【化學(xué)】2023-2024學(xué)年魯科版選擇性必修二 元素性質(zhì)及其變化規(guī)律 課件

第3節(jié)元素性質(zhì)及其變化規(guī)律課程標(biāo)準(zhǔn)1．認(rèn)識(shí)元素的原子半徑、第一電離能、電負(fù)性等元素性質(zhì)的周期性變化。2．知道原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性變化的原因。

學(xué)法指導(dǎo)1.從核外電子排布角度探討主族元素的原子半徑周期性變化的原因。2．通過典型周期、典型主族元素第一電離能的變化數(shù)據(jù)，明確電離能的意義及其變化規(guī)律。3．結(jié)合教材中的圖表，探討電負(fù)性與元素分類、元素的化合價(jià)、元素化合時(shí)所形成化學(xué)鍵的種類之間的關(guān)系。4．理解元素電負(fù)性的周期性變化是原子結(jié)構(gòu)周期性變化的體現(xiàn)。知識(shí)點(diǎn)一

原子半徑及其變化規(guī)律1.原子半徑的影響因素排斥增大越大越小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微點(diǎn)撥(1)對于同主族元素的原子來說，電子層數(shù)的影響大于核電荷數(shù)增加的影響。(2)因?yàn)橄∮袣怏w元素與其他元素的原子半徑的測定依據(jù)不同，一般不將其原子半徑與其他原子的半徑相比較。學(xué)思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電子層數(shù)越多微粒的半徑越大。(

)(2)同一周期元素的原子半徑與離子半徑的遞變規(guī)律相同。(

)(3)電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒，核電荷數(shù)越大，其半徑越大。(

)(4)原子序數(shù)越大，原子半徑越小。(

)(5)電子數(shù)相同的不同單核微粒，半徑相同。(

)√××××2．下列選項(xiàng)中，原子半徑依次增大的是(

)A．Li

K

RbB．I

Br

ClC．O

Na

SD．Al

Si

P答案：A解析：A項(xiàng)為同主族元素從上到下原子半徑逐漸增大。知識(shí)點(diǎn)二

元素的電離能及其變化規(guī)律1.電離能的概念及其分類氣態(tài)基態(tài)原子氣態(tài)基態(tài)離子IkJ·mol－1M2＋(g)M3＋(g)2.意義可以衡量元素的原子或離子失去電子的________。第一電離能數(shù)值越小，原子越________失去一個(gè)電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越________失去一個(gè)電子。3．元素第一電離能變化規(guī)律同周期堿金屬元素的第一電離能最____，稀有氣體元素的第一電離能最____，從左到右，元素的第一電離能總體上呈現(xiàn)從____到____的變化趨勢同主族總體上自上而下第一電離能逐漸____過渡元素第一電離能變化不太規(guī)則，同周期的過渡元素隨原子序數(shù)的增加，第一電離能總體上略有增加難易程度易難小大小大減小微點(diǎn)撥(1)具有全充滿、半充滿及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大。如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。(2)當(dāng)相鄰逐級電離能突然變大時(shí)，說明其電子層發(fā)生變化，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。學(xué)思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)元素的各級電離能是逐漸增大的。(

)(2)金屬元素的電離能大小順序與金屬活動(dòng)性順序相同。(

)(3)隨著原子序數(shù)的遞增，同一周期原子的第一電離能逐漸增大。(

)(4)ⅡA族元素的第一電離能大于同周期相鄰主族元素。(

)(5)元素的第一電離能越大，元素的金屬性越強(qiáng)。(

)√××√×2．下列各組原子中，前者第一電離能大于后者第一電離能的是(

)A．S和P

B．Mg和AlC．Na和Mg

D．Ne和He答案：B解析：S和P的價(jià)層電子排布式分別為3s23p4和3s23p3，由于P原子的3p能級處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以I1(S)<I1(P)；Na、Mg、Al的價(jià)層電子排布式分別為3s1、3s2、3s23p1，由于Mg原子的3s能級處于全充滿狀態(tài)，故其第一電離能最大；He與Ne同族，I1(He)>I1(Ne)。知識(shí)點(diǎn)三

元素的電負(fù)性及其變化規(guī)律1.電負(fù)性的概念和衡量標(biāo)準(zhǔn)(1)概念：元素的原子在化合物中________能力的標(biāo)度。(2)標(biāo)準(zhǔn)：指定氟的電負(fù)性為________，并以此為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)而計(jì)算出其他元素的電負(fù)性數(shù)值。2．電負(fù)性的變化規(guī)律同一周期從左到右，元素的電負(fù)性________同一主族自上而下，元素的電負(fù)性________吸引電子4.0遞增遞減3.電負(fù)性的應(yīng)用判斷金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱電負(fù)性小于2的元素大部分為________元素電負(fù)性大于2的元素大部分為________元素判斷化合物中元素化合價(jià)的正負(fù)電負(fù)性大的元素易呈現(xiàn)________價(jià)電負(fù)性小的元素易呈現(xiàn)________價(jià)判斷化學(xué)鍵的性質(zhì)電負(fù)性差值大的元素原子之間主要形成________電負(fù)性相同或差值小的非金屬元素原子之間主要形成________金屬非金屬負(fù)正離子鍵共價(jià)鍵微點(diǎn)撥兩成鍵原子所屬元素的電負(fù)性差值大于1.7，通常形成離子鍵，小于1.7通常形成共價(jià)鍵，但這只是一種參考值，如F的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為1.9，而HF中的H—F鍵為共價(jià)鍵；又如Na的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為1.2，而NaH中的化學(xué)鍵為離子鍵。學(xué)思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電負(fù)性為2.0是劃分金屬與非金屬的唯一標(biāo)準(zhǔn)。(

)(2)電負(fù)性最大和最小的元素分別位于周期表的左上角和右上角。(

)(3)電負(fù)性差值大于1.7的元素之間都形成離子鍵。(

)(4)主族元素的電負(fù)性約為2的元素屬于過渡元素。(

)(5)原子半徑及原子序數(shù)都能證明原子核外電子分層排布。(

)×××××2．下列化合物中，兩種元素的電負(fù)性相差最大的是(

)A．HI

B．NaIC．CsF

D．KCl答案：C解析：同周期元素從左往右，電負(fù)性逐漸增大，同主族元素從上往下，電負(fù)性逐漸減小，故電負(fù)性：H＞Na＞K＞Cs，F(xiàn)＞Cl＞I，故題給化合物中，兩種元素的電負(fù)性相差最大的是CsF，C項(xiàng)符合題意。提升點(diǎn)一

原子半徑及其變化規(guī)律1.微粒半徑大小的比較規(guī)律比較方法微粒特點(diǎn)變化規(guī)律實(shí)例依據(jù)元素周期表比較原子半徑大小同周期主族元素從左到右，原子半徑依次減小r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)同主族元素從上到下半徑依次增大r(F)＜r(Cl)＜r(Br)依據(jù)微粒結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較微粒半徑大小電子層結(jié)構(gòu)不同一般電子層數(shù)越多，半徑越大r(S)＞r(O)電子層結(jié)構(gòu)相同隨核電荷數(shù)增大，離子半徑減小r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)同種元素的原子和離子價(jià)態(tài)越高，半徑越小r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)；r(S)＜r(S2－)2.“三看”法比較微粒半徑“一看”電子層，一般電子層數(shù)越多，半徑越大；“二看”核電荷數(shù)，電子層數(shù)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，半徑越??；“三看”核外電子數(shù)，電子層數(shù)和質(zhì)子數(shù)都相同時(shí)，核外電子數(shù)越多，半徑越大。互動(dòng)探究問題1

為什么同一周期主族元素從左向右原子半徑逐漸減??？同主族元素原子半徑從上往下依次增大？

提示：同周期主族元素中，每增加一個(gè)電子，核電荷數(shù)相應(yīng)增加一個(gè)正電荷，增加的電子排布在同一層上，增加的電子產(chǎn)生的電子間的排斥作用小于核電荷數(shù)增加導(dǎo)致的核對外層電子的吸引作用，結(jié)果使原子半徑逐漸減小；同主族元素，從上往下，隨著電子層數(shù)的增加，離核更遠(yuǎn)的外層軌道填入電子，電子層數(shù)的影響大于核電荷數(shù)增加的影響，導(dǎo)致原子半徑增大。問題2

課本上說到利用原子半徑和價(jià)電子數(shù)，可以定性解釋元素周期表中元素原子得失電子能力呈現(xiàn)的遞變規(guī)律，如何解釋？提示：同周期元素原子(除稀有氣體)的電子層數(shù)相同，從左往右原子半徑逐漸減小，原子核對外層電子的吸引作用逐漸增強(qiáng)，因此元素原子失電子能力減弱，獲得電子的能力增強(qiáng)；同主族元素原子的價(jià)電子數(shù)相同，自上而下原子半徑逐漸增大，原子核對外層電子的吸引作用逐漸減弱，因此元素原子失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱。典例示范[典例1]下列粒子半徑大小的比較正確的是(

)A．原子半徑：F>ClB．原子半徑：Na>S>ClC．離子半徑：S2－<Cl－<K＋<Ca2＋D．第3周期主族元素簡單離子的半徑從左到右逐漸減小答案：B解析：F與Cl屬于同一主族，隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑逐漸增大，所以原子半徑：Cl>F，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Na、S、Cl為同一周期的主族元素，隨著原子序數(shù)的增大，原子半徑逐漸減小，B項(xiàng)正確；對于核外電子排布相同的離子，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；第3周期主族元素簡單陽離子、簡單陰離子的半徑從左到右均逐漸減小，但簡單陰離子的半徑大于簡單陽離子的半徑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。素養(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練1]下列關(guān)于粒子半徑的說法正確的是(

)A．電子層數(shù)少的元素，其原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑B．核外電子排布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．原子序數(shù)越大，原子半徑越大答案：C解析：由于同一周期中，隨著原子序數(shù)的增大，元素原子半徑逐漸減小，故ⅦA族元素的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素的原子半徑大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；對于核外電子排布相同的單核離子和原子，半徑是不同的，它們的半徑隨核電荷數(shù)的增加而減小，B項(xiàng)錯(cuò)誤；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑>原子半徑>陽離子半徑，C項(xiàng)正確；在元素周期表中，隨著原子序數(shù)的遞增，原子半徑呈現(xiàn)周期性變化，只是在同一主族中原子序數(shù)越大，原子半徑越大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。提升點(diǎn)二

元素的電離能、電負(fù)性及其變化規(guī)律1.電離能及其變化規(guī)律(1)第一電離能電離能的數(shù)值大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑以及原子的電子構(gòu)型。某原子或離子具有全充滿、半充滿的電子排布時(shí)，電離能較大。(2)逐級電離能①原子的逐級電離能越來越大，即I1<I2<I3<I4。首先失去的電子是能量最高的電子，故第一電離能較小，以后再失去的電子都是能量較低的電子，所需要吸收的能量多；同時(shí)，失去電子后離子所帶正電荷對電子的吸引更強(qiáng)，從而電離能越來越大。②逐級電離能的遞增有突躍現(xiàn)象。當(dāng)電離能突然變大時(shí)說明電子的電子層發(fā)生了變化，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。如表所示鈉、鎂、鋁的電離能(kJ·mol－1)電離能元素NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575

2．電負(fù)性大小的判斷方法(1)利用非金屬電負(fù)性>金屬電負(fù)性判斷；(2)利用同周期、同主族電負(fù)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(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸、堿性強(qiáng)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(jià)判斷；(8)利用置換反應(yīng)判斷。互動(dòng)探究問題1

第2周期元素的I1比N元素大的元素有幾種？為什么N元素的I1比同周期相鄰元素的I1大？

提示：有2種，分別是F和Ne。N元素與C和O同周期相鄰，N元素的第一電離能I1比C元素的I1大是因?yàn)镹元素的核電荷數(shù)大，原子半徑小，原子核對外層電子的束縛力強(qiáng)，不易失去電子；而N元素的I1比O元素的I1大的原因是N原子的價(jià)電子排布為2s22p3，2p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以失去一個(gè)電子時(shí)所需能量高，因此I1大。問題2

鈉原子為什么容易失去1個(gè)電子成為＋1價(jià)的陽離子？

提示：鈉原子的I2?I1，說明鈉原子很容易失去1個(gè)電子成為＋1價(jià)陽離子，形成的Na＋為

1s22s22p6的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強(qiáng)，再失電子就很困難，因此，鈉元素常見價(jià)態(tài)為＋1價(jià)。問題3

活潑金屬的制備常用電解法，如電解熔融的NaCl或MgCl2可制得Na或Mg，能否用類似的方法電解熔融的AlCl3制得Al?提示：否，因?yàn)锳l元素與Cl元素的電負(fù)性相差不大，二者形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵，AlCl3在熔融狀態(tài)下不導(dǎo)電。典例示范[典例2]

Ⅰ.不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)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(diǎn)，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(diǎn)是_____________________。各主族中E值的這種變化特點(diǎn)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(gè)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)。①E(砷)>E(硒)②E(砷)<E(硒)③E(溴)>E(硒)④E(溴)<E(硒)(3)10號元素E值較大的原因是___________________________________________________。隨著原子序數(shù)增大，E值變小遞變性①③10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)定解析：Ⅰ.(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨元素原子序數(shù)的增大，E值變?。籋到He、Li到Ne、Na到Ar呈現(xiàn)明顯的遞變性。(2)從第2、3周期可以看出，第ⅢA族和ⅥA族元素比同周期相鄰兩種元素E值都低。由此可以推測：E(砷)>E(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。Ⅱ.不同元素的原子在分子內(nèi)吸引電子的能力大小可用一定數(shù)值x來表示。若x越大，其原子吸引電子的能力越強(qiáng)。在所形成的分子中成為帶負(fù)電荷的一方。下圖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(diǎn)，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)<________。(3)在P－N鍵中，共用電子對偏向________原子。(4)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律告訴我們：當(dāng)成鍵的兩原子相應(yīng)元素的x差值即Δx>1.7時(shí)，一般為離子鍵；Δx<1.7，一般為共價(jià)鍵。試推斷：AlBr3中化學(xué)鍵類型是________。原子半徑越小，x值越大周期性0.931.572.253.44氮共價(jià)鍵解析：Ⅱ.(1)表中同一周期的元素從Li到F，x值越來越大。而我們已知的同一周期元素從Li到F，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(qiáng)。在形成的分子中N原子帶負(fù)電荷，故共用電子對偏向N原子一方。(4)(6)根據(jù)規(guī)律，Br的x值小于Cl的x值(3.16)，AlCl3中的Δx＝3.16－1.61＝1.55，故AlBr3中的Δx<1.55，故AlBr3中的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵。(5)推測元素周期表中，x值最大的元素是_________。(6)從Δx角度，判斷AlCl3是離子化合物，還是共價(jià)化合物的方法是___________________________________________________(寫出判斷的方法)。FAl元素和Cl元素的Δx為1.55<1.7，所以形成共價(jià)鍵，為共價(jià)化合物解析：(4)(6)根據(jù)規(guī)律，Br的x值小于Cl的x值(3.16)，AlCl3中的Δx＝3.16－1.61＝1.55，故AlBr3中的Δx<1.55，故AlBr3中的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵。(5)元素周期表中，非金屬性最強(qiáng)的元素是F，推測x值最大的應(yīng)為F。素養(yǎng)訓(xùn)練[訓(xùn)練2]

A、B都是短周期元素，原子最外層電子排布式分別為(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3，A與B可形成化合物D，D溶于水時(shí)有氣體逸出，該氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，請回答下列問題：(1)第一電離能：I1(A)____I1(B)(填“>”或“<”，下同)。電負(fù)性：A____B。(2)通常A元素的化合價(jià)是_______，對A元素呈現(xiàn)這種價(jià)態(tài)進(jìn)行解釋。①用原子結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋：_______________________________________________________________________________________________________________。②用電離能的觀點(diǎn)進(jìn)行解釋：________________________________________________________________________________________。<<＋1

鈉原子失去一個(gè)電子后形成的＋1價(jià)陽離子的核外電子排布式為1s22s22p6，2p軌道為全充滿狀態(tài)，體系能量較低，該離子極難再失去電子Na的第一電離能相對較小，第二電離能比第一電離能大很多，通常Na原子只能失去一個(gè)電子解析：A、B都是短周期元素，原子最外層電子排布式分別為(n＋1)sx、nsx＋1npx＋3，故x＋1＝2，解得x＝1，A的最外層電子排布式為(n＋1)s1，處于ⅠA族，B的最外層電子排布式為ns2np4，處于ⅥA族，A與B可形成化合物D，D溶于水時(shí)有氣體逸出，該氣體能使帶火星的木條復(fù)燃，則該氣體為O2，故化合物D為Na2O2，A為Na，B為O。同周期主族元素從左到右，第一電離能在總體上呈增大趨勢，同主族元素自上而下，第一電離能逐漸減小，故第一電離能I1(A)<I1(B)；同周期主族元素從左到右，電負(fù)性逐漸增大，同主族元素自上而下，電負(fù)性逐漸減小，故電負(fù)性A<B。課

堂

總

結(jié)[知識(shí)導(dǎo)圖][誤區(qū)警示]1．比較微粒半徑要三看：一看電子層，二看核電荷數(shù)，三看核外電子數(shù)；2．比較I要注意：同周期元素比較時(shí)，第ⅡA、第ⅤA族I1大于相鄰主族的I1；軌道處于半充滿、全充滿時(shí)更穩(wěn)定；3．元素電負(fù)性越大吸引電子能力越強(qiáng)，非金屬性越強(qiáng)，金屬性越弱。1．下列化合物中陽離子半徑和陰離子半徑之比最大的是(

)A．LiI

B．NaBrC．KCl

D．CsF答案：D解析：若陽離子半徑最大，陰離子半徑最小，則化合物中陽離子半徑和陰離子半徑之比最大。四種化合物中，陰離子中F－半徑最小，陽離子中Cs＋半徑最大，所以，四種化合物中陽離子半徑和陰離子半徑之比最大的是CsF。2．下列四種元素中，第一電離能由大到小順序正確的是(

)①原子含有未成對電子最多的第2周期元素②原子核外電子排布為1s2的元素③元素周期表中電負(fù)性最強(qiáng)的元素④原子最外層電子排布為2s22p4的元素A．②③①④B．③①④②C．①③④②D．②③④①答案：A解析：根據(jù)題意可知①為N元素、②為He元素、③為F元素、④為O元素。He為稀有氣體元素，難以失去電子，第一電離能最大。同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢，N原子的最外層p能級為半充滿結(jié)構(gòu)，第一電離能大于相鄰的O元素，則第一電離能由大到小的順序?yàn)棰冖邰佗堋?．(雙選)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：r(Na)>r(Al)B．第一電離能：Al>NaC．電負(fù)性：Na>AlD．基態(tài)原子未成對電子數(shù)：Na>Al答案：AB解析：根據(jù)元素性質(zhì)變化規(guī)律知，原子半徑：r(Na)>r(Al)，第一電離能：Al>Na，電負(fù)性：Na<Al。Al和Na基態(tài)原子的核外電子排布式為[Ne]3s23p1、[Ne]3s1，未成對電子數(shù)相等。4．不能說明X的電負(fù)性比Y的大的是(