2019-2020年高中化学 课题4 元素性质的递变规律竞赛讲义（1）.doc

2019-2020年高中化学 课题4 元素性质的递变规律竞赛讲义（1）学习目标：1、理解元素周期律，了解元素周期律的应用； 2、了解元素第一电离能的概念及其周期性变化规律； 3、了解第一电离能的简单应用； 4、知道根据原子外围电子排布特征，可把元素周期表分为s区、p区、d区、ds区和f区。 5、知道金属性与金属活动性的差异。 6、了解惰性电子对效应。学习过程：回顾：元素周期律及元素周期律的具体体现（1）含义（2）本质：核外电子排布的周期性变化（3）具体体现核外电子排布的周期性变化元素化合价的周期性变化原子半径的周期性变化元素金属性和非金属性的周期性变化一、原子核外电子排布的周期性1随着原子序数的递增，元素原子的外围电子排布从ns1ns2np6呈现周期性变化2根据元素原子外围电子排布的特征，可将元素周期表分成5个区域。具体地说是根据最后一个电子填充在何原子轨道上来分区（1）s区元素：外围电子只出现在s轨道上的元素。价电子排布为ns12，主要包括A和A族元素，这些元素除氢以外都是活泼的金属元素，容易失去1个或2个电子形成+1价或+2价离子（3）d区元素：外围电子出现在d轨道上的元素。价电子排布为(n-1)d19ns12，主要包括周期表中B到B和族，d区元素全是金属元素。这些元素的核外电子排布的主要区别在(n-1)d的d轨道上。由于d轨道未充满电子，因此d轨道可以不同程度地参与化学键的形成。（4）ds区元素：ds区元素与s区元素的主要区别是s 元素没有(n-1)d电子，而ds区元素的 (n-1)d轨道全充满，因此ds区元素的价电子排布是(n-1)d10ns12。包括B和B，全是金属元素（5）f区元素：包括镧系元素和锕系元素，它们的原子的价电子排布是(n-2)f014(n-1)d02ns2，电子进入原子轨道(n-2)f中。由于最外层的电子基本相同，(n-1)d的电子数也基本相同，因此镧系元素和锕系元素的化学性质非常相似。思考：（1）主族元素和副族元素的电子层结构各有什么特点？（2）周期表中，s区、p区、d区、ds区元素的电子层结构各有什么特点？包括元素外围电子排布化学性质s区A A族ns12除氢外，都是活泼金属p区AA 0族ns2np16非金属性增强、金属性减弱d区BB 族(n-1)d19ns12均为金属，d轨道上的电子可参与化学键的形成ds区B B族(n-1)d10ns12均为金属，d轨道上的电子不参与化学键的形成f区镧系锕系(n-2)f0-14(n-1)d02n镧系元素化学性质相似锕系元素化学性质相似（3）具有下列电子层结构的元素位于周期表的哪一个区？它们是金属还是非金属？ns2 ns2np5(n-1)d5ns2 (n-1)d10ns2（4）某元素基态（能量最低状态）原子最外层为4s1，它位于周期表的哪个区？（5）已知某元素的原子序数是50。试写出它的原子核外电子排布式。该元素位于周期表的哪一个区？属于金属还是非金属元素？二、元素第一电离能的周期性变化（一）第一电离能（I1）的概念：气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需的最低能量。注意：原子失去电子，应先最外电子层、最外原子轨道上的电子（二）第一电离能的作用：可衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。I1越小，原子越容易失去一个电子；I1越大，原子越难失去一个电子（三）I1的周期性变化1同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大2同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐减小。3周期表的右上角元素的第一电离能数值大，左下角元素的第一电离能的数值小（四）I1与洪特规则的关系同一周期元素的第一电离能存在一些反常，这与它们的原子外围电子排布的特征有关。如镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫大。基本规律：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空（p0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。（五）第二电离能（I2）、第三电离能（I3）及各级电离能的应用（1）概念+1价气态离子失去一个电子，形成+2价气态离子所需要的最低能量称称为该元素的第二电离能，表示I2+2价气态离子失去一个电子，形成+3价气态离子所需要的最低能量称称为该元素的第二电离能，表示I3（2）应用（a）用来衡量元素的原子或离子气态时失去电子能力的强弱。电离能数值越小，该元素的原子越容易失去电子（b）确定元素通常以何种价态存在（c）核外电子分层排布的有力证据科学探究金属性与金属活动性金属元素的原子在化学反应中通常表现为失去电子形成阳离子的倾向。金属性的强弱通常用金属元素原子的最外层电子的电离能大小来衡量金属活动性是反映金属在水溶液中形成水合离子倾向的大小，也合时所放出的能量）等多种因素有关金属性强的元素，一般说来它的金属活动性也强，但也有不一致的情况。例如，钠的第一电离能比钙的第一电离能小，但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，所以钙的金属活动性比钠强。简单地说，金属性是金属原子失去电子的能力，金属活动性金属单质的活泼性，两者是有区别的。惰性电子对效应在元素周期表中A、A、A族中，从上到下低价态趋于方面，重元素的原子半径大，成键时价层轨道重叠较少，并且内层电子数较多，这些内层电子与其键合原子的内层键的斥力增大等因素导致其成键能力变弱，高价态成键的能量不足以补偿低价态到高价态所需的激发能或电离能，因此，高价态易“收回”已参与成键的6s2电子而还原为低价态