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第3节原子结构与元素性质1.了解元素电离能的含义,认识其变化规律,并能运用电离能说明元素的某些性质。2.了解电负性的概念,认识元素性质与电负性的关系。3.认识原子结构与元素性质的周期性变化的本质联系。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一电离能及其变化规律1.概念电离能是失去一个电子所需要的最小能量,常用符号表示,单位为。气态原子或气态离子IkJ·mol-12.分类M(g)===M+(g)+e-M+(g)===I2(第二电离能)M2+(g)===I3(第三电离能)3.意义:电离能越小,表示在气态时该原子越电子;电离能越大,表明在气态时该原子越电子。I1(第一电离能)M2+(g)+e-M3+(g)+e-易失难失4.变化规律(1)同周期元素,元素的第一电离能最小,元素的第一电离能最大,从左到右总体呈现的变化趋势。(2)同主族元素,从上到下,第一电离能逐渐。第一电离能的周期性递变规律与和核外电子排布周期性变化密切相关。(3)同种元素的原子,电离能逐级。碱金属稀有气体从小到大减小原子半径增大知识点二电负性及其变化规律1.概念电负性是元素的原子在化合物中的标度,电负性是相对值,没有。2.意义元素的电负性越,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越;反之,电负性越,相应原子在化合物中吸引电子的能力越。吸引电子能力单位大强小弱3.变化规律(1)金属元素的电负性较,非金属元素的电负性较。(2)同一周期从左到右,元素的电负性递增。(3)同一主族,自上而下,元素的电负性递。对副族而言,同族元素的电负性也大体呈现这种变化趋势。小大减[自我诊断]按照电负性的递变规律推测:元素周期表中电负性最大的元素和电负性最小的元素位于周期表中的哪个位置?提示:根据电负性的递变规律,在周期表中,越往右,电负性越大;越往下,电负性越小,由此可知,电负性最大的元素位于周期表的右上方,电负性最小的元素位于周期表的左下方。知识点三元素的化合价1.元素的化合价与原子的核外电子排布尤其是有着密切的关系。2.除Ⅷ族的某些元素和0族外,元素的最高化合价等于它所在的。3.非金属元素的和它的的绝对值之和等于8(氢元素、氧元素、氟元素除外)。4.稀有气体元素的化合价通常为,过渡金属元素的较多,且相差不大,因此具有多种价态。价电子排布族序数最高正化合价最低负化合价价电子0所具有的能量[自我诊断]具有下列特征的元素,一定是非金属元素的是()A.对应的氢氧化物是两性氢氧化物B.具有负化合价C.最高价氧化物对应的水化物是酸D.具有可变化合价解析:金属元素和非金属元素的最高价氧化物对应的水化物都有可能是酸,二者均可具有可变化合价,对应的氢氧化物是两性化合物的元素是金属元素;只有非金属元素才有负化合价,金属元素只有正化合价。答案:B知识点四元素周期律的实质1.实质:元素性质的周期性变化取决于元素的周期性变化。2.具体表现(2)主族元素是金属元素还是非金属元素原子中的多少。原子核外电子排布价电子要点一影响电离能的因素及应用1.影响电离能的因素电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子核外电子的排布。(1)核电荷数、原子半径对电离能的影响①同一周期的元素具有相同的电子层数,从左到右核电荷数增大,原子的半径减小,原子核对外层电子的引力增大,因此,越靠右的元素,越不易失去电子,电离能也就越大,即同周期元素从左到右,元素的第一电离能有增大的趋势。如图所示。②同一族元素电子层数不同,最外层电子数相同,原子半径增大起主要作用,因此原子半径越大,原子核对电子引力越小,越易失去电子,电离能也就越小。(2)核外电子排布对电离能的影响各周期中稀有气体元素的电离能最大,原因是由于稀有气体元素的原子具有相对稳定的8电子(He为2电子)最外层构型。某些元素具有全充满和半充满的电子构型,稳定性也较高,如Zn(3d104s2)、Cd(4d105s2)、Hg(5d106s2)比同周期相邻元素的电离能大;又如N、P、As、Mg等元素也比左右相邻元素的电离能大,也是因为其具有半充满或全充满电子构型。2.电离能的应用(1)元素原子的电离能逐级升高,并有突跃现象,如图:钠、镁、铝的电离能(kJ·mol-1)元素电离能NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575这是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,以后再失去的电子都是能量较低的电子,所需要吸收的能量多,同时,失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引增强,从而使电离能越来越大。当电离能发生突跃时,说明所失电子的主量子数发生变化,即发生突跃之前所对应的电离能反映了元素原子的价电子和主要化合价。如Na、Mg、Al的电离能分别在I2、I3、I4发生突跃,说明Na、Mg、Al的价电子数分别为1、2、3,主要化合价分别为+1、+2、+3。(2)判断元素的金属性、非金属性强弱:I1越大,元素的非金属性越强;I1越小,元素的金属性越强。[典例1]如图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。请回答以下问题:(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律,将Na~Ar之间六种元素用短线连接起来,构成完整的图像。(2)由图分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是________________________________________________________________________。(3)图中5号元素在周期表中的位置是________________________。(4)图中出现的元素中最活泼的金属元素为________。(5)写出图中6号元素的价电子排布式________。[思路点拨][解析](1)参照第2周期Li~Ne的图像作图。(2)同主族第一电离能I1变化规律是从上到下依次减小。(3)图中5号元素在周期表中的位置是第3周期ⅤA族。(4)因同主族元素随着原子序数的增加I1逐渐减小,而每一周期ⅠA族元素的电离能最小,故图中所列的最活泼的金属为Rb。(5)图中6号元素为Cl,电子排布式为1s22s22p63s23p5,故价电子排布为3s23p5。[答案](1)(2)从上到下依次减小(3)第3周期ⅤA族(4)Rb(5)3s23p5(1)利用电离能数值可以判断核外电子的分层排布,这是由于层与层之间电离能相差较大,电离能数值呈突跃性变化,而同层内电离能数值差别较小。(2)同周期主族元素中,ⅡA族(np0)和ⅤA族(ns2np3)元素因其原子的p轨道处于全空或半充满的特殊稳定状态,所以这两族元素的第一电离能要高于与它相邻主族的第一电离能。1.下列各组元素的第一电离能按递增的顺序排列的是()A.Li、Be、BB.Al、Si、PC.N、O、FD.Li、Na、K解析:虽然同一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,但也有个别例外的。如第2周期B元素比Be元素低,O元素比N元素低;第3周期Al元素比Mg元素低,S元素比P元素低。之所以出现反常现象,与原子核外电子排布有关。以Be和B为例,Be原子的外围电子为2s2,为全充满状态,B原子的外围电子为2s22p1,失去1个电子为全充满状态,B原子比Be原子易失去1个电子,所以B原子的第一电离能比Be的小。因此在比较元素的第一电离能时要注意电离能的反常现象。答案:B要点二电负性应用1.判断金属性、非金属性强弱2.判断元素化合价的正负3.判断化学键的类型[典例2]已知元素的电负性和元素的化合价等一样,也是元素的一种基本性质,下面是某些短周期元素的电负性x的值。元素符号LiBeBCOFx值0.981.572.042.253.443.98元素符号NaAlSiPSClx值0.931.611.902.192.583.16(1)推测在同周期的元素中x值与原子半径的关系是________________。短周期元素x值的变化特点,体现了元素性质的________变化规律。(2)通过分析x值的变化规律,确定Mg、N的x值范围:________<x(Mg)<________,________<x(N)<________。(3)在P—N键中,共用电子对偏向________原子。(4)经验规律告诉我们:当成键的两原子相应元素的x差值即Δx>1.7时,—般为离子键;Δx<1.7时,一般为共价键。试推断:AlBr3中化学键类型是________。(5)推测元素周期表中,x值最大的元素是:________。(6)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物?Mg3N2BeCl2AlCl3SiC[解析](1)表中同一周期的元素从Li→F(或Na→Cl),x值越来越大,而我们已知同一周期元素从Li→F(或Na→Cl),原子半径越来越小,故同周期元素原子半径越小,x值越大。(2)根据同周期和同主族元素电负性的变化规律可知,Mg的x值应大于Na的x值(0.93),小于Be的x值(1.57);N的x值应大于C的x值(2.25),小于O的x值(3.44)。(3)从P和N的x值大小可看出,N原子吸引电子的能力比P原子强,在形成的分子中N原子带负电荷,故共用电子对偏向N原子一方。(4)根据规律:Br的x值小于Cl的x值(3.16),AlCl3中的Δx=3.16-1.61=1.55,所以AlBr3中的Δx1.55,化学键为共价键。(5)元素周期表中,非金属性最强的元素是F,推测x值最大的应为F。(6)Mg与N电负性差值大于1.7,形成离子键,为离子化合物;Be与Cl、Al与Cl、Si与C电负性差值均小于1.7,形成共价键,为共价化合物。[答案](1)原子半径越小,x值越大周期性(2)0.931.572.253.44(3)N(4)共价键(5)F(6)Mg3N2为离子化合物,SiC、BeCl2、AlCl3均为共价化合物[温馨提示]不是所有电负性差值大于1.7的元素间都形成离子键,也不是所有电负性差值小于1.7的元素间都形成共价键,如Na的电负性为0.9,H的电负性为2.1,F的电负性为4.0,Na与H的电负性差值为1.2,NaH中却是离子键,H与F的电负性差值为1.9,而HF中却是共价键。2.已知X、Y元素同周期,且电负性X>Y,下列说法错误的是()A.第一电离能Y可能小于XB.气态氢化物的稳定性:HmY强于HnXC.最高价含氧酸的酸性:X对应的酸性强于Y的D.X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价解析:据同周期元素电负性X>Y推知,原子序数X>Y,一般情况下,第一电离能Y小于X,A正确;氢化物稳定性HmY弱于HnX,B错误;最高价含氧酸的酸性X对应的强于Y的,C正确;电负性值大的吸引电子能力强,在化合物中显负价,电负性值小的吸引电子能力弱,在化合物中显正价,D正确。答案:B[随堂训练]1.下列各组元素,按原子半径依次减小,元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是()A.K、Na、LiB.Al、Mg、NaC.N、O、CD.Cl、S、P解析:同周期元素从左到右,原子半径依次减小,第一电离能逐渐增大(ⅡA、ⅤA族反常)。同主族元素从上到下原子半径依次增大,第一电离能逐渐减小。B中I1(Mg)>I1(Al)>I1(Na),C中I1(N)>I1(O)>I1(C),D中I1(Cl)>I1(P)>I1(S),只有A项正确。答案:A2.下列外围电子排布式表示的四种元素中,电负性最大的是()A.4s1B.2s22p5C.3s23p4D.3d64s2解析:由外围电子排布式中主量子数和价电子数的分析可知,价电子数相同时,主量子数越大,电负性越小;主量子数相同时,价电子数越多,电负性越大。答案:B3.已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。请根据下表所列数据判断,错误的是()元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.元素X的常见化合价是+1B.元素Y是ⅢA族的元素C.元素X与氯形成化合物时,化学式可能是XClD.若元素Y处于第3周期,它可与冷水剧烈反应解析:根据各级电离能的变化可知,
本文标题:2019-2020学年高中化学 第一章 原子结构 第3节 原子结构与元素性质课件 鲁科版选修3
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