2018-2019版高中化學 專題2 原子結構與元素的性質 第二單元 元素性質的遞變規(guī)律 第2課時學案 蘇教版選修3.docx

第二單元 元素性質的遞變規(guī)律第2課時元素第一電離能和電負性的周期性變化學習目標定位1.能表述元素第一電離能、電負性的含義。2.熟知元素原子半徑、元素的第一電離能及元素電負性的周期性變化規(guī)律。3.能用元素的第一電離能、電負性說明元素的某些性質。一、元素第一電離能的周期性變化1元素第一電離能的概念與意義(1)概念：某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成1價氣態(tài)陽離子所需要的最低能量，叫做該元素的第一電離能。元素第一電離能符號：I1。即M(g)eM(g)(2)意義：可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數值越大，原子越難失去一個電子。(3)逐級電離能：氣態(tài)一價正離子再失去一個電子成為氣態(tài)二價正離子所需的最低能量叫做該元素的第二電離能，第三電離能、第四和第五電離能可以以此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會更加困難，因此同一原子的各級電離能之間存在如下關系：I1<I2<I32元素第一電離能變化規(guī)律(1)第一電離能的變化趨勢如下圖所示：(2)觀察分析上圖，總結元素第一電離能的變化規(guī)律：對同一周期的元素而言，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。同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小，表明自上而下原子越來越易失去電子。具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數值較大。如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。3電離能的應用(1)根據電離能數據，確定元素核外電子的排布。如Li：I1I2<I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層上(K、L電子層)，且最外層上只有一個電子。(2)根據電離能數據，確定元素在化合物中的化合價。如K：I1I2<I3，表明K原子易失去一個電子形成1價陽離子。(3)判斷元素的金屬性、非金屬性強弱：I1越大，元素的非金屬性越強；I1越小，元素的金屬性越強。(1)電離能數值的大小主要取決于原子的核電荷數、原子半徑及原子的核外電子排布。(2)第一電離能的變化規(guī)律例1下列有關電離能的說法，正確的是()A第一電離能越大的原子失電子的能力越強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電離能的數值，判斷元素可能的化合價答案D解析第一電離能是氣態(tài)電中性原子失去核外第一個電子需要的最低能量；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；從總的變化趨勢上看，同一周期中元素的第一電離能從左到右逐漸增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。誤區(qū)警示元素性質與第一電離能在同周期變化的差異(1)同周期，從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。(2)同周期，從左到右，第一電離能大小順序為A<A<A<A<A<A<A<0族。例2元素X的各級電離能數據如下：I1I2I3I4I5I6I/kJmol157818172745115781483118378則元素X的常見價態(tài)是()A1B2C3D6答案C解析對比表中電離能數據可知，I1、I2、I3電離能數值相對較小，至I4數值突然增大，說明元素X的原子中，有3個電子容易失去，因此，該元素的常見化合價為3。方法規(guī)律元素的各級電離能逐漸增大并且會有突躍，一般第一次突躍前的電離能所對應的電子是最外層電子，對于金屬元素來說，該類電子的個數就是該元素的最高正化合價。二、元素電負性的周期性變化1電負性的有關概念與意義(1)鍵合電子與電負性：元素相互化合時，原子中用于形成化學鍵的電子稱為鍵合電子。電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。(2)電負性的意義：電負性越大的原子，對鍵合電子的吸引能力越大。(3)電負性大小的標準：以氟的電負性為4.0作為相對標準。2電負性的變化規(guī)律隨原子序數的遞增，元素的電負性呈周期性變化。(1)同周期，自左到右，元素的電負性逐漸增大，元素的非金屬性逐漸增強，金屬性逐漸減弱。(稀有氣體不考慮)(2)同主族，自上到下，元素的電負性逐漸減小，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。3電負性的應用(1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱金屬的電負性一般小于1.8，非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑。(2)判斷元素的化合價電負性數值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正值。電負性數值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為負值。(3)判斷化學鍵的類型如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵。如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。電負性、第一電離能與金屬性和非金屬性的關系族周期AAAAAAA01234567注稀有氣體的電離能為同周期中最大。同一周期，第一電離能A>A，A>A。例3下列對電負性的理解不正確的是()A電負性是人為規(guī)定的一個相對數值，不是絕對標準B元素電負性的大小反映了元素對鍵合電子吸引能力的大小C元素的電負性越大，則元素的非金屬性越強D元素的電負性是元素固有的性質，與原子結構無關答案D解析根據電負性的標準：電負性是以氟為4.0作為標準的相對值，電負性是人為規(guī)定的一個相對數值，不是絕對標準，故A正確；根據電負性的含義，電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小，故B正確；元素的電負性越大，越易得電子，元素的非金屬性越強，故C正確；電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小，與原子結構有關，同一周期電負性從左到右依次增大，故D錯誤。例4電負性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。下列關于電負性的變化規(guī)律正確的是()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，非金屬性越強答案A解析周期表中從左到右非金屬性逐漸增強，所以主族元素的電負性逐漸變大，故A正確；周期表中從上到下，金屬性逐漸增強，所以同一主族元素的電負性逐漸減小，故B錯誤；元素電負性越大，原子對鍵合電子吸引能力越大，則元素非金屬性越強，金屬性越弱，故C、D錯誤。原子結構與元素的性質1下列原子的外圍電子排布中，第一電離能最小的是()A2s22p4B3s23p4C4s24p4D5s25p4答案D解析2s22p4是O元素、3s23p4是S元素、4s24p4是Se元素、5s25p6是Te元素，第一電離能大小順序是OSSeTe，所以第一電離能最小的原子是Te原子，故選D。2下列各組元素按電負性大小排列正確的是()AFNOBOClFCAsPSDClSAs答案D解析同周期主族元素從左到右，元素的電負性逐漸增大，則電負性FON，故A錯誤；同主族元素從上到下，元素的電負性逐漸變小，則電負性FOCl，故B錯誤；電負性AsPS，故C錯誤。3下表列出了某短周期元素R的各級電離能數據(用I1、I2表示，單位為kJmol1)I1I2I3I4R7401500770010500下列關于元素R的判斷中一定正確的是()AR的最高正價為3價BR元素位于元素周期表中第A族CR元素的原子最外層共有4個電子DR元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2答案B解析由表中數據I3I2知其最高正價為2價，R元素位于A族，最外層有2個電子，但R不一定是Be元素。4下列四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：1s22s22p63s23p41s22s22p63s23p31s22s22p31s22s22p5則下列有關的比較中正確的是()A第一電離能：>>>B原子半徑：>>>C電負性：>>>D最高正化合價：>>答案A解析由電子排布式可知：為S，為P，為N，為F。第一電離能為>>>，A正確；B不正確，原子半徑應是最大，最?。籆不正確，電負性：最大，最??；D不正確，F(xiàn)無正價，最高正價：>。5在下列空格中，填上適當的元素符號(放射性元素除外)：(1)在第3周期中，第一電離能最小的元素是_；第一電離能最大的元素是_。(2)在元素周期表中，電負性最大的元素是_，電負性最小的元素是_。(3)最活潑的金屬元素是_。(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是_。(5)第2、3、4周期原子中p軌道半充滿的元素是_。(6)電負性相差最大的元素是_。答案(1)NaAr(2)FCs(3)Cs(4)F(5)N、P、As(6)F、Cs解析同周期中從左到右，元素的第一電離能(除A族、A族反常外)逐漸增大，同周期中堿金屬元素最小，稀有氣體元素最大，故第3周期中第一電離能最小的為Na，最大的為Ar。電負性的遞變規(guī)律：同周期從左到右逐漸增大，同主族從上到下逐漸減小，故周期表中，電負性最大的元素是氟，電負性最小的是銫。對點訓練題組一微粒半徑大小的比較與判斷1(2018定州中學期中)具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的為()A1s22s22p63s1B1s22s22p63s23p64s1C1s22s22p63s2D1s22s22p63s23p64s2答案B解析由原子的電子排布式可以確定A是鈉元素、B是鉀元素、C是鎂元素、D是鈣元素，鉀元素在第4周期A族，半徑最大，B正確。2下列四種粒子中，半徑按由大到小順序排列正確的是()基態(tài)X的原子結構示意圖為基態(tài)Y的外圍電子排布式為3s23p5基態(tài)Z2的軌道表示式為W基態(tài)原子有2個電子層，電子式為A>>>B>>>C>>>D>>>答案C解析由題意可知：X、Y、Z2、W分別為S、Cl、S2、F。S、Cl、S2、F粒子半徑大小排列順序為r(S2)>r(S)>r(Cl)>r(F)，故C項正確。3下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是()AMgI2BKBrCBaI2DNaF答案A解析題目中陽離子半徑由小到大的順序為r(Mg2)<r(Na)<r(K)<r(Ba2)，陰離子半徑由大到小的順序為r(I)>r(Br)>r(F)；r(陽)/r(陰)最小的應取r(陽)最小的r(Mg2)與r(陰)最大的r(I)，故A項正確。題組二元素的電離能與電負性4下列各組原子中，第一電離能前者大于后者的是()AS和PBMg和AlCNa和MgDNe和He答案B解析S和P的價電子構型分別為3s23p4和3s23p3，由于P原子p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，所以I1(S)I1(P)。Na、Mg和Al的價電子構型分別為3s1、3s2、3s23p1，鎂原子s軌道處于全充滿狀態(tài)，故其第一電離能最大；D項中He與Ne同族，I1(He)I1(Ne)。5下列是幾種原子的基態(tài)電子排布式，電負性最大的原子是()A1s22s22p4B1s22s22p63s23p3C1s22s22p63s23p2D1s22s22p63s23p64s2答案A解析根據四種原子的基態(tài)電子排布式可知，選項A有兩個電子層，最外層有6個電子，應最容易得到電子，電負性最大。6下列圖示中橫坐標是表示元素的電負性數值，縱坐標表示同一主族的五種元素的序數的是()答案B解析同主族自上而下原子半徑增大，原子對鍵合電子的吸引力減小，元素的電負性減弱，即同主族隨原子序數的增大，電負性降低，選項中符合變化規(guī)律的為B中所示圖像。7下面是同周期元素原子的外圍電子排布式，第一電離能最小的原子可能是()Ans2np3Bns2np5Cns2np4Dns2np6答案C解析同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數的增大而呈增大趨勢，但同一周期中第A族元素比第A族元素的第一電離能大，第A族比第A族第一電離能大，ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6屬于同一周期且其原子序數依次增大，但ns2np3屬于第A元素，ns2np4屬于第A族，所以幾種元素的第一電離能由大到小的順序可能是ns2np6、ns2np5、ns2np3、ns2np4，故選C。8某主族元素的電離能(單位：kJmol1)如下表，此元素位于元素周期表的族數是()I1I2I3I4I5I6I71011.819072914.14963.66273.92126725431A.ABACADA答案C解析從表中原子的第一至第七電離能可以看出，元素的第一、第二、第三、第四、第五電離能各自之間變化不是很大，該元素的第六電離能遠遠大于第五電離能，說明該元素最外層有5個電子，失去5個電子時達到穩(wěn)定結構，主族元素族序數等于最外層電子數，所以此元素位于元素周期表的族數是A族，故選C。9下列說法中正確的是()元素電負性越大表示該元素的金屬性越強元素電負性越大表示該元素的非金屬性越強元素電負性很小表示該元素的單質不發(fā)生化學反應元素電負性很大表示該元素的單質在發(fā)生化學反應時一般易得到電子ABCD答案D解析元素電負性越大，非金屬性越強，錯、對；電負性越小，表示該元素單質還原性越強，錯。題組三元素周期律的綜合應用10如圖所示是第3周期1117號元素某種性質變化趨勢的柱形圖，y軸表示的可能是()A第一電離能B電負性C原子半徑D元素的金屬性答案B解析第3周期元素的第一電離能從左到右有增大趨勢，但Mg、P反常，故A錯誤；1117號元素的原子半徑逐漸減小，電負性逐漸增大，金屬性逐漸減弱，故B正確，C、D錯誤。11A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結構，有關兩元素的下列敘述：原子半徑A<B，離子半徑A>B，原子序數A>B，原子最外層電子數A<B，A的正價與B的負價絕對值一定相等，A的電負性小于B的電負性，A的第一電離能大于B的第一電離能。其中正確的是()ABCD答案B解析“A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結構”，則A在B的下一周期。錯誤，因A原子半徑大于同一主族的上一周期的原子的半徑，該原子的半徑又大于同一周期的B原子的半徑，所以原子半徑A>B；錯誤，離子具有相同的電子層結構時，核電荷數越大，離子半徑越??；錯誤，A的第一電離能小于B的第一電離能。12a、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期，c、d同主族。a的原子結構示意圖為，b、c形成的化合物的電子式為下列說法中正確的是()A原子半徑：a>c>d>bB電負性：a>b>d>cC原子序數：d>a>c>bD最高價含氧酸的酸性：c>d>a答案D解析由a的原子結構示意圖可知x值為2，是硅元素，由b與c形成化合物的電子式可知c為第A族的元素，b為第A族的元素，因a、b、d同周期，則知b為鈉元素，d為磷元素，c為氮元素。根據元素在周期表中的位置和遞變規(guī)律可知D選項正確。綜合強化13不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所需要的能量(設其為E)如圖所示。試根據元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點，并回答下列問題。(1)同主族內不同元素的E值的變化特點是_。各周期中E值的這種變化特點體現(xiàn)了元素性質的_變化規(guī)律。(2)同周期內，隨原子序數增大，E值增大。但個別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，試預測下列關系中正確的是_(填寫編號)。E(砷)>E(硒)E(砷)<E(硒)E(溴)>E(硒)E(溴)<E(硒)(3)估計1mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍：_<E<_。(4)10號元素E值較大的原因是_。答案(1)隨著原子序數增大，E值變小周期性(2)(3)485738(4)10號元素為氖，該元素原子最外層電子排布已達到8電子穩(wěn)定結構解析此題考查了元素第一電離能的變化規(guī)律和學生的歸納總結能力。(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨原子序數的增大，E值變?。粡腍到He，從Li到Ne，從Na到Ar，均呈明顯的周期性變化。(2)根據圖像可知，同周期元素E(氮)>E(氧)，E(磷)>E(硫)，E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，故可推知第4周期E(砷)>E(硒)。但A族元素和A族元素的E值未出現(xiàn)反常，所以E(溴)>E(硒)。(3)根據同主族、同周期規(guī)律可以推測：E(K)E(Ca)E(Mg)。(4)10號元素是稀有氣體氖，該元素原子的最外層電子排布已達到8電子穩(wěn)定結構。14下面是某些短周期元素的電負性值：元素符號LiBeBCOF電負性1.01.52.02.53.54.0元素符號NaAlSiPSCl電負性0.91.51.82.12.53.0(1)通過分析電負性變化規(guī)律，確定N、Mg最接近的電負性范圍：_<Mg<_，_<N<_。(2)推測電負性與原子半徑的關系是_。上表中短周期元素電負性的變化特點，體現(xiàn)了元素性質的_變化規(guī)律。(3)經驗規(guī)律告訴我們：當成鍵的兩原子相應元素的電負性差值大于1.7時，一般為離子鍵；小于1.7時，一般為共價鍵。試推斷：AlBr3中化學鍵類型是_。答案(1)0.91.52.53.5(2)原子半徑越大，電負性越小周期性(3)共價鍵解析(1)確定電負性的范圍應注意取同周期遞變和同主族遞變的交集。(2)分析同周期和同主族元素電負性的遞變，均可得出電負性隨原子半徑的增大而減小。(3)Cl與Al的電負性差值為3.01.51.5<1.7，Br的電負性小于Cl的電負性，故AlBr3中成鍵的兩原子相應元素的電負性差值<1.7，為共價鍵。15有A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數依次增大，A元素基態(tài)原子的p軌道上的電子數等于次外層電子數，C元素基態(tài)原子的s軌道與p軌道上的電子數相等，D是短周期中電負性最小的元素，E原子的第一電離能(單位：kJmol1，下同)至第四電離能分別為578、1817、2745、11575，F(xiàn)原子的外圍電子排布與C原子的相同。請回答下列問題：(1)推測B的電負性_(填“>”或“<”)F的電負性。(2)寫出D原子的軌道表示式：_。(3)寫出元素E與D的最高價氧化物對應的水化物的水溶液反應的離子方程式：_。答案(1)>(3)2Al2OH2H2O=2AlO3H2解析根據題目敘述可得，D應為Na元素，A、C的原子序數小于D的原子序數，故其基態(tài)原子的電子排布式分別為1s22s22p2和1s22s22p4，A為C元素，C為O元素，則B為N元素，F(xiàn)為S元素。根據E的電離能可知，E原子的最外層有3個電子，E為Al元素。N元素的非金屬性比S元素的強，故電負性：N>S。Na為11號元素，根據原子的核外電子排布規(guī)律即可寫出其軌道表示式。