2019-2020学年高中化学 第1章 第2节 第2课时 元素周期律教案 新人教版选修3

第2课时元素周期律目标与素养：1.了解元素周期律的内容与实质(宏观辨识与微观探析)2.了解元素原子半径，电离能和电负性的变化规律及应用(证据推理与模型认知)一、元素的化合价、金属性、非金属性和原子半径1．元素的化合价(1)同周期，从左到右，最高正价由＋1价逐渐增至＋7价(O、F除外)；最低负价由－4→－1价。(2)同主族，从上到下，化合价相同。2．金属性和非金属性(1)同周期，从左到右，主族元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。(2)同主族，从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。3．原子半径(1)影响因素(2)变化规律原子半径同周期，从左到右，逐渐减小同主族，从上到下，逐渐增大二、电离能1．第一电离能(I1)(1)第一电离能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。(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。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子。(3)第一电离能的变化规律①同周期，从左到右，元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势。②同主族，从上到下，元素的第一电离能逐渐减小。微点拨：同周期从左向右，元素第一电离能呈增大趋势，其中ⅡA与ⅢA，ⅤA与ⅥA之间元素的第一电离能出现反常。2．逐级电离能逐级电离能：＋1价气态正离子失去一个电子，形成＋2价气态正离子所需要的最低能量叫做第二电离能，用I2表示；＋2价气态正离子再失去一个电子，形成＋3价气态正离子所需要的最低能量叫做第三电离能，用I3表示；依次类推。且I1＜I2＜I3……三、电负性与对角线规则1．电负性(1)概念①键合电子：原子中用于形成化学键的电子。②电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。(2)衡量标准电负性是由美国化学家鲍林提出的，他以氟的电负性为4.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。(3)递变规律(稀有气体不计)①同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐变大；②同一主族，从上到下，元素的电负性逐渐变小。(4)应用：判断金属性、非金属性强弱。2．对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的电负性接近，性质相似，被称为“对角线规则”。如：1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子序数越大，核外电子越多，原子半径越大()(2)同周期，从左到右，最高正价一定由＋1价递变为＋7价()(3)N、O的第一电离能和电负性均为N＜O()(4)同周期中，稀有气体元素的第一电离能最小()[答案](1)×(2)×(3)×(4)×2．下列不属于元素电负性的应用的是()A．判断一种元素是金属还是非金属B．判断化合物中元素的正负化合价C．判断化学键类型D．判断单质的熔沸点[答案]D3．按第一电离能由小到大的顺序写出第二周期元素(用元素符号表示)________________。[答案]Li＜B＜Be＜C＜O＜N＜F＜Ne粒子半径大小比较1.同周期元素，随着原子序数递增，其原子半径逐渐减小。例：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)＞r(Si)＞r(P)＞r(S)＞r(Cl)。2．同主族元素，随着电子层数递增，其原子半径逐渐增大。例：r(Li)＜r(Na)＜r(K)＜r(Rb)＜r(Cs)。3．同种元素的粒子半径，电子越多，半径越大。例：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。4．电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小。例：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。5．带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。6．核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。例：比较r(K＋)与r(Mg2＋)可选r(Na＋)为参照：r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。1．下列有关微粒半径的大小比较错误的是()A．K＞Na＞LiB．Na＋＞Mg2＋＞Al3＋C．Mg2＋＞Na＋＞F－D．Cl－＞F－＞F[答案]C2．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是()A．原子半径：A＞B＞D＞CB．原子序数：d＞c＞b＞aC．离子半径：C3－＞D－＞B＋＞A2＋D．元素的第一电离能：A＞B＞D＞CC[A2＋、B＋、C3－、D－这4种离子具有相同的电子层结构，则在元素周期表中的位置为：因此原子半径顺序为B＞A＞C＞D；原子序数为a＞b＞d＞c；离子半径为C3－＞D－＞B＋＞A2＋；第一电离能为D＞C＞A＞B。]“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：当电子层数或核电荷数相同时，核外电子数越多，半径越大。电离能及其应用1.第一电离能(I1)的变化规律(1)同周期元素第一电离能的变化规律呈现的是一种趋势，ⅡA族和ⅤA族元素会出现反常变化，通常同周期ⅡA族元素的第一电离能比ⅢA族元素高，ⅤA族元素的第一电离能比ⅥA族元素高，这是因为ⅡA族、ⅤA族元素原子的价电子排布式分别是ns2、ns2np3，np能级是全空或半充满状态，原子较稳定，第一电离能较大。(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(1)含义：M(g)===M＋(g)＋e－I1(第一电离能)；M＋(g)===M2＋(g)＋e－I2(第二电离能)；M2＋(g)===M3＋(g)＋e－I3(第三电离能)。(2)变化规律①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1＜I2＜I3＜…，这是由于原子失去一个电子变成＋1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，核对外层电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子难失去，失去第二个电子比失去第一个电子需要更多的能量。②元素的逐级电离能逐渐增大并且会发生一个突变即突然增大多倍，这是由于电子是分层排布的，主族元素几乎不会全部失去内层电子。如Na原子的I1、I2、I3分别是496、4562、6912(单位：kJ·mol－1，下同)，在I1和I2之间发生突变；Mg原子的I1、I2、I3分别是738、1451、7733，在I2和I3之间发生突变。3．电离能的应用(1)比较元素金属性的强弱一般情况下，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子层排布由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此元素的电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价如果In＋1In≫InIn－1，即电离能在In与In＋1之间发生突变，则元素的原子易形成＋n价离子，并且主族元素的最高化合价为＋n价(或只有＋n价、0价)。如某元素的逐级电离能，若I2≫I1，则该元素通常显＋1价；若I3≫I2，则该元素通常显＋2价；若I4≫I3，则该元素通常显＋3价。3．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是()A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾比钠活泼B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大C．最外层电子排布式为ns2np6(当只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大D．对于同一元素而言，原子的电离能I1＜I2＜I3＜…B[第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，越活泼，A项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：NO、MgAl，B项错误；C项所述元素为0族元素，性质稳定，第一电离能都较大，正确；同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，D项正确。]4．如表所示是第三周期部分元素的电离能(单位：kJ·mol－1)：电离能元素I1I2I3甲49645626912乙73814517733丙125122983822丁152026663931下列说法正确的是()A．甲的金属性比乙强B．乙的常见化合价为＋1C．丙不可能为非金属元素D．丁一定为金属元素A[甲、乙、丙、丁为第三周期元素，由题给表格数据可知，甲的I1≪I2，说明甲最外层有1个电子，易失去1个电子达到稳定结构，所以甲为Na，乙的I2≪I3，说明乙易失去2个电子达到稳定结构，所以乙为Mg，故甲的金属性比乙强，A项正确；乙的常见化合价应为＋2，B项不正确；丙的I1、I2、I3相差不大且丙失去电子较难，所以可能是非金属元素，C项不正确；丁失去电子比丙还难，而第三周期只有3种金属元素，可知丁一定是非金属元素，D项不正确。]电负性及其应用1.周期性变化一般来说，除稀有气体元素外，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐变大；同一主族从上到下，元素的电负性逐渐变小，对副族元素而言，同族元素的电负性也大体呈现这种变化趋势。因此，电负性最大的元素是位于元素周期表右上角的氟(稀有气体除外)，电负性最小的元素是位于元素周期表左下角的铯(钫是放射性元素，除外)。2．电负性的两个应用(1)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。(2)判断化学键的类型①若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若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。5．下列有关电负性的说法中，不正确的是()A．元素的电负性越大，原子在化合物中吸引电子的能力越强B．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大C．在元素周期表中，同一周期元素电负性从左到右呈现递增的趋势D．形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价B[本题考查的是对电负性的理解。B中，元素的电负性与第一电离能的变化有不同之处，如电负性：O＞N，第一电离能为O＜N。]6．已知X、Y同周期，且电负性的值X为3.0，Y为1.8，下列说法错误的是()A．X与Y形成化合物时，X显负价、Y显正价B．X与Y形成的化合物可能为共价化合物C．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性弱于Y对应的酸性D．气态氢化物的稳定性：HmY＜HnXC[电负性X＞Y，非金属性X＞Y，X最高价含氧酸比Y最高价含氧酸的酸性强。]电负性、第一电离能与金属性和非金属性的关系注：①稀有气体在同周期中第一电离能最大。②第一电离能：ⅡA＞ⅢA，ⅤA＞ⅥA。1．对于以下各组微粒的半径，难以确定前者一定大于后者的是()A．两种原子的核外电子排布分别为：1s22s22p63s23p64s1和1s22s22p63s23p5B．两种原子的电子排布图为：C．3s能级上填有2个电子的原子与2p能级上填有5个电子的原子D．3p轨道上有一个未成对电子的原子与3p轨道上半充满的原子D[A项中前者为K原子后者为Cl原子，原子半径前者大；B项中前者为Si原子后者为P原子，两者是同周期元素原子，原子半径前者大于后者；C项中前者为Mg原子后者为F原子，原子半径前者大于后者；D项中前者为Al原子或Cl原子后者为P原子，原子半径可能前者大也可能后者大。]2．下列有关电离能的说法，正确的是()A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价D[第一电离能是气态电中性基态原子失去核外第一个电子转化为气态基态正离子需要的最低能量；元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)＞I1(O)。]3．元素X的各级电离能数据如下：I1I2I3I4I5I6I/kJ·mol－157818172745115751483018376则元素X的常见价态是()A．＋1B．＋2C．＋3D．＋6C[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