高中化學(xué) 第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 1.2.2 元素周期律課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,一、原子半徑 1.影響因素:原子半徑的大小取決于電子的能層數(shù)、核電荷數(shù)兩個因素。 2.規(guī)律:隨著電子的能層數(shù)增多,電子之間的負(fù)電排斥使原子半徑逐漸增大;核電荷數(shù)越大,原子核對核外電子的引力越大,將使原子半徑縮小。 電子能層數(shù)多的元素原子半徑是否一定大于電子能層數(shù)少的元素原子半徑? 答案:不一定,原子半徑的大小由核電荷數(shù)與電子的能層數(shù)兩個因素綜合決定,如堿金屬元素的原子半徑比它下一周期鹵族元素的原子半徑大。,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,二、電離能 1.定義:氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。 2.應(yīng)用:第一電離能可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小,原子越容易失去一個電子。 3.元素第一電離能符號:I1。 4.元素第一電離能的變化規(guī)律: (1)對同一周期的元素而言,氫和堿金屬元素的第一電離能最小,稀有氣體元素的第一電離能最大;從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢,表示元素原子越來越難失去電子。 (2)同主族元素,自上而下第一電離能逐漸減小,表示自上而下元素原子越來越易失去電子。,,,,,,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,有人說:“金屬越活潑,其第一電離能越小”,你同意這種說法嗎?談一談你的觀點。 答案:不同意。金屬活動性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的順序減弱,該順序中自左向右,在水溶液或酸中金屬元素原子失去電子越來越困難。而第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量。金屬活動性的強(qiáng)弱與第一電離能大小的判斷標(biāo)準(zhǔn)不同,故二者沒有必然關(guān)系。,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,三、電負(fù)性 1.鍵合電子和電負(fù)性的含義 (1)鍵合電子。 元素相互化合時,原子中用于形成化學(xué)鍵的電子稱為鍵合電子。 (2)電負(fù)性。 電負(fù)性是用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。電負(fù)性越大的原子,對鍵合電子的吸引力越大。 2.衡量標(biāo)準(zhǔn) 以氟的電負(fù)性為4.0作為相對標(biāo)準(zhǔn),得出各元素的電負(fù)性。 3.遞變規(guī)律 (1)一般來說,同周期自左到右元素的電負(fù)性逐漸變大。 (2)一般來說,同主族自上到下元素的電負(fù)性逐漸變小。,,,,,,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,下列所述電負(fù)性的變化規(guī)律中,正確的是( ) A.一般來說,同周期從左到右,元素的電負(fù)性逐漸變大 B.一般來說,同主族從上到下,元素的電負(fù)性逐漸變大 C.電負(fù)性越大,元素的金屬性越強(qiáng) D.電負(fù)性越小,元素的非金屬性越強(qiáng) 解析:一般來說,在同一周期中元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大;而在同一主族中自上而下元素的電負(fù)性逐漸減小。元素的電負(fù)性越大,元素的非金屬性越強(qiáng)。 答案:A,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,四、對角線規(guī)則 在元素周期表中,某些主族元素與其右下方的主族元素的有些性質(zhì)是相似的,被稱為“對角線規(guī)則”。,,,目標(biāo)導(dǎo)航,預(yù)習(xí)導(dǎo)引,一,二,三,四,查閱資料知:鋰、鎂在空氣中的燃燒產(chǎn)物分別為Li2O、MgO;Be(OH)2、Al(OH)3均為兩性氫氧化物;硼和硅的含氧酸均為弱酸。 畫出Li、Mg、Be、Al、B、Si在周期表中的相對位置關(guān)系,分析①Li和Mg,②Be和Al,③B和Si的電負(fù)性,思考為什么①、②、③組內(nèi)的兩種元素的性質(zhì)相似? 答案:Li、Mg、Be、Al、B、Si在周期表中的相對位置關(guān)系為: 鋰、鎂的電負(fù)性分別為1.0、1.2,數(shù)值接近。Be、Al的電負(fù)性均為1.5,B、Si的電負(fù)性分別為2.0、1.8,數(shù)值接近。由于電負(fù)性數(shù)值相差不大,對鍵合電子的吸引力相差不大,故①②③組內(nèi)的兩種元素性質(zhì)相似。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,一、原子半徑、離子半徑大小的比較規(guī)律 微粒半徑大小的比較可以簡單記憶為“一層二核三電子”: “一層”:先比較能層數(shù),一般能層數(shù)越多,微粒半徑越大; “二核”:當(dāng)能層數(shù)相同時,核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小; “三電子”:當(dāng)能層數(shù)和核電荷數(shù)均相同時,核外電子數(shù)越多,微粒半徑越大。 如離子半徑大小的判斷規(guī)律: ①陽離子半徑小于對應(yīng)的原子半徑,陰離子半徑大于對應(yīng)的原子半徑,如r(Na+)r(Cl-)r(K+)r(Ca2+)。 ③不同價態(tài)的同種元素的離子,核外電子數(shù)越多,離子半徑越大,如r(Fe2+)r(Fe3+),r(Cu+)r(Cu2+)。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.觀察下圖分析討論: (1)為什么同周期元素的原子半徑從左到右依次減小? (2)為什么同主族元素的原子半徑從上到下依次增大?,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案:(1)同周期主族元素從左到右,核電荷數(shù)逐漸增加,隨著核電荷數(shù)的增加,原子核對電子的引力增大,從而帶來的原子半徑減小的趨勢大于增加電子后電子間斥力增大帶來的原子半徑增大的趨勢,使得同周期主族元素的原子半徑從左到右依次減小。 (2)由于同主族元素從上到下,電子能層數(shù)依次增加,電子間的斥力使原子半徑增大,故同主族元素從上到下,原子半徑逐漸增大。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.比較Na與Na+,Cl與Cl-的半徑大小,然后思考下列問題。 (1)Na的半徑比Na+的大,為什么? (2)Cl的半徑比Cl-的小,為什么? 答案:(1)Na失去一個電子變成Na+時,電子能層由三層變成兩層,電子之間的負(fù)電排斥力減小,半徑減小。 (2)Cl得到一個電子變?yōu)镃l-,核電荷數(shù)未變,而核外最外層多了一個電子,電子間的負(fù)電排斥力增大,半徑增大。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例1】 已知短周期元素的離子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則下列敘述正確的是( ) (導(dǎo)學(xué)號52700015) A.原子半徑:ABDC B.原子序數(shù):dcba C.離子半徑:C3-D-B+A2+ D.單質(zhì)的還原性:ABDC,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,解析:aA2+、bB+、cC3-、dD-都是短周期元素的離子,電子層結(jié)構(gòu)相同,它們在周期表中的相對位置關(guān)系可表示為: 因而四種元素的原子序數(shù)由大到小的順序為abdc;元素原子半徑的大小順序為BACD;電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,陰離子半徑必大于陽離子半徑,且?guī)ж?fù)電荷越多離子半徑越大,陽離子帶正電荷越多離子半徑越小,故離子半徑由大到小的順序為C3-D-B+A2+。同周期的A、B元素為金屬元素,A元素的原子序數(shù)大于B的,故單質(zhì)的還原性:BA。同周期非金屬元素C、D,C元素的原子序數(shù)小于D的,C的還原性應(yīng)強(qiáng)于D的。 答案:C,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,具有下列電子排布式的原子中,半徑最大的是( ) A.1s22s22p63s23p1 B.1s22s22p3 C.1s22s22p2 D.1s22s22p63s23p4 解析:A、B、C、D對應(yīng)的元素分別為Al、N、C、S,根據(jù)原子半徑比較規(guī)律,可知其中原子半徑最大的為Al。 答案:A,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,二、電離能及其變化規(guī)律 1.影響電離能的因素 各元素原子的電離能大小,主要取決于原子的電子層結(jié)構(gòu)、核電荷數(shù)以及原子半徑的大小。 2.第一電離能的變化規(guī)律 (1)在同一主族中,從上向下隨著原子半徑的增大,外層電子離核越來越遠(yuǎn),元素原子的第一電離能逐漸減小。 (2)在同一周期中,從左向右隨著原子序數(shù)的增大,元素第一電離能(電離能用I表示)的變化有些曲折,如第ⅡA族元素的I1大于第ⅢA族元素的,第ⅤA族元素的I1大于第ⅥA族元素的。 (3)同一元素的逐級電離能是逐漸增大的,即I1I2I3……,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,3.元素電離能的應(yīng)用 (1)用來衡量原子失去電子的難易,比較金屬的活潑性和元素的金屬性。一般而言,元素的第一電離能越小,金屬性越強(qiáng)。 (2)判斷元素原子易失去電子的數(shù)目和元素的化合價。 元素的各級電離能逐漸增大并且會發(fā)生一個突變(由于電子是分層排布的,內(nèi)層電子比外層電子難以失去,因此會發(fā)生突變),如鈉原子的I1、I2、I3(I表示電離能,單位是kJmol-1,下同)的數(shù)值分別是496、4 562、6 912,在I1和I2之間發(fā)生了突變;Mg原子的I1、I2、I3的數(shù)值分別是738、1 451、7 733,在I2和I3之間發(fā)生突變。 如果I2?I1,則原子易形成+1價陽離子而不易形成+2價陽離子,如鈉(及所有堿金屬元素、銀等);如果元素R的I3?I2I1,即在I2和I3之間發(fā)生突變,則元素R可以形成R2+但難以形成R3+,如Mg(及所有第ⅡA族元素、鋅等)。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,觀察下圖,請你思考:,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.元素的第一電離能有什么變化規(guī)律? 2.第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素要大,試解釋其原因。 答案:1.一般來說,同一周期元素從左到右,元素的第一電離能逐漸增大;同一主族元素從上到下,元素的第一電離能逐漸減小。 2.同周期元素中,第ⅡA族和第ⅤA族的價電子層分別為ns2、ns2np3,因p能級處于全空和半充滿的相對穩(wěn)定狀態(tài),失去1個電子需要的能量較大,故第ⅡA族和第ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素的大。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例2】 氣態(tài)電中性原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(I1),氣態(tài)基態(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)。 (導(dǎo)學(xué)號52700016),一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,下列說法正確的是( ) A.甲的金屬性比乙的強(qiáng) B.乙的化合價只能為+1價 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的,表明甲比乙易失去第一個電子,故甲的金屬性比乙的強(qiáng),A項正確;表格中顯示,乙失去第二個電子也較容易,則乙的化合價可能為+2價,B項不正確;對丙而言,失去電子較難,所以丙可能是非金屬元素,C項不正確;對丁而言,失電子比丙還難,而第三周期只有3種金屬元素,可知丁一定是非金屬元素,所以D項不正確。 答案:A,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,下列有關(guān)電離能的說法中正確的是( ) A.第一電離能越大的元素,其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電子需要的能量 C.同一周期中,主族元素的第一電離能從左到右越來越大 D.可通過比較某元素各級電離能的數(shù)值,來判斷該元素可能的化合價 解析:元素的第一電離能越大,表示該元素的原子越難失去電子,A項錯;第一電離能是氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量,B項錯;從總的變化趨勢上看,同一周期元素的第一電離能從左到右逐漸增大,但也有反常情況,如第一電離能:NO,C項錯。 答案:D,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,三、電負(fù)性及其變化規(guī)律 1.元素電負(fù)性的值是個相對的量,沒有單位。電負(fù)性大的元素吸引電子的能力強(qiáng),反之就弱。 2.元素電負(fù)性的概念最先是由鮑林在研究化學(xué)鍵時提出來的。以氟的電負(fù)性為4.0作為相對標(biāo)準(zhǔn),然后根據(jù)化學(xué)鍵的鍵能推算其他元素的相對電負(fù)性的數(shù)值,后人做了更精確的計算,數(shù)值有所修改。 3.一般來說,同周期自左到右,主族元素的電負(fù)性逐漸增大;同主族自上到下,元素的電負(fù)性逐漸減小。電負(fù)性最大的元素在元素周期表的右上角(即第二周期第ⅦA族的氟元素,不考慮稀有氣體),電負(fù)性最小的元素在元素周期表的左下方(即第六周期第ⅠA族的銫元素,放射性元素除外)。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,點撥(1)在元素周期表中,某些主族元素與其右下方的主族元素(如圖)的有些性質(zhì)是相似的(如硼和硅的含氧酸鹽都能形成玻璃,且互熔),被稱為“對角線規(guī)則”。 (2)處于“對角線”位置的元素,它們的性質(zhì)具有相似性的根本原因:由于它們的電負(fù)性接近,它們對鍵合電子的吸引力相當(dāng),因而表現(xiàn)出的性質(zhì)相似。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,下列左圖是根據(jù)數(shù)據(jù)制作的第三周期主族元素的電負(fù)性變化圖,請用類似的方法制作第ⅠA、ⅦA族元素的電負(fù)性變化圖。,答案:,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例3】 下列各元素的電負(fù)性按由大到小的順序排列正確的是( ) A.KNaLi B.FOS C.AsPN D.CNO 解析:A、C兩選項中元素電負(fù)性的排序與“一般來說,同主族自上而下,元素的電負(fù)性逐漸減小”的規(guī)律不符,錯誤。D選項中元素電負(fù)性的排序與“一般來說,同周期從左到右,主族元素的電負(fù)性逐漸增大”的規(guī)律不符,正確排序為ONC。 答案:B,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,【例4】 有A、B、C、D、E 五種元素,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屬于同主族元素,它們原子的最外層電子排布式為ns1。B和D也屬于同主族元素,它們原子最外層的p能級上的電子數(shù)是s能級上的電子數(shù)的兩倍,C元素原子最外層上的電子數(shù)等于D元素原子最外層上的電子數(shù)的一半。請回答下列問題: (導(dǎo)學(xué)號52700017) (1)A是 (用化學(xué)符號填空,下同),B是 , C是 ,D是 ,E是 。 (2)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 。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,(3)當(dāng)B與A、C、D分別形成化合物時,B顯 價,其他元素顯 價。 (4)當(dāng)B與A、C、D、E(B與E形成E2B)分別形成化合物時,化合物中有離子鍵的是 ,有共價鍵的是 。 解析:A、E均為第ⅠA族元素且E為金屬元素,則A為H,由于B、D為同主族元素且原子最外層的p能級上的電子數(shù)為s能級上的電子數(shù)的兩倍,則B、D的價電子層為ns2np4,為第ⅥA族元素,則B為O,D為S,E為K,C元素原子的價電子層為3s23p1,C為Al。五種元素中,屬于金屬的是Al、K,且金屬活動性:KAl;屬于非金屬的是H、S、O,非金屬性:OSH;當(dāng)O與H、Al、S形成化合物時,由于O的電負(fù)性大,所以O(shè)為負(fù)價,其他元素為正價。,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,答案:(1)H O Al S K (2)K O (3)負(fù) 正 (4)Al2O3、K2O H2O、H2O2、SO2、SO3,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,1.下列有關(guān)電負(fù)性的說法中正確的是( ) A.主族元素的電負(fù)性越大,元素的第一電離能一定越大 B.在元素周期表中,元素的電負(fù)性從左到右逐漸減小 C.金屬元素的電負(fù)性一定小于非金屬元素的電負(fù)性 D.在形成化合物時,電負(fù)性越小的元素越容易顯示正價 解析:主族元素的電離能、電負(fù)性的變化趨勢基本相同,但電離能有特例,如電負(fù)性:ON,但第一電離能:NO,A項錯誤;一般來說,在元素周期表中,元素的電負(fù)性從左到右逐漸增大,B項錯誤;Pb的電負(fù)性為1.9,Si的電負(fù)性為1.8,Pb為金屬元素,Si為非金屬元素,C項錯誤。 答案:D,一,二,三,知識精要,思考探究,典題例解,遷移應(yīng)用,2.下列不是元素的電負(fù)性應(yīng)用的是( ) A.判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素 B.判斷化合物中元素化合價的正負(fù) C.判斷化學(xué)鍵類型 D.判斷化合物溶解性 解析:化合物的溶解性是物質(zhì)的物理性質(zhì),與元素的電負(fù)性無關(guān)。 答案:D,案例探究,方法總結(jié),電子層結(jié)構(gòu)相同的單核微粒半徑的大小比較 下列微粒中,半徑最大的是( ) A.O2- B.F- C.Na+ D.Mg2+ 解析:處理比較微粒半徑大小的題目時,要先分清各微粒之間的關(guān)系,觀察能層數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)在哪些方面相同,如O2-、F-、Na+、Mg2+屬于能層數(shù)、核外電子數(shù)均相同,但核電荷數(shù)不同的四種微粒;再根據(jù)“一層二核三電子”的規(guī)律進(jìn)行比較,可知r(O2-)r(F-)r(Na+)r(Mg2+)。 答案:A,案例探究,方法總結(jié),對于電子層結(jié)構(gòu)相同的離子,隨著核電荷數(shù)的增大,離子半徑逐漸減小。,