人教版高中化学选修3第1章1.2原子结构和元素的性质2课件

\n目标导航预习导引\n目标导航预习导引一二三四一、原子半径1.影响因素:原子半径的大小取决于电子的能层数、核电荷数两个因素。2.规律:随着电子的能层数增多,电子之间的负电排斥使原子半径逐渐增大;核电荷数越大,原子核对核外电子的引力越大,将使原子半径缩小。电子能层数多的元素原子半径是否一定大于电子能层数少的元素原子半径?答案:不一定,原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定,如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤族元素的原子半径大。\n目标导航预习导引一二三四二、电离能1.定义:气态电中性基态原子失去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。2.应用:第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子。3.元素第一电离能符号:I1。4.元素第一电离能的变化规律:(1)对同一周期的元素而言,氢和碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大;从左到右,元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势,表示元素原子越来越难失去电子。(2)同主族元素,自上而下第一电离能逐渐减小,表示自上而下元素原子越来越易失去电子。\n目标导航预习导引一二三四有人说:“金属越活泼,其第一电离能越小”,你同意这种说法吗?谈一谈你的观点。答案:不同意。金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱,该顺序中自左向右,在水溶液或酸中金属元素原子失去电子越来越困难。而第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量。金属活动性的强弱与第一电离能大小的判断标准不同,故二者没有必然关系。\n目标导航预习导引一二三四三、电负性1.键合电子和电负性的含义(1)键合电子。元素相互化合时,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。(2)电负性。电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。2.衡量标准以氟的电负性为4.0作为相对标准,得出各元素的电负性。3.递变规律(1)一般来说,同周期自左到右元素的电负性逐渐变大。(2)一般来说,同主族自上到下元素的电负性逐渐变小。\n目标导航预习导引一二三四下列所述电负性的变化规律中,正确的是()A.一般来说,同周期从左到右,元素的电负性逐渐变大B.一般来说,同主族从上到下,元素的电负性逐渐变大C.电负性越大,元素的金属性越强D.电负性越小,元素的非金属性越强解析:一般来说,在同一周期中元素的电负性从左到右逐渐增大;而在同一主族中自上而下元素的电负性逐渐减小。元素的电负性越大,元素的非金属性越强。答案:A\n目标导航预习导引一二三四四、对角线规则在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素的有些性质是相似的,被称为“对角线规则”。\n目标导航预习导引一二三四查阅资料知:锂、镁在空气中的燃烧产物分别为Li2O、MgO;Be(OH)2、Al(OH)3均为两性氢氧化物;硼和硅的含氧酸均为弱酸。画出Li、Mg、Be、Al、B、Si在周期表中的相对位置关系,分析①Li和Mg,②Be和Al,③B和Si的电负性,思考为什么①、②、③组内的两种元素的性质相似?答案:Li、Mg、Be、Al、B、Si在周期表中的相对位置关系为:锂、镁的电负性分别为1.0、1.2,数值接近。Be、Al的电负性均为1.5,B、Si的电负性分别为2.0、1.8,数值接近。由于电负性数值相差不大,对键合电子的吸引力相差不大,故①②③组内的两种元素性质相似。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用一、原子半径、离子半径大小的比较规律微粒半径大小的比较可以简单记忆为“一层二核三电子”:“一层”:先比较能层数,一般能层数越多,微粒半径越大;“二核”:当能层数相同时,核电荷数越大,微粒半径越小;“三电子”:当能层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,微粒半径越大。如离子半径大小的判断规律:①阳离子半径小于对应的原子半径,阴离子半径大于对应的原子半径,如r(Na+)<r(Na),r(S)<r(S2-)。②电子层结构相同的离子,随着核电荷数的增大,离子半径逐渐减小,如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。③不同价态的同种元素的离子,核外电子数越多,离子半径越大,如r(Fe2+)>r(Fe3+),r(Cu+)>r(Cu2+)。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.观察下图分析讨论:(1)为什么同周期元素的原子半径从左到右依次减小?(2)为什么同主族元素的原子半径从上到下依次增大?\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案:(1)同周期主族元素从左到右,核电荷数逐渐增加,随着核电荷数的增加,原子核对电子的引力增大,从而带来的原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来的原子半径增大的趋势,使得同周期主族元素的原子半径从左到右依次减小。(2)由于同主族元素从上到下,电子能层数依次增加,电子间的斥力使原子半径增大,故同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.比较Na与Na+,Cl与Cl-的半径大小,然后思考下列问题。(1)Na的半径比Na+的大,为什么?(2)Cl的半径比Cl-的小,为什么?答案:(1)Na失去一个电子变成Na+时,电子能层由三层变成两层,电子之间的负电排斥力减小,半径减小。(2)Cl得到一个电子变为Cl-,核电荷数未变,而核外最外层多了一个电子,电子间的负电排斥力增大,半径增大。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】已知短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是()(导学号52700015)A.原子半径:A>B>D>CB.原子序数:d>c>b>aC.离子半径:C3->D->B+>A2+D.单质的还原性:A>B>D>C\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用解析:aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素的离子,电子层结构相同,它们在周期表中的相对位置关系可表示为:因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为a>b>d>c;元素原子半径的大小顺序为B>A>C>D;电子层结构相同的离子,阴离子半径必大于阳离子半径,且带负电荷越多离子半径越大,阳离子带正电荷越多离子半径越小,故离子半径由大到小的顺序为C3->D->B+>A2+。同周期的A、B元素为金属元素,A元素的原子序数大于B的,故单质的还原性:B>A。同周期非金属元素C、D,C元素的原子序数小于D的,C的还原性应强于D的。答案:C\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用具有下列电子排布式的原子中,半径最大的是()A.1s22s22p63s23p1B.1s22s22p3C.1s22s22p2D.1s22s22p63s23p4解析:A、B、C、D对应的元素分别为Al、N、C、S,根据原子半径比较规律,可知其中原子半径最大的为Al。答案:A\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用二、电离能及其变化规律1.影响电离能的因素各元素原子的电离能大小,主要取决于原子的电子层结构、核电荷数以及原子半径的大小。2.第一电离能的变化规律(1)在同一主族中,从上向下随着原子半径的增大,外层电子离核越来越远,元素原子的第一电离能逐渐减小。(2)在同一周期中,从左向右随着原子序数的增大,元素第一电离能(电离能用I表示)的变化有些曲折,如第ⅡA族元素的I1大于第ⅢA族元素的,第ⅤA族元素的I1大于第ⅥA族元素的。(3)同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1<I2<I3<……\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用3.元素电离能的应用(1)用来衡量原子失去电子的难易,比较金属的活泼性和元素的金属性。一般而言,元素的第一电离能越小,金属性越强。(2)判断元素原子易失去电子的数目和元素的化合价。元素的各级电离能逐渐增大并且会发生一个突变(由于电子是分层排布的,内层电子比外层电子难以失去,因此会发生突变),如钠原子的I1、I2、I3(I表示电离能,单位是kJ·mol-1,下同)的数值分别是496、4562、6912,在I1和I2之间发生了突变;Mg原子的I1、I2、I3的数值分别是738、1451、7733,在I2和I3之间发生突变。如果I2≫I1,则原子易形成+1价阳离子而不易形成+2价阳离子,如钠(及所有碱金属元素、银等);如果元素R的I3≫I2>I1,即在I2和I3之间发生突变,则元素R可以形成R2+但难以形成R3+,如Mg(及所有第ⅡA族元素、锌等)。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用观察下图,请你思考:\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.元素的第一电离能有什么变化规律?2.第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素要大,试解释其原因。答案:1.一般来说,同一周期元素从左到右,元素的第一电离能逐渐增大;同一主族元素从上到下,元素的第一电离能逐渐减小。2.同周期元素中,第ⅡA族和第ⅤA族的价电子层分别为ns2、ns2np3,因p能级处于全空和半充满的相对稳定状态,失去1个电子需要的能量较大,故第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比同周期相邻元素的大。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】气态电中性原子失去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(I1),气态基态正离子继续失去电子所需要的最低能量依次称为第二电离能(I2),第三电离能(I3)……下表是第三周期部分元素的电离能[单位:eV(电子伏特)]数据。(导学号52700016)\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用下列说法正确的是()A.甲的金属性比乙的强B.乙的化合价只能为+1价C.丙不可能为非金属元素D.丁一定为金属元素解析:由表格可知,甲的第一电离能小于乙的,表明甲比乙易失去第一个电子,故甲的金属性比乙的强,A项正确;表格中显示,乙失去第二个电子也较容易,则乙的化合价可能为+2价,B项不正确;对丙而言,失去电子较难,所以丙可能是非金属元素,C项不正确;对丁而言,失电子比丙还难,而第三周期只有3种金属元素,可知丁一定是非金属元素,所以D项不正确。答案:A\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用下列有关电离能的说法中正确的是()A.第一电离能越大的元素,其原子失电子的能力越强B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量C.同一周期中,主族元素的第一电离能从左到右越来越大D.可通过比较某元素各级电离能的数值,来判断该元素可能的化合价解析:元素的第一电离能越大,表示该元素的原子越难失去电子,A项错;第一电离能是气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,B项错;从总的变化趋势上看,同一周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大,但也有反常情况,如第一电离能:N>O,C项错。答案:D\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用三、电负性及其变化规律1.元素电负性的值是个相对的量,没有单位。电负性大的元素吸引电子的能力强,反之就弱。2.元素电负性的概念最先是由鲍林在研究化学键时提出来的。以氟的电负性为4.0作为相对标准,然后根据化学键的键能推算其他元素的相对电负性的数值,后人做了更精确的计算,数值有所修改。3.一般来说,同周期自左到右,主族元素的电负性逐渐增大;同主族自上到下,元素的电负性逐渐减小。电负性最大的元素在元素周期表的右上角(即第二周期第ⅦA族的氟元素,不考虑稀有气体),电负性最小的元素在元素周期表的左下方(即第六周期第ⅠA族的铯元素,放射性元素除外)。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用点拨(1)在元素周期表中,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(如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃,且互熔),被称为“对角线规则”。(2)处于“对角线”位置的元素,它们的性质具有相似性的根本原因:由于它们的电负性接近,它们对键合电子的吸引力相当,因而表现出的性质相似。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用下列左图是根据数据制作的第三周期主族元素的电负性变化图,请用类似的方法制作第ⅠA、ⅦA族元素的电负性变化图。答案:\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例3】下列各元素的电负性按由大到小的顺序排列正确的是()A.K>Na>LiB.F>O>SC.As>P>ND.C>N>O解析:A、C两选项中元素电负性的排序与“一般来说,同主族自上而下,元素的电负性逐渐减小”的规律不符,错误。D选项中元素电负性的排序与“一般来说,同周期从左到右,主族元素的电负性逐渐增大”的规律不符,正确排序为O>N>C。答案:B\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用【例4】有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E属于同主族元素,它们原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同主族元素,它们原子最外层的p能级上的电子数是s能级上的电子数的两倍,C元素原子最外层上的电子数等于D元素原子最外层上的电子数的一半。请回答下列问题:(导学号52700017)(1)A是(用化学符号填空,下同),B是,C是,D是,E是。(2)由电负性判断,以上五种元素中金属性最强的是,非金属性最强的是。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用(3)当B与A、C、D分别形成化合物时,B显价,其他元素显价。(4)当B与A、C、D、E(B与E形成E2B)分别形成化合物时,化合物中有离子键的是,有共价键的是。解析:A、E均为第ⅠA族元素且E为金属元素,则A为H,由于B、D为同主族元素且原子最外层的p能级上的电子数为s能级上的电子数的两倍,则B、D的价电子层为ns2np4,为第ⅥA族元素,则B为O,D为S,E为K,C元素原子的价电子层为3s23p1,C为Al。五种元素中,属于金属的是Al、K,且金属活动性:K>Al;属于非金属的是H、S、O,非金属性:O>S>H;当O与H、Al、S形成化合物时,由于O的电负性大,所以O为负价,其他元素为正价。\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用答案:(1)HOAlSK(2)KO(3)负　正(4)Al2O3、K2OH2O、H2O2、SO2、SO3\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用1.下列有关电负性的说法中正确的是()A.主族元素的电负性越大,元素的第一电离能一定越大B.在元素周期表中,元素的电负性从左到右逐渐减小C.金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性D.在形成化合物时,电负性越小的元素越容易显示正价解析:主族元素的电离能、电负性的变化趋势基本相同,但电离能有特例,如电负性:O>N,但第一电离能:N>O,A项错误;一般来说,在元素周期表中,元素的电负性从左到右逐渐增大,B项错误;Pb的电负性为1.9,Si的电负性为1.8,Pb为金属元素,Si为非金属元素,C项错误。答案:D\n一二三知识精要思考探究典题例解迁移应用2.下列不是元素的电负性应用的是()A.判断一种元素是金属元素还是非金属元素B.判断化合物中元素化合价的正负C.判断化学键类型D.判断化合物溶解性解析:化合物的溶解性是物质的物理性质,与元素的电负性无关。答案:D\n案例探究方法总结电子层结构相同的单核微粒半径的大小比较下列微粒中,半径最大的是()A.O2-B.F-C.Na+D.Mg2+解析:处理比较微粒半径大小的题目时,要先分清各微粒之间的关系,观察能层数、核电荷数、核外电子数在哪些方面相同,如O2-、F-、Na+、Mg2+属于能层数、核外电子数均相同,但核电荷数不同的四种微粒;再根据“一层二核三电子”的规律进行比较,可知r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)。答案:A\n案例探究方法总结对于电子层结构相同的离子,随着核电荷数的增大,离子半径逐渐减小。