《元素性質(zhì)的遞變規(guī)律》學(xué)案4(蘇教版選修3)

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1、普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書-化學(xué)選修3[蘇教版]專題2原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第二單元元素性質(zhì)的遞變規(guī)律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．在必修的根底上，進(jìn)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(fù)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(fù)性的簡(jiǎn)單應(yīng)用[課時(shí)安排]5課時(shí) 第一課時(shí) [學(xué)習(xí)內(nèi)容]回憶：元素周期律及元素周期律的具體表達(dá)〔1〕含義〔2〕本質(zhì)：核外電子排布的周期性變化 〔3〕具體表達(dá) ① 核外電子排布的周期性變化 ② 元素化合價(jià)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(gè)區(qū)域。具體地說是根據(jù)最 后一個(gè)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(jià)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(gè)或2個(gè)電子 形成+1價(jià)或+2價(jià)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(jià)電子排布為ns2np1~6，主要包括周期表中川A到忸A(yù)和0族共6個(gè)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(jià)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(xué)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(jià)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(jià)電子排布是(n-2)f°~14(n-1)d°~2ns2，電子進(jìn)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(xué)性質(zhì)非常相似。 思考： 〔1〕主族元素和副族元素的電子層結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)〔2〕周期表中，s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)元素的電子層結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn) 包括兀素 外圍電子排布 化學(xué)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(qiáng)、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(xué)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(xué)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(xué)性質(zhì)相似錒系元素化學(xué)性質(zhì)相似 〔3〕具有以下電子層結(jié)構(gòu)的元素位于周期表的哪一個(gè)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(gè)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(gè)區(qū)屬于金屬還是非金屬元素 第二、三課時(shí) ［學(xué)習(xí)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(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需的最低能量。 注意：原子失去電子，應(yīng)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(gè)電子的難易程度。11越小，原子越容易失去一個(gè)電子；11越大，原子越難失去一個(gè)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(shì)，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(guān)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(guān)。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(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。 [隨堂檢測(cè)]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(jié)構(gòu)和相似的空間構(gòu)型，通常具有相似的性質(zhì)〕，為什么它們的第一電離能的實(shí)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(jí)電離能的應(yīng)用 〔1〕概念+1價(jià)氣態(tài)離子失去一個(gè)電子，形成+2價(jià)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(jià)氣態(tài)離子失去一個(gè)電子，形成+3價(jià)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(yīng)用〔a〕用來衡量元素的原子或離子氣態(tài)時(shí)失去電子能力的強(qiáng)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(jià)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(cè)該元素的原子最外層有幾個(gè)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(xué)探究] 金屬性與金屬活動(dòng)性金屬元素的原子在化學(xué)反響中通常表現(xiàn)為失去電子形成陽(yáng)離子的傾向。金屬性的強(qiáng)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(dòng)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(dòng)性除了與金屬元素原子的電離能有關(guān)外，同時(shí)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(yáng)離子與水化合時(shí)所放出的能量〕等多種因素有關(guān) 金屬性強(qiáng)的元素，一般說來它的金屬活動(dòng)性也強(qiáng)，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(dòng)性比鈉強(qiáng)。簡(jiǎn)單地說，金屬性是金屬原子失去電子的能力，金屬活動(dòng)性金屬單質(zhì)的活潑性，兩者是有區(qū)別的惰性電子對(duì)效應(yīng)在元素周期表中川A、”A、VA族中，從上到下低價(jià)態(tài)趨于穩(wěn)定，習(xí)慣上被認(rèn)為是由于 ns2電子對(duì)的“惰性〞引起的，故被稱為“惰性電子對(duì)效應(yīng)〞。主要表現(xiàn)在Tl(+3)、P(+4)、 Bi(+5)都具有強(qiáng)氧化性，而其低價(jià)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(qiáng)，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(shí)價(jià)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(dǎo)致其成鍵能力變?nèi)?，高價(jià)態(tài)成鍵的能量缺乏以補(bǔ)償?shù)蛢r(jià)態(tài)到高價(jià)態(tài)所需的激發(fā)能或電離能，因此，高價(jià)態(tài)易“收回〞已參與成鍵的6s2電子而復(fù)原為低價(jià)態(tài) 第四課時(shí)[學(xué)習(xí)內(nèi)容] 三、元素電負(fù)性的周期性變化 〔一〕元素電負(fù)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(fù)性最早是由美國(guó)科學(xué)家鮑林〔L.Pauling〕提出，開展到現(xiàn)在元素電負(fù)性有多種標(biāo)準(zhǔn)，但我們習(xí)慣上還是用鮑林的電負(fù)性數(shù)值 鮑林規(guī)定氟元素的電負(fù)性最大，X=4.0,再通過一定的計(jì)算方法，得出其他元素的電負(fù)性數(shù)值〔見下表〕 〔二〕元素電負(fù)性的周期性變化規(guī)律1．同周期：從左到右，元素電負(fù)性

13、由小到大〔稀有氣體除外〕2．同主族：從上到下，元素電負(fù)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(fù)性最大，左下角銫元素的電負(fù)性最小〔放射性元素除外〕 〔三〕元素電負(fù)性的應(yīng)用1．元素的電負(fù)性可以用來判斷元素為金屬元素還是非金屬性元素電負(fù)性(X)>1.8為非金屬元素，電負(fù)性(x)<1.8為金屬元素2．元素的電負(fù)性可以用來比較元素非金屬性的強(qiáng)弱以及原子得電子能力的強(qiáng)弱 元素A和B，假設(shè)xA>xb，那么非金屬性A>B，得電子能力也是A>B3．元素電負(fù)性的差值可以用來判斷化學(xué)鍵的類型XA-XB>1.7,所形成的化學(xué)鍵為離子鍵；xA-XB<1.7，所形成的化學(xué)鍵為共價(jià)鍵； 4．元素

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

15、小于X C.最高價(jià)含氧酸的酸性：X對(duì)應(yīng)的酸性強(qiáng)于Y對(duì)應(yīng)的酸性D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HnX 3．根據(jù)對(duì)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(xué)探究]對(duì)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(duì)角線規(guī)那么〞。在2、3周期中，具有典型“對(duì)角線〞規(guī)那么的元素有3讀對(duì)：鋰與鎂、鈹與鋁、硼和硅。有人認(rèn)為是因?yàn)檫@些元素的電負(fù)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(yīng)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(shí)：專題復(fù)習(xí) 本專題知識(shí)內(nèi)容一、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及其描述方法 二、描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的幾個(gè)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(jié)構(gòu)〔周期、族、區(qū)〕 六、元素周期律的概念、本質(zhì)及其具體表達(dá)幾個(gè)重要的概念〔名詞〕 1?電子云2?外圍電子、價(jià)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(fù)性 習(xí)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(jié)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(fù)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(cè)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(jià)=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(shí)，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(jí)上排布著2個(gè)電子，它們的自旋方向相同2?電負(fù)性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度以下關(guān)于電負(fù)性的變化規(guī)律正確的選項(xiàng)是〔〕 A?周期表從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大B?周期表從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變大 C?電負(fù)性越大，金屬性越強(qiáng)D?電

19、負(fù)性越小，非金屬性越強(qiáng) 3.X、Y元素同周期，且電負(fù)性X>Y，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是〔〕A?X與Y形成化合物是，X可以顯負(fù)價(jià)，Y顯正價(jià) B?第一電離能可能Y小于XC.最高價(jià)含氧酸的酸性：X對(duì)應(yīng)的酸性弱于于Y對(duì)應(yīng)的 D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HmX4?根據(jù)對(duì)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(guān)推斷中，不符合實(shí)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(fù)性，請(qǐng)答復(fù)以

20、下問題 丿元糸 Li Mg Al Ge C N As O Cl 電負(fù)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(jià)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(jià)7．五重元素的原子的點(diǎn)子層結(jié)構(gòu)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(fù)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(gè)和4個(gè)。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