1.2.2原子结构与元素的性质高二学案（人教版2019选择性必修2）（原卷版）

第一章原子结构与性质第二节原子结构与元素的性质第二课时元素周期律学习目标学习目标1.能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性2.能简要说明核外电子运动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义重点：元素的原子半径、第一电离能和电负性的周期性变化难点：电离能、电负性的含义以及与元素其他性质的关系自主学习自主学习一、原子半径1、原子半径的影响因素及递变规律(1)原子半径的大小取决于两个相反的因素：一个因素是电子的能层数，另一个因素是核电荷数。电子的能层数越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大；核电核数越大，核对电子的吸引力也就越大，将使原子的半径越缩小(2)原子的递变规律(1)同周期原子半径随原子序数递增逐渐减小如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)<r(S)>r(Cl)(2)同主族原子半径随原子序数递增逐渐增大如：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)(3)“三看”法比较简单微粒的半径大小①“一看”电子的能层数：当电子的能层数不同时，一般能层数越多，半径越大②“二看”核电荷数：当电子的能层数相同时，核电荷数越大，半径越小③“三看”核外电子数：当电子的能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大2、离子半径的大小比较(1)阳离子半径总比相应原子半径小，如：r(Na)>r(Na＋)(2)阴离子半径总比相应原子半径大，如：r(Cl)<r(Cl－)(3)同主族阳离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)(4)同主族阴离子半径随原子序数递增逐渐增大，如：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)(5)同周期阳离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)(6)同周期阴离子半径随原子序数递增逐渐减小，如：r(N3—)>r(O2—)>r(F—)【微点拨】同周期：r(阴离子)＞r(阳离子)，阴离子比阳离子电子层多一层，如：r(S2－)>r(Na＋)(7)电子层结构相同的离子半径随核电荷数的增大而减小，如：r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)(8)同一元素不同价态的离子半径，价态越高则离子半径越小，如：r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)【微点拨】=1\*GB3①稀有气体元素的原子半径比与它相邻的卤素原子的原子半径大，如：r(Ar)>r(Cl)=2\*GB3②不同周期、不同主族元素原子半径大小的比较。先找参照元素，使其建立起同周期、同主族的关系，然后进行比较。比较S与F的原子半径大小，先找O做参照，因为O与F同周期，r(F)<r(O)；而O与S同主族，r(O)<r(S)，所以r(F)<r(S)二、电离能1、元素第一电离能的概念与意义(1)概念①第一电离能：原子失去一个电子转化为正离子所需要的叫做第一电离能，用符号I1表示②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……，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高，离子半径也会越来越小，核对电子的引力作用增强，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高(2)意义：第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的。第一电离能数值越小，原子越失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越失去一个电子。2、元素第一电离能变化规律(1)对同一周期的元素而言，元素的第一电离能最小，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到的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子(2)同族元素，自上而下第一电离能，表明自上而下原子越来越失去电子(3)过渡元素的第一电离能变化不太规则，同一周期，从左至右，第一电离能略有增加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排布(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，核对最外层电子的吸引力加大，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，最外层的电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的吸引力越小，越易失去电子，电离能也就越小(3)电子排布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排布，稳定性也较高，其电离能数值较大=1\*GB3①稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大是因为稀有气体的价电子排布为ns2np6，为全充满结构比较稳定=2\*GB3②同周期的第IIA族元素的I1大于第IIIA族元素是因为第IIA族元素的价电子排布为ns2，为全充满结构比较稳定，如：Be＞B=3\*GB3③同周期的第VA族元素的I1大于第VIA族元素是因为第VA族元素的价电子排布为ns2np3，为半充满结构比较稳定，如：N＞O3、电离能的应用下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能元素NaMgAl分析各级电离能(kJ·mol—1)源:Z§xx496[来738578Na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。电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的45621415181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293(1)用来衡量原子失去电子的难易，比较金属的活泼性和元素的金属性：I1越大，元素的性越强；I1越小，元素的性越强(2)用来判断原子失去的电子数目和形成的阳离子所带的电荷数(元素的化合价)：若I(n+1)＞In，即电离能在In和I(n+1)之间发生突变，则元素的原子易形成+n价离子而不易形成+(n+1)价离子，对主族元素而言，最高化合价为+n(或只有0价、+n价)(3)根据电离能数据，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)，且最外层上只有一个电子三、电负性1、键合电子和电负性(1)键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成的电子称为(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(3)电负性的标准和数值：电负性的概念是美国化学家鲍林首先提出的，他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1.0作为相对标准，得出各元素的电负性(稀有气体未计)。因此，电负性的数值是相对值，没有单位2、电负性的变化规律：随原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化(1)同周期，自左到右，元素的电负性逐渐，元素的非金属性逐渐、金属性逐渐(2)同主族，自上到下，元素的电负性逐渐，元素的金属性逐渐、非金属性逐渐3、电负性的应用(1)判断元素的金属性和非金属性及其强弱①金属的电负性一般1.8，非金属的电负性一般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，它们既有金属性，又有非金属性②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，非金属元素越活泼(2)判断元素的化合价①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②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(3)判断化学键的类型①如果两个成键元素原子间的电负性差值1.7，它们之间通常形成②如果两个成键元素原子间的电负性差值1.7，它们之间通常形成如：Al、F、Cl的电负性分别为1.5、4.0、3.0，F的电负性与Al的电负性之差为4.0－1.5＝2.5>1.7，故AlF3中化学键是离子键，AlF3是离子化合物，Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0－1.5＝1.5<1.7，故AlCl3中的化学键是共价键，AlCl3是共价化合物【微点拨】电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性之差为1.9，但HF为共价化合物(4)判断化学键的极性强弱：若两种不同的非金属元素的原子间形成共价键，则必为极性键，且成键原子的电负性之差越大，键的极性越强，如极性：H—F>H—Cl>H—Br>H—I(5)解释对角线规则：在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，被称为“对角线规则”。处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性的根本原因是它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，因而表现出相似的性质学习过程学习过程情景导入：播放元素周期律发现视频，导入新课一、原子半径【复习提问】回顾一下原子半径的变化规律，回答下面的问题：1、同周期元素从左到右，原子半径的变化趋势？2、同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势？3、同种元素的微粒，阴离子，原子，阳离子半径如何变化？4、一般来说，电子层数与原子半径变化的关系？5、一般来说，电子层数相同时，原子半径受哪些因素影响，如何变化？任务一、再探原子半径的影响因素【学生活动】阅读教材P22第2自然段，回答下列问题：1、影响原子半径大小的因素？2、各个因素对原子半径大小影响的方式如何？【思考与讨论】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？如何解释这种趋势？元素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？如何解释这种趋势？二、电离能任务二、探究电离能的相关知识【学生活动】阅读教材P23第2、3自然段及图122，小组讨论，回答下列问题：1、第一电离能的定义?2、原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律？同周期：随原子序数的递增而；同主族：随原子序数的递增而；同周期中，第一电离能最小的是第族的元素；最大的是元素；第一电离能最大的元素是任务三、探究第一电离能的特殊性【学生活动】阅读教材P24资料卡片，回答下列问题：1、第IIA族与第IIIA族第一电离能的大小关系及原因？（以Mg、Be和B、Al为例）2、第VA族与第VIA族第一电离能的大小关系及原因？（以N、P和O、S为例）【思考与讨论】(1)碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？(2)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？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？任务四、探究电负性的相关内容【学生活动】阅读教材P24自然段和P25自然段及图123，回答下列问题：1、键合电子的含义？2、电负性的提出者及定义？3、电负性的意义？4、电负性的大小标准？5、电负性相同的元素都有哪些？6、电负性的变化规律及电负性最大和最小的元素是哪个？7、电负性的应用？【学生活动】阅读教材P26探究，小组讨论，绘制变化图，解答比较与分析的问题【绘制变化图】请利用图123的数据制作第三周期元素、第IA和ⅦA族元素的电负性变化图绘制的变化图【比较与分析】根据图122，找出上述相关元素的第一电离能的变化趋势，与电负性的变化趋势有什么不同？并分析其原因。课堂练习课堂练习1．如图为一种饲料添加剂的结构。X、Y、Z三种元素占据相邻的两个周期，Z是宇宙中含量最多的元素，下列说法错误的是A．电负性：Y>X>ZB．X、Y元素的简单气态氢化物沸点：Y>XC．Y与Z形成的化合物都只含极性共价键D．X、Y、Z三种元素既可形成离子化合物，又可形成共价化合物2．X、Y、Z、W、R是5种短周期元素，其原子序数依次增加。X是元素周期表中原子半径最小的的元素，Y原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，Z、W、R处于同一周期，R与Y处于同一族，Z、W原子的核外电子数之和与Y、R原子的核外电子数之和相等,且Z在同周期中原子半径最大。下列说法正确的是A．元素Z、W的离子具有相同的电子层排布B．元素Y与Z可以形成化合物Z2Y2和Z2Y，两种物质中阴阳离子个数比不同C．元素Y、R分别与元素X形成的化合物的热稳定性：XmY＜XmRD．元素W、R的最高价氧化物的水化物都是强酸3．用NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法中正确的是A．常温常压下，中含有的原子数为B．溶液中所含钠离子数为C．与足量Fe反应，转移的电子数为D．2.2gD218O中含有的中子数为NA4．同一短周期元素M、W、X、Y、Z的原子序数依次增大，M原子的电子数等于W原子的最外层电子数。五种元素形成的一种化合物在电化学领域有重要应用，结构如图所示。下列说法正确的是A．简单离子半径：M>Y>ZB．最高价氧化物对应水化物酸性：W>XC．第一电离能：M<W<X<Y<ZD．Z的简单氢化物的水溶液需保存在细口玻璃瓶中5．我国北斗导航卫星使用了铷()原子钟。下列说法正确的是A．和互为同素异形体 B．和具有相同的中子数C．原子核内中子数是48 D．的价电子排布式为6．在以下性质的比较中，正确的是()A．第一电子亲和能：B<C<O<F B．电负性：F>N>O>CC．第一电离能：Na<Mg<Al<Si D．微粒半径：Li＋<O2－<F－<Na＋7．两种短周期元素X和Y，可以组成化合物XY3，当Y的原子序数为m时，X的原子序数为①m4

②m+4

③m+8

④m2

⑤m+6

⑥m12

⑦m+14A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥⑦8．下列因果关系正确的是A．因为H2O的沸点比H2S高，所以O原子得电子能力大于S原子B．因为F原子得电子能力比Cl原子强，所以氢氟酸属于强酸C．因为H2CO3酸性大于H2SiO3，所以CH4稳定性大于SiH4D．因为Na+KCl(熔融)=NaCl+K↑，所以Na原子失电子能力大于K原子9．科学家研制出了一种漂白效率极高的新型漂白剂(结构如图所示)，其中W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大。常温下，0.1mol/LZ的氢化物的水溶液pH=1，且Z与Y位于不同周期。下列叙述正确的是A．简单离子半径：X>Y>ZB．氢化物沸点：Y>W>XC．W和Y可组成含极性键的非极性分子D．Y的单质均可用于杀菌消毒10．北京工商大学苏发兵课题组最近合成CuO/ZnO纳米材料能提高有机硅单体合成反应(RochowMüllerProcess)的选择性和产率。化学反应如下：下列有关叙述错误的是A．甲中氯、氢、碳的电负性依次减小B．上述物质中有4种元素位于周期表p区C．催化剂中第二电离能与第一电离能之差：D．基态原子M层电子排布式为11．部分含氯物质与相应氯元素的化合价关系如图所示。下列说法错误的是A．a、b分子均属于非极性分子B．c的化学式为，电负性C．酸性，非金属性Cl＞PD．e的钠盐中相关元素形成的简单离子半径大小：12．将软锰矿(主要成分)与黄铁矿(主要成分)按一定比例混合制备，工艺流程如图所示。下列说法正确的是A．酸浸时，失去B．操作X是将滤液蒸发结晶后再灼烧至恒重C．Mn原子第三电离能与Fe原子的第四电离能相等D．的中心原子价层电子对数为413．X原子的质子数为m，X2＋和Y3－的核外电子数相等，则Y原子的核电荷数是A．m＋2 B．m3 C．m＋5 D．m514．X、Y、Z、W四种元素在元素周期表中的相对位置如图所示，Y、Z的质子数之和为21，下列说法正确的是()XYZWA．常压下，四种元素单质中，W单质的熔点最高B．Z的阳离子与Y的阴离子电子层结构相同C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定D．W元素的金属性比Z元素的金属性强15．在实验室中用下列装置可以得到氢原子光谱，实验证明该光谱为线状光谱，该光谱的发现在原子结构的认识过程中有极为重要的意义，根据它产生了A．卢瑟福核式原子模型B．汤姆孙“葡萄干布丁”模型C．玻尔核外电子分层排布模型D．原子结构的量子力学模型16．下表为元素周期表的一部分，请参照元素①～⑨在表中的位置，回答下列问题：族周期ⅠA01①ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2②③④⑤3⑥⑦⑧⑨（1）①④⑥三种元素构成的化合物的电子式：；⑨的最高价氧化物对应水化物的化学式：。（2）⑤、⑦、⑧的简单离子半径由大到小的顺序：(用离子符号填写)。（3）用一个化学方程式表示④、⑤二种元素非金属性的强弱。（4）⑦的单质与⑥的最高价氧化物对应水化物的水溶液反应的离子方程式为。（5）元素①、元素④以原子个数比为1∶1形成化合物Q，元素①、元素③形成化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终产物对空气没有污染，写出该反应的化学方程式：。17．按照要求将相应序号填入空白中：①35Cl

②金刚石

③CO

④CO2⑤37Cl

⑥

⑦SO2⑧

⑨石墨。其中互为同位素，为酸性氧化物，的质量数相等，但不能互为同位素，互称同素异形体。18．下表是元素周期表的一部分，针对表中的①～⑩种元素，填写下列空白（涉及表中元素一律用对应化学符号表示）：主族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族2①②③3④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩（1）在这些元素中，化学性质最不活泼的是：(填具体元素符号，下同)，原子结构示意图为。元素⑩名称为在周期表中的位置。（2）在最高价氧化物的水化物中，酸性最强的化合物的化学式是，碱性最强的化合物的电子式是：。（3）用电子式表示元素④与⑥的化合物的形成过程：，该化合物属于(填“共价”或“离子”)化合物。（4）表示①与⑦的化合物的电子式，该化合物是由(填”极性”、“非极性”)键形成的。（5）③、⑥、⑦三种元素形成的离子，离子半径由大到小的顺序是。（6）元素③的氢化物的结构式为；该氢化物常温下和元素⑦的单质反应的化学方程式为。19．铅是一种金属元素，可用作耐酸腐蚀、蓄电池等的材料。其合金可作铅字、轴承、电缆包皮之用，还可做体育运动器材铅球等。(1)铅元素位于元素周期表第六周期ⅣA族。在该主