人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第二课时学案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质第二课时学案设计，共12页。学案主要包含了元素周期律和原子半径，电离能，电负性，对角线规则等内容，欢迎下载使用。

1．了解元素电离能、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
必备基础——自学·尝试
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的半径________________。
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：
[即学即练]
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＋)(4)r(Fe3＋)>r(Fe2＋)>r(Fe)。( )
(5)同一周期的元素，原子序数大的元素，第一电离能一定大。( )
(6)同一元素的I1(7)如果一种主族元素的电离能在In与In＋1之间发生突变，则该元素最高化合价一般为＋n价。( )
(8)元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小。( )
(9)元素的电负性越大，则元素的非金属性越强。( )
(10)同一周期电负性最大的元素为稀有气体元素。( )
2．已知下列元素的原子半径：
根据以上数据，磷原子的半径可能是( )
A．0.8×10－10 m B．1.10×10－10 m
C．1.20×10－10 m D．0.7×10－10 m
3．元素X的各级电离能数据如下：
则元素X的常见价态是( )
A．＋1 B．＋2
C．＋3 D．＋6
4．现有四种元素基态原子电子排布式如下：；②1s22s22p63s23p3；
③1s22s22p3；④1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是 ( )
A．第一电离能：④＞③＞②＞①
B．原子半径：②＞①＞④＞③
C．电负性： ④＞③＞②＞①
D．最高正化合价：④＞①＞③＝②
核心素养——合作·分享
提升点一 微粒半径大小规律应用
例1 下列各组微粒半径的比较正确的是( )
①Cl③Ca2＋A．①和③B．①和②
C．③和④D．①和④
状元随笔 在中学要求范畴内可用“三看”法快速判断简单微粒半径大小：
“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。
[提升1] 具有下列电子排布的原子中，半径最大的是( )
A．1s22s22p63s23p5B．1s22s22p3
C．1s22s22p2D．1s22s22p63s23p4
状元随笔 电子层结构相同的离子分别为上一周期阴离子与下一周期的阳离子。
【关键能力】
微粒半径大小规律应用
1．影响原子半径的因素
原子半径的大小
原子半径的大小取决于以上两个相反的因素：①电子的能层数增加，核外电子数增加，电子之间的排斥力增大，使得原子半径增大。②原子的核电荷数增大，对核外电子的吸引力增大，使得原子半径减小。
2．判断微粒半径大小的规律
(1)同周期，从左到右，原子半径依次减小。
(2)同主族，从上到下，原子或同价态离子半径均增大。
(3)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＋)(4)电子层结构相同的离子，随核电荷数增大，离子半径减小，如r(S2－)>r(Cl－)>r(K＋)>r(Ca2＋)。
(5)不同价态的同种元素的离子，核外电子多的半径大，如r(Fe2＋)>r(Fe3＋)，r(Cu＋)>r(Cu2＋)。
状元随笔 微粒半径大小比较的要点
(1)不同周期不同主族元素原子半径比较，先看周期再看主族。
(2)对于离子的半径比较，要借助于电子层结构相同的离子半径变化规律和元素周期律进行判断。
(3)同一元素的阳离子半径小于原子半径；阴离子半径大于原子半径。
提升点二 电离能的变化规律及应用
例2 (1)某储氢材料是短周期金属元素M的氯化物。M的部分电离能如下表所示：
M是____________(填元素符号)，Al原子的第一电离能__________(填“大于”“小于”或“等于”)738 kJ·ml－1，原因是________________________________________________
_________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照图中B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
(3)如图是周期表中短周期的一部分，A的单质是空气中含量最多的物质，其中第一电离能最小的元素是________(填“A”“B”“C”或“D”)。
状元随笔 一般同周期第一电离能逐渐增大，同一主族第一电离能从上至下减小，但需注意原子轨道半满、全满时会反常。
[提升2] 现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示[I1表示失去第1个电子的电离能，In(n＝2，3，4，5，6，7，8，9，10，11)表示失去第n个电子的电离能，单位为eV]。
(1)外层电子离核越远，能量越高，电离能越__________(填“大”或“小”)；阳离子电荷数越多，在失去电子时，电离能越__________(填“大”或“小”)。
(2)上述11个电子分属________个电子层。
(3)去掉11个电子后，该元素还有________个电子。
(4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是____________。
状元随笔 当电离能发生显著变化时，如I(n＋1)≫In，则第n＋1个电子在另一能层。
【关键能力】
电离能的变化规律及应用
1．第一电离能的变化趋势
2．电离能规律
(1)第一电离能规律
①每个周期的第一种元素(氢和碱金属)第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，同周期中自左至右元素的第一电离能呈增大的趋势(第ⅡA、ⅤA族与其相邻主族相比出现“异常”)。
②同主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。
(2)逐级电离能规律
①同一原子的逐级电离能越来越大。
元素的一个基态的气态原子失去一个电子，变成气态基态正离子后，半径减小，核对电子的吸引力增大，所以再失去第二个、第三个电子更加不易，所需要的能量依次增大。
②当某一级电离能突然变得很大时，说明电子的能层发生了变化，即不同能层中电离能有很大的差距。
3．电离能的应用
(1)由第一电离能比较元素的金属性强弱和金属的活泼性
一般地，对于金属元素来说，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强；对于非金属元素来说，元素的第一电离能越大，元素的非金属性越强。
(2)判断金属元素的化合价
如K元素，I1≪I2＜I3，表明K原子容易失去一个电子形成＋1价阳离子。
(3)确定元素核外电子的排布：如Li元素I1≪I2＜I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上，而且最外层上只有一个电子。
提升点三 电负性的变化规律及应用
例3 已知元素的电负性和原子半径等一样，也是元素的一种基本性质，下表给出14种元素的电负性：
已知：一般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。
试结合元素周期律知识完成下列问题：
(1)根据上表给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是________________________________________________________________________。
(2)由上述变化规律可推知，短周期主族元素中，电负性最大的元素是__________，电负性最小的元素是__________，由这两种元素构成的化合物属于____________(填“离子”或“共价”)化合物，并用电子式表示该化合物的形成过程：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？
Mg3N2 BeCl2 AlCl3 SiC
状元随笔 同周期从左→右，电负性增大，金属与非金属形成的化合物不一定是离子化合物。
[提升3] 根据表中的数据，从电负性的角度判断下列元素之间易形成共价键的一组是( )
①Na和Cl ②Mg和Cl ③Al和Cl ④H和O ⑤Al和O ⑥C和Cl
A．①②⑤B．④⑤⑥
C．③④⑥D．全部
【关键能力】
电负性的变化规律及应用
1．变化规律
分析上图可知
(1)同周期，自左向右，主族元素原子的电负性逐渐增大；
(2)同主族，自上向下，主族元素原子的电负性逐渐减小；
(3)电负性一般不用来讨论稀有气体。
2．元素电负性的应用
(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，元素的金属性越强；非金属元素的电负性越大，元素的非金属性越强。
(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电子的能力强，元素的化合价为负值。
(3)判断化学键的类型
一般认为：
①如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。
②如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。
(4)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(如下图所示)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”。
Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B和Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，表现出的性质相似。
状元随笔 (1)根据电负性变化规律可以判断元素的电负性数值的范围(同周期和同主族元素电负性变化规律)。
(2)电负性在1.8左右的既有金属性也有非金属性，但一般不说是两性元素。
(3)对角线规则仅限于第二、三周期三对元素组，处于对角线的元素及其化合物具有相似的化学性质。
(4)在判断化学键的类型时，注意特殊个例。
素养形成——自测·自评
1.下列微粒半径的大小关系，不正确的是( )
A．Na＞Be＞C＞F
B．S2－＞S＞O＞F
C．S2－＞Cl－＞K＋＞Ca2＋
D．O＞F＞Na＞Mg
2．在第二周期中，B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序正确的是( )
A．I1(N)>I1(O)>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．1s22s22p4B．1s22s22p63s23p3
C．1s22s22p63s23p2D．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＞①B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞②D．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：)，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。
第2课时 元素周期律
必备基础
一、
1．核电荷数
2．(1)①增大 ②越大 减小 (2)周期性 ①不变 增大 逐渐减小 ②电子能层数 逐渐增大
二、
1．气态基态 最低能量
2．越小
3．逐渐增大 变小
三、
1．(1)化学键 (2)键合电子 键合电子 越大
2．4.0 1.0
3．(1)变大 (2)变小
4．(1)小于1.8 越强 (2)大于1.8 越强 (3)1.8 金属性 非金属性
四、右下方
即学即练
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：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
核心素养
例1 解析：Al3＋、Mg2＋、F－的核外电子排布相同，核电荷数依次减小，则离子半径Al3＋＜Mg2＋＜F－，②错误；Ca、Ba的最外层电子数相同，能层数Ca＜Ba，则半径Ca＜Ba，③正确；Se2－和Br－的核外电子排布相同，核电荷数Br－＞Se2－，则半径应为Se2－＞Br－，④错误。
答案：A
提升1 解析：由核外电子排布可知A为氯原子，B为氮原子，C为碳原子，D为硫原子。根据同周期元素从左到右原子半径逐渐减小，同主族元素从上到下原子半径逐渐增大，可知原子半径最大的是S。
答案：D
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：若两种成键元素原子间的电负性差值小于1.7，通常易形成共价键。③Al和Cl的电负性之差为1.5；④H和O的电负性之差为1.4；⑥C和Cl的电负性之差为0.5。
答案：C
素养形成
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－半径大于其原子半径，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
Na
Mg
Al
H
C
O
Cl
电负性
0.9
1.2
1.5
2.1
2.5
3.5
3.0
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