高中化学第二节 原子结构与元素的性质优质学案设计

这是一份高中化学第二节 原子结构与元素的性质优质学案设计，共12页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，课前预习，课中探究，复习提问，学生活动，思考与讨论等内容，欢迎下载使用。
第一课时 原子结构与元素周期表
【学习目标】1.能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性
2.能简要说明核外电子运动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义
【学习重点】元素的原子半径、第一电离能和电负性的周期性变化
【学习难点】电离能、电负性的含义以及与元素其他性质的关系
【课前预习】
旧知回顾：
1、原子半径的变化规律：
同周期元素从左到右，原子半径依次减小
同主族元素从上到下，原子半径依次增大
同种元素的微粒：阴离子>原子>阳离子；低价离子>高价离子
一般来说，电子层数越多，半径越大
一般来说，电子层数相同时，原子序数越小，半径越大
2、元素金属性和非金属性的变化规律：
金属性：（1）同周期元素，从左到右，失电子能力依次减弱，还原性依次减弱，金属性依次减弱
（2）同主族元素，从上到下，失电子能力依次增强，还原性依次增强，金属性依次增强
非金属性：（1）同周期元素，从左到右，得电子能力依次增强，氧化性依次增强，非金属性依次增强
（2）同主族元素，从上到下，得电子能力依次减弱，氧化性依次减弱，非金属性依次减弱
新知预习：
1、第一电离能的定义：
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、第一电离能随核电荷数的变化规律：
每个周期的第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大；
同族元素从上到下第一电离能变小
3、电负性的概念：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小
4、电负性的变化规律：
一般来说，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐变大；
同族元素从上到下，元素的电负性逐渐变小。
5、电负性大小的应用：判断金属性和非金属性强弱的依据
【课中探究】
情景导入：播放元素周期律发现视频，导入新课
一、原子半径
【复习提问】回顾一下原子半径的变化规律，回答下面的问题：
1、同周期元素从左到右，原子半径的变化趋势？
同周期元素从左到右，原子半径依次减小
2、同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势？
同主族元素从上到下，原子半径依次增大
3、同种元素的微粒，阴离子，原子，阳离子半径如何变化？
同种元素的微粒：阴离子>原子>阳离子；低价离子>高价离子
4、一般来说，电子层数与原子半径变化的关系？
一般来说，电子层数越多，半径越大
5、一般来说，电子层数相同时，原子半径受哪些因素影响，如何变化？
一般来说，电子层数相同时，原子序数越小，半径越大
任务一、再探原子半径的影响因素
【学生活动】阅读教材P22第2自然段，回答下列问题：
1、影响原子半径大小的因素？
电子的能层数和核电荷数
2、各个因素对原子半径大小影响的方式如何？
【思考与讨论】
元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？
答：同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。其主要原因是：同周期主族元素电子的能层数相同，从左到右，核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势，大于最外层电子数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势。
元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？
答：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。其主要原因是：同主族元素从上到下，电子能层数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势，大于核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势。
【对应训练1】下列化合物中，阳离子半径与阴离子半径比值最小的是（ ）
A. NaF B. MgI2 C.BaI2 D.KBr
【答案】B
【解析】四种物质中阳离子的半径：Ba2+>K+>Na+>Mg2+,阴离子的半径：I->Br->F-,MgI2含有半径最小的阳离子和半径最大的阴离子，其比值最小。
【对应训练2】X元素的阳离子和Y元素的阴离子的核外电子层结构相同，下列叙述正确的是（ ）
A.离子半径X>Y B.原子半径X① B.④>③>②>① C.④>③>①>② D.④>②>①>③
【答案】D
【解析】①1s22s22p3是N元素，②1s22s22p63s23p3是P元素，③1s22s22p5是F元素，④1s22s22p63s23p2是Si元素，根据元素周期律分析可知，原子半径由大到小的顺序为④>②>①>③。
二、电离能
任务二、探究电离能的相关知识
【学生活动】阅读教材P23第2、3自然段及图1-22，小组讨论，回答下列问题：
1、第一电离能的定义?
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、原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律？
同周期：随原子序数的递增而 增大 ；
同主族：随原子序数的递增而 减小 ；
同周期中，第一电离能最小的是第 IA 族的元素；
最大的是 稀有气体 元素；
第一电离能最大的元素是 氦
任务三、探究第一电离能的特殊性
【学生活动】阅读教材P24资料卡片，回答下列问题：
1、第IIA族与第IIIA族第一电离能的大小关系及原因？（以Mg、Be和B、Al为例）
关系：第IIA族>第IIIA族
原因：B和Al的第一电离能失去的电子是np能级的，该能级电子的能量比左边Be和Mg失去的ns能级电子的高
2、第VA族与第VIA族第一电离能的大小关系及原因？（以N、P和O、S为例）
关系：第VA族>第VIA族
原因：N和P的电子排布是半充满的，比较稳定，电离能较高
【思考与讨论】
(1)碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？
碱金属元素的第一电离能越小，原子越容易失电子，碱金属的活泼性越强。
(2)下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。
为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？
答：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多，所以原子的逐级电离能越来越大。钠的第一电离能比第二电离能小很多，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以钠容易失去一个电子形成+1价钠离子；镁的第一电离能和第二电离能相差不多，但第二电离能比第三电离能小很多，说明镁容易失去两个电子形成+2价镁离子；铝的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不多，但第三电离能比第四电离能小很多，说明铝容易失去三个电子形成+3价铝离子。
【对应训练1】第三周期元素中，第一电离能介于Al和P之间的元素有（ ）
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
【答案】B
【解析】同周期主族元素的第一电离能呈增大的趋势，但由于ns能级的能量比np能级的能量低，np3处于半充满的稳定状态，存在两种反常现象，第一电离能(I1):ⅡA族>ⅢA族，VA族>ⅥA族，第三周期元素的第一电离能：NaSi>Mg
【解析】W的电子只有一种自旋取向，则W是H；X、Y原子核外s能级上的电子总数与p能级上的电子总数相等，则其电子排布式可能是1s22s22p4或1s22s22p63s2,由于X的第一电离能都低于同周期相邻元素，Y的第一电离能都高于同周期相邻元素，则X是O,Y是Mg；Z的价电子中，在不同形状的原子轨道中运动的电子数相等，且原子序数大于Y(Mg),则Z是Si；N只有一个不成对电子，其原子序数大于Z(Si),则N是C1元素。
(2)一般电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，核电荷数越小，原子半径越大，故原子半径：Mg>Si>O。
(3)同周期主族元素的电负性随原子序数递增而逐渐增大，O和Cl形成化合物时O显负价，故电负性：O>Cl>Si。
(4)同周期元素从左到右，第一电离能呈增大趋势，则第一电离能： Cl>Si>Mg。