高中化学第二节 原子结构与元素的性质第2课时学案

这是一份高中化学第二节 原子结构与元素的性质第2课时学案，共19页。

课程目标
1．能说出元素电离能、电负性含义。
2．通过数据及图片了解原子半径、元素第一电离能、电负性变化规律。
3．能应用元素电离能、电负性解释元素的某些性质。
图说考点
基 础 知 识
[新知预习]
一、元素周期律和原子半径
1．元素周期律
元素的性质随________的递增发生周期性递变的规律。
2．原子半径
(1)决定原子半径大小的因素
①电子的能层数
电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子半径________________。
②核电荷数
核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就________，将使原子的半径________。
(2)原子半径的变化规律
原子的能层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生________递变。
①同周期主族元素
从左到右，电子能层数________，但随核电荷数的逐渐增大核对电子的引力________，从而使原子半径________。
②同主族元素
从上到下，________逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子能层数的影响成为主要因素，所以从上到下原子半径________。
二、电离能
1．概念
________原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的________叫做第一电离能。
2．元素第一电离能的意义
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________，原子越容易失去一个电子。
3．元素第一电离能的变化规律
(1)同周期元素随着原子序数的递增，元素的第一电离能呈现________的趋势。
(2)同族元素从上到下第一电离能逐渐________。
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________的电子。
(2)电负性
用来描述不同元素的原子对________吸引力的大小。电负性越大的原子，对________的吸引力________。
2．标准
以氟的电负性为________和锂的电负性为________作为相对标准，得出各元素的电负性。
3．变化规律
(1)同周期，自左到右，元素原子的电负性逐渐________。
(2)同主族，自上到下，元素原子的电负性逐渐________。
4．应用
判断金属性和非金属性强弱
(1)金属元素的电负性一般________，电负性越小，金属性________；
(2)非金属的电负性一般________，电负性越大，非金属性________；
(3)位于非金属三角区边界的元素的电负性则在________左右，它们既有________，又有________。
四、对角线规则
在元素周期中，某些主族元素与________的主族元素的电负性接近，性质相似，被称为“对角线规则”。
如：
[即时性自测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1) r(N3－)>r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。( )
(2)r(Si)>r(C)>r(B)。( )
(3)r(Li＋)I1(C)>I1(B)
B．I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C)
C．I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B)
D．I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B)
3．下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是( )
A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3
C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2
4．下列离子半径的大小顺序正确的是( )
①Na＋ ②X2－：1s22s22p63s23p6 ③Y2－： 2s22p6
④Z－：3s23p6
A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞①
5．已知X、Y、Z为同一周期的三种元素，其原子的部分电离能(kJ·ml－1)如下表所示：
下列说法正确的是( )
A．三种元素中，X元素的第一电离能最小，其电负性在同一周期元素中也最小
B．三种元素中，Y元素的第一电离能最大，其电负性也最大
C．等物质的量的X、Y、Z三种单质与少量盐酸反应时放出的氢气的物质的量之比为1：1：1
D．三种单质与盐酸反应放出等量氢气时，消耗X、Y、Z的物质的量之比为3：2：1
6．下表是元素周期表的一部分，表中的字母分别代表一种化学元素。
(1)上表第三周期中第一电离能(I1)最大的是________(填字母，下同)，c和f的I1大小关系是________大于________。
(2)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是________，写出该元素基态原子的核外电子排布式：________________。
(3)根据下表所提供的电离能数据(单位：kJ·ml－1)，回答下列问题：
①表中X可能为以上13种元素中的____________元素。用元素符号表示X和j形成的化合物的化学式：____________。
②Y是周期表中第________族的元素。
③以上13种元素中，________元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
eq \x(温馨提示：请完成课时作业4)
第2课时 元素周期律
基础知识
新知预习
一、
1．核电荷数
2．增大 越大 减小 周期性 不变 增大 逐渐减小 电子能层数 逐渐增大
二、
1．气态电中性基态 最低能量
2．越小
3．逐渐增大 变小
三、
1．化学键 键合电子 键合电子 越大
2．4.0 1.0
3．变大 变小
4．小于1.8 越强 大于1.8 越强 1.8 金属性 非金属性
四、右下方
即时性自测
1．(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√ (9)√ (10)×
2．解析：P元素在第三周期中S元素和Si元素之间，即P的原子半径在1.02×10－10～1.17×10－10 m之间，故只有B项正确。
答案：B
3．解析：对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，至I4数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3。
答案：C
4．解析：元素的非金属性越强，其电负性越大，A、B、D均能说明非金属性：X>Y，即说明电负性X>Y。
答案：C
5．解析：从电子排布式可以看出①是S，②是P，③是N，④是F，第一电离能：F>N>P>S；原子半径：P>S>N>F；电负性：F>N>S>P；最高正化合价：S>N＝P，F无正价。
答案：A
技能素养
例1 解析：同主族元素的原子或离子半径随着电子层数增多，半径依次增大，①②正确；具有相同的电子层结构的阴阳离子半径随着原子序数的增大而逐渐减小，r(Al3＋)＜r(Mg2＋)＜r(Na＋)＜r(F－)＜r(O2－)，③错误；对于同一元素，阳离子半径小于原子半径，化合价越高半径越小，④错误。
答案：C
提升1 解析：
A项中，aA2＋、bB＋电子层结构相同，则A、B在同一周期，且原子序数b＜a，则原子半径：B＞A；同理推出C、D在A、B的上一周期，且原子序数c＜d，由此得出A、B、C、D的原子半径大小为B＞A＞C＞D，原子序数a＞b＞d＞c，故A、B选项都错误。由A、B在同一周期，金属性应该B＞A，故D选项错误。
答案：C
例2 解析：(1)由题表可知M的第三电离能突增，则M最外层有2个电子，由题表可知M至少有5个电子，故M为Mg。Mg、Al位于同一周期，Mg最外层电子排布式为3s2，而Al最外层电子排布式为3s23p1，当3p处于全充满、半充满或全空时较稳定，因此Al失去p能级的1个电子相对比较容易，故Al原子的第一电离能小于738 kJ·ml－1。(2)同一周期中元素的第一电离能随原子序数递增，呈现逐渐升高的趋势，但是在第二周期中，Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，故第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有Be、C、O三种。(3)A的单质是空气中含量最多的物质(即氮气)，则A为N，A、C为第ⅤA族元素，其第一电离能大于第ⅥA族，B、D为第ⅥA族元素，同一主族从上往下第一电离能逐渐减小，所以D的电离能最小。
答案：(1)Mg 小于 Mg、Al位于同一周期，Mg最外层电子排布式为3s2，而Al最外层电子排布式为3s23p1，当3p处于全充满、半充满或全空时较稳定，因此，Al失去p能级的1个电子相对比较容易，故Al原子的第一电离能小于738 kJ·ml－1
(2)3 如图所示 (3)D
提升2 解析：(1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小；阳离子所带电荷数越多，离子半径越小，原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。(2)根据题目数据知，I1、I2较小，I3突然增大，说明最外层有2个电子，I3到I10变化较小，但I11突然增大，说明次外层有8个电子，又由于核电荷数小于18，所以A为Mg。(3)Mg元素的原子去掉11个电子后，还有1个电子。(4)Mg元素的最高价氧化物对应的水化物为Mg(OH)2。
答案：(1)小 大 (2)3 (3)1 (4)Mg(OH)2
例3 解析：(1)我们可以把表中给出的14种元素的电负性按原子序数由小到大的顺序整理如下：
经过上述整理后可以看出：从3～9号元素，元素的电负性由小到大；从11～17号元素，元素的电负性也是由小到大。所以元素的电负性同原子半径一样，随着原子序数的递增呈周期性的变化(即同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)。
(2)根据上述规律不难得出短周期主族元素中电负性最大的元素为F，电负性最小的元素为Na；二者形成的化合物——NaF为典型的离子化合物，从而不难用电子式表示NaF的形成过程。
(3)Mg3N2电负性差值为1.8，大于1.7，形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。
答案：(1)元素的电负性随着原子序数的递增呈周期性的变化(或同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)
(2)F Na 离子
(3)Mg3N2为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC均为共价化合物。
提升3 解析：观察数据的变化可知：元素的非金属性越强，该元素的电负性越大；元素的金属性越强，该元素的电负性越小。由于氟元素的非金属性最强，所以氟的电负性最大。要判断AlBr3中的化学键类型，根据题给信息，即要比较Al和Br的电负性的差值。虽然题目中没有给出Br的电负性，但由于Br的非金属性比Cl的非金属性弱，我们可以得知Br的电负性比Cl的电负性小，从而得出Al和Br二者电负性差值小于1.7。
答案：(1)F
(2)从上到下电负性逐渐减小
(3)共价键 因为Al和Cl的电负性差为1.5，而Br的电负性比Cl的小，Al和Br的电负性差应小于1.7
形成性自评
1．解析：A中，Na原子半径大于Li，Li大于Be，Be、C、F在周期表中同周期，A正确；B中，S、O同主族，O、F同周期，S2－半径大于原子半径，B正确；C中，四者的电子层结构相同，核电荷数依次增大，半径依次减小，C正确。
答案：D
2．解析：同一周期元素中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，这几种元素都是第二周期元素，它们的族序数分别是第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族，所以它们的第一电离能大小顺序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B)，A正确。
答案：A
3．解析：最外层电子数越多电负性越大，A正确。
答案：A
4．解析：由核外电子排布式可知， ②、③、④三种离子分别是S2－ 、O2－、Cl－，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，则有②＞④，③＞①；电子层数越多，半径越大，则大小顺序为②＞④＞③＞①。
答案：D
5．解析：根据表中数据，X的第二电离能远大于第一电离能，可知X是ⅠA族元素，A项是正确的。Y元素的第三电离能远大于第二电离能，Y是ⅡA族元素，三种元素中，Y元素的第一电离能最大，Z元素的第四电离能远大于第三电离能，Z是ⅢA族元素，由于它们在同一周期，Y元素的电负性小于Z的，B项错误。假设X、Y、Z属于第三周期元素，那么它们分别为Na、Mg、Al。等物质的量的X、Y、Z三种单质与少量盐酸反应时，一定要考虑Na还能与水反应，C项错误。Na、Mg、Al与盐酸反应时放出等量氢气，消耗Na、Mg、Al的物质的量之比应该为6:3:2，D项错误。
答案：A
6．解析：(1)题给周期表中所列13种元素a～m分别是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar位于第三周期，原子最稳定的是Ar，故其I1最大，Mg、Al的核外电子排布式分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中3s轨道为全满状态，故其I1比Al的I1大。(2)i元素最外层电子排布为3s23p3，有3个未成对电子，未成对电子数最多。(3)①由表中数据可以看出，锂和X的I1均比I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1更小，说明X的金属性比锂更强，则X为Na(即a)。②由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y属于第ⅢA族元素。③稀有气体元素m的原子最外层已达到稳定结构，失去核外第一个电子所需能量最多。
答案：(1)m c f (2)i 1s22s22p63s23p3
(3)①a Na2O、Na2O2 ②ⅢA ③m
原子
N
S
O
Si
半径r/10－10 m
0.75
1.02
0.74
1.17
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I/kJ·ml－1
578
1 817
2 745
11 578
14 831
18 378
I1/
(kJ·ml－1)
I2/
(kJ·ml－1)
I3/
(kJ·ml－1)
I4/
(kJ·ml－1)
I5/
(kJ·ml－1)
738
1 451
7 733
10 540
13 630
符号
I1
I2
I3
I4
I5
I6
电离能
7.64
15.03
80.12
109.3
141.2
186.5
符号
I7
I8
I9
I10
I11
电离能
224.9
226.0
327.9
367.4
1 761
元素
Al
B
Be
C
Cl
F
Li
电负性
1.5
2.0
1.5
2.5
3.0
4.0
1.0
元素
Mg
N
Na
O
P
S
Si
电负性
1.2
3.0
0.9
3.5
2.1
2.5
1.8
元素符号
H
Li
Be
B
C
N
O
F
电负性
2.1
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
元素符号
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
K
电负性
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
0.8
元素
电离能/kJ·ml－1
X
Y
Z
I1
496
738
577
I2
4 562
1 451
1 817
I3
6 912
7 733
2 754
I4
9 540
10 540
11 578
锂
X
Y
I1
519
502
580
I2
7 296
4 570
1 820
I3
11 799
6 920
2 750
I4
—
9 550
11 600
元素
Li
Be
B
C
N
O
F
原子序数
3
4
5
6
7
8
9
电负性
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
元素
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
原子序数
11
12
13
14
15
16
17
电负性
0.9
1.2
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0