化合时，通常形成极性键，电负性相同的元素相互化合时，通常形成非极性键。电负性相差越大的元素形成共价键时，共用电子对偏向电负性大的原子趋势越大，键的极性越大。一般，X1.7，形成离子键；X1.7，形成共价键。7、元素的电离能和电负性都可以用来判断元素的金属性或非金属性的相对强弱。8、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。如：锂与镁、铍与铝等。它们的电负性相差不大，性质较为相似。9、元素的金属性和非金属性的判断依据：元素的金属性与非金属性【典型例题】例1. A、B、C、D四种短周期元素的原子半径依次减小，A与C的核电荷数之比为34，D能分别与A、B、C形成电子总数相等的分子X、Y、Z。下列叙述正确的是：A. X、Y、Z的稳定性逐渐减弱B. A、B、C、D只能形成5种单质C. X、Y、Z三种化合物的熔、沸点逐渐升高D. 自然界中存在多种由A、B、C、D四种元素组成的化合物解析：本题主要考查元素周期表和元素周期律的有关知识。由于短周期A、B、C、D四种元素的原子半径依次减小，且A、C核电荷数之比为3：4，所以A为核电荷数为6的碳，C为氧，则B应为氮元素；又由D可与C、N、O形成电子总数相等的分子，则D为氢元素，则形成的物质分别为：CH4、NH3、H2O，它们的稳定性依次增强；由于碳元素存在多种同分异构体，氧也有几种同分异构体，故A、B、C、D形成的单质应是多于五种；同时，根据元素周期表的性质递变规律可知C正确；自然界中有多种氨基酸和蛋白质，而这些物质中都含有A、B、C、D四种元素，故D正确。答案：CD例2. 不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。（1）同主族内不同元素的E值变化的特点是：_，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，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常，现试预测下列关系式中正确的是_（填写编号，多选倒扣）E（砷）E（硒） E（砷）E（硒）E（溴）E（硒） E（溴）E（硒）（3）估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围：_E_（4）10号元素E值较大的原因是_解析：此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随元素原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。从第二、三周期可以看出，第A、第A族元素比同周期相邻两种元素的E值都低。由此可以推测：E（砷）E（硒），E（溴）E（硒）根据同主族、同周期元素的性质递变规律可知：同周期从左到右E依次增大，同主族自上而下E依次减小。则有：E（钾）E（钙）E（镁）10号元素是稀有气体元素氖，达到稳定结构。此时失去一个电子就需要很高的能量。答案：（1）随着原子序数增大，E值变小 周期性（2） （3）485 738（4）10号元素是氖，该元素的原子最外层电子排布已达到8电子的稳定结构。例3. 已知元素的电负性和元素的化合价等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.53.04.01.01.23.00.93.52.12.51.8一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。（1）根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是： ；（2）判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？Mg2N3、BeCl2、AlCl3、SiC解析：元素的电负性是反映元素的原子吸引电子能力的物理量，也是衡量金属性、非金属性强弱的尺度。元素的电负性随原子序数的递增呈周期性的变化。且根据信息：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键，结合题中给出的各元素的电负性可知：Mg2N3中电负性差值为1.8，大于1.7，形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC电负性差值分别为1.5、1.5、0.7均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。答案：随原子序数的递增，元素的电负性与原子半径一样呈周期性的变化Mg2N3为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC均为共价化合物。例4. 如图为元素周期表的一部分。X、Y、Z、W均为短周期元素，若W原子的最外层电子数是其次外层电子数的7/8。则下列说法中正确的是：XYZWA. Y单质可与Z的氢化物的水溶液反应，使溶液pH升高B. 最高价氧化物的水化物酸性：WZC. 原子半径由大到小的排列顺序是：ZYXD. X的单质中有一种为白色蜡状固体解析：这类题的解法中一般要综合应用到原子结构、元素周期律、元素周期表及元素化合物的知识，综合性较强。要求学生掌握“位、构、性”的关系。由W原子的最外层电子数是其次外层电子数的7/8，可知W为氯元素，则依它们在周期表中的位置关系可知X、Y、Z依次为氮、氧、硫元素。A中的反应为：2H2SO22S2H2O，故A正确；根据元素周期律，X、Y、Z的原子半径大小关系为：ZXY，故C不对；酸性比较，HClO4强于H2SO4，故B正确；氮元素的单质无白色蜡状固体，故D不对。答案：AB【模拟试题】1、下列各组微粒按半径逐渐增大，还原性逐渐增强的顺序排列的是A. Na、K、Rb B. F、Cl、Br C. Mg2、Al2、Zn2 D. Cl、Br、I2、在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是 A. ns2np3 B. ns2np5 C. ns2np4 D. ns2np63、电负性的大小也可以作为判断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4、已知X、Y元素同周期，且电负性XY，下列说法错误的是A. X与Y形成化合物时，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对应的酸性D. 气态氢化物的稳定性：HmY小于HmX5、根据对角线规则，下列物质的性质具有相似性的是 A. 硼和硅 B. 铝和铁 C. 铍和铝 D. 铜和金6、x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知 A. x的原子半径大于y的原子半径 B. x的电负性大于y的电负性C. x的氧化性大于y的氧化性 D. x的第一电离能大于y 的第一电离能7、已知118号元素的离子aW3、bX、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是A. 质子数cb B. 离子的还原性Y2ZC、氢化物的稳定性H2YHZ D. 原子半径XW8、X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，下列说法正确的是A. X的原子半径小于YB. X和Y的核电荷数之差为mnC. 电负性XYD. 第一电离能XY9、元素X和元素Y在元素周期表中位于相邻的两个周期，X和Y两原子的核外电子数之和为19，Y的原子核内的质子数比X多3个，则下列叙述中不正确的是：A. X和Y都是化学性质很活泼的元素，它们在自然界中只能以化合态形式存在B. X和Y形成的化合物的化学式可以是Y2X2C. 元素X形成的化合物种类比元素Y形成的化合物的种类多D. Y的单质能置换出盐酸中的氢气，也能置换出硫酸铜溶液里的铜10、下列关于稀有气体的叙述不正确的是A. 各原子轨道均已填满B. 其原子与同周期A、A族阳离子具有相同的核外电子排布C. 化学性质非常不活泼D. 同周期中第一电离能最大11、下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。bhjacfilmegdk（1）下列 （填写编号）组元素的单质可能都是电的良导体。a、c、hb、g、kc、h、ld、e、f（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：1. 原子核对核外电子的吸引力2. 形成稳定结构的倾向下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（kJmol）：锂XY失去第一个电子519502580失去第二个电子729645701820失去第三个电子1179969202750失去第四个电子955011600通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。表中X可能为以上13种元素中的 （填写字母）元素。用元素符号表示X和j形成化合物的化学式 。Y是