1.2.2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)高二學(xué)案（人教版2019選擇性必修2）（原卷版）

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第二課時元素周期律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.能說出元素電離能、電負(fù)性的含義，能描述主族元素第一電離能、電負(fù)性變化的一般規(guī)律，能從電子排布的角度對這一規(guī)律進行解釋。能說明電負(fù)性大小與原子在化合物中吸引電子能力的關(guān)系，能利用電負(fù)性判斷元素的金屬性與非金屬性的強弱，推測化學(xué)鍵的極性2.能簡要說明核外電子運動規(guī)律的理論探究對研究元素性質(zhì)及其變化規(guī)律的意義重點：元素的原子半徑、第一電離能和電負(fù)性的周期性變化難點：電離能、電負(fù)性的含義以及與元素其他性質(zhì)的關(guān)系自主學(xué)習(xí)自主學(xué)習(xí)一、原子半徑1、原子半徑的影響因素及遞變規(guī)律(1)原子半徑的大小取決于兩個相反的因素：一個因素是電子的能層數(shù)，另一個因素是核電荷數(shù)。電子的能層數(shù)越多，電子之間的排斥作用將使原子的半徑增大；核電核數(shù)越大，核對電子的吸引力也就越大，將使原子的半徑越縮小(2)原子的遞變規(guī)律(1)同周期原子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸減小如：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)<r(S)>r(Cl)(2)同主族原子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸增大如：r(Li)<r(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)(3)“三看”法比較簡單微粒的半徑大?、佟耙豢础彪娮拥哪軐訑?shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)不同時，一般能層數(shù)越多，半徑越大②“二看”核電荷數(shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)相同時，核電荷數(shù)越大，半徑越?、邸叭础焙送怆娮訑?shù)：當(dāng)電子的能層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時，核外電子數(shù)越多，半徑越大2、離子半徑的大小比較(1)陽離子半徑總比相應(yīng)原子半徑小，如：r(Na)>r(Na＋)(2)陰離子半徑總比相應(yīng)原子半徑大，如：r(Cl)<r(Cl－)(3)同主族陽離子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸增大，如：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)(4)同主族陰離子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸增大，如：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)(5)同周期陽離子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸減小，如：r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)(6)同周期陰離子半徑隨原子序數(shù)遞增逐漸減小，如：r(N3—)>r(O2—)>r(F—)【微點撥】同周期：r(陰離子)＞r(陽離子)，陰離子比陽離子電子層多一層，如：r(S2－)>r(Na＋)(7)電子層結(jié)構(gòu)相同的離子半徑隨核電荷數(shù)的增大而減小，如：r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)(8)同一元素不同價態(tài)的離子半徑，價態(tài)越高則離子半徑越小，如：r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)【微點撥】=1\*GB3①稀有氣體元素的原子半徑比與它相鄰的鹵素原子的原子半徑大，如：r(Ar)>r(Cl)=2\*GB3②不同周期、不同主族元素原子半徑大小的比較。先找參照元素，使其建立起同周期、同主族的關(guān)系，然后進行比較。比較S與F的原子半徑大小，先找O做參照，因為O與F同周期，r(F)<r(O)；而O與S同主族，r(O)<r(S)，所以r(F)<r(S)二、電離能1、元素第一電離能的概念與意義(1)概念①第一電離能：原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為正離子所需要的叫做第一電離能，用符號I1表示②逐級電離能：氣態(tài)基態(tài)一價正離子再失去一個電子成為氣態(tài)基態(tài)二價正離子所需的最低能量叫做第二電離能，第三電離能和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會更加，因此同一原子的各級電離能之間存在如下關(guān)系：I1<I2<I3……，這是因為隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越高，離子半徑也會越來越小，核對電子的引力作用增強，再要失去一個電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越高(2)意義：第一電離能可以衡量元素的原子失去一個電子的。第一電離能數(shù)值越小，原子越失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越失去一個電子。2、元素第一電離能變化規(guī)律(1)對同一周期的元素而言，元素的第一電離能最小，元素的第一電離能最大；從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從到的變化趨勢，表示元素原子越來越難失去電子(2)同族元素，自上而下第一電離能，表明自上而下原子越來越失去電子(3)過渡元素的第一電離能變化不太規(guī)則，同一周期，從左至右，第一電離能略有增加3、影響電離能的因素：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排布(1)一般來說，同一周期的元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右核電荷數(shù)增大，原子的半徑減小，核對最外層電子的吸引力加大，因此，越靠右的元素越不易失去電子，電離能也就越大。(2)同一主族元素電子層數(shù)不同，最外層的電子數(shù)相同，原子半徑逐漸增大起主要作用，因此半徑越大，核對最外層電子的吸引力越小，越易失去電子，電離能也就越小(3)電子排布是影響電離能的第三個因素：某些元素具有全充滿或半充滿的電子排布，穩(wěn)定性也較高，其電離能數(shù)值較大=1\*GB3①稀有氣體的第一電離能在同周期元素中最大是因為稀有氣體的價電子排布為ns2np6，為全充滿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定=2\*GB3②同周期的第IIA族元素的I1大于第IIIA族元素是因為第IIA族元素的價電子排布為ns2，為全充滿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，如：Be＞B=3\*GB3③同周期的第VA族元素的I1大于第VIA族元素是因為第VA族元素的價電子排布為ns2np3，為半充滿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，如：N＞O3、電離能的應(yīng)用下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能元素NaMgAl分析各級電離能(kJ·mol—1)源:Z§xx496[來738578Na的I1，比I2小很多，電離能差值很大，說明失去第一個電子比失去第二電子容易得多，所以Na容易失去一個電子形成+1價離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去兩個電子形成十2價離子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三個電子形成+3價離子。電離能的突躍變化，說明核外電子是分能層排布的45621415181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293(1)用來衡量原子失去電子的難易，比較金屬的活潑性和元素的金屬性：I1越大，元素的性越強；I1越小，元素的性越強(2)用來判斷原子失去的電子數(shù)目和形成的陽離子所帶的電荷數(shù)(元素的化合價)：若I(n+1)＞In，即電離能在In和I(n+1)之間發(fā)生突變，則元素的原子易形成+n價離子而不易形成+(n+1)價離子，對主族元素而言，最高化合價為+n(或只有0價、+n價)(3)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素核外電子的排布，如Li：I1?I2<I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個能層上(K、L能層)，且最外層上只有一個電子三、電負(fù)性1、鍵合電子和電負(fù)性(1)鍵合電子：元素相互化合時，原子中用于形成的電子稱為(2)電負(fù)性：用來描述不同元素的原子對吸引力的大小。電負(fù)性越大的原子，對的吸引力(3)電負(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)值：電負(fù)性的概念是美國化學(xué)家鮑林首先提出的，他利用實驗數(shù)據(jù)進行了理論計算，以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性1.0作為相對標(biāo)準(zhǔn)，得出各元素的電負(fù)性(稀有氣體未計)。因此，電負(fù)性的數(shù)值是相對值，沒有單位2、電負(fù)性的變化規(guī)律：隨原子序數(shù)的遞增，元素的電負(fù)性呈周期性變化(1)同周期，自左到右，元素的電負(fù)性逐漸，元素的非金屬性逐漸、金屬性逐漸(2)同主族，自上到下，元素的電負(fù)性逐漸，元素的金屬性逐漸、非金屬性逐漸3、電負(fù)性的應(yīng)用(1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱①金屬的電負(fù)性一般1.8，非金屬的電負(fù)性一般1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負(fù)性則在，它們既有金屬性，又有非金屬性②金屬元素的電負(fù)性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負(fù)性，非金屬元素越活潑(2)判斷元素的化合價①電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為②電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為(3)判斷化學(xué)鍵的類型①如果兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值1.7，它們之間通常形成②如果兩個成鍵元素原子間的電負(fù)性差值1.7，它們之間通常形成如：Al、F、Cl的電負(fù)性分別為1.5、4.0、3.0，F(xiàn)的電負(fù)性與Al的電負(fù)性之差為4.0－1.5＝2.5>1.7，故AlF3中化學(xué)鍵是離子鍵，AlF3是離子化合物，Cl的電負(fù)性與Al的電負(fù)性之差為3.0－1.5＝1.5<1.7，故AlCl3中的化學(xué)鍵是共價鍵，AlCl3是共價化合物【微點撥】電負(fù)性之差大于1.7的元素不一定都形成離子化合物，如F的電負(fù)性與H的電負(fù)性之差為1.9，但HF為共價化合物(4)判斷化學(xué)鍵的極性強弱：若兩種不同的非金屬元素的原子間形成共價鍵，則必為極性鍵，且成鍵原子的電負(fù)性之差越大，鍵的極性越強，如極性：H—F>H—Cl>H—Br>H—I(5)解釋對角線規(guī)則：在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的，被稱為“對角線規(guī)則”。處于“對角線”位置的元素，它們的性質(zhì)具有相似性的根本原因是它們的電負(fù)性接近，說明它們對鍵合電子的吸引力相當(dāng)，因而表現(xiàn)出相似的性質(zhì)學(xué)習(xí)過程學(xué)習(xí)過程情景導(dǎo)入：播放元素周期律發(fā)現(xiàn)視頻，導(dǎo)入新課一、原子半徑【復(fù)習(xí)提問】回顧一下原子半徑的變化規(guī)律，回答下面的問題：1、同周期元素從左到右，原子半徑的變化趨勢？2、同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢？3、同種元素的微粒，陰離子，原子，陽離子半徑如何變化？4、一般來說，電子層數(shù)與原子半徑變化的關(guān)系？5、一般來說，電子層數(shù)相同時，原子半徑受哪些因素影響，如何變化？任務(wù)一、再探原子半徑的影響因素【學(xué)生活動】閱讀教材P22第2自然段，回答下列問題：1、影響原子半徑大小的因素？2、各個因素對原子半徑大小影響的方式如何？【思考與討論】元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？二、電離能任務(wù)二、探究電離能的相關(guān)知識【學(xué)生活動】閱讀教材P23第2、3自然段及圖122，小組討論，回答下列問題：1、第一電離能的定義?2、原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律？同周期：隨原子序數(shù)的遞增而；同主族：隨原子序數(shù)的遞增而；同周期中，第一電離能最小的是第族的元素；最大的是元素；第一電離能最大的元素是任務(wù)三、探究第一電離能的特殊性【學(xué)生活動】閱讀教材P24資料卡片，回答下列問題：1、第IIA族與第IIIA族第一電離能的大小關(guān)系及原因？（以Mg、Be和B、Al為例）2、第VA族與第VIA族第一電離能的大小關(guān)系及原因？（以N、P和O、S為例）【思考與討論】(1)堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？(2)下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯(lián)系？任務(wù)四、探究電負(fù)性的相關(guān)內(nèi)容【學(xué)生活動】閱讀教材P24自然段和P25自然段及圖123，回答下列問題：1、鍵合電子的含義？2、電負(fù)性的提出者及定義？3、電負(fù)性的意義？4、電負(fù)性的大小標(biāo)準(zhǔn)？5、電負(fù)性相同的元素都有哪些？6、電負(fù)性的變化規(guī)律及電負(fù)性最大和最小的元素是哪個？7、電負(fù)性的應(yīng)用？【學(xué)生活動】閱讀教材P26探究，小組討論，繪制變化圖，解答比較與分析的問題【繪制變化圖】請利用圖123的數(shù)據(jù)制作第三周期元素、第IA和ⅦA族元素的電負(fù)性變化圖繪制的變化圖【比較與分析】根據(jù)圖122，找出上述相關(guān)元素的第一電離能的變化趨勢，與電負(fù)性的變化趨勢有什么不同？并分析其原因。課堂練習(xí)課堂練習(xí)1．如圖為一種飼料添加劑的結(jié)構(gòu)。X、Y、Z三種元素占據(jù)相鄰的兩個周期，Z是宇宙中含量最多的元素，下列說法錯誤的是A．電負(fù)性：Y>X>ZB．X、Y元素的簡單氣態(tài)氫化物沸點：Y>XC．Y與Z形成的化合物都只含極性共價鍵D．X、Y、Z三種元素既可形成離子化合物，又可形成共價化合物2．X、Y、Z、W、R是5種短周期元素，其原子序數(shù)依次增加。X是元素周期表中原子半徑最小的的元素，Y原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，Z、W、R處于同一周期，R與Y處于同一族，Z、W原子的核外電子數(shù)之和與Y、R原子的核外電子數(shù)之和相等,且Z在同周期中原子半徑最大。下列說法正確的是A．元素Z、W的離子具有相同的電子層排布B．元素Y與Z可以形成化合物Z2Y2和Z2Y，兩種物質(zhì)中陰陽離子個數(shù)比不同C．元素Y、R分別與元素X形成的化合物的熱穩(wěn)定性：XmY＜XmRD．元素W、R的最高價氧化物的水化物都是強酸3．用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法中正確的是A．常溫常壓下，中含有的原子數(shù)為B．溶液中所含鈉離子數(shù)為C．與足量Fe反應(yīng)，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為D．2.2gD218O中含有的中子數(shù)為NA4．同一短周期元素M、W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，M原子的電子數(shù)等于W原子的最外層電子數(shù)。五種元素形成的一種化合物在電化學(xué)領(lǐng)域有重要應(yīng)用，結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是A．簡單離子半徑：M>Y>ZB．最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性：W>XC．第一電離能：M<W<X<Y<ZD．Z的簡單氫化物的水溶液需保存在細(xì)口玻璃瓶中5．我國北斗導(dǎo)航衛(wèi)星使用了銣()原子鐘。下列說法正確的是A．和互為同素異形體 B．和具有相同的中子數(shù)C．原子核內(nèi)中子數(shù)是48 D．的價電子排布式為6．在以下性質(zhì)的比較中，正確的是()A．第一電子親和能：B<C<O<F B．電負(fù)性：F>N>O>CC．第一電離能：Na<Mg<Al<Si D．微粒半徑：Li＋<O2－<F－<Na＋7．兩種短周期元素X和Y，可以組成化合物XY3，當(dāng)Y的原子序數(shù)為m時，X的原子序數(shù)為①m4

②m+4

③m+8

④m2

⑤m+6

⑥m12

⑦m+14A．①②④⑤ B．①②③⑤ C．①②③④⑤ D．①②③④⑤⑥⑦8．下列因果關(guān)系正確的是A．因為H2O的沸點比H2S高，所以O(shè)原子得電子能力大于S原子B．因為F原子得電子能力比Cl原子強，所以氫氟酸屬于強酸C．因為H2CO3酸性大于H2SiO3，所以CH4穩(wěn)定性大于SiH4D．因為Na+KCl(熔融)=NaCl+K↑，所以Na原子失電子能力大于K原子9．科學(xué)家研制出了一種漂白效率極高的新型漂白劑(結(jié)構(gòu)如圖所示)，其中W、X、Y、Z均為短周期元素且原子序數(shù)依次增大。常溫下，0.1mol/LZ的氫化物的水溶液pH=1，且Z與Y位于不同周期。下列敘述正確的是A．簡單離子半徑：X>Y>ZB．氫化物沸點：Y>W>XC．W和Y可組成含極性鍵的非極性分子D．Y的單質(zhì)均可用于殺菌消毒10．北京工商大學(xué)蘇發(fā)兵課題組最近合成CuO/ZnO納米材料能提高有機硅單體合成反應(yīng)(RochowMüllerProcess)的選擇性和產(chǎn)率?；瘜W(xué)反應(yīng)如下：下列有關(guān)敘述錯誤的是A．甲中氯、氫、碳的電負(fù)性依次減小B．上述物質(zhì)中有4種元素位于周期表p區(qū)C．催化劑中第二電離能與第一電離能之差：D．基態(tài)原子M層電子排布式為11．部分含氯物質(zhì)與相應(yīng)氯元素的化合價關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是A．a(chǎn)、b分子均屬于非極性分子B．c的化學(xué)式為，電負(fù)性C．酸性，非金屬性Cl＞PD．e的鈉鹽中相關(guān)元素形成的簡單離子半徑大?。?2．將軟錳礦(主要成分)與黃鐵礦(主要成分)按一定比例混合制備，工藝流程如圖所示。下列說法正確的是A．酸浸時，失去B．操作X是將濾液蒸發(fā)結(jié)晶后再灼燒至恒重C．Mn原子第三電離能與Fe原子的第四電離能相等D．的中心原子價層電子對數(shù)為413．X原子的質(zhì)子數(shù)為m，X2＋和Y3－的核外電子數(shù)相等，則Y原子的核電荷數(shù)是A．m＋2 B．m3 C．m＋5 D．m514．X、Y、Z、W四種元素在元素周期表中的相對位置如圖所示，Y、Z的質(zhì)子數(shù)之和為21，下列說法正確的是()XYZWA．常壓下，四種元素單質(zhì)中，W單質(zhì)的熔點最高B．Z的陽離子與Y的陰離子電子層結(jié)構(gòu)相同C．X的氣態(tài)氫化物比Y的氣態(tài)氫化物穩(wěn)定D．W元素的金屬性比Z元素的金屬性強15．在實驗室中用下列裝置可以得到氫原子光譜，實驗證明該光譜為線狀光譜，該光譜的發(fā)現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識過程中有極為重要的意義，根據(jù)它產(chǎn)生了A．盧瑟福核式原子模型B．湯姆孫“葡萄干布丁”模型C．玻爾核外電子分層排布模型D．原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型16．下表為元素周期表的一部分，請參照元素①～⑨在表中的位置，回答下列問題：族周期ⅠA01①ⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2②③④⑤3⑥⑦⑧⑨（1）①④⑥三種元素構(gòu)成的化合物的電子式：；⑨的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學(xué)式：。（2）⑤、⑦、⑧的簡單離子半徑由大到小的順序：(用離子符號填寫)。（3）用一個化學(xué)方程式表示④、⑤二種元素非金屬性的強弱。（4）⑦的單質(zhì)與⑥的最高價氧化物對應(yīng)水化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式為。（5）元素①、元素④以原子個數(shù)比為1∶1形成化合物Q，元素①、元素③形成化合物M，Q和M的電子總數(shù)相等。以M為燃料，Q為氧化劑，可作火箭推進劑，最終產(chǎn)物對空氣沒有污染，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：。17．按照要求將相應(yīng)序號填入空白中：①35Cl

②金剛石

③CO

④CO2⑤37Cl

⑥

⑦SO2⑧

⑨石墨。其中互為同位素，為酸性氧化物，的質(zhì)量數(shù)相等，但不能互為同位素，互稱同素異形體。18．下表是元素周期表的一部分，針對表中的①～⑩種元素，填寫下列空白（涉及表中元素一律用對應(yīng)化學(xué)符號表示）：主族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0族2①②③3④⑤⑥⑦⑧4⑨⑩（1）在這些元素中，化學(xué)性質(zhì)最不活潑的是：(填具體元素符號，下同)，原子結(jié)構(gòu)示意圖為。元素⑩名稱為在周期表中的位置。（2）在最高價氧化物的水化物中，酸性最強的化合物的化學(xué)式是，堿性最強的化合物的電子式是：。（3）用電子式表示元素④與⑥的化合物的形成過程：，該化合物屬于(填“共價”或“離子”)化合物。（4）表示①與⑦的化合物的電子式，該化合物是由(填”極性”、“非極性”)鍵形成的。（5）③、⑥、⑦三種元素形成的離子，離子半徑由大到小的順序是。（6）元素③的氫化物的結(jié)構(gòu)式為；該氫化物常溫下和元素⑦的單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式為。19．鉛是一種金屬元素，可用作耐酸腐蝕、蓄電池等的材料。其合金可作鉛字、軸承、電纜包皮之用，還可做體育運動器材鉛球等。(1)鉛元素位于元素周期表第六周期ⅣA族。在該主