歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第3節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 了解元素電離能的含義 認(rèn)識(shí)其變化規(guī)律 并能運(yùn)用電離能說(shuō)明元素的某些性質(zhì) 2 了解電負(fù)性的概念 認(rèn)識(shí)元素性質(zhì)與電負(fù)性的關(guān)系 3 認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的周期性變化的本質(zhì)聯(lián)系 課堂互動(dòng)講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課前自主學(xué)案 探究整合應(yīng)用 第3節(jié) 課前自主學(xué)案 1 概念氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個(gè)電子所需要的最小能量 常用符號(hào) 表示 單位為 I kJ mol 1 思考感悟1 M g M2 g 2e 所需能量是不是第二電離能 提示 由第二電離能概念知M g M2 g e 所需能量為第二電離能 而不是失去2個(gè)e 所需要的能量 3 影響因素電離能數(shù)值的大小取決于原子的核電荷數(shù) 及原子的 4 電離能的變化規(guī)律及應(yīng)用 1 規(guī)律 原子半徑 最外層電子數(shù) 堿金屬 稀有氣體 由小到大 減小 增大 2 應(yīng)用 可以用來(lái)判斷金屬原子在氣態(tài)時(shí)失電子的難易 電離能越小 表明該原子越 失電子 可以根據(jù)同一原子的逐級(jí)電離能的躍遷 判斷元素的化合價(jià) 例 如果I2 I1 元素易呈現(xiàn) 價(jià) 易 1 思考感悟2 同周期元素從左到右第一電離能大體增大 但第 A族和第 A族元素的第一電離能比相鄰元素要高 試解釋其原因 提示 同周期元素中 第 A族和第 A族的價(jià)電子排布分別為ns2 ns2np3 因p軌道處于全空和半充滿的相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài) 故失去1個(gè)電子需要的能量較大 第一電離能比相鄰元素高 二 電負(fù)性1 概念元素的原子在化合物中 的標(biāo)度 2 意義電負(fù)性越大 其原子在化合物中吸引電子的能力 吸引電子能力 越強(qiáng) 3 電負(fù)性的變化規(guī)律及應(yīng)用 1 變化規(guī)律 同周期 左 右 同主族 上 下 逐漸增大 逐漸減小 2 應(yīng)用 判斷金屬性 非金屬性強(qiáng)弱 越強(qiáng) 越強(qiáng) 判斷元素化合價(jià)的正負(fù) 負(fù)價(jià) 正價(jià) 判斷化學(xué)鍵的類型 離子鍵 共價(jià)鍵 思考感悟3 按照電負(fù)性的遞變規(guī)律可推測(cè) 元素周期表中電負(fù)性最大的元素和電負(fù)性最小的元素位于周期表中的哪個(gè)位置 提示 根據(jù)電負(fù)性的遞變規(guī)律 在周期表中 越往右 電負(fù)性越大 越往下 電負(fù)性越小 由此可知 電負(fù)性最強(qiáng)的元素位于周期表的右上方 最弱的元素位于周期表的左下方 三 元素的化合價(jià)1 元素的化合價(jià)與原子的核外電子排布尤其是 排布有著密切的關(guān)系 2 除 族的某些元素和0族外 元素的最高化合價(jià)等于它所在 3 非金屬元素的最高化合價(jià)和它的負(fù)化合價(jià)的絕對(duì)值之和等于 氫元素 氟元素 氧元素除外 4 稀有氣體元素的化合價(jià)通常為0 過(guò)渡金屬元素的價(jià)電子較多 并且各級(jí)電離能相差不大 因此過(guò)渡元素具有多種價(jià)態(tài) 價(jià)電子 族的序數(shù) 8 思考感悟4 元素的性質(zhì)通常指的是什么 提示 元素的原子半徑 元素的化合價(jià) 元素的金屬性 非金屬性 元素的電離能 電負(fù)性 元素的最高價(jià)氧化物的水化物的酸 堿性 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性等 1 能夠證明電子在原子核外是分層排布的事實(shí)是 A 電負(fù)性B 電離能C 電子親和能D 原子半徑解析 選B 原子核外的電子是分層排布的 同一能層的電子具有的能量相近 而不同能層的電子具有的能量差別較大 電離能反應(yīng)了原子或離子失去一個(gè)電子所消耗的能量 故失去同一能層上的電子消耗的能量差別較小 而失去不同能層上的電子消耗的能量差別較大 故可根據(jù)失去一個(gè)電子消耗的能量發(fā)生突變而確定原子核外電子是分層排布的 2 下列說(shuō)法不正確的是 A 第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子半徑 化合價(jià) 電子排布周期性變化的結(jié)果B 通常元素的第一電子親和能為正值 第二電子親和能為負(fù)值C 電負(fù)性是相對(duì)的 所以沒(méi)有單位D 分析元素電負(fù)性數(shù)值可以看出 金屬元素的電負(fù)性較小 非金屬元素的電負(fù)性較大解析 選A 原子核外電子排布的周期性變化導(dǎo)致元素性質(zhì)周期性變化 B是由數(shù)據(jù)分析得出的結(jié)論 C中電負(fù)性規(guī)定F元素為4 0 其他與之比較的結(jié)果 所以沒(méi)單位 D是金屬易失電子 電負(fù)性小 非金屬相反 3 2011年山東勝利油田第一中學(xué)高二質(zhì)檢 X Y為兩種元素的原子 X的陰離子與Y的陽(yáng)離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu) 由此可知 A X的原子半徑大于Y的原子半徑B X的電負(fù)性大于Y的電負(fù)性C X陰離子的半徑小于Y陽(yáng)離子的半徑D X的第一電離能小于Y的第一電離能 課堂互動(dòng)講練 1 電離能的有關(guān)規(guī)律 1 第一電離能 每個(gè)周期的第一種元素 氫和堿金屬 第一電離能最小 稀有氣體元素原子的第一電離能最大 同周期中自左至右元素的第一電離能呈增大的趨勢(shì) 同主族元素原子的第一電離能從上到下逐漸減小 2 逐級(jí)電離能 原子的逐級(jí)電離能逐漸增大 并有突躍現(xiàn)象 首先失去的電子是能量最高的電子 故第一電離能較小 以后再失去的電子都是能量較低的電子 所需要吸收的能量多 同時(shí) 失去電子后離子所帶正電荷對(duì)電子的吸引更強(qiáng) 從而電離能越來(lái)越大 當(dāng)電離能突然變大時(shí)說(shuō)明電子的主量子數(shù)發(fā)生了變化 即同一電子層中電離能相近 不同電子層中電離能有很大的差距 如表所示 鈉 鎂 鋁的電離能 kJ mol 1 3 金屬活動(dòng)性順序與相應(yīng)的電離能的大小順序不一致金屬活動(dòng)性順序表表示自左向右 在水溶液中金屬原子失去電子越來(lái)越困難 電離能是指金屬原子在氣態(tài)時(shí)失去電子成為氣態(tài)陽(yáng)離子的能力 它是金屬原子在氣態(tài)時(shí)活潑性的量度 由于金屬活動(dòng)性順序與電離能所對(duì)應(yīng)的條件不同 所以二者不可能完全一致 例如 堿金屬元素Li Na K Rb Cs的第一電離能分別為520kJ mol 1 496kJ mol 1 419kJ mol 1 403kJ mol 1 376kJ mol 1 由此可知 氣態(tài)鋰原子最不易失去電子 但在溶液中鋰原子的金屬活動(dòng)性卻最強(qiáng) 其主要原因是鋰原子形成水合離子時(shí)放出的能量最多 2 電離能的應(yīng)用 1 判斷元素原子核外電子的分層排布 這是由于層與層之間電離能相差很大 電離能數(shù)值在層與層電子之間呈突躍性變化 而同層內(nèi)電離能數(shù)值差別相對(duì)較小 如Na的第一到第七級(jí)電離能分別為 單位kJ mol 1 496 4562 6912 9543 13353 16610 20114 從中明顯看出在第一 第二電離能之間有突躍 故可判斷Na最外層只有1個(gè)電子 2 判斷金屬原子在氣態(tài)時(shí)失去電子的難易 3 判斷主族元素在元素周期表中的族序數(shù) 價(jià)電子數(shù) 進(jìn)而確定其最高化合價(jià) 特別提醒 由電離能的遞變規(guī)律可知 同周期主族元素從左到右 元素的第一電離能呈增大趨勢(shì) 但 A族的Be Mg Ca的第一電離能較同周期 A族的B Al Ga的第一電離能要大 A族的N P As的第一電離能較同周期 A族的O S Se的第一電離能要大 這是由于 A族元素的最外層電子排布為ns2 為全充滿較穩(wěn)定狀態(tài) 而 A族元素的最外層電子排布為ns2np3 為半充滿狀態(tài) 比 A族的ns2np4狀態(tài)穩(wěn)定 不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的能量 設(shè)其為E 如圖所示 試根據(jù)元素在周期表中的位置 分析圖中曲線的變化特點(diǎn) 并回答下列問(wèn)題 1 同主族內(nèi)不同元素的E值變化的特點(diǎn)是 各周期中E值的這種變化特點(diǎn)體現(xiàn)了元素性質(zhì)的 變化規(guī)律 2 同周期內(nèi) 隨原子序數(shù)增大 E值增大 但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象 試預(yù)測(cè)下列關(guān)系式中正確的是 填寫(xiě)編號(hào) E 砷 E 硒 E 砷 E 硒 E 溴 E 硒 3 估計(jì)1mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個(gè)電子所需能量E值的范圍 E 4 10號(hào)元素E值較大的原因是 解析 此題考查了元素第一電離能的變化規(guī)律和學(xué)生的歸納總結(jié)能力 1 從H Li Na K等可以看出 同主族元素隨元素原子序數(shù)的增大 E值變小 從H到He Li到Ne 從Na到Ar 均呈現(xiàn)明顯的周期性變化 2 從第二 三周期可以看出 第 A和 A族元素比同周期相鄰兩種元素E值都低 由此可推測(cè)E 砷 E 硒 E 溴 E 硒 3 根據(jù)同主族 同周期規(guī)律可以推測(cè) E K E Ca E Mg 4 10號(hào)元素是稀有氣體氖 該元素原子的最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 答案 1 隨著原子序數(shù)增大 E值變小周期性 2 3 485738 4 10號(hào)元素為氖 該元素原子最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 誤區(qū)警示 同一周期的主族元素從左到右第一電離能呈增大趨勢(shì) 原因是核電荷數(shù)增多 而電子層數(shù)不變 原子核對(duì)核外電子的吸引力增大 由于第一電離能與原子核外電子排布有關(guān) 所以在解答此類題目時(shí)注意第一電離能的總體變化趨勢(shì)與個(gè)別元素的反?，F(xiàn)象 互動(dòng)探究 1 圖中所給的主族元素中E值最大的元素是什么 2 若Na的第二 第三電離能為 4562kJ mol 6912kJ mol 則Na的常見(jiàn)化合價(jià)是多少 提示 1 主族元素中第一電離能最大的為F 2 Na的前三級(jí)電離能分別為496kJ mol 4562kJ mol 6912kJ mol 第一電離能與第二電離能差別較大 故Na常見(jiàn)的化合價(jià)為 1價(jià) 變式訓(xùn)練1現(xiàn)有核電荷數(shù)小于18的元素A 其電離能數(shù)據(jù)如下表所示 I1表示失去第1個(gè)電子的電離能 In表示失去第n個(gè)電子的電離能 單位為eV 1 外層電子離核越遠(yuǎn) 能量越高 電離能越 填 大 或 小 陽(yáng)離子電荷數(shù)越高 再失去電子時(shí) 電離能越 填 大 或 小 2 上述11個(gè)電子分屬 個(gè)電子層 3 去掉11個(gè)電子后 該元素還有 個(gè)電子 4 該元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的化學(xué)式是 解析 1 電子離核越遠(yuǎn) 能量越高 受原子核的引力越小 失去電子越容易 則電離能越小 陽(yáng)離子核電荷數(shù)越高 離子半徑越小 原子核對(duì)核外電子的引力越大 失電子越難 則電離能越大 2 據(jù)題目數(shù)據(jù) I1 I2較小 I3突然增大 說(shuō)明最外層有2個(gè)電子 I3到I10變化較小 但I(xiàn)11突然增大 說(shuō)明次外層有8個(gè)電子 又由于核電荷數(shù)小于18 所以A為Mg 3 Mg元素的原子去掉11個(gè)電子后 還有1個(gè)電子 4 Mg元素的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物為Mg OH 2 答案 1 小大 2 3 3 1 4 Mg OH 2 1 判斷元素的金屬性和非金屬性及其強(qiáng)弱 1 金屬的電負(fù)性一般小于2 非金屬的電負(fù)性一般大于2 而位于非金屬三角區(qū)邊界的 類金屬 如鍺 銻等 的電負(fù)性則在2左右 它們既有金屬性 又有非金屬性 2 金屬元素的電負(fù)性越小 金屬元素越活潑 非金屬元素的電負(fù)性越大 非金屬元素越活潑 2 判斷元素的化合價(jià) 1 電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱 元素的化合價(jià)為正值 2 電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強(qiáng) 元素的化合價(jià)為負(fù)值 3 判斷化學(xué)鍵的類型一般認(rèn)為 1 如果兩個(gè)成鍵元素原子間的電負(fù)性差值大于1 7 它們之間通常形成離子鍵 2 如果兩個(gè)成鍵元素原子間的電負(fù)性差值小于1 7 它們之間通常形成共價(jià)鍵 特別提醒 1 元素電負(fù)性的值是個(gè)相對(duì)的量 沒(méi)有單位 2 元素電負(fù)性的概念最先是由鮑林于1932年在研究化學(xué)鍵性質(zhì)時(shí)提出來(lái)的 以氟的電負(fù)性為4 0和鋰的電負(fù)性為1 0作為標(biāo)度 然后根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能推算其他元素的相對(duì)電負(fù)性的數(shù)值 后人做了更精確的計(jì)算 數(shù)值有所修改 有A B C D E5種元素 它們的核電荷數(shù)依次增大 且都小于20 其中C E是金屬元素 A和E屬同一族 它們?cè)拥淖钔鈱与娮优挪紴閚s1 B和D也屬同一族 它們?cè)幼钔鈱拥膒能級(jí)電子數(shù)是s能級(jí)電子數(shù)的兩倍 C原子最外層上電子數(shù)等于D原子最外層上電子數(shù)的一半 A B C D E五種元素的電負(fù)性分別為2 5 3 5 0 8 2 1 1 5中的一種 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 A是 用化學(xué)符號(hào)填空 下同 B是 C是 D是 E是 2 A B C D E的電負(fù)性分別為 A B C D E 3 由電負(fù)性判斷 以上五種元素中金屬性最強(qiáng)的是 非金屬性最強(qiáng)的是 填元素符號(hào) 4 當(dāng)B與A C D分別形成化合物時(shí) B顯 價(jià) 其他元素顯 價(jià) 填 正 或 負(fù) 5 當(dāng)B與A C D E 與E形成E2B 分別形成化合物時(shí) 化合物中有離子鍵的是 有共價(jià)鍵的是 思路點(diǎn)撥 解答本題時(shí)注意以下三點(diǎn) 1 電負(fù)性的遞變規(guī)律 2 由電負(fù)性判斷元素種類的方法 3 由電負(fù)性差值判斷化學(xué)鍵類型 解析 A E均為 A族元素且E為金屬元素 則A為H 由于B D為同族且最外層的p能級(jí)電子數(shù)為s能級(jí)電子數(shù)的2倍 則B D的價(jià)電子排布為ns2np4 為 A族元素 則B為O D為S E為K C為3s23p1 為Al 五種元素中 屬于金屬的是Al K且活潑性 K Al 則K的電負(fù)性為0 8 Al的電負(fù)性為1 5 屬于非金屬的是H S O 非金屬性 O S H 則電負(fù)性O(shè)為3 5 S為2 5 H為2 1 當(dāng)O與H S Al形成化合物時(shí) 由于O的電負(fù)性大 所以O(shè)為負(fù)價(jià) 其他元素為正價(jià) 當(dāng)形成化合物時(shí) 兩元素電負(fù)性差值小于1 7的形成的為共價(jià)鍵 兩元素電負(fù)性差值大于1 7的形成的為離子鍵 答案 1 HOAlSK 2 2 13 51 52 50 8 3 KO 4 負(fù)正 5 Al2O3 K2OH2O SO2 SO3 H2O2 規(guī)律方法 1 金屬元素越容易失電子 電負(fù)性越小 其金屬性越強(qiáng) 非金屬元素越容易得電子 電負(fù)性越大 其非金屬性越強(qiáng) 故可以用電負(fù)性來(lái)度量金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱 2 并不是所有電負(fù)性差大于1 7的都形成離子化合物 如H的電負(fù)性為2 1 F的電負(fù)性為4 0 電負(fù)性差為1 9 但HF為共價(jià)化合物 應(yīng)注意這些特殊情況 變式訓(xùn)練2 2010年高考山東卷改編題 C和Si元素在化學(xué)中占有極其重要的地位 1 寫(xiě)出Si的基態(tài)原子核外電子排布式 從電負(fù)性角度分析 C Si和O元素的非金屬活潑性由強(qiáng)至弱的順序?yàn)?2 CH4中共用電子對(duì)偏向C SiH4中共用電子對(duì)偏向H 則C Si H的電負(fù)性由大到小的順序?yàn)?解析 1 依據(jù)C Si O在元素周期表中的位置 可知三者的電負(fù)性大小順序?yàn)镺 C Si 故三者的非金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)?O C Si 2 由于元素電負(fù)性越大 吸引電子能力越強(qiáng) 根據(jù)電子對(duì)偏向情況得C Si H的電負(fù)性大小為 C H Si 答案 1 1s22s22p63s23p2O C Si 2 C H Si 處于相鄰兩個(gè)周期的主族元素A B C D 它們的原子半徑依次變小 A離子和B離子的電子層相差兩層 且能形成BA2型的離子化合物 C的離子帶3個(gè)單位正電荷 D的氣態(tài)氫化物通式為H2R D在它的最高價(jià)氧化物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是40 原子核中有16個(gè)中子 試回答 1 寫(xiě)出A B C D的元素符號(hào) A B C D 2 B C D的第一電離能從大到小的順序 3 A B C的電負(fù)性從大到小的順序 4 向D的氫化物的水溶液中滴入少量A的單質(zhì) 發(fā)生了什么現(xiàn)象 寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 解析 由BA2為離子化合物可以推知 B為 2價(jià) 原子最外層有2個(gè)電子 A為 1價(jià) 原子最外層有7個(gè)電子 C最外層有3個(gè)電子 D在氫化物中呈 2價(jià) 最高價(jià)氧化物為DO3 由其中D占40 可求出D相對(duì)原子質(zhì)量為32 質(zhì)子數(shù)為16 即S 綜合上述信息可以推出各元素 答案 1 BrMgAlS 2 S Mg Al 3 Br Al Mg 4 溶液變渾濁 Br2的深紅棕色退去H2S Br2 S 2HBr 規(guī)律方法 Mg Al為同周期元素 Mg為 A族 Al為 A族 同周期元素的第一電離能從左到右變化趨勢(shì)是逐漸增大的 但第 A族和第 A族元素由于結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性比相鄰元素大 故I1 Mg I1 Al 變式訓(xùn)練3 2010年高考上海卷 幾種短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià)如下表 下列敘述正確的是 A X Y元素的金屬性 X YB 一定條件下 Z單質(zhì)與W的常見(jiàn)單質(zhì)直接生成ZW2C Y的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物能溶于稀氨水D 一定條件下 W單質(zhì)可以將Z單質(zhì)從其氫化物中置換出來(lái) 解析 選D 由化合價(jià)可知 X為第 A族金屬元素 Y為第 A族金屬元素 Z為第 A族非金屬元素 W為第 A族非金屬元素 X Y的原子半徑相近 Z和W的原子半徑相近 但Z和W的原子半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于X Y的原子半徑 由此可推斷出Z和W是位于第2周期的非金屬元素 X和Y是位于第3周期的金屬元素 所以X是Mg Y是Al 其金屬性X Y A錯(cuò)誤 W是O元素 Z是N元素 兩者的單質(zhì)反應(yīng)直接生成NO B錯(cuò)誤 Y的最高價(jià)氧化物的水化物是氫氧化鋁 不溶于稀氨水 C錯(cuò)誤 一定條件下 氧氣可以和氨氣反應(yīng)生成水和氮?dú)?D正確 探究整合應(yīng)用 如圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖 請(qǐng)回答以下問(wèn)題 1 認(rèn)真分析圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律 將Na Ar之間六種元素用短線連接起來(lái) 構(gòu)成完整的圖象 2 圖中5號(hào)元素在周期表中的位置是 3 圖中出現(xiàn)的元素中最活潑的金屬元素為 4 寫(xiě)出圖中6號(hào)元素的價(jià)電子排布式 解析 1 參考第2周期Li Ne的圖象作圖 2 上圖中5號(hào)元素在周期表中的位置是第3周期 A族 3 因同主族元素隨著原子序數(shù)的增加I1逐漸減小 而每一周期中 A族元素的電離能最小 故圖中所列的最活潑的金屬為Rb 4 圖中6號(hào)元素為Cl 電子排布式為 1s22s22p63s23p5 故價(jià)電子排布式為3s23p5 2 第3周期 A族 3 Rb 4 3s23p5 答案 1 知能優(yōu)化訓(xùn)練 本部分內(nèi)容講解結(jié)束 點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄 按ESC鍵退出全屏播放 謝謝使用 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全