化学第1章第2节原子结构与元素的性质优化课件人教版选修3高中化学课件

第二节原子结构与元素的性质学习目标1.了解元素周期表与原子结构的关系。2.掌握同周期主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性、原子半径的变化规律。3.掌握同主族元素从上到下，金属性和非金属性、原子半径的变化规律。4.能说出元素电离能、电负性的含义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第二节原子结构与元素的性质课前自主学案一、元素周期系1．碱金属元素基态原子的电子排布碱金属原子序数周期基态原子的电子排布式锂3二1s22s1或[He]2s1钠11三1s22s22p63s1或________[Ne]3s1碱金属原子序数周期基态原子的电子排布式钾19四_________________或[Ar]4s1铷37五________________________或[Kr]5s1铯55六1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1或_________1s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s1[Xe]6s1思考感悟1.由碱金属元素在周期表中的位置和价电子排布式，可以看出碱金属元素所在的周期与电子层数有何关系？【提示】碱金属元素的周期数＝电子层数。2．元素周期系的形成(1)周期系的形成随着元素原子的核电荷数的递增，每到出现__________，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现_____________；这样形成一个_______，循环往复形成周期系。碱金属稀有气体周期(2)原因：___________________的周期性重复。原子核外电子排布二、元素周期表1．周期表的结构2．周期与族(1)周期：具有相同的____________的元素按照原子序数_______的顺序排列成的一个横行。(2)族：周期表中，有____个纵列，除____________三个纵列叫第Ⅷ族外，其余15个纵列每一个纵列标作一族。电子层数递增188、9、10思考感悟2．结合元素周期表，分析各族元素的族序数与价电子排布的关系。【提示】主族元素的价电子排布为ns1～2或ns2np1～5，族序数等于价电子数；零族元素的价电子排布为ns2np6(He除外)；过渡元素ⅠB～ⅡB族元素的价电子排布为(n－1)d10ns1～2，族序数与最外层电子数相等，ⅢB～ⅦB族元素的价电子排布为(n－1)d1～5ns1～2，族序数等于价电子数，Ⅷ族的价电子排布通常为(n－1)d6～8ns2。三、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)决定因素核电荷数增大越大越小(2)变化规律电子能层数增大不变增大减小思考感悟3．是否电子的能层数多的元素的原子半径一定大于电子的能层数小的元素的原子半径？【提示】不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。四、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。气态电中性基态最低能量越小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_______。增大减小思考感悟4．M(g)――→－2e－M2＋所需的能量是否是其第一电离能的2倍？【提示】应远大于其第一电离能的2倍。因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能最小，再失去的电子是能级较低的电子，且失去电子后离子所带正电荷对电子吸引力更强，从而使电离能越来越大。五、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，对键合电子的吸引力________。化学键键合电子越大2．衡量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(稀有气体未计)。3．递变规律(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__________。4.01.0变大变小4．应用：判断金属性、非金属性强弱强强金属非金属六、对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与_________的主族元素的电负性接近，有些性质相似，被称为“对角线规则”。如：右下方课堂互动讲练核外电子排布与元素周期表1．核外电子排布与周期的划分(1)每一周期元素原子的外围电子排布和元素种数周期外围电子排布各周期增加的能级元素种类ⅠA族0族最外层最多容纳电子数一1s11s221s2二2s12s22p682s、2p8周期外围电子排布各周期增加的能级元素种类ⅠA族0族最外层最多容纳电子数三3s13s23p683s、3p8四4s14s24p684s、3d、4p18五5s15s25p685s、4d、5p18六6s16s26p686s、4f、5d、6p32七7s187s、5f、6d(未完)26(未完)(2)核外电子排布与周期划分的关系①根据构造原理，将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组，同一能级组内，各能级能量相差较小，各能级组之间能量相差较大。②每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的能层数等于元素的周期序数。2．核外电子排布与族的划分族的划分依据是原子的价层电子排布。(1)同主族元素原子的价层电子排布完全相同，价电子全部排布在ns或nsnp轨道上。价电子数与族序数相同。(2)稀有气体的价电子排布为1s2或ns2np6。(3)过渡元素(副族和Ⅷ族)同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布为(n－1)d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族元素的价电子数与族序数相同。特别提醒：(1)价电子数：主族元素的外围电子为该元素原子的最外层电子。如碱金属原子的外围电子排布为ns1。副族元素的外围电子与其最外层电子和内层电子有关。如铁元素原子的外围电子排布为3d64s2。(2)由元素的价电子层排布式可知元素在周期表中的位置，如：3s23p5为第三周期第ⅦA族元素，即，周期数＝电子层数＝最高能层数，主族序数＝价电子数。同样，由主族元素在元素周期表中的位置可以推断其价电子排布式。例1写出13Al、24Cr、26Fe、33As等元素原子的电子排布式，并判断它们在元素周期表中的位置。13Al：____________________________24Cr：__________________________________________26Fe：________________________________________________________________________33As：________________________________________________________________________【解析】Al的核外电子排布式为1s22s22p63s23p1，其最大能层数为3，所以其周期为第三周期；其价电子总数(外围电子总数)为3，所以其位于第ⅢA族。Cr的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最大能层数为4，所以其周期为第四周期；其价电子总数(外围电子总数)为6且具有d轨道，所以其位于第ⅥB族。Fe的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，其最大能层数为4，所以其周期为第四周期；其价电子总数(外围电子总数)为8，所以其位于第Ⅷ族。As的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p3，其最大能层数为4，所以其周期为第四周期；其价电子总数(外围电子总数)为5，所以其位于第ⅤA族。【答案】Al：1s22s22p63s23p1第三周期第ⅢA族Cr：1s22s22p63s23p63d54s1第四周期第ⅥB族Fe：1s22s22p63s23p63d64s2第四周期第Ⅷ族As：1s22s22p63s23p63d104s24p3第四周期第ⅤA族【规律方法】原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的。(1)原子核外电子层数决定所在周期数；周期数＝最大能层数(钯除外，46Pd：[Kr]4d10，最大能层数是4，但是在第五周期)。(2)外围电子总数决定排在哪一族。如29Cu：3d104s1,10＋1＝11尾数是1且有d轨道，所以是ⅠB族。变式训练1X、Y、Z是ⅠA→ⅦA族的三种非金属元素，它们在周期表中的位置如图所示，试回答：(1)X元素单质的化学式是__________________________________。(2)Y元素的原子结构示意图是_________________________________。Y与Na所形成化合物的电子式为_________________________________。XYZ(3)Z元素的名称是________，从元素原子得失电子的角度看，Z元素具有________性，若从Z元素在周期表中所处位置看，它具有这种性质的原因是________________________________________，其价电子排布式为________________。解析：在元素周期表中，非金属元素位于元素周期表中的右上方，三元素均为非金属元素，必位于ⅤA、ⅥA、ⅦA三个主族，则可认定X必为氟，Y为硫，Z为砷。答案：(1)F2元素周期表的分区1．根据核外电子排布(1)分区(2)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外围电子排布元素性质特点s区ⅠA、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(He除外)最外层电子参与反应(0族元素一般不考虑)分区元素分布外围电子排布元素性质特点d区ⅢB族～ⅦB族、Ⅷ族(n－1)d1～9ns1～2(Pd除外)d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2.根据元素金属性与非金属性特别提醒：(1)过渡元素均为金属元素，但金属元素却不都是过渡元素，如碱金属、碱土金属等。(2)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，被称为半金属或准金属，但不能叫两性非金属。例2在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时，人们发现价电子排布相似的元素集中在一起，据此，人们将元素周期表分为五个区，并以最后填入电子的轨道能级符号作为该区的符号，如图所示。(1)在s区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子的电子云形状为____________。(2)在d区中，族序数最大、原子序数最小的元素，它常见离子的电子排布式为____________。(3)在ds区中，族序数最大、原子序数最小的元素，其原子的价电子排布式为____________。(4)在p区中，第二周期ⅤA族元素原子的价电子的电子排布图为____________。(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚，它们处在元素周期表的________区中。【解析】(1)s区包括ⅠA族和ⅡA族，族序数最大、原子序数最小的元素应是第二周期ⅡA族的Be，其电子排布式为1s22s2，价电子排布式为2s2，其电子云形状为球形。(2)d区包括ⅢB～ⅦB族和Ⅷ族，其中族序数最大、原子序数最小的元素应该是第四周期Ⅷ族的Fe。Fe原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。Fe的常见离子为Fe2＋和Fe3＋。(3)ds区包括ⅠB族和ⅡB族，族序数最大、原子序数最小的元素是Zn，ⅡB族价电子的电子排布结构特征是(n－1)d