(新教材)2020-2021學年高中化學魯科版選擇性必修2課件：1.3-元素性質(zhì)及其變化規(guī)律

1、第3節(jié)元素性質(zhì)及其變化規(guī)律必備知識素養(yǎng)奠基一、原子半徑及其變化規(guī)律1.原子半徑的影響因素2.遞變規(guī)律同主族從上到下電子層數(shù)越多,原子半徑_同周期從左到右,核電荷數(shù)越大,原子半徑_同周期過渡元素逐漸_,但變化幅度不大越大越小減小【做一做】 將下列四種粒子按照半徑由大到小進行排列_?；鶓B(tài)X的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 基態(tài)Y的價電子排布式為3s23p5基態(tài)Z2-的軌道表示式為 W基態(tài)原子有2個電子層,電子式為 提示:由題意可知:X、Y、Z2-、W分別為S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F粒子半徑大小排列順序為r(S2-)r(S)r(Cl)r(F)。二、電離能1.電離能的概念及其分類:概念_或_失去一個

2、電子所需要的最小能量符號及單位符號:_,單位:_分類M(g) M+(g) _ _氣態(tài)基態(tài)原子氣態(tài)基態(tài)離子IkJmol-1M2+(g)M3+(g)2.電離能的意義:電離能越小,該氣態(tài)原子(或離子)越_失去電子;電離能越大,該氣態(tài)原子(或離子)越_失去電子。容易難3.遞變規(guī)律:同周期元素隨著原子序數(shù)的遞增,元素的第一電離能呈現(xiàn)_的趨勢同主族元素自上而下第一電離能逐漸_增大減小【情境思考】比較金屬活潑性常用的方法有以下兩種:常見金屬在溶液中的活動性順序為第一電離能數(shù)值(kJmol-1)鎂738鋁577將相同的鎂片和鋁片分別加入等量等濃度的鹽酸中,鎂片上生成氣泡的速率比鋁片要快很多,這說明鎂比鋁在鹽酸

3、溶液中更活潑,但是兩者的另外一個能夠衡量金屬性強弱的數(shù)值電離能的數(shù)值大小卻正好相反,產(chǎn)生這個差異的原因是什么?提示:由于金屬活動性順序與電離能所對應(yīng)的條件不同,所以二者并不完全一致。電離能是氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需的最小能量,而金屬活動性是指金屬單質(zhì)在溶液中的活潑性,受電離能和其他能量變化總和的影響,故二者并不完全一致。三、電負性及其應(yīng)用定義元素的原子在化合物中_的標度。電負性越大,表示其原子在化合物中吸引電子的能力_衡量標準F_遞變規(guī)律同周期,自左到右,元素原子的電負性逐漸_同主族,自上到下,元素原子的電負性逐漸_吸引電子能力越強4.0變大變小應(yīng)用判斷金屬性和非金屬性的強弱 判斷元

4、素化合價的正負 判斷化學鍵的性質(zhì) 【情境思考】電負性是以氟元素的電負性4.0作為標準計算出來的,請問電負性大約為2的元素應(yīng)該在周期表的什么位置?提示:氟元素非金屬性最強為4.0,則電負性大約為2的元素應(yīng)該既具有金屬性又具有非金屬性,應(yīng)該在金屬和非金屬的分界線處。關(guān)鍵能力素養(yǎng)形成知識點一微粒半徑大小比較【重點釋疑】1.決定因素2.規(guī)律微粒特點比較方法實例原子同周期元素核電荷數(shù)越大,半徑越小r(Na)r(Mg)r(Al)同主族元素電子層數(shù)越多,半徑越大r(F)r(Cl)r(C)離子具有相同電子層結(jié)構(gòu)核電荷數(shù)越大,半徑越小r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)電子數(shù)和核電荷數(shù)均不同通過電子數(shù)或核電

5、荷數(shù)相同的微粒作參照物r(Al3+)r(O2-)r(Fe2+)r(Fe3+)【思考討論】(1)同一周期元素的原子半徑從左往右依次減小嗎?提示:由于稀有氣體結(jié)構(gòu)的特殊性,其原子半徑的計算方法與其他元素不同,則稀有氣體原子半徑與其他元素原子半徑不作比較。因此在比較同一周期元素的原子半徑時應(yīng)該將稀有氣體除外。(2)如何比較相鄰周期不同主族的兩種元素原子的半徑?提示:找出其中一種元素的同主族元素作為參照物進行比較,如比較A、B的原子半徑,可引入C元素 ,可得出原子半徑大小順序為ACB?！景咐痉丁俊镜淅?2020鹽城高二檢測)已知An+、B(n+1)+、Cn-、D(n+1)-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),

6、則A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是_,離子半徑由大到小的順序是_,原子序數(shù)由大到小的順序是_?！窘忸}指南】解答本題注意以下兩點:(1)利用賦值法推斷元素的相對位置;(2)利用微粒半徑大小比較的方法比較原子或者離子的半徑大小?！窘馕觥恳駻n+、B(n+1)+、Cn-、D(n+1)-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),可將A、B、C、D在周期表中的位置關(guān)系表示如下:從上表不難判斷A、B、C、D的原子半徑由大到小的順序是ABDC;因四種離子的核外電子層結(jié)構(gòu)相同,核電荷數(shù)小的離子半徑大,因此可以判斷離子半徑從大到小的順序是D(n+1)-Cn-An+B(n+1)+;原子序數(shù)由大到小的順序是BACD。答案:A

7、BDCD(n+1)-Cn-An+B(n+1)+BACDDCAB【母題追問】(1)比較上題中A原子與An+的半徑大小。提示:由于A原子比An+多一個電子層,因此A原子的半徑更大。(2)比較上題中C原子與Cn-的半徑大小。提示:由于兩種微粒的電子層數(shù)相同、核電荷數(shù)相等,陰離子的最外層電子數(shù)多,因此其半徑更大。【規(guī)律方法】“三看”比較微粒半徑的大小“一看”電子層數(shù):當電子層數(shù)不同時,電子層數(shù)越多,半徑越大?！岸础焙穗姾蓴?shù):當電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,半徑越小?！叭础焙送怆娮訑?shù):當電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時,核外電子數(shù)越多,半徑越大?！具w移應(yīng)用】1.(雙選)若aAm+與bBn-的核外電子排布相

8、同,則下列關(guān)系不正確的是()A.離子半徑:Am+Bn-B.原子半徑:ABC.A的原子序數(shù)比B的小m+nD.b=a-n-m【解析】選B、C。因為aAm+與bBn-的核外電子排布相同,即b+n=a-m,推知a-b=m+n,故A的原子序數(shù)比B的大m+n;由上式可知b=a-m-n;核外電子層結(jié)構(gòu)相同時,核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小,故離子半徑:Am+B。2.下列微粒半徑大小比較錯誤的是()A.KNaLiB.Na+Mg2+Al3+C.Mg2+Na+F-D.Cl-F-F【解析】選C。同主族,由上到下微粒半徑逐漸增大,A項正確;核外電子排布相同的微粒,核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小,B項正確;C項應(yīng)該為F-Na+

9、Mg2+;D項可引入Cl,順序為Cl-ClF-F,正確。3.已知短周期元素的離子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則下列敘述正確的是()A.原子半徑:ABDCB.原子序數(shù):dcbaC.離子半徑:C3-D-B+A2+D.單質(zhì)的還原性:ABDC【解析】選C。aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素的離子,電子層結(jié)構(gòu)相同,其在周期表中的相對位置關(guān)系可表示為因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序為abdc;元素原子半徑的大小順序為r(B)r(A)r(C)r(D);電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,陰離子半徑必大于陽離子半徑,且?guī)ж撾姾稍蕉喟霃皆酱?陽離子帶正電荷越多半徑越小,故離子半

10、徑由大到小的順序為r(C3-)r(D-)r(B+)r(A2+);單質(zhì)中同周期的A、B為金屬,A原子序數(shù)大于B,故還原性應(yīng)為BA,同周期非金屬元素C、D,C的原子序數(shù)小于D,C的還原性應(yīng)大于D。 cC3-dD-bB+aA2+【補償訓練】1.下列關(guān)于微粒半徑的說法正確的是()A.原子序數(shù)越大,原子半徑越大B.核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子,半徑相同C.質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子,電子數(shù)越多半徑越大D.電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑【解析】選C。同周期主族元素,原子序數(shù)增大,原子半徑減小;對于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子和原子,半徑是不同的;質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子,陰離子

11、半徑原子半徑陽離子半徑;由于同周期主族元素原子半徑從左到右逐漸減小,故A族的原子半徑不一定比上一周期A族元素原子半徑大,如r(Li)r(S)r(Cl)。2.下列各組微粒半徑之比大于1的是() 【解析】選B。微粒半徑比值大于1,即比例式中分子的微粒半徑應(yīng)大于分母的微粒半徑。A項中元素屬同周期關(guān)系,r(Na)r(Mg),比值小于1;B項中元素屬同周期關(guān)系,r(P)r(Cl),比值大于1;C項中屬核外電子排布相同的兩種微粒,應(yīng)為r(Na+)r(Al3+),比值小于1;D項中屬同周期元素形成的不同離子,K+核外有3層電子,Br-核外有4層電子,顯然,r(K+)r(Br-),比值小于1?！舅仞B(yǎng)提升】鹵水

12、學名為鹽鹵,是由海水或鹽湖水制鹽后,殘留于鹽池內(nèi)的母液。蒸發(fā)冷卻后析出氯化鎂結(jié)晶,稱為鹵塊。鹵水是我國北方制豆腐常用的凝固劑,能使豆?jié){中的蛋白質(zhì)凝結(jié)成凝膠,把水分離出來。用鹽鹵作凝固劑制成的豆腐,硬度、彈性和韌性較強,稱為老豆腐,或北豆腐、硬豆腐。諺語云:鹵水點豆腐,一物降一物。鹵水中含有鈣離子、氯離子、溴離子、鎂離子等。(1)這些原子的半徑由小到大的順序如何排列?(2)這些離子的半徑由小到大如何排列?提示:(1)由此可以判斷原子半徑大小:r(Cl)r(Mg)r(Br)r(Ca)。原子CaBrMgCl電子層數(shù)4433核電荷數(shù)20351217(2)由此可以判斷離子半徑大小r(Mg2+)r(Ca2

13、+)r(Cl-)金屬電負性判斷;2.利用同周期、同主族電負性變化規(guī)律判斷;3.利用氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性判斷;4.利用最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸、堿性強弱判斷;5.利用單質(zhì)與H2化合的難易判斷;6.利用單質(zhì)與水或酸反應(yīng)置換氫的難易判斷;7.利用化合物中所呈現(xiàn)的化合價判斷;8.利用置換反應(yīng)判斷?！疽族e提醒】電負性應(yīng)用的局限性(1)電負性描述的是原子核對電子吸引能力的強弱;并不能把電負性的大小作為衡量金屬和非金屬的絕對標準。(2)元素電負性的值是個相對的值,沒有單位。(3)并不是所有電負性差值大的元素間都形成離子鍵,電負性差值小的元素間都形成共價鍵, 應(yīng)注意一些特殊情況。 (4)電負性數(shù)值相同,元素的

14、非金屬性或金屬性不一定相同。如N和Cl的電負性數(shù)值相同,但N的非金屬性弱于Cl。【案例示范】【典例】(2020連云港高二檢測).不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所需要的能量(設(shè)其為E)如圖所示。試根據(jù)元素在周期表中的位置,分析圖中曲線的變化特點,并回答下列問題:(1)同主族內(nèi)不同元素的E值變化的特點是_。各主族中E值的這種變化特點體現(xiàn)了元素性質(zhì)的_變化規(guī)律。(2)同周期內(nèi),隨原子序數(shù)增大,E值增大,但個別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。試預(yù)測下列關(guān)系式中正確的是_(填寫編號)。E(砷)E(硒)E(砷)E(硒)E(溴)E(硒)(3)10號元素E值較大的原因是_。.不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的能力

15、大小可用一定數(shù)值x來表示,若x越大,其原子吸引電子的能力越強,在所形成的分子中成為帶負電荷的一方。下面是某些短周期元素的x值:元素符號LiBeBCOFx值0.981.572.042.253.443.98元素符號NaAlSiPSClx值0.931.611.902.192.583.16(1)推測在同周期的元素中x值與原子半徑的關(guān)系是_。短周期元素x值的變化特點,體現(xiàn)了元素性質(zhì)的_變化規(guī)律。(2)通過分析x值的變化規(guī)律,確定Mg、N的x值范圍:_x(Mg)_,_x(N)1.7時,一般為離子鍵;xE(硒)、E(溴)E(硒)。(3)10號元素是稀有氣體氖,該元素原子的最外層2s、2p軌道全充滿,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定

16、。.(1)表中同一周期的元素從LiF,x值越來越大。而我們已知的同一周期元素從LiF,原子半徑越來越小,故原子半徑越小,x值越大。(2)根據(jù)(1)中的規(guī)律,Mg的x值應(yīng)大于Na的x值(0.93)小于Be的x值(1.57);N的x值應(yīng)大于C的x值(2.25)小于O的x值(3.44)。(3)從P和N的x值大小可看出,N原子吸引電子的能力比P原子的強,在形成的分子中N原子帶負電荷,故共用電子對偏向N原子一方。(4)根據(jù)規(guī)律,Br的x值小于Cl的x值(3.16),AlCl3中的x=3.16-1.61=1.55,所以AlBr3中的化學鍵為共價鍵。(5)元素周期表中,非金屬性最強的元素是F,推測x值最大的

17、應(yīng)為F。答案:.(1)隨著原子序數(shù)增大,E值變小遞變性(2)(3)10號元素為氖,該元素原子最外層2s、2p軌道全充滿,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定.(1)原子半徑越小,x值越大周期性(2)0.931.572.253.44(3)氮(4)共價鍵(5)F(6)Al元素和Cl元素的x為1.551.7,所以形成共價鍵,為共價化合物【母題追問】(1)根據(jù)上題所給數(shù)據(jù)估計1 mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍。提示:根據(jù)同主族、同周期規(guī)律可以推測:E(K)E(Ca)I1(C)I1(O)I1(B)B.I1(N)I1(O)I1(B)I1(C)C.I1(N)I1(O)I1(C)I1(B)D.I1(O)I1(N)

18、I1(C)I1(B)【解析】選C。B、C、N、O屬于同周期元素,同一周期元素隨原子序數(shù)遞增,第一電離能有增大的變化趨勢,但A族元素大于A族元素,A族元素大于A族元素。3.如圖是第3周期1117號元素某些性質(zhì)變化趨勢的柱形圖,下列有關(guān)說法中正確的是()A.y軸表示的可能是電離能B.y軸表示的可能是電負性C.y軸表示的可能是原子半徑D.y軸表示的可能是形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)【解析】選B。對于第3周期1117號元素,隨著原子序數(shù)的增大,第一電離能呈增大趨勢,但Mg、P特殊,故A項錯誤;原子半徑逐漸減小,故C項錯誤;形成基態(tài)離子轉(zhuǎn)移的電子數(shù)依次為Na為1,Mg為2,Al為3,Si不易形成離子,P為3

19、,S為2,Cl為1,故D項錯誤。【素養(yǎng)提升】下表為Na、Mg、Al的電離能(kJmol-1)。元素電離能NaMgAlI1496738577I24 5621 4511 817I36 9127 7332 745I49 54310 54011 575分析表中各元素電離能的變化,回答下列問題:(1)為什么同一元素的電離能逐級增大?提示:原子失電子時,首先失去的是能量最高的電子,故第一電離能較小,原子失去電子后變成陽離子,離子半徑變小,原子核對電子的引力增強,從而使電離能逐級增大。(2)鈉原子為什么容易失去1個電子成為+1價的陽離子?提示:鈉原子的I2I1,說明鈉原子很容易失去1個電子成為+1價陽離子,

20、形成Na+為1s22s22p6穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后,原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強。因此,鈉元素常見價態(tài)為+1價。(3)上表中能夠說明鎂、鋁原子通常分別形成Mg2+、Al3+的依據(jù)是什么?提示:說明鎂原子通常形成+2價陽離子的依據(jù)是I3I2。說明鋁原子通常形成+3價陽離子的依據(jù)是I4I3?！菊n堂回眸】課堂檢測素養(yǎng)達標1.(2020三亞高二檢測)關(guān)于同一種元素的原子或離子,下列敘述正確的是()A.原子半徑比陰離子半徑小B.原子半徑比陰離子半徑大C.原子半徑比陽離子半徑小D.帶正電荷多的陽離子半徑比帶正電荷少的陽離子半徑大【解析】選A。對于同一種元素的原子和離子,核電荷數(shù)相同,則核外電子數(shù)越多,半徑

21、越大,故陰離子半徑原子半徑陽離子半徑,且?guī)д姾啥嗟年栯x子半徑更小。2.具有下列電子構(gòu)型的元素中,第一電離能最小的是()A.ns2np3B.ns2np4C.ns2np5D.ns2np6【解析】選B。ns2np3為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu),第一電離能為ns2np3ns2np4,對于題給四個選項,其第一電離能由小到大順序為ns2np4ns2np3ns2np5NaLiB.FOSC.AsPND.ONC【解析】選B、D。A、C兩項中元素電負性的排序與“同主族自上而下,元素的電負性逐漸減小”的規(guī)律不符,錯誤;B項、D項中元素電負性的排序與“同周期從左到右,主族元素的電負性逐漸增大”“同主族從上到下,元素的電負性逐漸

22、減小”的規(guī)律相符,正確。【補償訓練】對A、B兩種主族元素(除A族)來說,下列敘述中正確的是()A.A的電負性大于B,則A的第一電離能一定大于BB.A的電負性大于B,則A的失電子能力大于BC.A的電負性大于B,則A的得電子能力大于BD.A的電負性大于B,則A的原子半徑一定小于B【解析】選C。電負性是指元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度,C項正確,B項錯誤;元素的電負性大對應(yīng)原子的第一電離能不一定大,如:Mg的第一電離能大于Al的第一電離能,而Mg的電負性小于Al的電負性,A項錯誤;元素的電負性大原子半徑不一定就小,如:原子半徑HH,D項錯誤。4.按第一電離能遞增的順序排列的是()A.Li、Na、K B.Na、Al、S C.P、Si、Al D.Cl、Br、I【解析】選B。同周期元素從左到右,第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢,同主族元素,從上到下,第一電離能逐漸減小。5.(2020濟寧高二檢測)美國“海狼”號潛艇上的核反應(yīng)堆內(nèi)使用了液體鋁鈉合金作載熱介質(zhì),下列關(guān)于Al、Na原子結(jié)構(gòu)的分析中正確的是()A.原子半徑:AlNaB.第一電離能:A