选修3《物质结构与性质》第二节 原子结构与元素的性质第2课时 元素周期律导学案.docx
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选修3《物质结构与性质》第二节原子结构与元素的性质第2课时元素周期律导学案
第2课时 元素周期律
▍课标要求▍
1.能说出元素电离能、电负性的含义。
2.掌握元素原子半径、电离能、电负性周期性变化的规律。
3.能应用元素的电离能、电负性说明元素的某些性质。
要点一 原子半径
1.原子半径的影响因素
2.原子半径的变化规律
思考1:
电子的能层数多的元素,原子半径一定比电子能层数少的元素大吗?
要点二 电离能和第一电离能
1.第一电离能的概念
—
—
2.第一电离能的意义
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,还原性越强。
3.第一电离能的变化规律
(1)同一周期,从左到右,元素的第一电离能有的趋势。
(2)同一主族,从上到下,元素的第一电离能逐渐。
思考2:
M(g)
M2+所需的能量是否是其第一电离能的2倍?
要点三 电负性
1.化学键
2.电负性
定义数值
用来描述不同元素的原子对吸引力的大小,以氟的电负性为作为相对标准
变化
规律
同周期
从左到右,元素的电负性逐渐
同主族
从上到下,元素的电负性逐渐
应用
判断强弱
思考3:
同一周期从左到右,ⅡA和ⅤA族的第一电离能不符合变化规律,ⅡA和ⅤA族的电负性符合变化规律吗?
考点一 微粒半径大小的比较
原子半径
(1)同周期元素,随着原子序数递增,其原子半径逐渐减小(0族元素除外),例:
r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)
(2)同主族元素,随着电子层数递增,其原子半径逐渐增大
例:
r(Li) 离子半径 (1)同种元素的离子半径: 阴离子大于原子,原子大于阳离子,低价阳离子大于高价阳离子,例: r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+) (2)电子层结构相同的微粒,核电荷数越大,半径越小 例: r(O2-)>r(F-)>r(Ne)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+) (3)带相同电荷的离子,电子层数越多,半径越大 例: r(Li+) (4)核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较 例: 比较r(K+)与r(Mg2+)可选r(Na+)为参照: r(K+)>r(Na+)>r(Mg2+) 【例题1】 已知An+、B(n+1)+、Cn-、D(n+1)-都有相同的电子层结构,则原子半径由大到小的顺序是( ) A.C>D>B>A B.A>B>C>D C.D>C>A>B D.A>B>D>C 【变式1】 下列四种粒子,半径按由大到小的排列顺序是________(填序号)。 ①基态X的原子结构示意图: ②基态Y的价电子排布式: 3s23p5 ③基态Z2-的电子排布图: ④W基态原子有2个能层,电子式为 考点二 电离能的变化规律及其应用 1.电离能的有关规律 (1)第一电离能变化规律 ①同周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势(少数有反常如N和O、Mg和Al)。 每个周期的第一种元素(氢和碱金属)第一电离能最小,稀有气体元素原子的第一电离能最大。 ②同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。 (2)逐级电离能变化规律 ①原子的逐级电离能越来越大。 首先失去能量最高的电子,故第一电离能较小,然后再失去能量较低的电子,需要(吸收)的能量较多;而且先失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强,从而电离能越来越大。 ②电离能突然变大是电子的能层发生了变化。 同一能层中电离能相近,不同能层中电离能有很大的差距。 2.电离能的应用 (1)确定元素核外电子的排布。 如Li: I1≪I2 (2)确定元素在化合物中的化合价。 如K元素I1≪I2 (3)判断元素的金属性、非金属性强弱: I1越大,元素的非金属性就越强(稀有气体除外); I1越小,元素的金属性就越强。 【例题2】 不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量,设其为E,如图所示。 试根据元素在周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并完成下列问题。 (1)同主族不同元素的E值的变化特点是________。 各主族E值的这种变化特点体现了元素性质的________变化规律。 (2)同周期内,随着原子序数的增大,E值增大,但个别元素的E值出现反常现象。 试预测下列关系式正确的是________(填序号)。 ①E(砷)>E(硒) ②E(砷) (3)估计1mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量E值的范围: ________ (4)10号元素E值较大的原因是________________________________________________。 【变式2】 元素X的各级电离能数据如表: I1 I2 I3 I4 I5 I6 I/(kJ·mol-1) 578 1817 2745 11578 14831 18378 则元素X的常见化合价是( ) A.+1 B.+2 C.+3 D.+6 考点三 电负性的应用 1.判断元素的金属性和非金属性及其强弱 (1)金属的电负性一般小于1.8,非金属的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。 (2)金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼(稀有气体除外)。 2.判断元素的化合价 (1)电负性数值小的元素在化合物中吸引键合电子的能力弱,元素的化合价为正值。 (2)电负性数值大的元素在化合物中吸引键合电子的能力强,元素的化合价为负值。 3.判断化学键的类型 (1)如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键。 (2)如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。 4.解释“对角线规则” 在元素周期表中,某些主族元素与右下方的主族元素性质相似,被称为“对角线规则”。 (1)电负性: Li、Mg分别为1.0、1.2;Be、Al分别为1.5、1.5;B和Si分别为2.0、1.8。 对角线元素电负性接近,说明它们对键合电子的吸引力相当,表现出的性质相似。 (2)Li-Mg相似性表现: 锂与钠虽属同一主族,但性质相差较远,而它的化学性质更类似镁。 ①在氧气中燃烧,并不生成过氧化物,都生成碱性氧化物。 ②都能直接与氮气反应生成氮化物Li3N和Mg3N2。 ③氢氧化物、碳酸盐在加热时,可分解为相应的氧化物。 ④某些盐类如碳酸盐微溶于水。 (3)Be-Al相似性表现: ①两者都是活泼金属,铍和铝的单质在冷的浓HNO3中都可以钝化。 ②两者都是两性元素,其金属单质、氧化物和氢氧化物既能溶于酸又能溶于碱。 ③两者的氧化物BeO和Al2O3的熔点和硬度都很高。 ④两者都有共价型卤化物,如BeCl2、AlCl3都是共价化合物。 (4)B-Si相似性表现: ①都有晶态和无定形态两大类同素异形体,晶态单质几乎都是原子晶体,硬度大,熔、沸点高。 ②都易与强碱反应,生成含氧酸盐并放出H2。 ③都能与氢形成挥发性、活泼的氢化物,且大多数氢化物能自燃。 ④两者卤化物的化学性质都较活泼,且极易水解生成相应的含氧酸。 【例题3】 已知元素的电负性和元素的化合价一样,也是元素的一种基本性质。 表格中给出14种元素的电负性: 元 素 Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si 电 负 性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 已知: 两成键元素间电负性差值大于1.7时,形成离子键,两成键元素间电负性差值小于1.7时,形成共价键。 (1)根据表中给出的数据,可推知元素的电负性具有的变化规律是________。 (2)通过分析电负性值变化规律,确定Mg元素电负性值的最小范围________。 (3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物: A.Li3N B.BeCl2C.AlCl3 D.SiC Ⅰ.属于离子化合物的是________; Ⅱ.属于共价化合物的是________; 【变式3】 下列说法不能说明X的电负性比Y的大的是( ) A.与氢化合时X单质比Y单质容易 B.X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强 C.X原子的最外层电子数比Y原子的多 D.X的单质可以把Y从其氢化物中置换出来 ▍小结必背▍ 1.随着核电荷数的递增,同周期从左向右原子半径逐渐减小,同主族从上到下原子半径逐渐增大。 2.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。 同族元素从上到下第一电离能变小,同周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势,但第ⅡA族与第ⅢA族、第ⅤA族与第ⅥA族之间出现反常。 3.电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 同周期从左到右,元素的电负性逐渐变大;同主族从上到下,元素的电负性逐渐变小。 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)电子层数越多,原子半径一定就越大。 ( ) (2)质子数相同的不同单核粒子,电子数越多半径越大。 ( ) (3)第一电离能的周期性递变规律是原子半径、化合价、电子排布周期性变化的结果。 ( ) (4)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小。 ( ) (5)第一电离能小的元素的金属性一定强。 ( ) (6)同周期元素的第一电离能随着原子序数的增加大体上呈现增大的趋势。 ( ) (7)根据“对角线”规则,B和Mg元素的电负性接近。 ( ) 2.(不同结构I1大小比较)具有下列能层结构的原子,其第一电离能由大到小排列的顺序正确的是( ) ①3p轨道上只有一对成对电子的原子 ②外围电子排布式为3s23p6的原子 ③3p轨道为半充满的原子 ④正三价阳离子的能层结构与氖原子相同 A.①②③④ B.③①②④ C.②③①④ D.②④①③ 3.(电离能与元素性质)已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。 根据表中所列数据,下列判断错误的是( ) 元素 I1 I2 I3 I4 X 500 4600 6900 9500 Y 580 1800 2700 11600 A.元素X的常见化合价是+1 B.元素Y是ⅢA族元素 C.元素X与氯形成化合物时,化学式可能是XCl D.若元素Y处于第三周期,它可与冷水剧烈反应 4.(电负性的应用)不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用一定数值x来表示,若x越大,其原子吸引电子的能力越强,在所形成的分子中成为负电荷一方。 表格中是某些短周期元素的x值: 元素符号 Li Be B C O F x值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98 元素符号 Na Al Si P S Cl x值 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16 (1)通过分析x值变化规律,确定N的x值范围: ______ (2)推测x值与原子半径的关系是________;根据短周期元素的x值变化特点,体现了元素性质的________变化规律。 (3)某有机化合物的结构简式为 ,其C—N键中,你认为共用电子对偏向谁? ___________________________(写原子名称) [基础训练] 1.下列原子的价电子排布中,对应第一电离能最大的是( ) A.ns2np1 B.ns2np2C.ns2np3 D.ns2np4 2.具有下列核外电子排布式的原子,其半径最大的是( ) A.1s22s22p3 B.1s22s22p1 C.1s22s22p63s23p1 D.1s22s22p63s23p4 3.下列有关物质性质的比较不正确的是( ) A.热稳定性: H2S>SiH4 B.离子半径: Na+>S2- C.第一电离能: N>O D.元素电负性: C>H 4.下列是几种基态原子的电子排布,电负性最大的原子是( ) A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3 C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s1 5.下列各组微粒半径的比较正确的是( ) ①Cl<Cl-<Br- ②F-<Mg2+<Al3+ ③Ca2+<Ca<Ba ④S2-<Se2-<Br- A.①和③ B.①和②C.③和④ D.①和④ 6.下列化合物中阴、阳离子半径之比最大的是( ) A.LiI B.NaBrC.KCl D.CsF 7.下列事实不能用元素周期律解释的是( ) A.气态氢化物的稳定性: HBr>HI B.0.1mol·L-1溶液的pH: NaOH>LiOH C.向Na2SO3溶液中加盐酸,有气泡产生 D.形状大小相同的Mg、Al与同浓度盐酸反应,Mg更剧烈 8.下列说法不正确的是( ) A.ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小,而ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大 B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度 C.元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强 D.NaH的存在能支持将氢元素放在ⅦA族的观点 9.如表所示是第三周期部分元素的电离能(单位: kJ·mol-1): 电离能 元素 I1 I2 I3 甲 496 4562 6912 乙 738 1451 7733 丙 1251 2298 3822 丁 1520 2666 3931 下列说法正确的是( ) A.甲的金属性比乙强 B.乙的常见化合价为+1 C.丙不可能为非金属元素 D.丁一定为金属元素 10.几种短周期元素的主要化合价及原子半径数据如表: 元素代号 L M Q R T 主要化合价 +2 +3 +6、-2 +7、-1 -2 原子半径/nm 0.160 0.143 0.102 0.099 0.074 据表中信息判断,下列有关叙述正确的是( ) A.L、M的单质分别与同浓度的稀盐酸反应时,M的单质反应更剧烈 B.M与T形成的化合物能和强酸、强碱反应 C.Q、T两元素的简单氢化物热稳定性比较: Q的氢化物大于T的氢化物 D.L与R两元素形成的化合物中,含有共价键 11.下列各组元素按电负性大小排列正确的是( ) A.F>N>O B.O>Cl>F C.As>P>H D.Cl>S>As 12. (1)某元素的激发态(不稳定状态)原子的电子排布式为1s22s22p63s13p33d2,则该元素基态原子的电子排布式为______________;其最高价氧化物对应水化物的化学式是____________。 (2)用符号“>”“<”或“=”表示下列各项关系。 ①第一电离能: Na______Mg,Mg______Ca。 ②电负性: O______F,F______Cl。 ③能量高低: ns______(n+1)s,ns______np。 ④主族序数______价电子数______元素最高正化合价。 [能力提升] 13.下列叙述中肯定金属A比金属B的活泼性强的事实是( ) A.A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少 B.A的氢氧化物为两性化合物,B的氢氧化物为碱 C.1molA从酸中置换出H+生成的H2比1molB从酸中置换出H+生成的H2多 D.A元素的电负性比B元素的电负性小 14.短周期元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,且原子最外层电子数之和为16。 Y的原子半径比X的大,X与W同主族,Z是地壳中含量最高的金属元素。 下列说法正确的是( ) A.原子半径的大小顺序: r(W)>r(Z)>r(Y) B.元素X、Y只能形成一种化合物 C.元素W的简单气态氢化物的热稳定性比X的强 D.Y、W最高价氧化物所对应的水化物均能溶解Z的氢氧化物 15.现有四种元素基态原子的电子排布式如下: ①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3 ④1s22s22p5,则下列有关比较正确的是( ) A.第一电离能: ④>③>②>①B.原子半径: ④>③>②>① C.电负性: ④>③>②>①D.最高正化合价: ④>③=②>① 16.A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构,有关两元素的下列叙述: ①原子半径A<B;②离子半径A>B;③原子序数A>B;④原子最外层电子数A<B;⑤A的正价与B的负价绝对值一定相等;⑥A的电负性小于B的电负性;⑦A的第一电离能大于B的第一电离能。 其中正确的组合是( ) A.①②⑦ B.③④⑥ C.③⑤ D.③④⑤⑥⑦ 17.根据周期表对角线规则,金属铍与铝单质及其化合物的性质相似,又知AlCl3熔、沸点较低,易升华,试回答下列问题: (1)写出Be与NaOH溶液反应的离子方程式(生成Na2BeO2): ________________________________________________________________________。 (2)Be(OH)2和Mg(OH)2可用试剂________鉴别,其离子方程式为___________________。 (3)BeCl2是________________________。 (填“离子化合物”或“共价化合物”) 18.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,其他均为非金属元素。 A和E属于同一族,它们原子的最外层电子排布为ns1。 B和D也属于同一族,它们原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的两倍,C原子最外层上电子数等于D原子最外层上电子数的一半。 A、B、C、D、E五种元素的电负性为2.5、3.5、0.8、2.1、1.5中之一。 请回答下列问题: (1)A是__________,B是__________,C是__________,D是__________,E是__________。 (填元素符号) (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__________。 (3)当B与A、C、D分别形成化合物时,B显________价,其他元素显________价。 (填“正”或“负”) (4)当B与A、C、D、E(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__________________。 (填化学式)
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