化学选修3-第二节原子结构与元素性质(2课时).

第一课时元素周期表的结构周期短周期长周期第1周期：2种元素第2周期：8种元素第3周期：8种元素第4周期：18种元素第5周期：18种元素第6周期：32种元素不完全周期第7周期：26种元素镧57La–镥71Lu共15种元素称镧系元素锕89Ac–铹103Lr共15种元素称锕系元素周期序数=电子层数（能层数）（横行）【复习】族主族：副族：ⅠA,ⅡA,ⅢA,ⅣA,ⅤA,ⅥA,ⅦA第VIII族：稀有气体元素主族序数=最外层电子数=价电子数=最高正价数（纵行）零族：共七个主族ⅠB,ⅡB,ⅢB,ⅣB,ⅤB,ⅥB,ⅦB共七个副族三个纵行(8、9、10），位于ⅦB与ⅠB中间周期第一种元素基态原子电子排布式最后一种元素基态原子电子排布式一二三四五六七3Li10Ne11Na18Ar19K36Kr37Rb54Xe55Cs86Rn1s22s11s22s22p61s22s22p63s11s22s22p63s23p6[Ar]4s1[Ar]3d104s24p6[Kr]5s1[Kr]4d105s25p6[Xe]6s187Fr118X[Xe]4f145d106s26p6[Rn]5f146d107s27p61H2He1s11s2[Rn]7s1⒈原子的电子排布与周期的划分(1)除第一周期外,各周期均以填充s轨道的元素开始，并以填充p的元素结束。【结论】随着核电荷数的增加，核外电子的排布发生周期性的变化。一、原子结构与元素周期表(2)能层数=周期序数(3)周期元素数目=相应能级组中原子轨道所能容纳的电子总数。周期一二三四五六七八元素数目28818183226？金属元素数目023141530？31你能否根据原子结构与各周期中元素种数的关系分析元素周期系周期发展规律？32由于随着核电荷数的递增，电子在能级里的填充顺序遵循构造原理，元素周期系的周期不是单调的，每一周期里元素的数目不总是一样多，而是随着周期序数的递增渐渐增多。因而，我们可以把元素周期系的周期发展形象的比喻成螺壳上的螺旋。元素周期系周期发展像螺壳上的螺旋问题与思考：写出各主族元素的价电子排布式族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5问题与思考：写出下列各元素的价电子排布式元素ScTiVCrMn价电子排布式3d14s23d24s23d34s23d54s13d54s2元素FeCoNiCuZn价电子排布式3d64s23d74s23d84s23d104s13d104s2⒉原子的电子排布与族的划分⑴主族元素：族序数=原子的最外层电子数=价电子数⑵副族元素：大多数族序数=（n-1)d+ns的电子数=价电子数①电子总数为3-7，ⅢB～ⅦB②电子总数为8-10，Ⅷ③电子总数为11-12，ⅠB～ⅡB1、已知某元素的原子序数是25，写出该元素原子的价电子层结构式，并指出该元素所属的周期和族。其排布式为[Ar]3d54s2，由于最高能级组数为4，其中有7个价电子，故该元素是第四周期ⅦB族。课堂练习2、已知某元素在周期表中位于第五周期、ⅥA族位置上。试写出该元素基态原子的电子排布式、元素名称、元素符号和原子序数。解：∵位于第五周期，∴价电子是第五能级组，即5s4d5p，又∵是ⅥA族，∴价电子排布为5s25p4，这时4d必是全充满的，∴电子排布式[Kr]4d105s25p4碲，Te，原子序数是52。周期元素数目外围电子排布ⅠA－ⅡAⅢB－ⅧⅠＢ－ⅡＢⅢＡ－ⅦＡ０族１21s11s2２8２s1－22s22p1－52s22p6３8３s1－23s23p1－53s23p6４18４s1－2３d1－84s23d104s1－24s24p1－54s24p6５18５s1－24d1-85s24d105s1－25s25p1－55s25p6６32６s1－24f1－146s25d1－106s25d106s1－26s26p1－56s26p6电子构型与周期表五个区：s、p、d、ds、fⅠA0s区d区ds区p区ns2np1-6(n-1)d10ns1-2(n-1)d1-8ns2(有例外)ⅠBⅡBⅢA…ⅦAⅡAns1ns2ⅢB…ⅦBⅧf区镧系、锕系(n-2)f1-14ns2（有例外）镧锕我们把元素周期表划分为5个区，划分区的依据是什么？【想一想】依据外围电子的排布特征，看最后一个电子填充的轨道类型。⒊原子的电子构型和元素的分区【S区】最外层构型是ns1和ns2。IA和IIA族元素。除H外，其余为活泼金属。【p区】最外层电子构型从ns2np1~ns2np6的元素。即IIIA~VIIA族、零族元素。除H外，所有非金属元素都在p区。【ds区】价电子构型为(n－1)d10ns1～2，包括IB族和IIB族元素，最外层电子数皆为1~2个，均为金属元素。【f区】最后1个电子填充在f轨道上，价电子构型是：（n－2）f0～14ns2或(n–2)f0～14(n－1)d0～2ns2，它包括镧系和锕系元素（各有14种元素）。最外层电子数基本相同，化学性质相似。【d区】价电子构型为(n－1)d1～8ns2，包含第IIIB族到VIII族元素。最外层电子数皆为1~2个，均为金属元素，性质相似。包括元素价电子排布元素分类s区p区d区ds区f区ⅠA、ⅡA族ⅢA～零族ⅢB～Ⅷ族ⅠB、ⅡB族镧系和锕系ns1、ns2ns2np1～6(n－1)d1～8ns2(n－1)d10ns1～2（n－2）f0～14ns2各区元素特点：活泼金属大多为非金属过渡元素过渡元素小结过渡元素横行七个周期；2，8，8，18，18，32种；每一周期开头第一个元素的最外层的排布通式为ns1，结尾元素的电子排布式为ns2np6;第一周期只有一个1s能级，其结尾元素的电子排布式为1s2，跟其他周期的结尾元素的原子电子排布式不同。【科学探究】（教材p14)【探究1】元素周期表共有几个周期？每个周期共有多少种元素？写出每个周期开头第一个元素和结尾元素的最外层电子的排布式的通式。为什么第一周期结尾元素的电子排布跟其他周期不同？【探究2】元素周期表共有多少个纵列？周期表上的“外围电子排布”简称“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化，每个纵列的价电子层的电子总数是否相等？18个纵列；除零族元素中He（2s2）与其它稀有气体ns2np6不同外，其余相等。【探究3】按电子排布，可把周期表里的元素划分为5个区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级符号。s区、d区和p区分别有几个纵列？为什么s区、d区和ds区的元素都是金属？s区，d区，ds区的元素在发生化学反应时容易失去最外层及倒数第二层的电子，表现金属性，属于金属。【探究4】为什么在元素周期表中，非金属主要集中在右上角三角区内？这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。同周期元素从左到右非金属性增强，同主族从上到下非金属性减弱，结果使元素周期表右上方三角区内的元素主要呈现出非金属性。由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或准金属。【探究5】处于非金属三角区边缘的元素常被称为半金属或准金属。为什么？第二课时【定义】【内容】元素的性质随着原子序数的递增呈现周期性的变化。元素核外电子排布周期性变化的必然结果。【本质】二、元素周期律复习回忆元素化合价、元素金属性和非金属性、原子半径的周期性的变化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？应如何理解这种趋势？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？应如何理解这种趋势？1、原子半径⒈原子半径：⑴影响因素⑶大小比较：电子层数不同时,电子层数越多,原子半径越大。电子的能层数核电荷数电子层相同时,核电荷数越大，原子半径越小。电子层、核电荷数都相同时,电子数越多，原子半径越大。⑵变化规律：随核电荷数的递增而呈现周期性变化（1）概念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。从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的能量叫做第二电离能。符号Ｉ2。2、电离能M（g）-e-→M+（g）I1M+（g）-e-→M2+（g）I2一般I3I2I1电离能是衡量气态原子失去电子难易的物理量。用符号Ｉ1表示，单位：kJ/mol。010203040506005001000150020002500BaCsXeSrRbKrCaKArMgNaNeBeLiHeH电离能/(kJ.mol-1)原原原原LiBBeCONFNeNaAlMgSPClHe电离能最大LiBeBCNOFNeLiNaKRbCs半满全满（2）元素第一电离能变化规律HeNeArKrXe①同周期：a.从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀有气体的元素；②同主族：自上而下第一电离能逐渐减少。【思考】第ⅡA元素和第ⅤA元素的反常现象如何解释？b.第ⅡA元素＞ⅢA的元素；第ⅤA元素＞ⅥA元素③同一元素的各级电离能是逐渐增大的，即I1I2I3…,并且会发生突变。例：Na原子的I1、I2、I3分别是496、4562、6912KJ·mol-1（2）元素第一电离能变化规律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。原子核电荷——（同一周期）即电子层数相同，核电荷数越多、半径越小、核对外层电子引力越大、越不易失去电子，电离能越大。原子半径——（同族元素）原子半径越大、原子核对外层电子的引力越小，越容易失去电子，电离能越小。电子层结构——具有全空、全充满、半充满稳定结构时，电离能较大。（3）影响电离能大小的因素①判断金属性和非金属性的强弱，I1越大，非金属性越强，I1越小，金属性越强。②判断原子失去电子的数目和形成的阳离子所带的电荷（元素的化合价）【例】I2》I1易形成+1价阳离子I3》I2I1,可以形成+1价或+2价阳离子，而难以形成+3价离子。（4）电离能的应用③确定元素核外电子排布。【例】Li：I3I2》I1,表明Li原子核外三个电子排布在两个能层上，且最外层只有一个电子。1.碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么关系？化合价是元素性质的一种体现。思考：为什么钠元素显＋1价，镁元素显＋2价，铝元素显＋3价？元素化合价与原子结构有什么关系？元素电离能NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495401054011578碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。【学与问】交流与讨论2.为什么原子逐级电离能越来越大？因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要的能量多；同时失去电子后，阳离子所带的正电荷对电子的引力更强，从而电离能越来越大。1.下列说法正确的是（）A.第3周期所含的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.A反常现象最大的是稀有气体的元素：He从左到右呈现递增趋势（最小的是碱金属）K＜Na＜Mg【课堂练习】2．在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是()Ans2np3Bns2np5Cns2np4Dns2np6C3.下表是锂的气态原子失去核外不同电子所需的能量（KJ·mol-1），为什么逐渐增大？锂失去第一个电子519失去第二个电子7296失去第三个电子11799因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要的能量多；同时失去电子后，阳离子所带的正电荷对电子的引力更强，从而电离能越来越大。3、电负性1932年美国化学家鲍林首先提出了用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力，。经计算确定氟的电负性为4.0，锂的为1.0，并以此为标准确定其它与元素的电负性。【化学键】相邻原子之间强烈的