2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專(zhuān)題2第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律（第1課時(shí)） 學(xué)案VIP

第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律第1課時(shí)原子核外電子排布的周期性元素第一電離能的周期性變化目標(biāo)導(dǎo)航1．能從電子排布的角度解釋元素的分區(qū)、周期和族的劃分。2．能從電子排布的角度解釋主族元素第一電離能變化的一般規(guī)律。知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01原子核外電子排布的周期性1．最外層電子數(shù)目的變化除第1周期外，每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的最外層電子數(shù)重復(fù)出現(xiàn)從1逐漸增加到8的周期性變化。2．核外電子排布的周期性變化規(guī)律每隔一定數(shù)目的元素，元素原子的外圍電子排布重復(fù)出現(xiàn)從ns1到ns2np6的周期性變化(第1周期除外)。3．外圍電子排布的變化(1)第2、3周期從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從ns1到ns2np6的變化。(2)第4周期，從左到右，元素原子的外圍電子排布呈現(xiàn)從4s1經(jīng)過(guò)3d1～104s1～2逐漸過(guò)渡到4s24p6。(3)第5周期元素原子的外圍電子排布與第4周期元素外圍電子排布有相似的變化規(guī)律。4．元素周期表中區(qū)的劃分根據(jù)元素原子的外圍電子排布特征，可將元素周期表分成五個(gè)區(qū)域：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)。(1)s區(qū)：包含ⅠA和ⅡA兩族元素，除氫元素外，其余都是活潑的金屬元素。(2)p區(qū)：包含ⅢA～ⅦA族及0族元素，除氫元素外，所有的非金屬元素都在p區(qū)。(3)d區(qū)：包含ⅢB～ⅦB、Ⅷ族的元素。(4)ds區(qū)：包含ⅠB和ⅡB族的元素。(5)f區(qū)：鑭系和錒系元素?！炯磳W(xué)即練1】某元素原子的外圍電子排布式為3s23p5，則下列對(duì)其在周期表中的位置敘述正確的是()A．第2周期第ⅦA族 B．第3周期第ⅦA族C．第3周期第ⅤA族 D．第3周期0族答案：B知識(shí)點(diǎn)02元素第一電離能的周期性變化1．第一電離能的含義某元素的氣態(tài)原子失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需要的最低能量。符號(hào)：I1。M(g)-e-→M+(g)2．第一電離能的意義(1)第一電離能可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個(gè)電子的難易程度。(2)第一電離能數(shù)值越小，該氣態(tài)原子越容易失去一個(gè)電子；第一電離能越大，該氣態(tài)原子越難失去一個(gè)電子。3．元素的第一電離能變化規(guī)律(1)同主族元素的原子最外層電子數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)的增大，原子半徑逐漸增大，失電子能力逐漸增強(qiáng)，第一電離能逐漸減小。(2)同一周期的主族元素具有相同的電子層數(shù)，隨著核電荷數(shù)的遞增，最外層電子數(shù)增加，原子半徑逐漸減小，失電子能力逐漸減弱，第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。對(duì)同周期元素來(lái)說(shuō)，堿金屬的第一電離能最小，稀有氣體的第一電離能最大。4．元素的電離能與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)第一電離能與原子核外電子排布的關(guān)系當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空、半充滿和全充滿結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。例如，Mg的外圍電子排布為3s2，s軌道處于全充滿狀態(tài)，P的外圍電子排布為3s23p3，p軌道處于半充滿狀態(tài)，因此二者電離能相對(duì)較高。(2)元素的電離能與原子核外電子排布的關(guān)系①同一元素的各級(jí)電離能逐級(jí)變大，即I1<I2<I3……。②電離能突然變大，說(shuō)明原子的電子層發(fā)生了變化，由此可以判斷該元素原子的電子層結(jié)構(gòu)和主要化合價(jià)?！炯磳W(xué)即練2】比較下列元素的第一電離能大?。海?）N、O、F_____________（2）He、Ne、Ar_______________（3）Na、Mg、Al____________（4）F、Cl、Br________________答案：（1）F>N>O（2）He>Ne>Ar（3）Mg>Al>Na（4）F>Cl>Br【即學(xué)即練3】元素銅與鎳的第二電離能分別為：ICu＝1959kJ?mol﹣1，INi＝1753kJ?mol﹣1，ICu＞INi的原因是_________________________________________________________。答案：Cu+電子排布呈全充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，失電子需要能量高，第二電離能數(shù)值大。能力拓展考法01電離能1．電離能的變化規(guī)律(1)第一電離能①每個(gè)周期的第一種元素(氫元素或堿金屬元素)第一電離能最小，稀有氣體元素原子的第一電離能最大，同周期中從左至右元素的第一電離能呈增大的趨勢(shì)，但是ⅡA＞ⅢA、ⅤA＞ⅥA。②同主族元素原子的第一電離能從上到下逐漸減小。(2)逐級(jí)電離能①原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大。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原子軌道較低的電子，所需要的能量較多。②當(dāng)電離能突然變大時(shí)說(shuō)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Al：I1＜I2＜I3?I4＜I5……2．第一電離能與原子核外電子排布(1)通常情況下，當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半充滿(p3、d5、f7)和全充滿(p6、d10、f14)的結(jié)構(gòu)時(shí)，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。(2)在同周期元素中，稀有氣體的第一電離能最大。一般情況下，金屬越活潑，金屬元素的第一電離能越?。环墙饘僭交顫?，非金屬元素的第一電離能越大?！镜淅?】具有下列外圍電子排布的元素中，第一電離能最小的是()A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6答案：B解析：ns2np3的p軌道為半充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，第一電離能為ns2np3＞ns2np4，對(duì)于題給四個(gè)選項(xiàng)，其第一電離能由小到大順序?yàn)閚s2np4＜ns2np3＜ns2np5＜ns2np6，即第一電離能最小的外圍電子排布為ns2np4的元素?？挤?2電離能的應(yīng)用1．確定元素原子核外電子的排布根據(jù)核外電子排布，一個(gè)電子層的所有電子均失去之后，換新的電子層再失去電子時(shí)，由于內(nèi)層是飽和結(jié)構(gòu)，難失去，故電離能數(shù)值在層與層之間呈現(xiàn)突躍性變化，而層內(nèi)電離能數(shù)值差別相對(duì)較小。如Al的第一到第四級(jí)電離能分別為(單位：kJ·mol－1)577、1817、2745、11575。從中明顯看出在第三、第四電離能之間有突躍，故可判斷Al最外層只有3個(gè)電子。2．判斷主族元素的外圍電子數(shù)或最高化合價(jià)通常用電離能來(lái)表示原子或離子失去電子的難易程度。如K的I1比I2小很多，電離能差值很大，說(shuō)明失去第一個(gè)電子比失去第二個(gè)電子容易得多，所以K容易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)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(gè)電子形成＋2價(jià)離子。一般來(lái)說(shuō)，如果某元素的電離能在In與In＋1之間發(fā)生突變，則該元素的原子易形成＋n價(jià)離子而不易形成＋(n＋1)價(jià)離子。3．判斷元素的金屬性與非金屬性強(qiáng)弱一般地，除稀有氣體外，I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)?！镜淅?】(1)Mg元素的第一電離能比Al元素的第一電離能________，第2周期元素中，元素的第一電離能比鈹大的元素有______種。(2)碳原子的核外電子排布式為_(kāi)_________，與碳同周期的非金屬元素N的第一電離能大于O的第一電離能，原因是__________________________________________。(3)A、B均為短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù)，寫(xiě)出B原子的電子排布式：___________________。電離能/kJ·mol－1I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540(4)根據(jù)下表所列元素的各級(jí)電離能I/kJ·mol－1的數(shù)據(jù)，下列判斷中錯(cuò)誤的是________(填字母)。元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A．元素X的常見(jiàn)化合價(jià)為＋1價(jià)B．元素Y可能為ⅢA族元素C．元素X與氯形成化合物時(shí)，化學(xué)式可能是XClD．元素Y在化學(xué)性質(zhì)上與錫相似答案：(1)大5(2)1s22s22p2N原子的2p軌道達(dá)到半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定(3)1s22s22p63s2(4)D解析：(1)Mg的外圍電子排布式為3s2，3s為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Al的外圍電子排布式為3s23p1，3p軌道不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素第一電離能Mg＞Al。第2周期元素的第一電離能比Be元素第一電離能大的元素有C、N、O、F、Ne共5種。(2)O原子和N原子的外圍電子排布分別為2s22p4與2s22p3，N原子的2p軌道半充滿，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以第一電離能大。(3)由A、B元素的各級(jí)電離能可看出，A、B兩元素容易失去兩個(gè)電子形成＋2價(jià)金屬陽(yáng)離子，故A、B元素屬于ⅡA族的元素，由同主族元素電離能變化規(guī)律可知，B元素為鎂元素，其原子的電子排布式為1s22s22p63s2。(4)根據(jù)數(shù)據(jù)分析：X中I2?I1，可知X最外層只有1個(gè)電子，X常見(jiàn)化合價(jià)為＋1價(jià)，與Cl元素形成XCl，位于ⅠA族，A、C項(xiàng)正確；Y中I4?I3，Y易呈＋3價(jià)，故Y最外層有3個(gè)電子，位于ⅢA族，B項(xiàng)正確；因?yàn)殄a在ⅣA族，所以Y的化學(xué)性質(zhì)不與錫相似，D項(xiàng)不正確。分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1．已知某元素＋2價(jià)離子的電子排布式為1s22s22p63s23p6，該元素在周期表中屬于()A．ⅤB族B．ⅡB族C．Ⅷ族D．ⅡA族答案：D2．按電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個(gè)區(qū)，以下元素屬于p區(qū)的是()A．FeB．MgC．PD．Zn答案：C3．下列元素一定是主族元素的是()A．原子核外N電子層上只有一個(gè)電子的元素B．原子核外M層電子數(shù)為偶數(shù)的元素C．原子核外M層電子數(shù)為小于或等于7的奇數(shù)的元素D．原子核外N層電子數(shù)為2的元素答案：C4．下列說(shuō)法中正確的是()A．非金屬元素呈現(xiàn)的最高化合價(jià)不超過(guò)該元素原子的最外層電子數(shù)B．非金屬元素呈現(xiàn)的最低化合價(jià)，其絕對(duì)值等于該元素原子的最外層電子數(shù)C．最外層有2個(gè)電子的原子都是金屬原子D．最外層有5個(gè)電子的原子都是非金屬原子答案：A5．下列說(shuō)法中正確的是()A．元素周期律的本質(zhì)是隨著核電荷數(shù)的遞增元素化合價(jià)呈周期性的變化B．核外電子排布的周期性變化是元素性質(zhì)周期性變化的結(jié)果C．元素周期表可劃分成s、p、d、ds、f五個(gè)區(qū)D．最外層電子數(shù)≤2的元素一定是金屬元素答案：C6．具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子，其對(duì)應(yīng)元素一定屬于同一周期的是()A．兩種原子的電子層上全部是s電子B．3p上只有一個(gè)空軌道的原子和3p上只有一個(gè)未成對(duì)電子的原子C．最外層電子排布為2s22p6的原子和最外層電子排布為2s22p6的離子D．原子核外的M層上的s軌道和p軌道都充滿了電子，而d軌道上尚未有電子的兩種原子答案：B7．具有下列核外電子排布式的原子，其半徑最大的是()A．1s22s22p3 B．1s22s22p1C．1s22s22p63s23p1 D．1s22s22p63s23p4答案：C解析：根據(jù)原子的核外電子排布式可知，A項(xiàng)中原子為氮(N)，B項(xiàng)中原子為硼(B)，C項(xiàng)中原子為鋁(Al)，D項(xiàng)中原子為硫(S)。根據(jù)原子半徑變化規(guī)律可知，Al原子半徑最大。8．下列說(shuō)法正確的是()A．第3周期所含的元素中鈉的第一電離能最小B．鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大C．在所有元素中，氟的第一電離能最大D．鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大答案：A解析：同周期元素從左到右第一電離能呈逐漸增大的趨勢(shì)，堿金屬第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大，A正確，C錯(cuò)誤；鎂的外圍電子排布為3s2，鋁的外圍電子排布式為3s23p1，鎂為全充滿狀態(tài)，較難失去電子，故其第一電離能要大于鋁的第一電離能，B錯(cuò)誤；根據(jù)同主族、同周期主族元素第一電離能的遞變規(guī)律可以推測(cè)，第一電離能K<Ca<Mg，D錯(cuò)誤。9．將下列元素的第一電離能按由小到大的順序排列：（1）Ca、Mg、Be：___________________（2）Na、Mg、Al：_________________（3）C、N、O：______________________（4）P、S、F：____________________10．根據(jù)元素周期表1～18號(hào)元素的性質(zhì)和遞變規(guī)律，回答下列問(wèn)題。（1）屬于金屬元素的有____種，金屬性最強(qiáng)的元素與氧氣反應(yīng)生成的化合物有_________、________(填兩種化合物的化學(xué)式)；（2）原子半徑最大的元素是(稀有氣體除外)_______，第一電離能最小的元素是______，第一電離能最大的元素是______，最強(qiáng)的含氧酸是________，最穩(wěn)定的氣態(tài)氫化物是________；（3）原子中p軌道半充滿的元素是________；（4）推測(cè)Si、N最簡(jiǎn)單氫化物的穩(wěn)定性：__________大于_________(填化學(xué)式)。答案：（1）5Na2O、Na2O2（2）NaNaHeHClO4HF（3）N、P（4）NH3SiH411．指出下列元素是主族元素還是副族元素，在周期表中的位置是什么？（1）1s22s22p63s2是______族元素，位于周期表中第_____周期第_____族，屬于_____區(qū)元素；（2）[Kr]4d105s25p2是_____族元素，位于周期表中第_____周期第_____族，屬于____區(qū)元素；（3）[Ar]3d14s2是_____族元素，位于周期表中第_____周期第______族，屬于_______區(qū)元素；（4）[Ar]3d104s1是____族元素，位于周期表中第____周期第_____族，屬于______區(qū)元素。答案：（1）主三ⅡAs（2）主五ⅣAp（3）副四ⅢBd?（4）副四ⅠBds題組B能力提升練1．已知短周期元素X、Y、Z在周期表中的相對(duì)位置如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是()A．Y元素原子的外圍電子排布為2s22p4B．原子半徑：Z＜YC．X是周期表中第一電離能最大的元素D．第一電離能：Z＞Y答案：C解析：因X、Y、Z為短周期元素，結(jié)合位置關(guān)系知X為He，Y為F，Z為S。F(Y)元素外圍電子排布為2s22p5；原子半徑S＞F(Z＞Y)；結(jié)合第一電離能在同周期和同主族間的變化規(guī)律知，He是第一電離能最大的元素；第一電離能F＞S。2．關(guān)于元素周期表中元素的分區(qū)，下列說(shuō)法正確的是()A．元素周期表的d區(qū)全部是副族元素B．元素周期表的d區(qū)包含所有的過(guò)渡元素C．過(guò)渡元素包括d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素D．ds區(qū)元素不都是副族元素答案：C解析：d區(qū)包括ⅢB～ⅦB族(鑭系和錒系除外)元素和Ⅷ族元素，ds區(qū)包括ⅠB族和ⅡB族元素，過(guò)渡元素包括所有的副族元素和Ⅷ族元素，即包括了d區(qū)、f區(qū)、ds區(qū)的元素，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。3．元素X的部分電離能數(shù)據(jù)如下：I1I2I3I4I5I6I/(kJ·mol－1)57818172745115781483118378則元素X的常見(jiàn)化合價(jià)是()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋6答案：C解析：對(duì)比表中電離能數(shù)據(jù)可知，I1、I2、I3數(shù)值相對(duì)較小，I4數(shù)值突然增大，說(shuō)明元素X的原子中，有3個(gè)電子容易失去，因此該元素的常見(jiàn)化合價(jià)為＋3。4．電離能是指由蒸氣狀態(tài)的孤立原子移去電子形成陽(yáng)離子需要的能量。從中性原子中移去第一個(gè)電子所需的能量為第一電離能(I1)，移去第二個(gè)電子所需要的能量為第二電離能(I2)，依次類(lèi)推?，F(xiàn)有5種元素A、B、C、D、E，其中I1～I(xiàn)3分列下表。元素I1/eVI2/eVI3/eVA13.023.940.0B4.331.947.8C5.747.471.8D7.715.180.3E21.641.165.2根據(jù)表中數(shù)據(jù)判斷其中的金屬元素有__________，稀有氣體元素有__________，最活潑的金屬是__________，顯二價(jià)的金屬是______________。答案：BCDEBD5．已知X、Y、Z、Q、R、E六種元素中，原子序數(shù)X<Y<Z<Q<R<E，其結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息如下表：元素結(jié)構(gòu)或性質(zhì)信息X原子的L層上s電子數(shù)等于p電子數(shù)Y原子核外的L層有3個(gè)未成對(duì)電子Z原子核外只有兩個(gè)電子層，s電子數(shù)等于p電子數(shù)Q單質(zhì)常溫、常壓下是氣體，原子的M層上有1個(gè)未成對(duì)的p電子R核電荷數(shù)是Y與Q的核電荷數(shù)之和E原子序數(shù)比R大3請(qǐng)根據(jù)信息回答有關(guān)問(wèn)題：（1）元素Y的原子核外共有種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。（2）基態(tài)X原子的核外電子軌道表示式為；X、Y、Z三種元素的非金屬性由強(qiáng)到弱的排列次序依次為(寫(xiě)元素符號(hào))。（3）基態(tài)Q原子的核外電子排布式是。（4）R的元素符號(hào)是，基態(tài)R原子的M電子層的電子排布式為。（5）E有多種化合價(jià)，基態(tài)E2+的外圍電子排布式是。答案：（1）7（2）O>N>C（3）1s22s22p63s23p5（4）Cr3s23p63d5（5）3d7題組C培優(yōu)拔尖練1．氣態(tài)中性原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為＋1價(jià)氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1)，氣態(tài)正離子繼續(xù)失去電子所需最低能量依次稱(chēng)為第二電離能(I2)、第三電離能(I3)……下表是第3周期部分元素的電離能[單位：eV(電子伏特)]數(shù)據(jù)。元素I1/eVI2/eVI3/eV甲5.747.471.8乙7.715.180.3丙13.023.940.0丁15.727.640.7下列說(shuō)法正確的是()A．甲的金屬性比乙強(qiáng) B．乙的化合價(jià)為＋1價(jià)C．丙一定為金屬元素 D．丁一定是金屬元素答案：A解析：根據(jù)表中I1、I2、I3電離能的數(shù)據(jù)可知甲為Na元素，乙為Mg元素，丙、丁應(yīng)為Al以后的元素，且丙在丁的前面，故只有A正確。2．13Al、15P、16S、17Cl是周期表中的短周期主族元素。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．元素Al在周期表中位于第4周期ⅢA族B．元素P的簡(jiǎn)單氣態(tài)氫化物的化學(xué)式為PH4C．第一電離能：I1(Al)<I1(P)<I1(S)D．最高價(jià)氧化物的水化物的酸性：H3PO4<H2SO4<HClO4答案：D解析：A.Al為13號(hào)元素，周期表中位于第3周期ⅢA族，故A錯(cuò)誤；B.P位于第ⅤA族，最低負(fù)價(jià)為－3，所以簡(jiǎn)單氣態(tài)