1、-1-第二课时第二课时元素周期律元素周期律-2-素养目标1.分析原子结构中原子核对核外电子作用力的变化,理解原子半径、第一电离能和电负性的递变规律及其原因,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.通过原子半径、第一电离能和电负性的数据和图示,掌握相关规律,培养证据推理与模型认知的核心素养。-3-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.元素周期律的本质是:随着原子序数的递增,原子核外电子排布呈周期性变化。2.同周期元素自左向右,原子半径逐渐减小,同主族自上而下,原子半径逐渐增大。3.同周期元素自左向右,元素的金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。-4-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.原子半
2、径(1)影响因素。(2)递变规律。-5-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】除0族元素外,原子半径最小和最大的元素都在第A族,该说法是否正确?提示:正确。原子半径最小的是H,原子半径最大的是Fr,二者都在第A族。-6-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断2.电离能(1)第一电离能的概念: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)第一电离能的变化规律。同一周期从左到右,元素的第一电离能呈逐渐增大的趋势。同一主族从上到下,元素的第一电离能逐渐减小。(3)第A族和第A族电离能“异常”的原因。第A族如B和Al的第一电离能较第A族Be、Mg小
3、的原因:失去的能量最高的电子处于np能级,该能级的能量比同周期第A族的ns能级的能量高。第A族如O、S的第一电离能较第A族N、P小的原因是:第A族N、P np能级的电子排布半充满,比较稳定,电离能较高。-7-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微思考2】非金属性越强的元素,其第一电离能就越大吗?举例说明。提示:不是。如氧的非金属性比氮的非金属性强,但氧的第一电离能小于氮。-8-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断3.电负性(1)键合电子:元素相互化合时原子间产生化学作用力,形象地称为化学键。原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。(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
4、。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。衡量标准:以氟的电负性为4.0,锂的电负性为1.0作为相对标准。(3)递变规律。同周期自左向右,元素的电负性逐渐变大(稀有气体元素除外)。同主族自上而下,元素的电负性逐渐变小。-9-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断(4)应用:判断元素金属性和非金属性的强弱。金属元素的电负性一般小于1.8。非金属元素的电负性一般大于1.8。位于非金属三角区边界的“类金属”,电负性在1.8左右,既表现金属性,又表现非金属性。【微思考3】元素周期表中电负性最大的元素和最小的元素分别是什么元素(放射性元素除外)?提示:电负性最大的元素是F,电负性最小的元素是Cs。-1
5、0-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.原子半径:r(Si)r(C)r(B)。()2.离子半径:r(Li+)r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+)。()3.能层数多的元素的原子半径一定比能层数少的元素的原子半径大。()4.原子失去2个电子所需要的能量是其失去1个电子所需能量的2倍。()5.一般认为元素的电负性小于1.8的为金属元素,大于1.8的为非金属元素。()6.同周期元素从左到右,第一电离能有增大的趋势,故第一电离能CNACD;离子半径C3-D-B+A2+。(3)请比较A与A2+、D与D-的半径大小。提示:AA2+Dr(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)同主
6、族元素,随着电子层数递增,其原子半径逐渐增大。例如:r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cl);r(Fe)r(Fe2+)r(Fe3+)电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小。例如:r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)带相同电荷的离子,电子层数越多,半径越大。例如:r(Li+)r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+);r(O2-)r(S2-)r(Se2-)r(Na+)r(Mg2+)-16-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测素能应用典例1四种元素基态原子的电子排布式如下:1s22s22p63s23p4;1s22s22p63s23p3;1s2
7、2s22p3;1s22s22p5。四种原子按半径由大到小的顺序排列正确的是()A.B.C.D.答案:B解析:由四种元素基态原子的电子排布式可知,为S原子,为P原子,为N原子,为F原子,其中P、S元素处于第三周期,P原子的核电荷数小于S,则P的原子半径大于S;N和F元素处于第二周期,N原子的核电荷数小于F,则N的原子半径大于F;S原子比N原子多一个电子层,则S的原子半径大于N原子,综上所述,原子半径由大到小的顺序为PSNF。-17-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测规律总结 比较微粒半径的一般思路(1)“一层”:先看电子层数,电子层数越多,微粒半径一般越大。(2)“二核”:若电子层
8、数相同则看核电荷数,核电荷数越大,微粒半径越小。(3)“三电子”:若电子层数、核电荷数均相同,则看核外电子数,电子数多的半径大。-18-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测变式训练1-1下列各组粒子半径大小的比较错误的是()A.KNaLiB.Na+Mg2+Al3+C.Mg2+Na+F-D.Cl-F-F答案:C解析:同一主族元素原子的半径从上到下越来越大,A项正确。核外电子排布相同的离子,核电荷数越大,半径越小,B项正确,C项符合题目要求。Cl-比F-多一个电子层,Cl-F-;F-比F多一个电子,半径大小为F-F,D项正确。-19-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测变式
9、训练1-2试比较以下微粒半径的大小。(1)根据元素周期律,原子半径GaAs,第一电离能GaAs(填“”或“”或“。-20-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)(3)r(O2-)r(Na+)解析:(1)同周期主族元素的原子半径随原子序数的递增而逐渐减小,Ga与As在周期表中同位于第四周期,Ga位于第A族,As位于第A族,则原子半径:GaAs。Ga、As原子的价电子排布式分别为4s24p1、4s24p3,其中As原子的4p能级处于半充满的稳定状态,其第一电离能较大,则第一电离能:GaSi。(3)由图示可知,这八种元素分别为H、C、N、O、Na、Al、S、Cl,O2-和Na+
10、具有相同的电子层结构,根据“序小径大”规律可知r(O2-)r(Na+)。-21-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测电离能电离能问题探究元素的第一电离能的周期性-22-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测问题思考:(1)据图可知,第A族和第A族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高,解释原因。提示:同周期元素中,第A族元素的价电子排布为ns2,第A族元素的价电子排布为ns2np3,最外层s能级分别为全充满、p能级分别为全空或半充满状态,比较稳定,失去一个电子需要的能量相对较大,故其第一电离能比同周期相邻元素的要高。-23-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测
11、(2)根据Na、Mg、Al的电离能数据(见教材24页),回答:为什么同一元素的电离能逐级增大?为什么Na、Mg、Al的化合价分别为+1、+2、+3?提示:同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1I2I3I2、I4I3In+1In。Na的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。-24-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测深化拓展1.
12、第一电离能与原子核外电子排布的关系(1)第一电离能的变化与元素原子的核外电子排布有关。通常情况下,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。例如P的第一电离能比硫的大,Mg的第一电离能比Al的大。(2)第三周期元素第一电离能的大小关系为I1(Ar)I1(Cl)I1(P)I1(S)I1(Si)I1(Mg)I1(Al)I1(Na)。-25-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测2.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
13、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,因此当元素原子失去不同能层的电子时电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价。如果电离能在In与In+1之间发生突变,则元素的原子易形成+n价离子,或主族元素的最高化合价为+n价。某元素的逐级电离能若I2I1,则该元素通常显+1价;若I3I2I1,则该元素通常显+2价;若I4I3I2I1,则该元素通常显+3价。-26-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测素能应用典例2第一电离能I1是指气态原子X(g)失去一个电子成为气态阳离子X+(g)所需的能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序
14、数变化的曲线图。-27-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测请回答以下问题:(1)认真分析上图中同周期元素第一电离能的变化规律,将NaAr之间六种元素用短线连接起来,构成完整的图像。(2)从上图分析可知,同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是 。(3)N元素的第一电离能比C、O元素的第一电离能大的原因是 。(4)气态锂原子失去核外不同电子所需的能量分别为:失去第一个电子为519 kJmol-1,失去第二个电子为7 296 kJmol-1,失去第三个电子为11 799 kJmol-1,由此数据分析锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量的原因:。-
15、28-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测答案:(1)(2)从上到下依次减小(3)N原子2p能级半充满,相对稳定(4)Li原子失去一个电子后变成Li+,Li+已形成稳定结构,再失去电子很困难-29-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:(1)根据题图可知,同一周期元素中,元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大的趋势,但第A族元素的第一电离能大于第A族元素,第A族元素的第一电离能大于第A族元素,据此将NaAr之间的元素用短线连接起来即可。(2)以题图第A族为例,同一主族元素原子的第一电离能(I1)从上到下依次减小,其他主族递变规律类似。(3)由于N原子2p能级半充满
16、,相对稳定,所以N元素的第一电离能比C、O元素的第一电离能大。(4)由于Li原子失去一个电子后变成Li+,Li+已形成稳定结构,再失去电子很困难,所以锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。-30-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测规律总结 各元素原子的电离能大小,主要取决于原子的电子层结构、核电荷数以及原子半径的大小。随着核电荷数递增,元素的第一电离能呈现周期性变化。同周期元素的第一电离能在增大趋势中出现第A族第A族、第A族第A族这两处例外。-31-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测变式训练2下列叙述正确的是()A.第三周期所含元素
17、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答案:A解析:同周期元素中碱金属的第一电离能最小,稀有气体的第一电离能最大,故A项正确,C项不正确。由于镁的3s能级全充满,3p能级全空,而铝的3s能级全满,3p能级中有一个电子,故铝的第一电离能小于镁,B项不正确。钾比镁电子层数多,原子半径大,更易失去电子,故钾的第一电离能小于镁,D项错误。-32-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测电负性电负性问题探究问题思考:(1)同主族元素的电负性有何变化规律?同周期主族元素的电负性与原子半径之间有何关系?提示:
18、同主族元素,核电荷数越大电负性越小。同周期主族元素的电负性随原子半径的减小而增大。-33-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测(2)元素周期表中电负性最大的元素是哪种元素?电负性最小的元素是哪种元素(放射性元素除外)?提示:电负性最大的元素为F元素;电负性最小的元素为Cs元素。(3)钙元素的电负性应该在哪两种主族元素之间?提示:根据Ca元素在周期表中的位置,可知电负性:KCaMg。-34-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测深化拓展1.依据电负性判断元素的金属性和非金属性(1)金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于金属、非金属分界线两侧
19、的元素的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。(2)金属元素的电负性越小,金属性越强;非金属元素的电负性越大,非金属性越强。2.依据电负性判断元素的化合价(1)电负性数值小的元素,在化合物中吸引键合电子的能力弱,元素的化合价为正值。(2)电负性数值大的元素,在化合物中吸引键合电子的能力强,元素的化合价为负值。-35-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测3.利用电负性解释元素的“对角线”规则在元素周期表中,某些主族元素与其右下方的主族元素(如图所示)的有些性质是相似的,被称为“对角线规则”。“对角线规则”可以通过元素的电负性进行解释:Li、Mg的电负性分别为1.0、1.
20、2;Be、Al的电负性分别为1.5、1.5;B、Si的电负性分别为2.0、1.8。它们的电负性接近,说明它们对键合电子的吸引力相当,它们表现出的性质相似。如Li、Mg在空气中燃烧的产物分别为Li2O和MgO;Be(OH)2、Al(OH)3均属于难溶的两性氢氧化物;B、Si的含氧酸都是弱酸等。-36-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测素能应用典例3不同元素的原子在化合物中吸引电子的能力大小可用电负性表示,若电负性越大,则原子吸引电子的能力越大,在所形成的分子中成为显负电性的一方。下面是某些短周期元素的电负性:元素LiBeBCOF电负性0.981.572.042.533.443.98
21、元素NaAlSiPSCl电负性0.931.611.902.192.583.16-37-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测(1)通过分析电负性的变化规律,确定N、Mg的电负性(x)范围:x(N);x(Mg)。(2)推测电负性(x)与原子半径的关系是 。(3)某有机物的分子中含有SN键,在SN键中,你认为共用电子对偏向(写原子名称)。(4)经验规律告诉我们当成键两元素的电负性的差值大于1.7时,一般形成离子键,当电负性差值小于1.7时,一般形成共价键,试推断AlBr3中化学键的类型是。(5)在元素周期表中,电负性最小的元素的位置为(放射性元素除外)。答案:(1)2.533.440.9
22、31.57(2)电负性越小,原子半径越大(3)氮(4)共价键(5)第六周期第A族-38-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:由所给数据分析可知:同周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大;同主族元素从上到下,电负性逐渐减小。(1)同周期中x(Na)x(Mg)x(Al),同主族中x(Mg)x(Be),综合可得0.93x(Mg)1.57,同理2.53x(N)x(Si),x(C)x(P),x(O)x(Cl),则可推知:x(N)x(S),故在S N键中,共用电子对应偏向N原子。(4)查表知:AlCl3中两元素电负性差值1.551.7,又x(Br)SSeTe,第一电离能最小的是Te原子,故
23、选D。-48-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测3.下列是几种基态原子的电子排布式,电负性最大的原子是()A.1s22s22p4B.1s22s22p63s23p3C.1s22s22p63s23p2D.1s22s22p63s23p64s2答案:A解析:不同元素的原子在分子内吸引电子的能力大小可用电负性表示,元素的非金属性越强其电负性越大。同一周期中的主族元素,电负性随着原子序数的增大而增大;同一主族中,元素的电负性随着原子序数的增大而减小。A是O元素,B是P元素,C是Si元素,D是Ca元素,非金属性最强的元素是O元素,即电负性最大的元素是O元素,故选A。-49-课堂篇素养提升探究1
24、探究2探究3素养脉络随堂检测4.如图是第三周期1117号元素某些性质变化趋势的柱形图,下列有关说法中正确的是()A.y轴表示的可能是基态的原子失去一个电子所需要的最小能量B.y轴表示的可能是原子在化合物中吸引电子的能力C.y轴表示的可能是原子半径D.y轴表示的可能是形成基态离子转移的电子数答案:B-50-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测解析:第三周期Mg(或P)的3p能级为全空(或半充满)状态,较为稳定,Mg(或P)的第一电离能大于Al(或S),故A错误;同周期元素从左到右,电负性逐渐增大,B正确;同周期元素从左到右,原子序数逐渐增大,原子半径逐渐减小,C错误;同周期金属元素形
25、成基态离子转移的电子数逐渐增多,非金属元素形成基态离子所需要的电子数逐渐减少,D错误。-51-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养脉络随堂检测5.A、B、D、E、G、M六种元素位于元素周期表前四周期,原子序数依次增大。其中,元素A的一种核素无中子,B的单质既可以由分子组成也可以形成空间网状结构,化合物DE2为红棕色气体,G是前四周期中电负性最小的元素,M的原子核外电子数比G多10。请回答下列问题:(1)基态G原子的电子排布式是,M在元素周期表中的位置是。(2)元素B、D、E的第一电离能由大到小的顺序为(用元素符号表示,下同),电负性由大到小的顺序为。-52-课堂篇素养提升探究1探究2探究3素养
26、脉络随堂检测答案:(1)1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1第四周期第B族(2)NOCONC解析:根据题给信息可以确定A为氢元素,B为碳元素(C60是由分子组成的碳单质,金刚石形成空间网状结构),D为氮元素,E为氧元素,G为钾元素,M为铜元素。(1)G为钾元素,基态钾原子的核外有19个电子,电子排布式是1s22s22p63s23p64s1或Ar4s1;M为铜元素,在元素周期表中的位置是第四周期第B族。(2)同周期元素由左向右第一电离能呈递增趋势,但第A族元素价电子构型为ns2np3,p能级为半充满状态,较稳定,第一电离能比同周期第A族元素的第一电离能大,故元素C、N、O的第一电离能由大到小的顺序为NOC,而电负性由大到小的顺序为ONC。
