高中化學(xué) 1.2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)課件 新人教版選修3.ppt

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1、第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì),在元素周期表中,周期和主族是怎樣劃分的?主族元素的核外電子排布與該元素的周期序數(shù)和主族序數(shù)之間有什么樣的對(duì)應(yīng)關(guān)系? 提示元素周期表有7個(gè)橫行,也就是7個(gè)周期。周期的序數(shù)就是該周期元素原子具有的電子層數(shù)。由短周期元素和長周期元素共同組成的族稱為主族。 主族元素的最外層電子數(shù)等于該元素所在的主族序數(shù),主族元素的電子層數(shù)等于該元素所在的周期序數(shù)。,1,以第三周期為例,說明同一周期中元素原子得失電子能力的變化規(guī)律,并從原子結(jié)構(gòu)的角度分析原因。 提示同一周期中元素原子得失電子能力的變化規(guī)律:同一周期各元素原子的核外電子層數(shù)相同,從左到右核電荷數(shù)依次增多,原子半徑逐漸變小,原

2、子核對(duì)最外層電子的吸引力越來越強(qiáng),原子失電子能力逐漸減弱,得電子能力逐漸增強(qiáng)。例如:鈉、鎂、鋁三種元素,與水反應(yīng)越來越難,失電子能力減弱;磷、硫、氯三種元素,與氫氣反應(yīng)越來越容易,得電子能力增強(qiáng)。,2,1了解元素周期表的結(jié)構(gòu)。 2了解元素周期表與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 3會(huì)分析元素性質(zhì)的周期性變化規(guī)律。 4了解元素電離能電負(fù)性的含義,并能用以解釋元素的 某些性質(zhì)。,隨著元素原子的核電荷數(shù)遞增,每到出現(xiàn)____________, 就開始建立一個(gè)新的電子層,隨后最外層上的電子逐漸 _____,最后達(dá)到___個(gè)電子,出現(xiàn)稀有氣體,如此循環(huán)往復(fù)這就是元素周期表中的一個(gè)個(gè)周期。 元素周期表的形成是由于元素的

3、__________________發(fā)生周期性的重復(fù)。 元素周期表的周期不是單調(diào)的,每一周期里元素的數(shù)目并不是一樣多,而是隨周期序數(shù)的遞增逐漸_____,同時(shí),金屬元素的數(shù)目也逐漸_____。,1.,2,堿金屬元素,多,8,原子核外電子排布,3,增多,增多,增,寫出下表中元素?cái)?shù)目及金屬元素?cái)?shù)目 因而,我們可以把元素周期表的周期發(fā)展形象地比喻成 _____________。,4,2,8,8,18,18,32,0,2,3,14,15,30,螺殼上的螺旋,原子半徑 原子半徑的大小取決于兩個(gè)相反的因素:一是電子的能層數(shù),另一個(gè)因素是核電荷數(shù)。一般來說同一周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸_____;

4、同一主族元素從上到下,原子半徑逐漸_____。 電離能 ________________________________________________叫做電離能,單位__________。________________________ _________________叫做第一電離能;________________,1.,2,減小,增大,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,kJmol1,氣態(tài)中性原子失去第一個(gè),電子所需要的能量,氣態(tài)一價(jià)陽離子,_________________________叫做第二電離能。如果對(duì)同一基態(tài)原子有第一、第二、第三、第四電離能,則其電離能將逐級(jí)_

5、________。 電負(fù)性 電負(fù)性用來描述___________________________________ ___。電負(fù)性是相對(duì)值,沒有單位。,失去一個(gè)電子所需要的能量,逐漸增大,3,不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大,小,填充下表 提示3二1s22s111三1s22s22p63s119四1s22s22p63s23p64s137五1s22s22p63s23p63d104s24p65s155 六Xe6s1,【慎思1】,填充下表,人們將元素周期表分為五個(gè)區(qū),并以最后填入電子的軌道能級(jí)符號(hào)作為該區(qū)的符號(hào),請(qǐng)?zhí)畛湎卤怼?【慎思2】,提示,元素的第一電離能有什么變化規(guī)律? 提示一般來說同一周期元

6、素,從左向右,第一電離能逐漸增大,同一主族元素從上到下,第一電離能逐漸減小。,【慎思3】,元素電負(fù)性有什么變化規(guī)律? 提示以氟的電負(fù)性為4.0和鋰的電負(fù)性為1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。 隨原子序數(shù)的遞增,元素原子的電負(fù)性呈周期性變化。 同周期,自左到右,元素原子的電負(fù)性逐漸增大(稀有氣體除外)。 同主族,自上到下,元素原子的電負(fù)性逐漸減小。 對(duì)副族而言,同族元素的電負(fù)性也大體呈現(xiàn)這種變化趨勢。因此,電負(fù)性大的元素集中在元素周期表的右上角,電負(fù)性小的元素位于元素周期表的左下角。,【慎思4】,原子結(jié)構(gòu)與周期的關(guān)系 (1)周期數(shù)電子層數(shù) (2)各周期元素種數(shù)與相應(yīng)能級(jí)組的原子軌道關(guān)系,1,各周期元素的數(shù)目等

7、于相應(yīng)能級(jí)組中原子軌道所能容納的電子總數(shù)。,原子結(jié)構(gòu)與族的關(guān)系 (1)對(duì)主族元素:主族元素的族序數(shù)原子的最外層電子數(shù),同主族元素原子的價(jià)層電子排布完全相同,價(jià)電子全部排布在ns或ns、np軌道上。(見下表)。 當(dāng)主族元素失去全部價(jià)電子后,表現(xiàn)出該元素的最高正價(jià)(O,F(xiàn)除外)。 (2)稀有氣體的價(jià)電子排布為1s2或ns2np6。,2,(3)過渡元素(副族和族)同一縱行原子的價(jià)層電子排布基本相同(見下表)。 B族B族可失去ns2和(n1)d軌道上的全部電子。所以,最高正價(jià)數(shù)族序數(shù)。,族可失去最外層的s電子和次外層的部分d電子,所以最高正價(jià)低于族序數(shù)(8) 。 B族可失去ns1電子和部分(n1)d

8、電子,所以B族的族序數(shù)<最高正價(jià),B族只失去ns2電子,B族的族序數(shù)最高正價(jià)。,某元素的原子序數(shù)為29,試問: (1)此元素原子的電子總數(shù)是多少? (2)它有多少個(gè)電子層?有多少個(gè)能級(jí)? (3)它的外圍電子構(gòu)型是什么? (4)它屬于第幾周期?第幾族?主族還是副族? (5)它有多少個(gè)未成對(duì)電子?,【例1】,解析解答該題需掌握原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系和原子核外電子排布的規(guī)律。根據(jù)核外電子排布原理,該元素的核外電子排布應(yīng)為1s22s22p63s23p63d104s1,共有29個(gè)電子,為Cu元素。從核外電子排布式中可以得出n4,有4個(gè)電子層,所以為第四周期元素,外圍電子排布為3d104s1,

9、所以在B族。外圍電子的電子排布圖為 ,所以有1個(gè)未成對(duì)電子。 答案(1)29(2)4個(gè)電子層7個(gè)能級(jí)(3)3d104s1(4)第四周期B族副族(5)有1個(gè)未成對(duì)電子,解該類題首先由元素的原子序數(shù),寫出該元素原子結(jié)構(gòu)的電子排布式和電子排布圖,然后依據(jù)以下內(nèi)容解題: (1)元素的電子層數(shù)能級(jí)組中最高主量子數(shù)周期數(shù)。 (2)主族元素原子的價(jià)層電子數(shù)該元素在周期表中的族序數(shù)。,某元素原子共有三個(gè)價(jià)電子,其中一個(gè)價(jià)電子位于第三能層d軌道,試回答: (1)寫出該原子核外電子排布式。 (2)指出該元素的原子序數(shù)、周期數(shù)和族數(shù),是金屬元素還是非金屬元素以及最高化合價(jià)。 解析此題的關(guān)鍵是根據(jù)外圍電子排布寫出核

10、外電子排布式。有三個(gè)價(jià)電子其中一個(gè)價(jià)電子在3d,則其他兩個(gè)價(jià)電子必在4s上,外圍電子排布為3d14s2,原子序數(shù)是21,在第四周期,B族,是金屬元素,最高化合價(jià)是3。 答案(1)電子排布式為1s22s22p63s23p63d14s2 (2)該元素的原子序數(shù)為21,第四周期B族,是金屬元素,最高化合價(jià)為3。,【體驗(yàn)1】,微粒半徑的比較規(guī)律 在中學(xué)要求的范疇內(nèi)可按“三看”規(guī)律來比較微粒半徑的大小。 “一看”電子層數(shù):當(dāng)電子層數(shù)不同時(shí),電子層越多,半徑越大。 “二看”核電荷數(shù):當(dāng)電子層數(shù)相同時(shí),核電荷數(shù)越大,半徑越小。 “三看”核外電子數(shù):當(dāng)電子層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時(shí),核外電子數(shù)越多,半徑越大。,1

11、,判斷微粒半徑大小的規(guī)律 (1)同周期,從左到右,原子半徑依次減小。 (2)同主族,從上到下,原子或同價(jià)態(tài)離子半徑均增大。 (3)陽離子半徑小于對(duì)應(yīng)的原子半徑,陰離子半徑大于對(duì)應(yīng)的原子半徑,如r(Na)r(Cl)r(K)r(Ca2)。 (5)不同價(jià)態(tài)的同種元素的離子,核外電子多的半徑大,如r(Fe2)r(Fe3),r(Cu)r(Cu2)。,2,下列化合物中陰離子半徑和陽離子半徑之比最大的是 ()。 ALiI BNaBr CKCl DCsF 解析堿金屬離子半徑:Li

12、布式的原子中,半徑最大的是 ()。 A1s22s22p63s23p1 B1s22s22p3 C1s22s22p2 D1s22s22p63s23p4 解析A、B、C、D對(duì)應(yīng)的元素分別為Al、N、C、S,根據(jù)原子半徑比較規(guī)律其中原子半徑最大的為Al。 答案A,【體驗(yàn)2】,元素第一電離能的周期性變化 (1)同一周期內(nèi),隨著原子序數(shù)的增加,原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外),原子核對(duì)核外電子的吸引越來越強(qiáng),元素的原子越來越難失電子,因此元素的第一電離能呈增大的趨勢。同一周期內(nèi),堿金屬的第一電離能最小,稀有氣體的第一電離能最大。 (2)同一主族,從上到下,隨著核電荷數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸

13、增大,原子核對(duì)外層電子的吸引越來越弱,元素的原子越來越易失電子,故同一主族,隨著電子層數(shù)的增加,元素的第一電離能逐漸減小。,1,第一電離能與原子核外電子排布 (1)第一電離能的變化與元素原子的核外電子排布有關(guān)。通常情況下,當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)、半滿(p3、d5、f7)和全滿(p6、d10、f14)結(jié)構(gòu)時(shí),原子的能量較低,該元素具有較大的第一電離能。故磷的第一電離能比硫的大,Mg的第一電離能比Al的大。 (2)第三周期元素的第一電離能的大小關(guān)系為:I1(Ar)I1(Cl)I1(P)I1(S)I1(Si)I1(Mg)I1(Al)I1(Na)。 (3)在同

14、周期元素中稀有氣體的第一電離能最大。金屬越活潑,金屬元素的第一電離能越小;非金屬越活潑,非金屬元素的第一電離能越大。,2,用電離能判斷元素的主要化合價(jià) 鈉、鎂、鋁的電離能數(shù)據(jù)如下表所示。,3,由上表可知,鈉原子的第一電離能較低,而第二電離能突躍式變高,也就是說I2I1。這說明鈉原子很容易失去1個(gè)電子成為1價(jià)陽離子,形成具有稀有氣體元素原子電子層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)后,核對(duì)外層電子的有效吸引作用變得更強(qiáng)。因此,鈉元素的常見價(jià)態(tài)為1價(jià)。一般情況下,鈉原子不能生成2價(jià)陽離子。類似地,鎂元素的I3I2,鋁元素的I4I3說明鎂原子通常形成2價(jià)陽離子,鋁原子通常形成3價(jià)陽離子。,氣態(tài)中性原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣

15、態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1),氣態(tài)正離子繼續(xù)失去電子所需要的最低能量依次稱為第二電離能(I2),第三電離能(I3)下表是第三周期部分元素的電離能單位:eV(電子伏特)數(shù)據(jù)。,【例3】,下列說法正確的是 ()。 A甲的金屬性比乙強(qiáng)B乙的化合價(jià)為1價(jià) C丙不可能為非金屬元素 D丁一定為金屬元素 解析由表格可知,甲的第一電離能小于乙,表明甲比乙易失去第一個(gè)電子,故甲的金屬性比乙強(qiáng),A項(xiàng)正確;表格中顯示,乙失去第二個(gè)電子也較易,則乙的化合價(jià)可能為2價(jià),選項(xiàng)B項(xiàng)不正確;對(duì)丙而言失去電子較難,所以可能是非金屬元素,C項(xiàng)不正確;對(duì)丁而言,失電子比丙還難,而第三周期只有3種金屬元素,可知丁

16、一定是非金屬元素,所以D項(xiàng)不正確。 答案A,下列有關(guān)電離能的說法中,正確的是 ()。 A第一電離能越大的原子失電子的能力越強(qiáng) B第一電離能是元素的原子失去核外第一個(gè)電子需要的 能量 C同一周期中,主族元素原子第一電離能從左到右越來 越大 D可通過一種元素各級(jí)電離能的數(shù)值,判斷元素可能的 化合價(jià),【體驗(yàn)3】,解析(1)電離能是氣態(tài)原子或離子失去核外一個(gè)電子需要的最小能量;(2)元素原子的第一電離能越大,表示該元素的原子越難失去電子;(3)從總的變化趨勢上看,同一周期中第一電離能從左到右逐漸增大,但有反常,如NO。 答案D,元素電負(fù)性的周期性變化 (1)同一周期,隨著原子序數(shù)的增加,原子半徑

17、逐漸變小(稀有氣體除外),元素的電負(fù)性逐漸增大,并呈現(xiàn)周期性變化。 (2)同一主族,隨著原子序數(shù)的增加,原子半徑逐漸增大,元素的電負(fù)性逐漸減小。 電負(fù)性的應(yīng)用 (1)判斷元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱 金屬的電負(fù)性一般小于1.8,非金屬的電負(fù)性一般大于1.8,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1.8左右,它們既有金屬性,又有非金屬性。,1,2,(2)判斷化學(xué)鍵的類型 一般認(rèn)為:如果兩種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;如果兩種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。 (3)元素周期表中“對(duì)角線規(guī)則”:元素周期表中處于對(duì)角

18、線位置(左上角和右下角)的元素電負(fù)性數(shù)值相近,性質(zhì)相似。,元素周期表中能穩(wěn)定存在且電負(fù)性相差最大的兩種元素形成的化合物的化學(xué)式為 ()。 AHI BLiI CCsF DKI 解析本題考查的是電負(fù)性的概念及其大小的判斷。根據(jù)電負(fù)性的變化規(guī)律,對(duì)主族元素來講,同周期元素隨核電荷數(shù)的增大,其電負(fù)性增大;同主族元素隨核電荷數(shù)的增大,其電負(fù)性減小,所以電負(fù)性最大的元素在元素周期表的右上方,即F,電負(fù)性最小的元素在元素周期表的左下方,能在自然界穩(wěn)定存在的為Cs,所以二者形成化合物的化學(xué)式為CsF。故正確答案為C。 答案C,【例4】,電負(fù)性是指元素的原子在化合物中吸引電子的能力。元素的電負(fù)性愈大,表示該元素

19、原子吸引電子的能力愈大,生成陰離子的傾向愈大。反之,吸引電子的能力愈小,生成陽離子的傾向愈大。同周期元素的電負(fù)性自左向右逐漸增大(稀有氣體除外),同主族元素的電負(fù)性自上而下逐漸減小。,電負(fù)性也是元素的一種重要性質(zhì),電負(fù)性越大,其原子吸引電子的能力越強(qiáng),在所形成的分子中成為帶負(fù)電荷的一方。下表給出的是原子序數(shù)小于20的16種元素的電負(fù)性數(shù)值:,【體驗(yàn)4】,請(qǐng)仔細(xì)分析,試回答下列問題: (1)根據(jù)表中所給數(shù)據(jù)分析推測: 同主族的不同元素的電負(fù)性變化的規(guī)律是:__________; 同周期中,電負(fù)性與原子半徑的關(guān)系為:____________。 (2)預(yù)測周期表中電負(fù)性最大的元素應(yīng)為________

20、(填元素符號(hào));估計(jì)鈣元素的電負(fù)性的取值范圍:________

21、范圍為0.81.2。 (3)電負(fù)性越小,元素的金屬性越強(qiáng),周期表中金屬性最強(qiáng)的元素為Cs(放射性元素除外),它位于周期表中第六周期A族。其基態(tài)原子核外電子排布式為: 1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1。,答案(1)核電荷數(shù)越大,電負(fù)性越小原子半徑越小,電負(fù)性越大(2)F0.81.2 (3)六A1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1,實(shí)驗(yàn)探究二元素周期表所包含的規(guī)律,【探究原理】,元素周期表是學(xué)習(xí)化學(xué)的工具和指南,其內(nèi)涵十分豐富,包含許多規(guī)律知識(shí)。 (1)相等規(guī)律 周期序數(shù)電子層數(shù)。 主族元素的最外層電子數(shù)價(jià)電子數(shù)主

22、族序數(shù)最高正化合價(jià)(F、O例外)。 負(fù)價(jià)絕對(duì)值8族序數(shù)(限A族A族非金屬元素)。,(2)序差規(guī)律 同主族相鄰元素的原子序數(shù)差與主族序數(shù)有關(guān):A族A族(s區(qū))的元素相差上一種元素所在周期包含的元素種數(shù);A族0族(p區(qū))元素相差下一種元素所在周期包含的元素種數(shù)。如Na和K相差8(第三周期含8種元素),Cl和Br相差18(第四周期含18種元素)。 (3)主族元素的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)遞變規(guī)律(如下表),(4)對(duì)角線規(guī)則 在元素周期表中,對(duì)角線上元素的化學(xué)性質(zhì)相似(對(duì)角線規(guī)則)。最為明顯的是Li元素與Mg元素、Be元素和Al元素等。Li元素的化學(xué)性質(zhì)更趨向于Mg而與Na、K等元素有所區(qū)別,Be和Al元素的氫氧化

23、物均是兩性氫氧化物。,運(yùn)用元素周期律分析下面的推斷,其中錯(cuò)誤的是()。 A鈹(Be)是一種輕金屬,它的氧化物的水化物可能具有 兩性 B砹是一種有色固體,HAt很不穩(wěn)定,AgAt是有色、難 溶于水且感光性很強(qiáng)的固體 C硫酸鍶(SrSO4)是難溶于水和鹽酸的白色固體 D硒化氫(H2Se)是無色、無毒、比H2S穩(wěn)定的氣體,【問題探究】,思路點(diǎn)撥根據(jù)“對(duì)角線規(guī)則”,Be的性質(zhì)與Al相似,Be(OH)2具有兩性,A選項(xiàng)正確;根據(jù)鹵素單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)遞變規(guī)律可推知B選項(xiàng)正確;由CaSO4微溶于水,BaSO4難溶于水和酸可推知SrSO4為難溶于水和鹽酸的白色固體,C選項(xiàng)正確;由H2O(無毒)H2S(劇毒)H2Se,可判斷D選項(xiàng)不正確。故選D。 答案D,

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