2018-2019版高中化學(xué) 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 第2課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律第2課時(shí)元素第一電離能和電負(fù)性的周期性變化學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.能表述元素第一電離能、電負(fù)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(fù)性的周期性變化規(guī)律。3.能用元素的第一電離能、電負(fù)性說明元素的某些性質(zhì)。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(gè)電子形成1價(jià)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(hào)：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(gè)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(gè)電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個(gè)電子。(3)逐級(jí)電離能：氣態(tài)一價(jià)正離子再失去一個(gè)電子成為氣態(tài)二價(jià)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(huì)更加困難，因此同一原子的各級(jí)電離能之間存在如下關(guān)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(shì)如下圖所示：(2)觀察分析上圖，總結(jié)元素第一電離能的變化規(guī)律：對(duì)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(shì)，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(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)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(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，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(gè)電子排布在兩個(gè)電子層上(K、L電子層)，且最外層上只有一個(gè)電子。(2)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素在化合物中的化合價(jià)。如K：I1I2<I3，表明K原子易失去一個(gè)電子形成1價(jià)陽離子。(3)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱：I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。(1)電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、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(guān)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(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)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(gè)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(shì)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(zhì)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(qiáng)。(2)同周期，從左到右，第一電離能大小順序?yàn)锳<A<A<A<A<A<A<0族。例2元素X的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)如下：I1I2I3I4I5I6I/kJmol157818172745115781483118378則元素X的常見價(jià)態(tài)是()A1B2C3D6答案C解析對(duì)比表中電離能數(shù)據(jù)可知，I1、I2、I3電離能數(shù)值相對(duì)較小，至I4數(shù)值突然增大，說明元素X的原子中，有3個(gè)電子容易失去，因此，該元素的常見化合價(jià)為3。方法規(guī)律元素的各級(jí)電離能逐漸增大并且會(huì)有突躍，一般第一次突躍前的電離能所對(duì)應(yīng)的電子是最外層電子，對(duì)于金屬元素來說，該類電子的個(gè)數(shù)就是該元素的最高正化合價(jià)。二、元素電負(fù)性的周期性變化1電負(fù)性的有關(guān)概念與意義(1)鍵合電子與電負(fù)性：元素相互化合時(shí)，原子中用于形成化學(xué)鍵的電子稱為鍵合電子。電負(fù)性用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小。(2)電負(fù)性的意義：電負(fù)性越大的原子，對(duì)鍵合電子的吸引能力越大。(3)電負(fù)性大小的標(biāo)準(zhǔn)：以氟的電負(fù)性為4.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。2電負(fù)性的變化規(guī)律隨原子序數(shù)的遞增，元素的電負(fù)性呈周期性變化。(1)同周期，自左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，元素的非金屬性逐漸增強(qiáng)，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(fù)性逐漸減小，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬性逐漸減弱。3電負(fù)性的應(yīng)用(1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強(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。金屬元素的電負(fù)性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負(fù)性越大，非金屬元素越活潑。(2)判斷元素的化合價(jià)電負(fù)性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價(jià)為正值。電負(fù)性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強(qiáng)，元素的化合價(jià)為負(fù)值。(3)判斷化學(xué)鍵的類型如果兩個(gè)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。如果兩個(gè)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。電負(fù)性、第一電離能與金屬性和非金屬性的關(guān)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(duì)電負(fù)性的理解不正確的是()A電負(fù)性是人為規(guī)定的一個(gè)相對(duì)數(shù)值，不是絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)B元素電負(fù)性的大小反映了元素對(duì)鍵合電子吸引能力的大小C元素的電負(fù)性越大，則元素的非金屬性越強(qiáng)D元素的電負(fù)性是元素固有的性質(zhì)，與原子結(jié)構(gòu)無關(guān)答案D解析根據(jù)電負(fù)性的標(biāo)準(zhǔn)：電負(fù)性是以氟為4.0作為標(biāo)準(zhǔn)的相對(duì)值，電負(fù)性是人為規(guī)定的一個(gè)相對(duì)數(shù)值，不是絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，故A正確；根據(jù)電負(fù)性的含義，電負(fù)性用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引能力的大小，故B正確；元素的電負(fù)性越大，越易得電子，元素的非金屬性越強(qiáng)，故C正確；電負(fù)性用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引能力的大小，與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，同一周期電負(fù)性從左到右依次增大，故D錯(cuò)誤。例4電負(fù)性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強(qiáng)弱的尺度。下列關(guān)于電負(fù)性的變化規(guī)律正確的是()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)答案A解析周期表中從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)，所以主族元素的電負(fù)性逐漸變大，故A正確；周期表中從上到下，金屬性逐漸增強(qiáng)，所以同一主族元素的電負(fù)性逐漸減小，故B錯(cuò)誤；元素電負(fù)性越大，原子對(duì)鍵合電子吸引能力越大，則元素非金屬性越強(qiáng)，金屬性越弱，故C、D錯(cuò)誤。原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)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(fù)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(fù)性逐漸增大，則電負(fù)性FON，故A錯(cuò)誤；同主族元素從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變小，則電負(fù)性FOCl，故B錯(cuò)誤；電負(fù)性AsPS，故C錯(cuò)誤。3下表列出了某短周期元素R的各級(jí)電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2表示，單位為kJmol1)I1I2I3I4R7401500770010500下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是()AR的最高正價(jià)為3價(jià)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(gè)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(shù)據(jù)I3I2知其最高正價(jià)為2價(jià)，R元素位于A族，最外層有2個(gè)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(guān)的比較中正確的是()A第一電離能：>>>B原子半徑：>>>C電負(fù)性：>>>D最高正化合價(jià)：>>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(yīng)是最大，最??；C不正確，電負(fù)性：最大，最??；D不正確，F(xiàn)無正價(jià)，最高正價(jià)：>。5在下列空格中，填上適當(dāng)?shù)脑胤?hào)(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(fù)性最大的元素是_，電負(fù)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(fù)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(fù)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(fù)性最大的元素是氟，電負(fù)性最小的是銫。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一微粒半徑大小的比較與判斷1(2018定州中學(xué)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(jié)構(gòu)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(gè)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?yàn)閞(S2)>r(S)>r(Cl)>r(F)，故C項(xiàng)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?yàn)閞(Mg2)<r(Na)<r(K)<r(Ba2)，陰離子半徑由大到小的順序?yàn)閞(I)>r(Br)>r(F)；r(陽)/r(陰)最小的應(yīng)取r(陽)最小的r(Mg2)與r(陰)最大的r(I)，故A項(xiàng)正確。題組二元素的電離能與電負(fù)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(jià)電子構(gòu)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(jià)電子構(gòu)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(xiàng)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(fù)性最大的原子是()A1s22s22p4B1s22s22p63s23p3C1s22s22p63s23p2D1s22s22p63s23p64s2答案A解析根據(jù)四種原子的基態(tài)電子排布式可知，選項(xiàng)A有兩個(gè)電子層，最外層有6個(gè)電子，應(yīng)最容易得到電子，電負(fù)性最大。6下列圖示中橫坐標(biāo)是表示元素的電負(fù)性數(shù)值，縱坐標(biāo)表示同一主族的五種元素的序數(shù)的是()答案B解析同主族自上而下原子半徑增大，原子對(duì)鍵合電子的吸引力減小，元素的電負(fù)性減弱，即同主族隨原子序數(shù)的增大，電負(fù)性降低，選項(xiàng)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(shù)的增大而呈增大趨勢(shì)，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(shù)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(shù)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于第五電離能，說明該元素最外層有5個(gè)電子，失去5個(gè)電子時(shí)達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，主族元素族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，所以此元素位于元素周期表的族數(shù)是A族，故選C。9下列說法中正確的是()元素電負(fù)性越大表示該元素的金屬性越強(qiáng)元素電負(fù)性越大表示該元素的非金屬性越強(qiáng)元素電負(fù)性很小表示該元素的單質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)元素電負(fù)性很大表示該元素的單質(zhì)在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)一般易得到電子ABCD答案D解析元素電負(fù)性越大，非金屬性越強(qiáng)，錯(cuò)、對(duì)；電負(fù)性越小，表示該元素單質(zhì)還原性越強(qiáng)，錯(cuò)。題組三元素周期律的綜合應(yīng)用10如圖所示是第3周期1117號(hào)元素某種性質(zhì)變化趨勢(shì)的柱形圖，y軸表示的可能是()A第一電離能B電負(fù)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(shì)，但Mg、P反常，故A錯(cuò)誤；1117號(hào)元素的原子半徑逐漸減小，電負(fù)性逐漸增大，金屬性逐漸減弱，故B正確，C、D錯(cuò)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(jié)構(gòu)，有關(guān)兩元素的下列敘述：原子半徑A<B，離子半徑A>B，原子序數(shù)A>B，原子最外層電子數(shù)A<B，A的正價(jià)與B的負(fù)價(jià)絕對(duì)值一定相等，A的電負(fù)性小于B的電負(fù)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(jié)構(gòu)”，則A在B的下一周期。錯(cuò)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(cuò)誤，離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)時(shí)，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小；錯(cuò)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(jié)構(gòu)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(fù)性：a>b>d>cC原子序數(shù)：d>a>c>bD最高價(jià)含氧酸的酸性：c>d>a答案D解析由a的原子結(jié)構(gòu)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(jù)元素在周期表中的位置和遞變規(guī)律可知D選項(xiàng)正確。綜合強(qiáng)化13不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的能量(設(shè)其為E)如圖所示。試根據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點(diǎn)，并回答下列問題。(1)同主族內(nèi)不同元素的E值的變化特點(diǎn)是_。各周期中E值的這種變化特點(diǎn)體現(xiàn)了元素性質(zhì)的_變化規(guī)律。(2)同周期內(nèi)，隨原子序數(shù)增大，E值增大。但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反常現(xiàn)象，試預(yù)測(cè)下列關(guān)系中正確的是_(填寫編號(hào))。E(砷)>E(硒)E(砷)<E(硒)E(溴)>E(硒)E(溴)<E(硒)(3)估計(jì)1mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個(gè)電子所需能量E值的范圍：_<E<_。(4)10號(hào)元素E值較大的原因是_。答案(1)隨著原子序數(shù)增大，E值變小周期性(2)(3)485738(4)10號(hào)元素為氖，該元素原子最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)解析此題考查了元素第一電離能的變化規(guī)律和學(xué)生的歸納總結(jié)能力。(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨原子序數(shù)的增大，E值變??；從H到He，從Li到Ne，從Na到Ar，均呈明顯的周期性變化。(2)根據(jù)圖像可知，同周期元素E(氮)>E(氧)，E(磷)>E(硫)，E值出現(xiàn)反常現(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(jù)同主族、同周期規(guī)律可以推測(cè)：E(K)E(Ca)E(Mg)。(4)10號(hào)元素是稀有氣體氖，該元素原子的最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。14下面是某些短周期元素的電負(fù)性值：元素符號(hào)LiBeBCOF電負(fù)性1.01.52.02.53.54.0元素符號(hào)NaAlSiPSCl電負(fù)性0.91.51.82.12.53.0(1)通過分析電負(fù)性變化規(guī)律，確定N、Mg最接近的電負(fù)性范圍：_<Mg<_，_<N<_。(2)推測(cè)電負(fù)性與原子半徑的關(guān)系是_。上表中短周期元素電負(fù)性的變化特點(diǎn)，體現(xiàn)了元素性質(zhì)的_變化規(guī)律。(3)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律告訴我們：當(dāng)成鍵的兩原子相應(yīng)元素的電負(fù)性差值大于1.7時(shí)，一般為離子鍵；小于1.7時(shí)，一般為共價(jià)鍵。試推斷：AlBr3中化學(xué)鍵類型是_。答案(1)0.91.52.53.5(2)原子半徑越大，電負(fù)性越小周期性(3)共價(jià)鍵解析(1)確定電負(fù)性的范圍應(yīng)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(fù)性的遞變，均可得出電負(fù)性隨原子半徑的增大而減小。(3)Cl與Al的電負(fù)性差值為3.01.51.5<1.7，Br的電負(fù)性小于Cl的電負(fù)性，故AlBr3中成鍵的兩原子相應(yīng)元素的電負(fù)性差值<1.7，為共價(jià)鍵。15有A、B、C、D、E、F六種短周期元素，其原子序數(shù)依次增大，A元素基態(tài)原子的p軌道上的電子數(shù)等于次外層電子數(shù)，C元素基態(tài)原子的s軌道與p軌道上的電子數(shù)相等，D是短周期中電負(fù)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(qǐng)回答下列問題：(1)推測(cè)B的電負(fù)性_(填“>”或“<”)F的電負(fù)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(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式：_。答案(1)>(3)2Al2OH2H2O=2AlO3H2解析根據(jù)題目敘述可得，D應(yīng)為Na元素，A、C的原子序數(shù)小于D的原子序數(shù)，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(jù)E的電離能可知，E原子的最外層有3個(gè)電子，E為Al元素。N元素的非金屬性比S元素的強(qiáng)，故電負(fù)性：N>S。Na為11號(hào)元素，根據(jù)原子的核外電子排布規(guī)律即可寫出其軌道表示式。