2019高中化學(xué)第一章第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)講義新人教版.docx

原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)1認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)與元素周期系的關(guān)系。了解元素周期系的應(yīng)用價(jià)值。2了解元素的電離能、電負(fù)性的含義。能應(yīng)用元素的電離能說明元素的某些性質(zhì)。3理解元素原子半徑、元素的第一電離能、電負(fù)性的周期性變化。4了解元素的“對(duì)角線規(guī)則”，能列舉實(shí)例予以說明。 細(xì)讀教材記主干1元素的周期序數(shù)與原子結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？如何確定主族元素的主族序數(shù)？提示：周期序數(shù)電子層數(shù)能層數(shù)；主族序數(shù)最外層電子數(shù)價(jià)電子數(shù)。2每一周期(第一周期除外)都是從堿金屬元素開始到稀有氣體元素結(jié)束，外圍電子排布從 ns1ns2np6(He為 1s2)。3各區(qū)元素原子的外圍電子排布。s區(qū)：ns12；p區(qū)：ns2np16；d區(qū)：(n1)d19ns12；ds區(qū)：(n1)d10ns12。4同周期，同主族，元素性質(zhì)的變化規(guī)律是什么？提示：(1)同周期從左向右(2)同主族從上到下5氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)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。同族元素從上到下第一電離能變小，同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢(shì)，但第A族與第A族、第A族與第A族之間出現(xiàn)反常。6電負(fù)性是用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小的。同周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大；同主族從上到下，元素的電負(fù)性逐漸變小。新知探究1元素周期系(1)堿金屬和稀有氣體元素原子的價(jià)電子排布對(duì)比周期堿金屬價(jià)電子排布稀有氣體價(jià)電子排布二鋰2s1氖2s22p6三鈉3s1氬3s23p6四鉀4s1氪4s24p6續(xù)表周期堿金屬價(jià)電子排布稀有氣體價(jià)電子排布五銣5s1氙5s25p6六銫6s1氡6s26p6結(jié)論每一周期從堿金屬元素開始到稀有氣體元素結(jié)束，價(jià)電子排布從ns1遞增到ns2np6，但元素周期系的周期不是單調(diào)的，每一周期里元素的數(shù)目并不總是一樣多(2)元素周期系的形成形成原因：元素周期系的形成是由于元素的原子核外電子的排布發(fā)生周期性的重復(fù)。元素周期系的周期不是單調(diào)的，每一周期里元素的數(shù)目并不一樣多，而是隨周期序數(shù)的遞增逐漸增多；同時(shí)，金屬元素的數(shù)目也逐漸增多。2元素周期表(1)周期與族周期：具有相同的電子層數(shù)的元素按照原子序數(shù)遞增的順序排列成的一個(gè)橫行。族：周期表中，有18個(gè)縱行，除8、9、10三個(gè)縱行叫第族外，其余15個(gè)縱行每一個(gè)縱行標(biāo)作一族。(2)分區(qū)根據(jù)核外電子排布，可把周期表里的元素劃分成5個(gè)區(qū)：s區(qū)、p區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)、f區(qū)。除ds區(qū)外，區(qū)的名稱來自按構(gòu)造原理最后填入電子的能級(jí)符號(hào)。根據(jù)元素的金屬性和非金屬性。名師點(diǎn)撥1核外電子排布與元素周期表(1)核外電子排布與周期的劃分每一周期元素原子的外圍電子排布和元素種數(shù)。周期外圍電子排布各周期增加的能級(jí)元素種類A0族最外層容納的電子數(shù)11s11s221s222s12s22p682s、2p833s13s23p683s、3p8續(xù)表周期外圍電子排布各周期增加的能級(jí)元素種類A0族最外層容納的電子數(shù)44s14s24p684s、3d、4p1855s15s25p685s、4d、5p1866s16s26p686s、4f、5d、6p3277s17s、5f、6d、7p32核外電子排布與周期劃分的關(guān)系。a根據(jù)構(gòu)造原理，將能量相近的能級(jí)分為一組，按能量由低到高可分為七個(gè)能級(jí)組，同一能級(jí)組內(nèi)，各能級(jí)能量相差較小，各能級(jí)組之間能量相差較大。b每一能級(jí)組對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，且該能級(jí)組中最大的能層序數(shù)等于元素的周期序數(shù)。(2)核外電子排布與族的劃分：族的劃分依據(jù)是原子的價(jià)層電子排布。同主族元素原子的價(jià)層電子排布完全相同，價(jià)電子全部排布在ns或ns np軌道上，價(jià)電子數(shù)與族序數(shù)相同。稀有氣體的價(jià)電子排布為1s2或ns2 np6。過渡元素(副族和第族)同一縱列原子的價(jià)層電子排布基本相同(鑭系、錒系元素除外)。價(jià)電子排布為(n1)d110ns12，BB族元素的價(jià)電子數(shù)與族序數(shù)相同。2各區(qū)元素原子的價(jià)電子排布特點(diǎn)及化學(xué)性質(zhì)包括的元素價(jià)電子排布化學(xué)性質(zhì)s區(qū)第A、A族ns12(最后的電子填在ns上)除氫外，都是活潑金屬元素(堿金屬和堿土金屬元素)p區(qū)第AA族、0族ns2np16(最后的電子填在np上)隨著最外層電子數(shù)目的增加，非金屬性增強(qiáng)，金屬性減弱d區(qū)第BB、族(n1)d19ns12最后的電子填在(n1)d上均為過渡金屬，由于d軌道都未充滿電子，因此d軌道可以不同程度地參與化學(xué)鍵的形成ds區(qū)第B、B族(n1)d10ns12(n1)d全充滿均為過渡金屬，d軌道已充滿電子，因此d軌道一般不再參與化學(xué)鍵的形成f區(qū)鑭系、錒系(n2)f 014(n1)d02ns2鑭系元素的化學(xué)性質(zhì)非常相近，錒系元素的化學(xué)性質(zhì)也非常相近對(duì)點(diǎn)演練1(2016深圳高二檢測(cè))在研究原子核外電子排布與元素周期表的關(guān)系時(shí)，人們發(fā)現(xiàn)價(jià)電子排布相似的元素集中在一起。據(jù)此，人們將元素周期表分為五個(gè)區(qū)，并以最后填入電子的軌道能級(jí)符號(hào)作為該區(qū)的符號(hào)，如圖所示。(1)在s區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價(jià)電子的電子云形狀為_。(2)在d區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，常見離子的電子排布式為_，其中較穩(wěn)定的是_。(3)在ds區(qū)中，族序數(shù)最大、原子序數(shù)最小的元素，原子的價(jià)電子排布式為_。(4)在p區(qū)中，第二周期第A族元素原子價(jià)電子排布圖為_。(5)當(dāng)今常用于核能開發(fā)的元素是鈾和钚，它們?cè)赺區(qū)中。解析：(1)s區(qū)為第A族，第A族，符合條件的元素為Be，其電子排布式為1s22s2，價(jià)電子的電子云形狀為球形。(2)d區(qū)為第B族第B族、第族，族序數(shù)最大且原子序數(shù)最小的為Fe，常見離子為Fe2、Fe3，電子排布式為1s22s22p63s23p63d6、1s22s22p63s23p63d5，由離子的電子排布式為可知Fe3的3d軌道“半充滿”，其穩(wěn)定性強(qiáng)于Fe2。(3)ds區(qū)符合條件的為Zn，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s2，價(jià)電子排布式為3d104s2。(4)該題中符合題意的為N，電子排布圖為：。(5)鈾和钚均為錒系元素，位于f區(qū)。答案：(1)球形(2)Fe2：1s22s22p63s23p63d6，F(xiàn)e3：1s22s22p63s23p63d5Fe3(3)3d104s2(4) (5)f新知探究1原子半徑(1)影響因素(2)變化規(guī)律原子半徑2電離能(1)電離能的概念第一電離能：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個(gè)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，通常用I1表示。各級(jí)電離能：1價(jià)氣態(tài)正離子失去一個(gè)電子，形成2價(jià)氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第二電離能，用I2表示；2價(jià)氣態(tài)正離子再失去一個(gè)電子，形成3價(jià)氣態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第三電離能，用I3表示；依次類推。(2)元素第一電離能的意義衡量元素的原子失去一個(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。(3)第一電離能的變化規(guī)律同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈升高的趨勢(shì)。同一主族，從上到下，元素的第一電離能下降。3電負(fù)性(1)鍵合電子原子中用于形成化學(xué)鍵的電子稱為鍵合電子。(2)電負(fù)性概念：用來描述不同元素的原子對(duì)鍵合電子吸引力的大小的參數(shù)，以氟的電負(fù)性為 4.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。變化規(guī)律：應(yīng)用：判斷金屬性、非金屬性強(qiáng)弱。(3)對(duì)角線規(guī)則在元素周期表中，某些主族元素與右下方的主族元素的電負(fù)性接近，性質(zhì)相似，被稱為“對(duì)角線規(guī)則”。名師點(diǎn)撥1微粒半徑大小的比較原子半徑(1)同周期元素，隨著原子序數(shù)遞增，其原子半徑逐漸減小。例：r(Na)r(Mg)r(Al)r(Si)r(P)r(S)r(Cl)；(2)同主族元素，隨著電子層數(shù)遞增，其原子半徑逐漸增大。例：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cl)，r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)；(2)電子層結(jié)構(gòu)相同的微粒，核電荷數(shù)越大，半徑越小。例：r(O2)r(F)r(Na)r(Mg2)r(Al3)；(3)帶相同電荷的離子，電子層數(shù)越多，半徑越大。例：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，r(O2)r(S2)r(Se2)r(Na)r(Mg2)2.電離能的變化規(guī)律及應(yīng)用(1)變化規(guī)律第一電離能a每個(gè)周期的第一種元素(氫元素或堿金屬元素)第一電離能最小，稀有氣體元素原子的第一電離能最大，同周期中自左至右元素的第一電離能呈增大的趨勢(shì)。b同主族元素原子的第一電離能從上到下逐漸減小。逐級(jí)電離能a原子的逐級(jí)電離能越來越大。首先失去的電子是能量最高的電子，故第一電離能較小，以后再失去的電子都是能級(jí)較低的電子，所需要的能量較多。b當(dāng)電離能突然變大時(shí)說明電子的能層發(fā)生了變化，即同一能層中電離能相近，不同能層中電離能有很大的差距。如表所示鈉、鎂、鋁的電離能(kJ/mol)： 元素電離能NaMgAlI1496738578I24 5621 4511 817I36 9127 7332 745I49 54310 54011 575(2)應(yīng)用確定元素核外電子排布。如Li：I1I2I3，表明Li原子核外的三個(gè)電子排布在兩個(gè)能層(K、L能層)上，而且最外層上只有一個(gè)電子。確定元素的化合價(jià)。如K元素I1I2B原子半徑：C電負(fù)性：D最高正化合價(jià)：解析：選A由四種元素基態(tài)原子電子排布式可知，1s22s22p63s23p4是S元素、1s22s22p63s23p3是P元素、1s22s22p3是N元素、1s22s22p5是F元素。同周期自左而右第一電離能呈增大趨勢(shì)，故第一電離能NF，但P元素原子3p能級(jí)容納3個(gè)電子，為半滿穩(wěn)定狀態(tài)，能量較低，第一電離能高于同周期相鄰元素，所以第一電離能SP，所以第一電離能SPN故A正確；同周期自左而右原子半徑減小，所以原子半徑PS，NF，電子層越多原子半徑越大，故原子半徑PSNF，即，B錯(cuò)誤；同周期自左而右電負(fù)性增大，所以電負(fù)性PS，NF，N元素非金屬性比S元素強(qiáng)，所以電負(fù)性PN，故電負(fù)性PSNF，即，D錯(cuò)誤。1(2016威海高二檢測(cè))關(guān)于元素周期律和元素周期表的下列說法中正確的是()A目前發(fā)現(xiàn)的所有元素占據(jù)了周期表里全部位置，不可能再有新的元素被發(fā)現(xiàn)B根據(jù)原子的電子排布，可將周期表分為s、d、ds、p、f五個(gè)分區(qū)C俄國(guó)化學(xué)家道爾頓為元素周期表的建立作出了巨大貢獻(xiàn)D同一主族的元素從上到下，金屬性呈周期性變化解析：選B現(xiàn)代元素周期表是按現(xiàn)在已知的112種元素編制，第七周期仍未排滿。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，一些新的元素將不斷地被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代元素周期表在不斷完善和發(fā)展中。在現(xiàn)代元素周期表中，根據(jù)原子的電子排布，可將周期表分為s、d、ds、p、f五個(gè)分區(qū)。同一主族元素從上到下，金屬性增強(qiáng)，非金屬性減弱，屬遞變性質(zhì)而不是周期性變化。2(2016正定高二檢測(cè))若某原子的外圍電子排布式為4d15s2，則下列說法正確的是()A該元素在元素周期表中的位置為第五周期第B族B該元素位于s區(qū)C該元素原子為非金屬D該元素原子N能層共有8個(gè)電子解析：選A根據(jù)構(gòu)造原理可知，該元素原子有5個(gè)能層，因此位于元素周期表第五周期第B族，故A項(xiàng)正確。由于其最后1個(gè)電子填充在了4d能級(jí)上，故位于元素周期表d區(qū)，是一種金屬元素，該元素原子N能層共有9個(gè)電子，所以B、C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。3下列說法正確的是()A第三周期所含的元素中鈉的第一電離能最小B鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大C在所有元素中，氟的第一電離能最大D鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大解析：選AA項(xiàng)由同周期元素的第一電離能從左往右呈增大趨勢(shì)，可知第三周期中Na的第一電離能最小。B項(xiàng)由洪特規(guī)則的特例知同周期的第一電離能第A族元素第A族的元素；C項(xiàng)第一電離能最大的元素在元素周期表的最右上角，是He；D項(xiàng)第一電離能KCa、CaMg，由此推出第一電離能Kr(Cl)；B項(xiàng)，Na與F的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，但兩者半徑：r(Na)r(F)；C項(xiàng)，質(zhì)子數(shù)相同的單核粒子，是同一元素的不同粒子，它們所具有的電子數(shù)越多，半徑越大；D項(xiàng)，同一主族中，原子序數(shù)越大，原子半徑越大；同一周期中，主族元素原子序數(shù)越大，原子半徑越小。5(2016宜昌高二檢測(cè))下列各組元素中，電負(fù)性依次減小的是()AK、Na、AlBO、Cl、HCAs、P、H DO、S、Cl解析：選B金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越小。非金屬性越強(qiáng)，電負(fù)性越大。則K、Na、Al的電負(fù)性依次增大，A錯(cuò)誤；O、Cl、H的電負(fù)性依次減小，B正確；P、As、H的電負(fù)性依次減小，C錯(cuò)誤；O、Cl、S的電負(fù)性依次減小，D錯(cuò)誤。6現(xiàn)有A、B、C、D四種元素，A是第五周期第A族元素，B是第三周期元素，B、C、D的價(jià)電子數(shù)分別為2、2、7。四種元素原子序數(shù)從小到大的順序是B、C、D、A。已知C和D的次外層電子數(shù)均為18個(gè)。(1)寫出A、B、C、D的元素符號(hào)：A_，B_，C_，D_。(2)C位于元素周期表的_區(qū)。C2的電子排布式_。(3)其中最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物堿性最強(qiáng)的化合物是_(寫化學(xué)式，下同)；最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物酸性最強(qiáng)的化合物是_。(4)元素的第一電離能最小的是_，元素的電負(fù)性最大的是_。解析：(1)A是第五周期第A族元素，則A元素為Sn。由于B是第三周期元素，且其價(jià)電子數(shù)為2，所以B元素為Mg