高中人教版 (2019)第二节 原子结构与元素的性质教课ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)第二节 原子结构与元素的性质教课ppt课件，共58页。PPT课件主要包含了内容索引，素养目标，课前篇素养初探，2递变规律，课堂篇素养提升，深化拓展等内容，欢迎下载使用。
1.分析原子结构中原子核对核外电子作用力的变化,理解原子半径、第一电离能和电负性的递变规律及其原因,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.通过原子半径、第一电离能和电负性的数据和图示,掌握相关规律,培养证据推理与模型认知的核心素养。
【知识铺垫】1.元素周期律的本质:随着原子序数的递增,原子核外电子排布呈周期性变化。2.同周期主族元素自左向右,原子半径逐渐减小,同主族元素自上而下,原子半径逐渐增大。3.同周期主族元素自左向右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。
【自主梳理】1.原子半径(1)影响因素
【微思考1】对于主族元素,原子半径最小和最大的元素都在第ⅠA族,该说法是否正确?提示 正确。原子半径最小的是H元素,原子半径最大的是Fr元素,二者都在第ⅠA族。
2.电离能(可用符号I表示)(1)第一电离能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意义:判断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可用I1、I2、I3……表示元素的各级电离能。(2)第一电离能的变化规律①同一周期:从左到右,元素的第一电离能呈增大的趋势。②同一主族:从上到下,元素的第一电离能逐渐减小。③同种原子:逐级电离能越来越大。
(3)第ⅢA族和第ⅥA族元素第一电离能“异常”的原因①第ⅢA族元素如B和Al的第一电离能较第ⅡA族Be、Mg小的原因:B和Al失去的能量最高的电子处于np能级,该能级的能量比同周期第ⅡA族元素的ns能级的能量高。②第ⅥA族元素如O、S的第一电离能较第ⅤA族N、P小的原因是:第ⅤA族N、P的最外层np能级的电子排布为半充满,比较稳定,故电离能较高。【微思考2】非金属性越强的元素,其第一电离能就越大吗?举例说明。提示 不是。如氧的非金属性比氮的非金属性强,但氧的第一电离能小于氮。
3.电负性(1)相关定义①键合电子:元素相互化合时,原子之间产生化学作用力,形象地叫做化学键,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。②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。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。③衡量标准:以氟的电负性为4.0,锂的电负性为1.0作为相对标准,得出了各元素的电负性(稀有气体未计)。
(2)递变规律①同周期:自左向右,主族元素的电负性逐渐 变大 (稀有气体元素除外)。②同主族:自上而下,元素的电负性逐渐变小。(3)应用:判断元素金属性和非金属性的强弱。①金属元素的电负性一般小于1.8。②非金属元素的电负性一般大于1.8。③位于非金属三角区边界的“类金属”,电负性在1.8左右,既有金属性,又有非金属性。
【微思考3】元素周期表中电负性最大的元素和最小的元素分别是什么元素(放射性元素除外)?提示 电负性最大的元素是F,电负性最小的元素是Cs。
【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)原子半径:r(Si)>r(C)>r(B)(　　)(2)离子半径:r(Li+)　(2)>　(3)r(O2-)　r(Na+)解析 (1)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小,Ga与As在周期表中同位于第四周期,Ga位于第ⅢA族,As位于第ⅤA族,则原子半径:Ga>As。(2)同周期主族元素,原子序数越大,原子半径越小,故原子半径Al>Si。(3)由图示可知,这八种元素分别为H、C、N、O、Na、Al、S、Cl,O2-和Na+具有相同的电子层结构,根据“序小径大”规律可知r(O2-)>r(Na+)。
变式训练1四种元素基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。这四种原子按半径由大到小的顺序排列正确的是(　　)A.①>②>③>④B.②>①>③>④C.②>①>④>③D.①>②>④>③
答案 B解析 由四种元素基态原子的电子排布式可知,①为S原子,②为P原子,③为N原子,④为F原子,其中P、S元素处于第三周期,P原子的核电荷数小于S,则P的原子半径大于S;N和F元素处于第二周期,N原子的核电荷数小于F,则N的原子半径大于F;S原子比N原子多一个电子层,则S的原子半径大于N原子,综上所述,原子半径由大到小的顺序为P>S>N>F。方法技巧 “三看”法快速判断简单微粒半径的大小一看电子层数:最外层电子数相同时,电子层数越多,半径越大。二看核电荷数:当电子层结构相同时,核电荷数越大,半径越小。三看核外电子数:当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
【问题探究】阅读下列两则材料,思考回答问题。材料1:元素的第一电离能的周期性
材料2:钠、镁、铝逐级失去电子的部分电离能数据
(1)认真分析材料1中同周期元素第一电离能的变化规律,将Na~Ar之间六种元素用短线连接起来,构成完整的图像。
(2)由材料1可知,第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高,解释原因。提示 同周期元素中,第ⅡA族元素的价层电子排布为ns2,第ⅤA族元素的价层电子排布为ns2np3,最外层s能级均为全充满,p能级分别为全空、半充满状态,比较稳定,失去一个电子需要的能量相对较大,故其第一电离能比同周期相邻元素的要高。
(3)根据材料2分析,同一元素的电离能为什么逐级增大?为什么Na、Mg、Al的化合价分别为+1、+2、+3价?提示 ①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1I3…… >In。②Na的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
【深化拓展】1.元素第一电离能与原子核外电子排布的关系(1)第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。例如P的第一电离能比硫的大,Mg的第一电离能比Al的大。(2)第三周期元素第一电离能的大小关系为I1(Ar)>I1(Cl)>I1(P)>I1(S)>I1(Si)>I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na)。　　　　P、Mg元素的第一电离能大于同周期相邻元素
2.电离能的应用(1)比较元素金属性的强弱一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子层排布由于电子是分层排布的,内层电子比外层电子难失去,因此当元素原子失去不同能层的电子时电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价如果电离能在In与 之间发生突变,则元素的原子易形成+n价离子,或主族元素(O、F除外)的最高化合价为+n价。若某元素的逐级电离能I2≫I1,则该元素通常显+1价;若I3≫I2>I1,则该元素通常显+2价;若I4≫I3>I2>I1,则该元素通常显+3价。
【素能应用】典例2根据下列主族元素的电离能数据(单位:kJ·ml-1)回答下列问题:
(1)在元素周期表中,最有可能处于同一族的是　　　(填字母,下同)。 A.Q和R　　B.S和T　　C.T和V D.R和TE.R和V(2)它们的氯化物的化学式,最有可能正确的是　　　。 A.QCl2 B.RClC.SCl3 D.TClE.VCl4(3)下列元素,最有可能与Q元素位于同一族的是　　　。 A.硼B.铍C.锂 D.氢E.氦(4)在这五种元素中,最容易与氯元素形成离子化合物的是　　　。 A.QB.RC.S D.TE.V
答案 (1)E　(2)B　(3)E　(4)E解析 各级电离能发生突跃的情况是R:I2≫I1,S:I3≫I2,T:I4≫I3,V:I2≫I1,它们的化合价分别为+1、+2、+3、+1。Q的第一电离能比其他元素的第一电离能明显高得多,最有可能是稀有气体元素。(1)五种元素中,只有R和V的电离能发生突跃的情况相同,故R和V为同一族。(2)Q可能是稀有气体元素,其他元素的氯化物的化学式可能是RCl、SCl2、TCl3、VCl。(3)Q可能是稀有气体元素,与氦都位于0族。(4)第一电离能越小,元素的金属性越强,越易形成离子化合物,由题表可知,V的第一电离能最小。
【微点拨】解答本题要注意以下三点:(1)若In→In+1的值出现突跃,说明最外层有n个电子。(2)同主族元素的最外层电子数相等。(3)活泼金属和活泼非金属易形成离子化合物。
变式设问 根据题中数据,你认为V最有可能是前四周期的哪种元素?为什么?提示 钾元素。因为V呈+1价,所以是第ⅠA族的元素;因为最少有4个电子,所以排除了氢元素和锂元素,又因为R也呈+1价,也是第ⅠA族的元素,且R的第一电离能大于V,所以在前四周期中V只能是钾元素。
变式训练2下列叙述正确的是(　　)A.第三周期所含元素中,钠的第一电离能最小B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.在所有元素中,氟的第一电离能最大D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大答案 A解析 同周期元素中碱金属的第一电离能最小,稀有气体的第一电离能最大,A项正确,C项不正确。由于镁的3s能级全充满,3p能级全空,而铝的3s能级全充满,3p能级中有一个电子,故铝的第一电离能小于镁,B项不正确。钾比镁电子层数多,原子半径大,更易失去电子,故钾的第一电离能小于镁,D项不正确。
【问题探究】某同学根据相关资料中的数据制作的第三周期、第ⅠA族和第ⅦA族元素的电负性变化图:
回答下列问题:(1)同主族元素的电负性有何变化规律?同周期主族元素的电负性与原子半径之间有何关系?提示 同主族元素,核电荷数越大电负性越小。同周期主族元素的电负性随原子半径的减小而增大。(2)元素周期表中电负性最大的元素是哪种元素?电负性最小的元素是哪种元素(放射性元素除外)?提示 电负性最大的元素为F元素;电负性最小的元素为Cs元素。
(3)预测钙元素的电负性应该在哪两种主族元素之间?提示 根据Ca元素在周期表中的位置可知,电负性:K