《元素性質(zhì)的遞變規(guī)律》學案4(蘇教版選修3)

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1、普通高中課程標準實驗教科書-化學選修3[蘇教版]專題2原子結構與元素的性質(zhì)第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律[學習目標]1．在必修的根底上，進一步理解元素周期律2．理解元素性質(zhì)歲原子序數(shù)的遞增的周期性變化的本質(zhì)是核外電子排布的周期性變化3．了解元素電離能、電負性的概念和歲原子序數(shù)遞增的周期性變化規(guī)律4．了解電離能、電負性的簡單應用[課時安排]5課時 第一課時 [學習內(nèi)容]回憶：元素周期律及元素周期律的具體表達〔1〕含義〔2〕本質(zhì)：核外電子排布的周期性變化 〔3〕具體表達 ① 核外電子排布的周期性變化 ② 元素化合價的周期性變化 ③ 原子半徑的周期性變化 ④ 元素金屬性和非金屬性的周期性變

2、化一、原子核外電子排布的周期性1．隨著原子序數(shù)的遞增，元素原子的外圍電子排布從ns1~ns2np6呈現(xiàn)周期性變化 2．根據(jù)元素原子外圍電子排布的特征，可將元素周期表分成5個區(qū)域。具體地說是根據(jù)最 后一個電子填充在何原子軌道上來分區(qū) 〔1〕s區(qū)元素：外圍電子只出現(xiàn)在s軌道上的元素。價電子排布為ns1~2，主要包括IA和nA族元素，這些元素除氫以外都是活潑的金屬元素，容易失去1個或2個電子 形成+1價或+2價離子 〔2〕p區(qū)元素：外圍電子出現(xiàn)在p軌道上的元素〔s軌道上的電子必排滿〕。價電子排布為ns2np1~6，主要包括周期表中川A到忸A和0族共6個主族元素，這些元素隨著最外層電子數(shù)的增

3、加,原子失去電子變得越來越困難,得到電子變得越來越容易。除 氫以外的所有非金屬元素都在p區(qū) 〔3〕d區(qū)元素：外圍電子出現(xiàn)在d軌道上的元素。價電子排布為(n-1)d「9ns1~2，主要包括 周期表中川B到四B和忸族，d區(qū)元素全是金屬元素。這些元素的核外電子排布的主要區(qū)別在(n-1)d的d軌道上。由于d軌道未充滿電子，因此d軌道可以不同程度地參與化學鍵的形成。 〔4〕ds區(qū)元素：ds區(qū)元素與s區(qū)元素的主要區(qū)別是s元素沒有(n-1)d電子，而ds區(qū)元素的(n-1)d軌道全充滿，因此ds區(qū)元素的價電子排布是(n-1)d10ns1~2。包括IB和nB，全是金屬元素 5〕f區(qū)元素：包括鑭系元素和

4、錒系元素，它們的原子的價電子排布是(n-2)f°~14(n-1)d°~2ns2，電子進入原子軌道(n-2)f中。由于最外層的電子根本相同, (n-1)d的電子數(shù)也根本相同，因此鑭系元素和錒系元素的化學性質(zhì)非常相似。 思考： 〔1〕主族元素和副族元素的電子層結構各有什么特點〔2〕周期表中，s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的電子層結構各有什么特點 包括兀素 外圍電子排布 化學性質(zhì) s區(qū) IAnA族 ns1~2 除氫外，都是活潑金屬「 p區(qū) 川A~vnA0族 ns2np1~6 非金屬性增強、金屬性減弱 d區(qū) 川B~VB忸族 (n-1)d1~9ns1~2 均為金屬，

5、d軌道上的電子可參與化學鍵的形成 ds區(qū) Ibnb族 (n-1)d10ns1" 均為金屬，d軌道上的電子不參與化學鍵的形成 f區(qū) 鑭系錒系 (n-2)f0-14(n-1)d0~2n 鑭系兀素化學性質(zhì)相似錒系元素化學性質(zhì)相似 〔3〕具有以下電子層結構的元素位于周期表的哪一個區(qū)它們是金屬還是非金屬 ns2ns2np5(n-1)d5ns2(n-1)d10ns2 〔4〕某元素基態(tài)〔能量最低狀態(tài)〕原子最外層為4s1，它位于周期表的哪個區(qū) 〔5〕某元素的原子序數(shù)是50。試寫出它的原子核外電子排布式。該元素位于周期表的哪一個區(qū)屬于金屬還是非金屬元素 第二、三課時 ［學習內(nèi)容］二、

6、元素第一電離能的周期性變化 〔一〕第一電離能〔11〕的概念：氣態(tài)原子失去一個電子形成+1價氣態(tài)陽離子所需的最低能量。 注意：原子失去電子，應先最外電子層、最外原子軌道上的電子 〔二〕第一電離能的作用：可衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。11越小，原子越容易失去一個電子；11越大，原子越難失去一個電子 〔三〕11的周期性變化1?同一周期，隨著原子序數(shù)的增加，元素的第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢，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，隨著電子層數(shù)的增加，元素的第一電離能逐漸堿小3?周期表的右上角元素的第一電離能數(shù)值大，左下角元素的第一電離能的數(shù)值小 〔四〕11與

7、洪特規(guī)那么的關系 同一周期元素的第一電離能存在一些反常，這與它們的原子外圍電子排布的特征有關。如鎂的第一電離能比鋁大，磷的第一電離能比硫大。 根本規(guī)律：當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〕結構時，原子的能量較低，該元素具有較大的第一電離能。 [隨堂檢測]1．以下各組元素中，第一電離能依次堿小的是〔〕 A．H、Li、Na、KB．I、Br、Cl、F C．Na、Mg、Al、SiD．Si、Al、Mg、Na2．解釋以下現(xiàn)象 〔1〕元素原子的第一電離能總是正值〔2〕磷的第一電離能比硫的第一電離能大〔3〕同一周期

8、中，總是稀有氣體元素的原子的第一電離能最大 〔4〕Na+、Ne是等電子體〔等電子體具有相同的電子層結構和相似的空間構型，通常具有相似的性質(zhì)〕，為什么它們的第一電離能的實質(zhì)相差較大[I1(Ne)=21.6ev；I1(Na+)=47.3ev[ev：電子伏特，能量的單位] 3．比較以下元素第一電離能的大小。并說明理由 〔1〕鋰和氖 〔2〕鈹和硼 〔3〕碳和氮 〔4〕磷和硫第二電離能〔|2〕、第三電離能〔|3〕及各級電離能的應用 〔1〕概念+1價氣態(tài)離子失去一個電子，形成+2價氣態(tài)離子所需要的最低能量稱稱為該元素的第二電離能，表示|2 +2價氣態(tài)離子失去一個電子，形成+3價氣態(tài)離子所需

9、要的最低能量稱稱為該元素的第二電離能，表示|3 〔2〕應用〔a〕用來衡量元素的原子或離子氣態(tài)時失去電子能力的強弱。電離能數(shù)值越小，該元 素的原子越容易失去電子〔b〕確定元素通常以何種價態(tài)存在 〔c〕核外電子分層排布的有力證據(jù)[思考]： 1. 某元素的第一至第八電離能〔單位kJ/mol〕： |1=577，|2=1820，|3=2740，|4=11600，|5=14800，|6=18400，|7=23400，|8=27500 〔1〕為什么|1至|8是增加的 〔2〕試推測該元素的原子最外層有幾個電子2?參考教材P20表2-6，解釋為什么易形成Na+,而不易形成Na2+易形成Mg2+，而

10、不易形成 Mg3[科學探究] 金屬性與金屬活動性金屬元素的原子在化學反響中通常表現(xiàn)為失去電子形成陽離子的傾向。金屬性的強弱通常用金屬元素原子的最外層電子的電離能大小來衡量 金屬活動性是反映金屬在水溶液中形成水合離子傾向的大小，也就是反映金屬在水溶液中起氧化反響的難易。從能量角度看，金屬活動性除了與金屬元素原子的電離能有關外，同時還與金屬的升華能〔固態(tài)單質(zhì)變?yōu)闅鈶B(tài)原子所需的能量〕、水合能〔金屬陽離子與水化合時所放出的能量〕等多種因素有關 金屬性強的元素，一般說來它的金屬活動性也強，但也有不一致的情況。例如，鈉的第一電離能比鈣的第一電離能小，但是鈣在水溶液中形成水合離子的傾向比鈉大，所以鈣

11、的金屬活動性比鈉強。簡單地說，金屬性是金屬原子失去電子的能力，金屬活動性金屬單質(zhì)的活潑性，兩者是有區(qū)別的惰性電子對效應在元素周期表中川A、”A、VA族中，從上到下低價態(tài)趨于穩(wěn)定，習慣上被認為是由于 ns2電子對的“惰性〞引起的，故被稱為“惰性電子對效應〞。主要表現(xiàn)在Tl(+3)、P(+4)、 Bi(+5)都具有強氧化性，而其低價態(tài)Tl(+1)、P(+2)、Bi(+3)很穩(wěn)定，即6s2表現(xiàn)特殊的穩(wěn)定性，力圖不參與成鍵。造成這種現(xiàn)象的主要原因是原子序數(shù)較大的重元素的6s2電子的鉆穿能力強，受核控制大，成鍵能力弱。另一方面，重元素的原子半徑大，成鍵時價層軌道重疊較少，并且內(nèi)層電子數(shù)較多，這些內(nèi)層

12、電子與其鍵合原子的內(nèi)層鍵的斥力增大等因素導致其成鍵能力變?nèi)?，高價態(tài)成鍵的能量缺乏以補償?shù)蛢r態(tài)到高價態(tài)所需的激發(fā)能或電離能，因此，高價態(tài)易“收回〞已參與成鍵的6s2電子而復原為低價態(tài) 第四課時[學習內(nèi)容] 三、元素電負性的周期性變化 〔一〕元素電負性(x)的概念：元素的原子在化合物中吸引電子的能力 元素電負性最早是由美國科學家鮑林〔L.Pauling〕提出，開展到現(xiàn)在元素電負性有多種標準，但我們習慣上還是用鮑林的電負性數(shù)值 鮑林規(guī)定氟元素的電負性最大，X=4.0,再通過一定的計算方法，得出其他元素的電負性數(shù)值〔見下表〕 〔二〕元素電負性的周期性變化規(guī)律1．同周期：從左到右，元素電負性

13、由小到大〔稀有氣體除外〕2．同主族：從上到下，元素電負性由大到小 有以上規(guī)律得出：元素周期表中，右上角氟元素的電負性最大，左下角銫元素的電負性最小〔放射性元素除外〕 〔三〕元素電負性的應用1．元素的電負性可以用來判斷元素為金屬元素還是非金屬性元素電負性(X)>1.8為非金屬元素，電負性(x)<1.8為金屬元素2．元素的電負性可以用來比較元素非金屬性的強弱以及原子得電子能力的強弱 元素A和B，假設xA>xb，那么非金屬性A>B，得電子能力也是A>B3．元素電負性的差值可以用來判斷化學鍵的類型XA-XB>1.7,所形成的化學鍵為離子鍵；xA-XB<1.7，所形成的化學鍵為共價鍵； 4．元素

14、的電負性還可以判斷化合物中元素化合價的正負 假設元素A和B形成的化合物中，xA>xB,那么A呈負價，B呈正價注意：電負性的大小與電離能的大小有一定的一致性,但沒有絕對的一致,如鎂的電負性比鋁小,但鎂的電離能比鋁大[練習]： 1．電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的尺度以下關于電負性的變化規(guī)律 正確的選項是〔〕A?周期表從左到右，元素的電負性逐漸變大 B?周期表從上到下，元素的電負性逐漸變大C?電負性越大，金屬性越強 D?電負性越小，非金屬性越強X、Y元素同周期，且電負性X>Y，以下說法錯誤的選項是〔〕 A.X與Y形成化合物是，X可以顯負價，Y顯正價B．第一電離能可一定Y

15、小于X C.最高價含氧酸的酸性：X對應的酸性強于Y對應的酸性D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HnX 3．根據(jù)對角線規(guī)那么，以下物質(zhì)的性質(zhì)具有相似性的是〔〕A．硼和硅B．鋁和鐵C．鈹和鋁D．銅和金 [科學探究]對角線規(guī)那么 元素周期表中某一元素及其化合物的性質(zhì)和它左上方或右下方的另一元素的性質(zhì)相似，這種現(xiàn)象稱為“對角線規(guī)那么〞。在2、3周期中，具有典型“對角線〞規(guī)那么的元素有3讀對：鋰與鎂、鈹與鋁、硼和硅。有人認為是因為這些元素的電負性相近的原因造成的。 〔1〕鋰與鎂的相似性：①鋰在氧氣中燃燒和鎂一樣只生成氧化物，而其他堿金屬在氧氣中燃燒那么生成過氧化物或超氧化物；②鋰和鎂都能能直接

16、與氮作用，而其他堿金屬不與氮直接反響；③鋰和鎂的氟化物、碳酸鹽、磷酸鹽都難溶與水，而其他堿金屬的相應鹽都易溶與水；④含水氯化物受熱發(fā)生水解〔2〕硼和硅的相似性：①密度相近〔B2.35g/cm3Si2.336g/cm3〕；②氫化物在常溫下都是氣體；③遇水都能完全水解 第五課時：專題復習 本專題知識內(nèi)容一、原子核外電子的運動特點及其描述方法 二、描述核外電子的運動狀態(tài)的幾個方面三、原子核外電子排布必須遵守的原理 四、原子核外電子排布的表示方法五、元素周期表的結構〔周期、族、區(qū)〕 六、元素周期律的概念、本質(zhì)及其具體表達幾個重要的概念〔名詞〕 1?電子云2?外圍電子、價電子 2. 基態(tài)、

17、激發(fā)態(tài)?原子光譜、發(fā)射光譜、吸收光譜 4 ?第一電離能、第二電離能電負性 習題研究1概念辯析： 〔1〕每一周期元素都是從堿金屬開始，以稀有氣體結束 〔2〕f區(qū)都是副族元素，s區(qū)和p區(qū)的都是主族元素 〔3〕鋁的第一電離能大于K的第一電離能 〔4〕B電負性和Si相近 〔5〕在20°c1molNa失去1mol電子需吸收650kJ能量，那么其第一電離能為650KJ/mol 〔6〕0原子的電子排布為：測得氣態(tài)氧原子電離出1mol電子的能量約為1300KJ,那么其第一電離能約為1300KJ/mol 〔7〕半徑:K+>Cl- 〔8〕酸性HCIO>H2SO4,堿性：NaOH>Mg(OH)2

18、 〔9〕第一周期有2*12=2，第二周期有2*22=8，那么第五周期有2*52=50種元素 〔10〕元素的最高正化合價=其最外層電子數(shù)=族序數(shù) 〔11〕某原子的最外層電子排布式為ns1時，其次外層一定排滿了 〔12〕原子核外能量相同的電子處于同一軌道 〔13〕Na+電子排布式是1s22s22p6 〔14〕電子排布式中2p2表示2p能級上排布著2個電子，它們的自旋方向相同2?電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的尺度以下關于電負性的變化規(guī)律正確的選項是〔〕 A?周期表從左到右，元素的電負性逐漸變大B?周期表從上到下，元素的電負性逐漸變大 C?電負性越大，金屬性越強D?電

19、負性越小，非金屬性越強 3.X、Y元素同周期，且電負性X>Y，以下說法錯誤的選項是〔〕A?X與Y形成化合物是，X可以顯負價，Y顯正價 B?第一電離能可能Y小于XC.最高價含氧酸的酸性：X對應的酸性弱于于Y對應的 D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HmX4?根據(jù)對角線規(guī)那么，以下物質(zhì)的性質(zhì)具有相似性的是〔〕 A.硼和硅B.鋁和鐵C.鈹和鋁D.銅和金5?以下有關推斷中，不符合實際的是〔〕 A.第n周期有2n2種元素 B?第n周期的第n族的元素一定是金屬元素〔n>1〕 C.第n周期有〔8-n〕種非金屬元素〔n>1〕D?第n周期的第n族的元素一定是非金屬元素6?幾種元素的電負性，請答復以

20、下問題 丿元糸 Li Mg Al Ge C N As O Cl 電負性 1.0 1.3 1.6 2.0 2.5 3.0 2.2 3.4 3.2 〔1〕工業(yè)上制備金屬鎂，采用電解熔融MgCl2的方法，而制備金屬鋁，采用電解熔融 Al2O3(加冰晶石)而不用電解AlCl3的方法。試解釋原因〔2〕判斷化合物是GeCl4、AsCl3共價化合物還是離子化合物 〔3〕判斷化合物OF2、NHCl4、Al3C4、LiAlH4中各元素的化合價7．五重元素的原子的點子層結構如下：A：1s22s22p63s23p63d54s2，B：1s22s22p63s2 C：1s22s22p6，D：1s22s22p63s23p2，E：1s22s1 〔1〕哪種元素是稀有氣體元素 〔2〕哪種元素的電負性最大 〔3〕哪種元素的第一電離能最大 〔4〕那種元素組一可能生成具有催化性能的氧化物8．A、B兩元素的原子，N層都有電子，A原子的M層和N層的電子數(shù)分別比B原子的M層和N層的電子數(shù)少7個和4個。寫出A、B兩元素的名稱以及A原子的軌道表示式和B原子的核外電子排布式