1.2 原子的结构与元素的性质 课件 -2023-2024学年高二人教版化学

第一章

第二节原子结构与元素的性质

第1课时：原子结构与元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(1)元素周期律：元素的性质随原子的核电荷数递增发生周期性递变，这一规律叫做元素周期律(2)元素周期系：元素按其原子核电荷数递增排列的序列称元素周期系原子序数＝核电荷数＝质子数=核外电子数原子结构与元素周期表(3)元素周期表呈现元素周期系的表格元素周期系只有一个，元素周期表多种多样。原子结构与元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表(3)元素周期表呈现元素周期系的表格原子结构与元素周期表1.元素周期律、元素周期系和元素周期表三张有重要历史意义的周期表特征短式周期表①从第四周期开始每个周期结成两段②第1~7族分主副，第八族称过渡元素（铁、钴、镍等“三素组”）门捷列夫短式周期表（1869年）配位化学鼻祖维尔纳特长式周期表维尔纳特长式周期表（1905年）各族元素、过渡金属、稀有气体、镧系和锕系，各有各的位置。它确定了前五个周期的元素种类每个周期一行，同族元素上下对齐。Be、Mg的位置与现今周期表不同(2\8\8\18\18)玻尔元素周期表（1922年）把21～28、39～46等元素用

框起方框认识到框内元素的原子新增加的电子是填入_____________的内层轨道他已经用原子结构解释元素周期系确定了第六周期为_______种元素

说明32镧系元素基态原子有4f电子2.构造原理与元素周期表(1)构造原理与价层电子排布：要求：写出1~36号元素基态原子的电子排布式及价层电子排布式。原子结构与元素周期表1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7p

原子结构与元素周期表2.构造原理与元素周期表(1)构造原理与价层电子排布：1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→5s→4d→5p→6s→4f→5d→6p→7s→5f→6d→7p能级组之间能量相差较大，能级组之内能量相差很小能级组能量相近的合并成一组共七个能级组，也就形成了7个周期

。ns→(n-2)f→(n-1)d→np周期序数电子层数价层电子填入的能级电子数元素种数112233445566771s2s→2p3s→3p4s→3d→4p5s→4d→5p6s→4f→5d→6p7s→5f→6d→7p28818183232构造原理得出的核外电子排布解释元素周期系的基本结构每周期的元素种数＝以填充ns(碱金属)开始、填满np（稀有气体）结束递增的核电荷数（或电子数）(第1周期除外）22+6=82+6=82+10+6=182+14+10+6=32(2)原子核外电子排布与元素周期表①

能级组与元素的周期特点和种类原子结构与元素周期表2.构造原理与元素周期表②能级组与元素周期表：1s2s2p3s3p4s3d4p5s4d5p6s4f5d6p7s5f6d7pspfdsspsdpfsdpdspps若以一个方格代表一种元素，每个周期排一横排，并按s、p、d、f分段，左侧对齐，可以得到如下元素周期表：【思考与讨论】如何将其变成书末的元素周期表？(2)原子核外电子排布与元素周期表原子结构与元素周期表2.构造原理与元素周期表pdsspsdpsdpdsppssff若将p段与p段对齐，d段与d段对齐、f段单独列出，将1s2与p段末端对齐，则得到书末的元素周期表能级组与元素周期表：(1)除短周期外,其他周期均有18种元素(

)(2)每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束。()(3)元素周期表有7个横行，即7个周期;有18个纵列，即18个族。(

)(4)价电子数与最高化合价相等的元素一定是主族元素(

)(5)次外层全充满而最外层有不成对电子的元素一定是主族元素 (

)(6)主族元素的原子价电子层排布都含s，但都不含d(

)

√

课堂练习1：判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)×

×

×

×

×

课堂练习2：下列关于原子核外电子排布与元素在周期表中位置关系的叙述中,正确的是(

)A.原子价电子排布为ns2np1~6的元素一定是主族元素B.基态原子最外电子层的p能级上有5个电子的元素一定是第ⅦA族元素C.原子的价电子排布为(n-1)d6~8ns2的元素一定位于第ⅢB~ⅦB族D.基态原子N能层上只有1个电子的元素一定是主族元素B再探元素周期表(1)元素周期表共有几个周期？每个周期有多少种元素？【探究】P21为什么第一周期结尾元素的电子排布跟同族的其他周期元素的不同？(2)元素周期表共有多少列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等?元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？7个2，8，8，18，18，32，32只有一个电子层，能级只有1s能级18列Ⅰ~ⅦA族、Ⅰ~ⅦB和Ⅷ、0族构造原理与元素周期表原子核外电子排布与族的关系ⅠA原子序数周期基态原子的电子排布价层电子排布锂3二钠11三钾19四铷37五铯55六2s16s14s15s13s1ⅡA原子序数周期基态原子的电子排布价层电子排布铍4二镁12三钙20四锶38五钡56六2s26s24s25s23s2第ⅠA族：价层电子排布通式第ⅡA族：（n=周期序数=电子层数）ns1ns2[He]2s1[Ne]3s1[Ar]4s1[Kr]5s1[Xe]6s1[He]2s2[Ne]3s2[Ar]4s2[Kr]5s2[Xe]6s2构造原理与元素周期表主族序数=价层电子数构造原理与元素周期表原子核外电子排布与族的关系主族：ns1→ns2np5，且主族序数=最外层电子数=价层电子数0族：He为1s2，其他为ns2np6主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子构型ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5ⅢB-ⅦB：族序数=价层电子数ⅠB-ⅡB：族序数=最外层电子数构造原理与元素周期表原子核外电子排布与族的关系副族序数ⅢB

～VBVIBⅦB价电子构型ⅧⅠBⅡB(n-1)d1-3ns2(n-1)d5ns1(n-1)d5ns2(n-1)d6~8ns1~2(n-1)d10ns1(n-1)d10ns2ⅢB

～ⅦB族和第Ⅷ族:(n-1)d1-8ns1-2ⅠB

、ⅡB族:(镧系、锕系除外)(n-1)d10ns1-2(Pd：4d10除外)副族[(n-1)d轨道为全充满状态]副族最外层电数都是1~2（Pd除外），全都是金属元素。再探元素周期表【探究】P21(2)元素周期表共有多少列？各列的价层电子数各为多少？同列元素价层电子数是否相等?元素周期表可分为哪些族？族序有什么规律？18列ns1~2ns2np1~6(n－1)d1~10ns1~2相等（除0族中的He）构造原理与元素周期表【讨论】(1)为什么副族元素又称为过渡元素？从金属元素过渡到非金属元素的中间元素过渡元素价层电子数跟它们的族序数有什么关系？ⅢB-ⅦB：族序数=价层电子数ⅠB-ⅡB：族序数=最外层电子数写出它们的价层电子排布通式。(n－1)d1~10ns1~2(除镧系和锕系）构造原理与元素周期表

第Ⅷ族有3列元素，其族序数等于该族的第1列元素的价层电子数元素周期表的结构总结：7个周期(7个横行)短周期第四、五、六、七周期，每周期所含元素的种类数分别是：____、_____、_____、_____。第一、二、三周期，每周期所含元素的种类数分别是：____、_____、_____。长周期：28818183232个数元素周期表中有___个纵列，共有____个族特点主族元素的族序数＝_____________分类主族共有___个，包括第____________________________________族副族共有___个，包括第ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族Ⅷ族包括第__________三个纵列0族占据元素周期表的第___纵列，最外层电子数为__(He为2)1816最外层电子数7ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA78、9、10188元素周期表的结构总结：spdsdff电子填充的最后一个能级是s能级电子填充的最后一个能级是d能级电子填充的最后一个能级是p能级电子填充的最后一个能级是f能级构造原理与元素周期表(2)按照核外电子排布，可把元素周期表划分成5个区，如图1-19所示。除ds区外，各区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。s区d区ds区p区s区、d区、ds区、p区分别有几个列？【讨论】s区有2列，d区有8列，ds区有2列、p区有6列。构造原理与元素周期表s区d区ds区p区为什么s区(除氢元素)、d区和ds区的元素都是金属元素？【讨论】s区元素的价层电子排布通式为nsl~2，d区元素的价层电子排布通式为(n-1)d1~9ns1-2，ds区元素的价层电子排布通式为(n-1)d10ns1-2，它们的最外层电子数均不超过2，化学反应中容易失去电子，所以s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素。构造原理与元素周期表课堂练习1：下列说法错误的是（

）A.s区元素的原子价电子层排布都是s结尾B.d区元素的原子价电子层排布都是ds结尾C.ds元素的原子价电子层排布都是ds结尾D.p区元素的原子价电子层排布都是sp结尾E.F.过渡元素的原子价电子层排布都是ds结尾G.ds区元素的原子d轨道一定全满BDF课堂练习2：下列说法正确的是(@56@)。A.所有金属元素都分布在

d

区和

ds区B.最外层电子数为2的元素都分布在

s区C.元素周期表中第ⅢB族到第ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素D.

s

区均为金属元素C【讨论】(3)为什么在元素周期表中非金属主要集中在右上角三角区内?处于非金属与金属分界线上的元素：既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性构造原理与元素周期表处于非金属与金属分界线上的元素常被称为半金属或类金属，为什么？由于元素价电子层结构和元素周期表中元素性质递变规律决定的。同周期元素由左向右非金属逐渐增强，金属性逐渐减弱；同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。结果使元素周期表右上角区域主要呈现非金属性。【讨论】(4)

在周期表里找出Cr和Cu的价层电子。它们的电子排布符合构造原理吗?此外还有哪些元素的基态原子电子排布不符合构造原理?构造原理与元素周期表

Cr的价层电子排布式为3d54s1，Cu的价层电子排布式为3d104s1，不符合构造原理(它们的3d轨道达到半充满或全充满结构，是一种能量较低的稳定结构）

此外，Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Pt、Au、La、Ce、Gd、Ac、Th、Pa、U、Np、Cm等的基态原子电子排布均不符合构造原理119号元素的基态原子最外层电子排布为为8s1第八周期应有50种元素2s13s14s15s16s17s18s11s11198s→5g

→6f

→7d

→8p

2+18+14+10+6=508s→5g

→6f

→7d

→8p

构造原理与元素周期表【讨论】(5)预言119号元素基态原子最外层电子排布，并预测第八周期有多少种元素?下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？（课本29页第9题）（1）1s22s22p63s23p5（2）[Kr]4d105s25p2（3）[Ar]3d34s2（4）[Ar]3d104s1（5）[Ar]4s1主族主族副族主族副族第三周期第ⅦA族p区第五周期第ⅣA族p区第四周期第ⅤB族d区第四周期第ⅠB族ds区第四周期第ⅠA族s区构造原理与元素周期表

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：锂和镁：在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物处于“对角线”位置的元素，它们的性质具有相似性（注意化合价不同）【思考与讨论】P22b.在过量的氧气中燃烧均生成正常氧化物，而不是过氧化物，并且Li2O和MgO与水反应都十分缓慢。元素LiNaBeMg沸点/℃1341881.4246711001.锂和镁的相似性a.锂与镁的沸点较为接近：对角线规则c.能直接与氮气反应：1.锂和镁的相似性d.锂和镁的氢氧化物加热分解：生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2。Li2O、H2O和MgO、H2O。e.在碱金属的氟化物、碳酸盐和磷酸盐中：

只有锂盐是难溶于水的，相应的镁盐也难溶于水。对角线规则2.铍和铝的相似性2）都可与酸、碱反应放出氢气：3）铍在浓硝酸中也发生钝化1）二者的氧化物Al2O3和BeO的熔点和硬度都很高对角线规则4）氧化物和氢氧化物都具有两性：既能溶于强酸又能溶于强碱溶液Al(OH)3＋3HCl=AlCl3＋3H2O，Al(OH)3＋NaOH=NaAlO2＋2H2OBe(OH)2＋2HCl=BeCl2＋2H2O，Be(OH)2＋2NaOH=Na2BeO2＋2H2O2.铍和铝的相似性5）BeCl2和AlCl3都是共价化合物，易升华。对角线规则3.硼和硅的相似性1.自然界中B与Si均以化合物的形式存在。2.B与Si的单质都易与强碱反应，且不与稀酸反应：2B＋2KOH＋2H2O=2KBO2＋3H2↑，Si＋2KOH＋H2O=K2SiO3＋2H2↑对角线规则导入根据已学知识回顾：元素周期律的内涵丰富多彩，在元素周期表中，原子核电荷数、电子层数、原子半径、元素金属性与非金属性、原子得电子与失电子能力有什么周期性的变化规律呢？复习回顾导入同周期：从左到右，最外层电子数依次增加；核电荷数依次增加；原子半径逐渐减小；元素金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强；原子得电子能力增强，失电子能力减弱。同主族：从上到下，最外层电子数相同，核电荷数依次增加，原子半径逐渐增大，元素金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。原子得电子能力减弱，失电子能力增强。复习回顾新课讲解一、原子半径1.原子半径的大小取决于两个相反的因素：显然，电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大；而核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。这两个因素结合的结果使原子半径呈现周期性的递变。①电子的能层数②核电荷数新课讲解例如，主族元素的原子半径如图1-21所示：新课讲解思考与讨论1.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？元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径依次减小。解释：同周期，原子半径大小主要影响因素为核电荷数，从左到右，原子核外电子的能层不变，而原子核电荷数依次增加，原子核对电子的吸引作用就越大，使原子的半径减小。新课讲解思考与讨论2.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？元素周期表中同主族元素从上到下，原子半径依次增大。解释：同主族，原子半径大小主要影响因素为电子的能层数，从上到下，原子核外电子的能层依次增加，电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大。新课讲解二、电离能2.表示方法气态电中性基态原子失去了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。保持“最低能量”的条件：“气态”、“基态”、“电中性”、”失去一个电子“等。思考：什么又叫第二电离能？第三电离能？第四？第五？······1.概念用符号

I1

表示，单位：kJ/mol新课讲解二、电离能N(g)＝N＋(g)＋e－

I1（第一电离能）N＋(g)＝N2＋(g)＋e－

I2（第二电离能）N2＋(g)＝N3＋(g)＋e－

I3（第三电离能）

......一价气态正离子再失去一个电子所需要的能量叫做第二电离能,符号I2。以此类推，第三、第四电离能……新课讲解二、电离能元素的第一电离能大小与原子失电子的难易的关系：元素的第一电离能越小，越易失去电子，元素金属性越强；元素的第一电离能越大，越难失去电子，元素金属性越弱。思考：元素的第一电离能大小与原子失电子的难易有何关系？新课讲解讨论：观察右图，思考原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢？同学之间相互交流并作分享。新课讲解每个周期的第一种元素（氢和碱金属）的第一电离能最小，最后一种元素（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。元素的第一电离能的周期性特点：规律小结：（1）同主族：从上到下，元素第一电离能逐渐减小。（2）同周期：从左到右，元素第一电离能总体呈增大趋势。中间有反常。新课讲解思考：为什么B、Al、O、S等元素的电离能比它们左边元素的电离能低，而使Li—Ni和Na—Ar的电离能曲线呈现锯齿状变化？新课讲解对于B和Al这两个锯齿状变化，一般的解释为：B和Al的第一电离能失去的电子是np能级的，该能级的能量比左边的位于ns能级的能量高。对于O和S这两个锯齿状变化，有两种解释，其一是N和P的电子排布式半充满的，比较稳定，电离能较高；其二是O和S失去的是已经配对的电子，配对电子相互排斥，因而电离能较低。哪一种解释更合理？需要做定量计算才能判断。资料卡片：新课讲解二、电离能（1）原子核对核外电子的引力（即原子半径）（2）原子达到稳定结构的趋势影响元素的第一电离能大小的因素：新课讲解（1）碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？思考与讨论：碱金属元素，从上到下，原子半径逐渐增大，越易失去电子，第一电离能减小，元素金属性增强，碱金属的活泼性增强。元素LiNaKRbI1（kJ·mol－1)587.1496418.6402.9新课讲解（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？元素NaMgAl电离能（kJ·mol-1）49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293思考与讨论：新课讲解为什么原子的逐级电离能越来越大？思考与讨论：原子的逐级电离能逐渐增大，即I1<I2<I3<I4<·······解释：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。所以原子的逐级电离能逐渐增大。新课讲解这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？思考与讨论：NaMgAl电离能（kJ·mol－1）I1496738578I2456214511817I3691277332745I495431054011575I5133531363014830I6166101799518376I7201142170323293钠、镁、铝的最高化合价分别是＋1、＋2、＋3同一元素的不同电离能变化规律：（1）逐级增大，且存在突跃。（2）根据主族元素原子不同级电离能的突跃性变化，判断元素性质（通常价态）、元素在周期表中的位置等。课堂小结一、原子半径二、电离能1.概念2.表示方法：3.影响因素:①电子的能层数②核电荷数用符号

I1

表示，单位：kJ/mol（1）原子核对核外电子的引力（即原子半径）（2）原子达到稳定结构的趋势课堂练习2．下列说法正确的是(

)A．第三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，氟的第一电离能最大D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大答案：AA.金属性越强，第一电离能越小，所以第三周期所含的元素中钠的第一电离能最小，选项A正确；B.由于镁原子的3s轨道处于全充满状态，稳定性强，所以第一电离能是镁的大于铝的，选项B不正确；C.第一电离能最大的是稀有