第二单元元素性质的递变规律

第二单元元素性质的递变规律第1课时原子核外电子排布的周期性●课标要求了解元素周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布规律。●课标解读1.掌握核外电子排布与周期划分的关系。2．掌握核外电子排布与族划分的关系。3．了解元素周期表的分区。4．能确定元素在元素周期表中的位置。●教学地位用原子结构知识揭示元素或相关物质的性质的中间载体为元素周期表，要使用元素周期表解决元素或物质的性质，必须将元素有效的放入周期表中。本课时的内容主要解决该方面的问题。●新课导入建议据美国《科学新闻》杂志报道，美国劳伦斯·伯克利国家实验室的VictorNinov领导的研究小组，用大约100万万亿(即1018)个氪离子对一个铅靶轰击10多天，终于得到118号元素的3个原子，后者又很快衰变成116号、114号和其他元素。这一结果令科学家们兴奋不已，他们说预计还将有更多的超重元素被发现。看到这些令人吃惊的成果，伯克利实验室的KenGregorich预计，该实验室和德国重离子研究中心以及俄罗斯的研究人员不久将会用氪离子来轰击铋靶，以获得119号元素。由于119号元素会衰变成尚未发现的117、115和113号元素，所以科学家有可能一次就获得4种新元素！(1)根据元素周期表的结构，118号元素应该位于其中什么位置？(2)类比同族的元素的性质，118号元素性质的活泼性会怎么样？要解决上述问题，请走进“第二单元元素性质的递变规律”。课标解读重点难点1.进一步理解元素周期律。2.理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化。理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化。(重点)主族元素原子核外价电子排布和元素性质的周期性变化主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA原子核外价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5最高正化合价＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7最低负化合价－－－－4－3－2－1性质递变规律化合价同主族最高正价相同，且等于主族序数同周期最高正价逐渐升高，从＋1递增到＋7金属性非金属性同主族从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱同周期从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强原子半径同主族从上到下，原子半径逐渐增大同周期从左到右，原子半径逐渐减小1．(1)主族元素的最高正价、最低负价之间有什么关系？(2)主族元素的族序数均等于该元素的最高正价吗？【提示】(1)最高正价＋|最低负价|＝8(其中H、O、F除外)(2)O、F两元素无正化合价，不符合主族序数等于元素的最高正价。1～6周期元素原子的外围电子排布周期元素种类外围电子排布ⅠA族0族最多可容纳的外围电子数121s11s22282s12s22p68383s13s23p684184s14s24p685185s15s25p686326s16s26p682．最外层电子排布为ns2的元素一定位于第ⅡA族吗？【提示】不一定，如He及大部分过渡元素的最外层电子排布也为ns2，但不在第ⅡA族。元素原子核外电子排布的周期性变化每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。核外电子排布与元素周期表的关系【问题导思】①元素周期表中的一个横行就是一个周期吗？一列就是一个族吗？②从原子结构示意图上能直接得出所有元素的周期序数和族序数吗？③元素的价电子与族序数有什么联系？1．核外电子排布与周期的划分周期序数电子层数外围电子排布特征元素原子的电子排布式该周期的元素种数111s1s1～22222s2p[He]2s1～22p1～68333s3p[Ne]3s1～23p1～68443d4s或4s4p[Ar]3d1～104s1～24p1～618(1)每种元素的电子层数，就是该元素所处的周期数，主族元素的最外层电子数为其主族序数。(2)每周期起始元素和结束元素的外围电子排布分别为ns1和ns2np6(第1周期为ns2)。2．核外电子排布与族的划分族的划分依据是原子的外围电子排布(1)同主族元素原子的外围电子排布完全相同，外围电子全部排布在ns或nsnp轨道上。外围电子数与族序数相同。(2)稀有气体的外围电子排布为1s2或ns2np6。(3)过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵行原子的外围电子排布基本相同。外围电子排布为(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的外围电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族的外围电子数与族序数不相同。1．ⅠB、ⅡB的族序数＝原子的[(n－1)d10ns1～2]ns电子数。2．当[(n－1)d＋ns]电子数为8、9、10时统称为Ⅷ族。已知M2＋的3d轨道中有5个电子，该元素在周期表中的位置为()A．第4周期ⅡA族B．第4周期ⅡB族C．第4周期ⅦB族D．第4周期Ⅷ族确定第4周期元素族序数的方法：除利用例1中外围电子排布法外，还可以通过记忆法确定。1．某元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子。(1)其基态原子的外围电子排布式为________________________________________________________________________；(2)在周期表中的位置________________________________________________________________________。核外电子排布与周期表的分区【问题导思】①元素周期表划分区的依据是什么？【提示】依据是原子的价层电子排布。②区的名称与电子的能级符号之间有什么关系？【提示】区的名称来自于按构造原理最终填入电子的能级的符号除ds区外。1．元素周期表的分区：元素周期表按电子排布分为5个区：s区、p区、d区、ds区、f区。2．各区元素特点分区元素分布外围电子排布式元素性质特点s区ⅠA族、ⅡA族ns1～2除氢外都是活泼金属元素p区ⅢA族～ⅦA族、0族ns2np1～6最外层电子参与反应(稀有气体除外)d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2d轨道也不同程度地参与化学键的形成ds区ⅠB族、ⅡB族(n－1)d10ns1～2金属元素f区镧系、锕系(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近1．处于金属与非金属交界线(又称梯形线)附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性元素。2．价电子数主族元素：最外层电子数，如碱金属为ns1副族元素：与最外层电子和内层电子有关，如Fe为3d64s2指出下列元素是主族元素还是副族元素，在周期表中的位置是什么？(1)1s22s22p63s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；(2)[Kr]4d105s25p2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；(3)[Ar]3d14s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；(4)[Ar]3d104s1是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素。2．元素周期表长周期共有18个纵行，从左到右排为18列，即碱金属是第1列，稀有气体是第18列。按这种规定，下列说法正确的是()A．第9列元素中没有非金属B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5C．最外层电子排布为ns2的元素一定在第二列D．第11、12列为d区的元素【课外资料】金属元素、非金属元素的分区下列各组元素均属于p区的是()A．原子序数为1,2,7的元素B．O、S、PC．Fe、Ar、ClD．Na、Li、Mg●课标要求1．能说出元素电离能、电负性的涵义。2．能应用元素的电离能说明元素的某些性质。●课标解读1.会比较I1、电负性大小。2．能利用I1比较金属元素的金属性、非金属元素的非金属性强弱。3．能利用电离能推测原子最外层电子数。4．能利用电负性比较元素的金属性、非金属性强弱。5．能利用电负性确定化合物中化学键的类型及元素化合价的正负。●教学地位本节课内容是“必修2元素周期律”的延伸，可以与必修2的内容融为一体命题，是高考的高频考点。近几年来，高考试题中均有涉及。●新课导入建议从复习元素性质(主要化合价、原子半径、金属性、非金属性)在元素周期表中的递变规律入手，提出元素除上述三方面的性质外，还有其他性质，如电离能、电负性等。本节课将学习电离能、电负性在元素周期表中的递变规律及其应用。课标解读重点难点1.了解元素电离能、电负性的概念和电离能、电负性随原子序数递增的周期性变化的规律。2.了解电离能和电负性的简单应用。1.元素电离能、电负性的概念。(重点)2.电离能的周期性变化规律。(难点)元素第一电离能的周期性变化1.第一电离能(1)含义气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量，用符号I1表示，单位：kJ·mol－1。(2)意义第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。(3)变化规律同周期随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大。同主族随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。(4)与原子的核外电子排布的关系通常情况下，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)、半满(p3、d5、f7)和全满(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。2．第二电离能和第三电离能(1)第二电离能＋1价气态离子失去1个电子，形成＋2价气态离子所需要的最低能量，用I2表示。(2)第三电离能＋2价气态离子再失去1个电子，形成＋3价气态离子所需的最低能量，用I3表示。1．(1)镁和铝的第一电离能谁大，为什么？(2)为什么钠易形成Na＋，而不易形成Na2＋，镁易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？元素电负性的周期性变化1.概念：描述元素的原子在化合物中吸引电子能力的物理量。2．意义电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强。3．变化规律(1)同周期：左→右，主族元素的电负性逐渐增大。(2)同主族：上→下，元素的电负性呈现减小趋势。2．在元素周期表中，除稀有气体元素以外，I1和电负性均最大的是哪种元素？电离能的应用【问题导思】①I2就是气态原子失去两个电子需要吸收的能量吗，若不是，它又是怎样规定的？②理论上Na原子有几级电离能，预测其数值在哪些电离能上会突然增大？【提示】①不是。＋1价气态离子失去1个电子形成＋2价气态离子所需要的最低能量。②有11级电离能。在I2、I10会突然增大。1.根据电离能数据，确定元素核外电子的排布如Li：I1≪I2I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层)，且最外层上只有一个电子。2．根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价如K：I1≪I2I3，表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。3．判断元素的金属性、非金属性强弱一般地，除稀有气体外，，I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。在第三周期元素中，I1大小顺序为：NaAlMgSiSPClAr；而金属性强弱顺序为NaMgAl，非金属性强弱顺序为：SiPSCl。ⅡA与ⅤA族元素原子I1出现反常。第四周期元素中，也出现与第三周期类似的问题。(2013·福建上杭高二质检)下列说法中正确的是()A．第3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．在所有的元素中，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1．同周期元素中，稀有气体的I1最大。2．不能广泛地认为I1小，元素的金属性就一定强。1．(2013·高考组合题)(1)(浙江自选模块)①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：电离能I1I2I3I4……Ia/kJ·mol－