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,高中化学课件,金戈铁骑整理敬请各位同仁批评指正共同进步,高中化学课件金戈铁骑整理敬请各位同仁批评指正共同进步,第二节原子结构与元素的性质,第二节原子结构与元素的性质,课程标准导航,1.,认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。,2,掌握同周期主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性、原子半径的变化规律。,3,掌握同主族元素从上到下，金属性和非金属性、原子半径的变化规律。,4,能说出元素电离能、电负性的含义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。,课程标准导航,新知初探自学导引,自主学习,一、原子结构与元素周期表,1.,元素周期系的形成,(1),周期系的形成,随着元素原子的核电荷数的递增，每到出现,_,，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到,_,个电子，出现,_,，这样形成一个周期，然后又开始由,_,到,_,，循环往复形成周期系。,碱金属,8,稀有气体,碱金属,稀有气体,新知初探自学导引自主学习碱金属8稀有气体碱金属稀有气体,(2),原因：元素周期系的形成是,_,_,发生周期性的重复。,2.,元素周期表的结构,(1),周期与族,周期：元素周期表共有,7,个周期，每个周期包含的元素种类如下：,元素的原子核外电子的排布,周期,一,二,三,四,五,六,七,元素数目,_,_,_,_,_,_,32(,？,),金属元素数目,_,_,_,_,_,_,？,2,8,8,18,18,32,0,2,3,14,15,30,(2)原因：元素周期系的形成是_,族：元素周期表中，有,_,个纵列，除,_,三个纵列叫第,族外，其余,15,个纵列每一个纵列标作一族。,(2),按结构分区,按电子排布特点把元素周期表里的元素分成,5,个区：,_,、,_,、,_,、,_,和,_,。,18,8,、,9,、,10,s,区,p,区,d,区,f,区,ds,区,族：元素周期表中，有_个纵列，除188、9、10s区p,想一想,1,原子结构与元素周期表中元素所在的周期序数、主族元素的族序数有什么关系？,提示：,元素原子的能层数元素所在的周期序数，主族元素原子的价电子数族序数。,想一想,二、元素周期律,1.,元素周期律,：元素的性质随,_,的递增发生周期性递变。,2.,原子半径：,随着原子序数的递增，原子半径发生周期性的变化。,(1),周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径,_,；,(2),周期表中的同主族元素从上到下，原子半径,_,。,核电荷数,逐渐减小,逐渐增大,二、元素周期律核电荷数逐渐减小逐渐增大,想一想,2,是否能层数多的元素的原子半径一定大于能层数小的元素的原子半径？,提示：,不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。,想一想,3.,电离能,(1),概念,_,原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的,_,叫做第一电离能。,(2),变化规律,每个周期的第一种元素,(,氢和碱金属,),第一电离能,_,，最后一种元素,(,稀有气体,),的第一电离能,_;,同族元素从上到下第一电离能,_,。,气态电中性基态,最低能量,最小,最大,变小,3.电离能气态电中性基态最低能量最小最大变小,4.,电负性,(1),键合电子和电负性的含义,键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成,_,的电子。,电负性：用来描述不同元素的原子对,_,吸引力的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力,_,。,化学键,键合电子,越大,4.电负性化学键键合电子越大,(2),衡量标准：以氟的电负性为,_,作为相对标准，得出各元素的电负性。,(3),递变规律,同周期，自左到右，元素原子的电负性,_,。,同主族，自上到下，元素原子的电负性,_,。,4.0,逐渐变大,逐渐变小,(2)衡量标准：以氟的电负性为_作为相对标准，得出各元,想一想,3,元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化有什么规律？,提示：,最高化合价和最低化合价逐渐升高；金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。,想一想,自主体验,1.(2012,北京东城区高二质检,),下列关于主族元素性质递变规律的叙述中不正确的是,(,),A,同周期元素从左到右，金属性逐渐减弱,B,同周期元素从左到右，原子半径逐渐减小,C,同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大,D,同主族元素从上到下，非金属气态氢化物的稳定性逐渐增强,自主体验,解析：选,D,。同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，因此气态氢化物的稳定性逐渐减弱。,解析：选D。同主族元素从上到下，非金属性逐渐减弱，因此气态氢,2.,下列各组元素性质的递变情况错误的是,(,),A,Li,、,Be,、,B,原子的最外层电子数依次增多,B,Si,、,P,、,Cl,元素的最高正价依次升高,C,N,、,O,、,F,元素的电负性依次增大,D,Na,、,K,、,Rb,元素的第一电离能依次增大,2.下列各组元素性质的递变情况错误的是,解析：选,D,。,A,、,B,、,C,三选项中的元素分别处于同一周期，随原子序数递增，最外层电子数依次增多，最高正价依次升高，元素电负性依次增大；同一主族从上到下，元素第一电离能依次减小。,解析：选D。A、B、C三选项中的元素分别处于同一周期，随原子,3.,某元素原子的核电荷数为,16,，则该元素在元素周期表中位于第,_,周期，第,_,族；按电子排布可把元素周期表中的元素分为,5,个区，该元素处于,_,区，其价电子排布式是,_,，元素符号是,_,。,3.某元素原子的核电荷数为16，则该元素在元素周期表中位于第,解析：核电荷数为,16,的元素是硫，其基态原子的电子排布式是,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,4,；周期数电子层数最高能层序数，主族序数价电子数。,答案：三,A,p,3s,2,3p,4,S,解析：核电荷数为16的元素是硫，其基态原子的电子排布式是1s,要点突破讲练互动,要点,1,核外电子排布与元素周期表,探究导引,1,每个周期开头第一种元素,(,A,族,),和结尾元素,(0,族,),的最外层电子的排布式的通式如何表示？,提示：,A,族：,n,s,1,；,0,族：,n,s,2,n,p,6,(,第一周期的为,1s,2,),。,要点突破讲练互动要点1核外电子排布与元素周期表,探究导引,2,每个纵列的价电子层的电子总数是否相等？,提示：,除零族元素中,He,与其他稀有气体不同外，其余每个纵列的价电子层的电子总数是相等的。,探究导引2每个纵列的价电子层的电子总数是否相等？,要点归纳,1.,核外电子排布与周期的划分,(1),周期划分：依据能级组。,根据构造原理，将能量相近的能级分为一组，按能量由低到高可分为七个能级组。同一能级组内，各能级能量相差较小；各能级组之间能量相差较大。,每一个能级组对应一个周期，且该能级组中最大的能层数等于元素的周期序数。,要点归纳,(2),周期元素原子的外围电子排布和元素种数,周期,外围电子排布,(,价电子层,),最外层最多容纳电子数,对应能级组,元素种类,A,族,0,族,一,1s,1,1s,2,2,1s,2,二,2s,1,2s,2,2p,6,8,2s,、,2p,8,三,3s,1,3s,2,3p,6,8,3s,、,3p,8,四,4s,1,4s,2,4p,6,8,4s,、,3d,、,4p,18,五,5s,1,5s,2,5p,6,8,5s,、,4d,、,5p,18,六,6s,1,6s,2,6p,6,8,6s,、,4f,、,5d,、,6p,32,七,7s,1,8,7s,、,5f,、,6d(,未完,),26(,未完,),(2) 周期元素原子的外围电子排布和元素种数周期外围电子排布,2.,核外电子排布与族的划分,族的划分依据原子的价层电子排布。,(1),同主族元素原子的价层电子排布完全相同,价电子全部排布在,n,s,或,n,s,n,p,轨道上。价电子数与族序数相同。,(2),稀有气体的价电子排布为,1s,2,或,n,s,2,n,p,6,。,2.核外电子排布与族的划分,(3),过渡元素,(,副族和,族,),同一纵行原子的价层电子排布基本相同。价电子排布为,(,n,1)d,1,10,n,s,1,2,，,B,B,族元素的价电子数与族序数相同。,(3)过渡元素(副族和族)同一纵行原子的价层电子排布基本相,即时应用,1.(2012,南昌高二质检,),价电子排布为,5s,2,5p,1,的元素，在周期表中的位置是,(,),A,第四周期第,A,族,B,第五周期第,A,族,C,第五周期第,A,族,D,第四周期第,A,族,解析：选,B,。电子层数周期数，价电子数主族元素的族序数，所以该元素位于第五周期第,A,族。,即时应用,要点,2,元素周期表的分区,探究导引,3,将元素周期表分成,s,区、,p,区、,d,区、,f,区和,ds,区的依据是什么？,提示：,按电子排布特点把元素周期表里的元素分成,5,个区，除,ds,区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。,要点2元素周期表的分区,探究导引,4,元素周期表中的所有副族元素和,族元素,(,即,d,区和,ds,区,),为什么又称为过渡元素？,提示：,副族元素和,族元素介于,s,区,(,主要是金属元素,),和,p,区,(,主要是非金属元素,),之间，处于由金属元素向非金属元素过渡的区域。,探究导引4元素周期表中的所有副族元素和族元素(即d区和d,要点归纳,1.,根据核外电子排布分区,(1),元素周期表分区图,要点归纳,(2),各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点,分区,元素分布,外围电子排布,元素性质特点,s,区,A,、,A,族,n,s,1,2,除氢外都是活泼金属元素,p,区,A,族,A,族、,0,族,n,s,2,n,p,1,6,(He,除外,),最外层电子参与反应,(0,族元素一般不考虑,),d,区,B,族,B,族、,族,(,n,1)d,1,9,n,s,1,2,(Pd,除外,),d,轨道也不同程度地参与化学键的形成,ds,区,B,族、,B,族,(,n,1)d,10,n,s,1,2,金属元素,f,区,镧系、锕系,(,n,2)f,0,14,(,n,1)d,0,2,n,s,2,镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近,(2)各区元素化学性质及原子最外层电子排布特点分区元素分布外,2.,根据元素金属性与非金属性分区,(1),元素周期表分区图,2.根据元素金属性与非金属性分区,(2),金属与非金属分界线,(,又称梯形线,),元素的金属性和非金属性没有严格的界限,处于金属与非金属分界线附近,(,即非金属三角区边缘,),的非金属元素具有一定的金属性，被称为半金属或准金属,但不能叫两性非金属。如硅既具有金属光泽，又是半导体。,处于金属与非金属分界线左边的元素是每个周期的最后一种金属元素，其主族序数周期序数。,(2) 金属与非金属分界线(又称梯形线),即时应用,2.,某元素简化电子排布式为,Xe4f,4,6s,2,，其应在,(,),A,s,区,B,p,区,C,d,区,D,f,区,解析：选,D,。按电子排布，元素在周期表中的分区，取决于元素原子的最后一个电子所进入的能级，因最后一个电子进入,f,能级，所以该元素为,f,区元素。,即时应用,要点,3,元素周期律,探究导引,5,同一周期的元素，为什么稀有气体的第一电离能最大？,提示：,在同一周期的元素中，稀有气体的原子结构最稳定，最难失去电子。,要点3元素周期律,探究导引,6,主族元素原子半径的递变规律与其第一电离能、电负性的递变规律有什么关系？,提示：,一般地，主族元素的原子半径越小,其第一电离能和电负性就越大。,探究导引6主族元素原子半径的递变规律与其第一电离能、电负性,要点归纳,1.,原子半径,(1),影响因素,原子半径的大小取决于两个相反的因素：电子的能层数和核电荷数。电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径增大；而核电荷数越大,核对电子的引力也就越大，将使原子的半径缩小。这两个因素综合的结果使各种原子的半径发生周期性变化。,要点归纳,(2),变化规律,同周期元素：从左到右，电子的能层数不变,但随核电荷数增多使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势。所以原子半径逐渐减小。,同主族元素：从上到下，电子的能层数逐渐增多，虽然核电荷数增多，但电子的能层数成为主要因素，所以原子半径逐渐增大。,(2)变化规律,2.,电离能,(1),电离能的有关规律,第一电离能,a,同周期元素：从左到右，原子的第一电离能呈增大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。,b,同主族元素：从上到下,原子的第一电离能逐渐减小,表示元素原子越来越易失去电子。,2.电离能,逐级电离能,a,原子的逐级电离能越来越大。,首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强,从而电离能越来越大。,逐级电离能,b,逐级电离能的递增有突跃现象。,当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中电离能有很大的差距。如表所示钠、镁、铝的电离能,(kJmol,1,),b逐级电离能的递增有突跃现象。,元素,电离能,Na,Mg,Al,I,1,496,738,578,I,2,4562,1451,1817,I,3,6912,7733,2745,I,4,9543,10540,11575,元素NaMgAlI1496738578I2456214511,金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序不一致。,金属活动性顺序是金属原子在水溶液中失去电子的难易，电离能是金属原子在气态时活泼性的量度，所以二者不可能完全一致。,金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序不一致。,(2),电离能的应用,判断主族元素在元素周期表中的族序数、价电子数，进而确定其最高化合价。,判断金属原子在气态时失去电子的难易,(,即金属性强弱,),。一般地，原子的第一电离能越小，金属性越强。,(2)电离能的应用,3.,电负性的应用,(1),判断元素的金属性和非金属性及其强弱,金属的电负性一般小于,1.8,，非金属的电负性一般大于,1.8,，而位于非金属三角区边界的,“,类金属,”,(,如锗、锑等,),的电负性则在,1.8,左右,它们既有金属性，又有非金属性。,金属元素的电负性越小,金属元素越活泼,;,非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼。,3.电负性的应用,(2),判断化合物中元素化合价的正负,电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值；电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。,(2)判断化合物中元素化合价的正负,(3),判断化学键的类型,一般认为：如果两个成键元素原子间的电负性差值大于,1.7,，它们之间通常形成离子键；,如果两个成键元素原子间的电负性差值小于,1.7,，它们之间通常形成共价键。,(3)判断化学键的类型,(4),元素,“,对角线规则,”,含义：在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素,(,如图,),的有些性质是相似的,(,如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃且互熔,),，被称为,“,对角线规则,”,。,(4)元素“对角线规则”,解释：,Li,、,Mg,的电负性分别为,1.0,、,1.2,；,Be,、,Al,的电负性分别为,1.5,、,1.5,；,B,和,Si,的电负性分别为,2.0,、,1.8,。它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，表现出的性质相似。,Li,、,Mg,在过量氧气中燃烧都只生成正常的氧化物；,Be(OH),2,、,Al(OH),3,都是两性氢氧化物；硼酸和硅酸的酸性强度很接近,且都是弱酸。,解释：Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的,即时应用,3.,某元素原子的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,5,，下列有关它的描述不正确的是,(,),A,属于非金属元素,B,除稀有气体元素外，原子半径最小,C,除稀有气体元素外，元素的电负性最大,D,除稀有气体元素外，在同周期中元素的第一电离能最大,即时应用,解析：选,B,。除稀有气体元素外，氢元素的原子半径最小，其次是氟。,解析：选B。除稀有气体元素外，氢元素的原子半径最小，其次是氟,题型探究技法归纳,题型,1,核外电子排布与元素周期表,某元素原子共有,3,个价电子，其中,1,个价电子位于,3d,能级。试回答：,(1),该元素基态原子的电子排布式为,_,；,例,1,题型探究技法归纳题型1核外电子排布与元素周期表例1,(2),按电子排布，该元素在元素周期表中所处的区是,_,属于,_,元素,(,填,“,金属,”,或,“,非金属,”,),；,(3),该元素在元素周期表里的位置是第,_,周期，第,_,族；最高化合价是,_,。,【,思路点拨,】,解答此题注意以下两点：,(1),解题的关键是正确写出原子的电子排布式,.,(2),根据原子序数确定元素所在的周期和族。,(2)按电子排布，该元素在元素周期表中所处的区是_,【,解析,】,该元素原子共有,3,个价电子，其中,1,个价电子位于,3d,能级，则其他两个价电子必在,4s,上，故基态原子的电子排布式为,1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,4s,2,，原子序数是,21,，在第四周期，第,B,族，属于金属元素，最高化合价等于价电子数。,【,答案,】,(1)1s,2,2s,2,2p,6,3s,2,3p,6,3d,1,4s,2,(2)d,金属,(3),四,B,3,【解析】该元素原子共有3个价电子，其中1个价电子位于3d能,【,名师点睛,】,(1),价电子,(,即外围电子,),是指在化学反应中电子数发生变化的能级上的电子。主族元素的外围电子为该元素原子的最外层电子，副族元素的外围电子与其最外层电子和内层电子有关。,【名师点睛】(1)价电子(即外围电子)是指在化学反应中电子,(2),由元素的价电子层排布式可知元素在周期表中的位置。周期数电子层数最高能层序数。主族元素的族序数该元素原子的价电子数。副族元素中，,B,B,族,(,即,d,区,),元素的族序数该元素原子的价电子数；,B,B,族,(,即,ds,区,),元素的,(,n,1)d,全充满时，,n,s,的电子数族序数。,(2)由元素的价电子层排布式可知元素在周期表中的位置。周期数,(3),最外层电子数为,1,、,2,的元素不一定是,A,、,A,的元素，还可能是过渡元素或,He,元素；族序数等于最外层电子数的元素不一定是主族元素，也可能是,B,族、,B,族等元素。,(3)最外层电子数为1、2的元素不一定是A、A的元素，还,题型,2,电离能的有关规律及其应用,(2012,黄石高二调研,),不同元素的气态电中性基态原子失去最外层一个电子所需要的能量,(,即第一电离能，设其为,E,),如图所示。,例,2,题型2电离能的有关规律及其应用例2,试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题：,(1),同主族内不同元素的,E,值变化的特点是,_,，各主族中,E,值的这种变化特点体现了元素性质的,_,变化规律。,试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下,(2),同周期内，随原子序数增大，,E,值增大。但个别元素的,E,值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是,_(,填写编号,),。,E,(,砷,),E,(,硒,),E,(,砷,),E,(,硒,),E,(,溴,),E,(,硒,),(3),估计,1 mol,气态,Ca,原子失去最外层一个电子所需能量,E,值的范围：,_,E,E,(,硒,),、,E,(,溴,),E,(,硒,),。,【解析】此题考查了元素第一电离能的变化规律和归纳总结能力。,(3),根据同主族、同周期规律可以推测：,E,(K),E,(Ca),E,(Mg),。,【,答案,】,(1),随着原子序数增大，,E,值变小周期性,(2),(3)419,738,(4)10,号元素为氖，该元素原子最外层电子排布已达到,8,电子稳定结构,(3)根据同主族、同周期规律可以推测：E(K)E(Ca)Al,，故,Cl,元素化合价为负值。,【解析】根据表中给出的数据，可推知元素的电负性随原子序数的,【,答案,】,(1),随原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化或同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大,(2)F,Na,离子键,(3),共价负值,(,或,1),【答案】(1)随原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化或,【,误区警示,】,(1),氟是所有元素中电负性数值最大的元素，故在氟的化合物中，氟元素一定显负价，没有正价；,(2),元素的金属性和非金属性之间没有严格的界限，因此电负性,1.8,作为金属元素与非金属元素的分界也不是绝对的；,(3),并不是所有电负性差大于,1.7,的元素都形成离子化合物，如,H,的电负性为,2.1,，,F,的电负性为,4.0,电负性差为,1.9,，但,HF,为共价化合物。,【误区警示】(1)氟是所有元素中电负性数值最大的元素，故在,课堂达标即时巩固,课堂达标即时巩固,元素金属性和非金属性强弱的判断,1.,元素金属性、非金属性强弱的本质：原子越易失电子，金属性越强。原子越易得电子，非金属性越强。,热点示例思维拓展,元素金属性和非金属性强弱的判断热点示例思维拓展,2.,金属性强弱的判断依据,(1),根据在周期表中的位置判断,同周期元素,从左至右随原子序数的增加,金属性减弱。,同主族元素,从上至下随原子序数的增加，金属性增强。,2.金属性强弱的判断依据,(2),根据元素的性质判断,单质跟水或酸置换出氢的难易程度,(,或反应的剧烈程度,),：反应越易，则金属性越强。,最高价氧化物对应水化物的碱性：碱性越强，则对应元素的金属性也就越强。,金属间的置换反应：金属甲能从金属乙的盐溶液中置换出乙，则甲的金属性比乙强。,(2)根据元素的性质判断,金属阳离子氧化性：阳离子的氧化性越强,对应元素的金属性就越弱。,根据原电池原理：一般地，不同金属形成原电池时，作负极的金属活泼。,电负性：元素的电负性越小，则元素的金属性越强。,第一电离能：元素原子的第一电离能越小,则元素的金属性越强。,金属阳离子氧化性：阳离子的氧化性越强,对应元素的金属性就越,3.,非金属性强弱的判断依据,(1),根据在周期表中的位置判断,同周期元素，从左至右随原子序数的增加,非金属性增强。,同主族元素，从上至下随原子序数的增加,非金属性减弱。,3.非金属性强弱的判断依据,(2),根据元素的性质判断,单质跟氢气化合的难易程度：越易与氢气反应，则非金属性越强。,气态氢化物的稳定性：氢化物越稳定，则对应元素的非金属性就越强。,最高价氧化物对应水化物的酸性：酸性越强，则对应元素的非金属性也就越强。,(2)根据元素的性质判断,非金属元素的原子对应阴离子或氢化物的还原性：还原性越强，则非金属性就越弱。,非金属单质间的置换反应：非金属甲把非金属乙对应的阴离子从其盐溶液或氢化物中置换出来，则甲的非金属性比乙强。,电负性：元素的电负性越大，则元素的非金属性越强。,第一电离能：元素原子的第一电离能越大,则元素的非金属性越强。,非金属元素的原子对应阴离子或氢化物的还原性：还原性越强，则,
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