原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)課件-高中化學(xué)人教版選擇性必修二

第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第1課時(shí)

原子結(jié)構(gòu)與元素周期表

閱讀教材，了解元素周期律、元素周期系及元素周期表的發(fā)展歷史。1.元素周期律、元素周期系和元素周期表元素周期表第一周期第四周期第二周期第三周期第六周期第七周期第五周期22+810+818+8+1036+8+1054+18+1486+18+14ns1~2np0~6nd1~10nf1~142.構(gòu)造原理和元素周期表【思考】寫出每個(gè)周期開頭元素和結(jié)尾元素的最外層電子的排布式的通式？試分析有什么規(guī)律？原子序數(shù)元素名稱元素符號(hào)電子排布3鋰Li11鈉Na19鉀K37銣Rb55銫Cs1s22s11s22s22p63s11s22s22p63s23p64s11s22s22p63s23p63d104s24p65s1堿金屬的電子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p64d105s25p66s1[Xe]6s1[He]2s1[Ne]3s1[Ar]4s1[Kr]5s1每到出現(xiàn)堿金屬，就開始建立一個(gè)新的電子層。隨后最外層上的電子逐漸增多，最后達(dá)到8個(gè)電子，出現(xiàn)稀有氣體。

元素周期系的形成是元素原子核外電子排布發(fā)生周期性的重復(fù)。能級(jí)組6s4f5d6p5s4d5p4s3d4p3s3p2s2p1s每個(gè)能級(jí)組相當(dāng)于元素周期表中的一個(gè)周期3.周期與能級(jí)組各周期所含元素的種數(shù)等于相應(yīng)能級(jí)組中各軌道中最多容納的電子數(shù)之和。周期相應(yīng)能級(jí)組中所含能級(jí)最多容納電子數(shù)元素種類11s

22s2p

33s3p

44s3d4p

55s4d5p

66s4f5d6p

2881818322881818324.價(jià)層電子與元素性質(zhì)的關(guān)系主族：最后一個(gè)電子排入ns或np能級(jí)副族：最后一個(gè)電子排入(n-1)d或(n-2)f能級(jí)ⅢB～ⅦBⅠB、ⅡB族序數(shù)＝最外層電子數(shù)零族：穩(wěn)定結(jié)構(gòu)ns2np6（He除外）Ⅷ族：最后一個(gè)電子排入(n-1)d多數(shù)元素在化學(xué)反應(yīng)中價(jià)數(shù)不等于族數(shù)族序數(shù)=原子的最外層電子數(shù)=價(jià)電子數(shù)族序數(shù)＝價(jià)電子數(shù)=(n-1)d+ns的電子數(shù)【再探元素周期表】觀察書末元素周期表，回答教材P21“探究”問題。5.原子的電子構(gòu)型和元素的分區(qū)TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTl113HeBAlGeSnPb114CSiAsSbBi115NPSeTePo116OSBrIAt117FClKrXeRn118NeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc分區(qū)依據(jù)：最后一個(gè)電子排入的能級(jí)不同（除ds區(qū)）s區(qū)ns1~2p區(qū)ns2np1~6d區(qū)(n-1)d1~9ns1~2Pd除外（4d10)ds區(qū)(n-1)d10ns1~2f區(qū)(n-2)f0~14(n-2)d0~2ns2p區(qū)元素價(jià)電子都是ns2np1~6嗎？價(jià)電子為ns1~2的元素都在s區(qū)嗎？TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH【思考】周期表中的第11列銅、銀、金和第12列鋅、鎘、汞為什么被稱為ds區(qū)？

由于第11列銅、銀、金按構(gòu)造原理進(jìn)行電子排布時(shí)，電子排布式中最后兩個(gè)能級(jí)的電子排布應(yīng)該為(n-1)d9ns2，而事實(shí)上卻是(n-1)d10ns1，可理解為先填滿了(n-1)d能級(jí)而后填ns能級(jí)，故稱為ds區(qū)。s區(qū)元素：最外層構(gòu)型是ns1和ns2。IA和IIA族元素。除H外，其余為活潑金屬。d區(qū)元素：包含第IIIB族到VIII族元素，電子構(gòu)型是(n-1)d1~9ns1~2最外層電子數(shù)皆為1~2個(gè)，均為金屬元素，性質(zhì)相似。

ds區(qū)元素：包括IB族和IIB族元素，價(jià)電子構(gòu)型是(n-1)d10ns1~2，均為金屬元素。f區(qū)元素：最后一個(gè)電子排入(n-2)f能級(jí)，包括鑭系和錒系元素，均為金屬。【思考】為什么s區(qū)、d區(qū)、ds區(qū)和f區(qū)的元素都是金屬（氫元素除外）？p區(qū)元素：最外層電子構(gòu)型從ns2np1~ns2np6的元素。即IIIA~VIIA族、零族元素。除H外，所有非金屬元素都在p區(qū)。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcHCeThPrPaNdUPmNpSmPuEuAmGdCmTbBkDyCfHoEsErFmTmMdYbNoLuLrLaAc過渡元素【思考】為什么副族元素和第Ⅷ族元素又稱為過渡元素？副族元素和第Ⅷ族元素（包括d區(qū)和ds區(qū)元素）介于s區(qū)元素（主要為金屬）和p區(qū)（主要為非金屬）之間，處于由金屬元素向非金屬元素過渡區(qū)域。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH【思考】為什么在元素周期表中非金屬主要集中在右上角三角區(qū)內(nèi)？由于元素價(jià)電子層結(jié)構(gòu)和元素周期表中元素性質(zhì)遞變規(guī)律決定的。同周期元素由左向右非金屬逐漸增強(qiáng)，金屬性逐漸減弱；同主族元素從上到下非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強(qiáng)。結(jié)果使元素周期表右上角區(qū)域主要呈現(xiàn)非金屬性?！舅伎肌繛槭裁刺幱诜墙饘偃菂^(qū)邊緣的元素常被稱為半金屬或類金屬？由于元素金屬性和非金屬性間沒嚴(yán)格的界限，處于非金屬三角邊緣的元素既能表現(xiàn)出一定的金屬性、又能表現(xiàn)出一定的非金屬性。TiZrHfRfVNbTaDbCrMoWSgMnTcReBhFeRuOsHsCoRhIrMtNiPdPtUunCuAgAuUuuZnCdHgUubGaInTlHeBAlGeSnPbCSiAsSbBiNPSeTePoOSBrIAtFClKrXeRnNeArLiNaKRbCsFrCaSrBaRaBeMgScYLaAcH

元素的存在，是與原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，特別是與原子核的穩(wěn)定性有關(guān)。人們發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于83(鉍之后)的元素，都是放射性元素，而原子序數(shù)在92之后(超鈾元素)的元素，全部是用人工方法合成的元素(Np、Pu在自然界中也有，但含量極微)。人們要問：新的人工合成的元素究竟還可以合成多少種？

物理學(xué)家根據(jù)原子核結(jié)構(gòu)理論計(jì)算，認(rèn)為周期系最后可能出現(xiàn)的是原子序數(shù)為175的元素。人工合成的元素，已完成第七周期(零族元素的原子序數(shù)為118)，并進(jìn)入第八周期，甚至第九周期。在未來的第八、九周期中，原子中的電子依次填充新的能級(jí)——5g能級(jí)和6g能級(jí)。依照已有的規(guī)律，可以推知g能級(jí)最多能容納

個(gè)電子。

能級(jí)：s

pd

f

g

電子數(shù)：

2

6

10

14

由此可以預(yù)見，第八、九周期都將有50種元素，是超長周期。在這兩個(gè)周期里，將有“超錒系”和“新超錒系”的5g~6f和6g~7f內(nèi)過渡系(各為

種元素)。6.元素周期系的遠(yuǎn)景1818326.元素周期系的遠(yuǎn)景6.元素周期系的遠(yuǎn)景第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)第2課時(shí)

元素周期律1、原子半徑相鄰原子的平均核間距元素周期律元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)增加發(fā)生周期性的遞變【思考】原子半徑由哪些因素決定？①電子能層數(shù)②核電荷數(shù)電子的能層越多，電子之間的負(fù)電排斥將使原子的半徑增大核電荷數(shù)越大，核對(duì)電子的引力也就越大，將使原子的半徑縮小HLiBeBCNOFHeNeArKrXeRnNaMgAlSiPSClKRbCsFrCaGaGeAsSeBrSrInSnSbTeIBaTlPbBiPoAtRa③元素的原子與相應(yīng)離子的半徑變化。原子半徑<相應(yīng)陰離子半徑原子半徑>相應(yīng)陽離子離子半徑【思考】試比較O、F、Na、Mg、Al

的半徑大??？Na>Mg>Al>O>F【思考】試比較O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+的半徑大小？O2->F->

Na+>Mg2+>

Al3+【思考】試比較Na+、Mg2+、S2-、Cl-的半徑大??？S2->Cl->

Na+>Mg2+④電子排布相同的離子，離子半徑隨著核電荷數(shù)的遞增而減小?；蟽r(jià)+7+6+5+4+3+2+10-1-2-3-4原子序數(shù)（Z）××2、元素的化合價(jià)（1）最高正化合價(jià)+∣負(fù)化合價(jià)∣=8（或2）最高正價(jià)等于最外層電子數(shù)（氟、氧元素?zé)o最高正價(jià)）（2）金屬與非金屬元素的化合價(jià)的典型差異金屬只顯正價(jià)非金屬既顯正價(jià)又顯負(fù)價(jià)，通常負(fù)價(jià)唯一主族元素的化合價(jià)的周期性變化的規(guī)律HLiNaKRbCsBeMgCaSrBaBAlCSiNPOSFClBrIAtNeArKrXeRnHeFrRaGaInGeSnAsSbSeTeTlPbBiPo非金屬性逐漸增強(qiáng)非金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)金屬性逐漸增強(qiáng)【思考】同周期的主族元素、同主族元素的金屬性和非金屬性如何變化？3、金屬性和非金屬性金屬性非金屬性與H2反應(yīng)的條件及生成氫化物的穩(wěn)定性最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱相互置換與水或酸反應(yīng)，置換出H2的難易最高價(jià)氧化物的水化物堿性強(qiáng)弱相互置換原子半徑依次減小原子半徑依次減小原子半徑依次增大原子半徑依次增大非金屬性依次增強(qiáng)金屬性依次增強(qiáng)4、電離能第一電離能（I1）：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。第二電離能（I2）：從氣態(tài)基態(tài)一價(jià)正離子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)二價(jià)正離子所需要的最低能量。第三電離能（I3）？電離能的大小反映了原子失去電子的難易。決定電離能大小的因素：核電荷數(shù)原子半徑（1）概念：kJ/mol

第一電離能越小，越易失電子，金屬越活潑。（2）元素的第一電離能變化規(guī)律【思考】預(yù)測同主族元素原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有何規(guī)律？①同主族元素，從上到下第一電離能逐漸減小，元素金屬性增強(qiáng)。

同主族元素，從上到下原子半徑逐漸增大，原子核對(duì)最外層電子吸引能力減弱?！舅伎肌款A(yù)測同周期元素原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有何規(guī)律？②同周期元素，從左往右第一電離能總體呈增大趨勢。電子亞層結(jié)構(gòu)為全滿、半滿時(shí)較相鄰元素要大。即第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能分別大于同周期相鄰元素。記特例，明原理。

同周期元素，從左到右核電荷數(shù)增加、原子半徑逐漸減小，原子核對(duì)最外層電子吸引能力增強(qiáng)。1.為什么B的第一電離能反而比Be??？

原因是B失去的電子是2p電子，2p電子的軌道能比2s電子的軌道能高；同理，Al的第一電離能比Mg的第一電離能??；2.O的第一電離能為什么反而比N的第一電離能小？

原因是氧的第一電離能是失去已經(jīng)成對(duì)的2p電子所需能量，成對(duì)電子的相互排斥的能量比核電荷增加吸引2p電子的能量還大，導(dǎo)致氧的第一電離能反比氮的第一電離能低；另外，氮的電子排布是半充滿的，比較穩(wěn)定。同理，硫的第一電離能反而小于磷的第一電離能。一般來說，對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。

分子間形成的氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔沸點(diǎn)升高。

應(yīng)當(dāng)注意的是，副族元素的第一電離能從上到下變化趨勢與主族不相同，大多是從上到下第一電離能反而增加，原因是雖然核外電子層數(shù)增加但原子半徑增加卻不顯著甚至減小，導(dǎo)致核電荷對(duì)最外層電子的吸引力增加。③一個(gè)原子的逐級(jí)電離能是逐漸增大：I1

＜I2

＜I3

……【思考】各元素逐級(jí)失去電子的電離能有什么特點(diǎn)？隨著電子的逐個(gè)失去，陽離子所帶正電荷數(shù)越來越大，再要失去一個(gè)電子需克服的電性引力越來越大，消耗能量也越來越大。隨著電子的逐個(gè)失去，陽離子核外電子逐漸達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，再要失去電子需克服的電性引力消耗能量更大（突躍變化）

利用電離能的突躍，可以判斷元素化合價(jià)或族序數(shù)?！揪毩?xí)】某儲(chǔ)氫材料是短周期金屬元素M的氫化物。M的部分電離能如下表所示：M是______（填元素符號(hào)）。由數(shù)據(jù)可知：I2與I3之間產(chǎn)生突變，故M原子最外層有2個(gè)電子，有M原子有I5，即核外電子數(shù)大于5，元素為Mg，不是Be?！舅伎肌坑^察F元素的逐級(jí)電離能，分析變化特點(diǎn)及其原因。電離能的突躍變化，也說明核外電子是分能層排布的?！局R(shí)拓展】電子親合能電子親和能指元素的氣態(tài)原子(或離子)獲得一個(gè)電子所放出的能量，單位為kJ·mol-1，反映了元素的氣態(tài)原子結(jié)合電子成為氣態(tài)陰離子的難易程度。習(xí)慣上規(guī)定，體系放出能量時(shí)電子親和能為正，體系吸收能量時(shí)電子親和能為負(fù)。一般來說，電子親和能的代數(shù)值隨原子半徑的增大而減小，即在同一族中由上向下減小，而在同一周期中由左到右增大。但應(yīng)該注意的是，VIA和VIIA電子親和能絕對(duì)值最大的并不是每族的第一種元素，而是第二種元素。因此，親和能最大的元素不是氟而是氯。這一反?，F(xiàn)象可以解釋為：第二周期的氧和氟的原子半徑較小，電子密度大，電子間的排斥力強(qiáng)，以致當(dāng)原子結(jié)合1個(gè)電子形成負(fù)離子時(shí)，放出的能量較小，而第二種元素硫和氯的半徑較大，且同一層中有空的d軌道可容納電子，電子的排斥力小，因此形成負(fù)離子時(shí)放出的能量最大。

【練習(xí)】元素處于基態(tài)時(shí)的氣態(tài)原子獲得一個(gè)電子成為-1價(jià)陰離子時(shí)所放出的能量叫做該元素的第一電子親和能。-1價(jià)陰離子再獲得一個(gè)電子的能量變化叫做第二電子親和能。下表中給出了幾種元素或離子的電子親和能數(shù)據(jù)：下列說法正確的是（

）A．電子親和能越大，說明越難得到電子B．一個(gè)基態(tài)的氣態(tài)氟原子得到一個(gè)電子成為氟離子時(shí)放出327.9kJ的能量C．氧元素的第二電子親和能是-780kJ·mol-1D．基態(tài)的氣態(tài)氧原子得到兩個(gè)電子成為O2-需要吸收能量CD5、電負(fù)性元素的原子在分子中吸引鍵合電子能力的相對(duì)大小。電負(fù)性越大的原子，對(duì)鍵合電子的吸引力越大。鍵合電子：原子中用于形成化學(xué)鍵的電子。（1）概念鮑林（美國，1901-1994）【思考】觀察主族元素的電負(fù)性數(shù)據(jù)（以F=4.0和Li=1.0作為相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，稀有氣體未計(jì)），元素的電負(fù)性有何變化趨勢？相對(duì)值而非絕對(duì)值①主族電負(fù)性的周期性變化同一周期，從左到右電負(fù)性遞增。（2）電負(fù)性的變化規(guī)律同一主族，從上到下，電負(fù)性遞減。②電負(fù)性的大小可用于衡量元素的金屬性和非金屬性的強(qiáng)弱。金屬電負(fù)性小于1.8非金屬電負(fù)性大于1.8類金屬電負(fù)性在1.8左右，兼有金屬和非金屬的性質(zhì)金屬元素越容易失電子，對(duì)鍵合電子的吸引能力越小，電負(fù)性越??；非金屬元素越容易得電子，對(duì)鍵合電子的吸引能力越大，電負(fù)性越大。注意：①不能將電負(fù)性大于或小于1.8作為劃分非金屬元素和金屬元素的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。②共價(jià)化合物中，兩種元素的電負(fù)性差值越大，它們的原子形成的共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)。

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)為正價(jià)；

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)價(jià)。③電負(fù)性數(shù)值大小能夠衡量元素在化合物中吸引電子能力大小。【練習(xí)】請(qǐng)查閱下列化合物中元素的電負(fù)性數(shù)值，判斷化合物中化合價(jià)為正值的元素

CH4、NaH、NF3、NH3、SO2、H2S、ICl、HBr、SiH4④通過成鍵元素間電負(fù)性的差值判斷化學(xué)鍵類型。如果兩個(gè)成鍵元素間的電負(fù)性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵；如果兩個(gè)成鍵元素間的電負(fù)性差值小于1.7，它們之間通常形成共價(jià)鍵?！揪毩?xí)】請(qǐng)查閱下列化合物中元素的電負(fù)性數(shù)值，判斷它們哪些是離子化合物，哪些是共價(jià)化合物？

NaF、HCl、NO、MgO、KCl、CH4、AlCl3、BeCl2、HF、NaH離子化合物：NaF、MgO、KCl、NaH共價(jià)化合物：HCl、NO、CH4、AlCl3、BeCl2、HF電負(fù)性差值大于1.7時(shí)，元素之間不一定形成離子鍵，如HF;電負(fù)性差值小于1.7時(shí)，元素之間也不一定形成共價(jià)鍵，如NaH。即電負(fù)性是否大于1.7也不是判斷離子鍵和共價(jià)鍵的絕對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。LiBe

BMgAl

Si【資料卡片】對(duì)角線規(guī)則某些主族元素與右下方的主族元素的某些性質(zhì)是相似的，稱為對(duì)角線規(guī)則。Li和Mg的相似性①在空氣中燃燒均生成正常的氧化物

4Li+O2==2Li2O2Mg+O2==2MgO②與N2的化合能力較強(qiáng)，易生成Li3N和Mg3N2

Be和Al的相似性①Be和Al都是兩性金屬，不僅能溶于酸，也都能溶于堿放出氫氣

Be+2NaOH==Na2BeO2+H2

2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2

②Be和Al的氫氧化物都是兩性化合物，易溶于強(qiáng)堿

③BeCl2和AlCl3都是共價(jià)化合物。易升華、聚合、易溶于有機(jī)溶劑④Be,Al常溫下不與水作用，與冷的濃硝酸接觸時(shí)都發(fā)生鈍化現(xiàn)象原子的價(jià)電子構(gòu)型才是決定元素性質(zhì)的最主要因素，因此，同族元素性質(zhì)的相似性以及性質(zhì)的遞變規(guī)律總是主要的?！舅伎肌繉?duì)角線規(guī)則產(chǎn)生的原因？某些主族元素與右下方的主族元素的電負(fù)性相近Li1.0Na0.9Be1.5Mg1.2B2.0Al1.5C2.5Si1.8走進(jìn)高考1.（2020年課標(biāo)Ⅱ.35）CaTiO3的組成元素的電負(fù)性大小順序是: