人教版 (2019)选择性必修2第二节 原子结构与元素的性质导学案

第一章　原子结构与性质

第二节   原子结构与元素的性质

1.2.1　原子结构与元素周期表

1．   分析原子结构中原子核对核外电子作用力的变化

2．   理解原子半径、第一电离能和电负性的递变规律及其原因

教学重点：原子核外电子排布与元素周期表分区的关系

教学难点：原子核外电子排布与元素周期表分区的关系

一．原子半径

1、   影响原子半径大小的因素：              、               。

2、   原子半径递变规律

同周期主族元素，从左到右，核电荷数        ，核对电子的吸引作用也就        ，使原子的半径            。

同主族元素，电子的能层              ，电子之间的排除作用              ，将使原子的半径            。

【学生活动】

比较下列离子半径大小

(1) r(Cl－)          r(Cl)，r(Fe)       r(Fe2＋)      r(Fe3＋)

(2) r(O2－)      r(F－)      r(Na＋)     r(Mg2＋)     r(Al3＋)

(3)r(Li＋)    r(Na＋)      r(K＋)     r(Rb＋)     r(Cs＋)，r(O2－)     r(S2－)     r(Se2－)     r(Te2－)

(4) r(K＋)     r(Na＋)     r(Mg2＋)

总结离子半径大小判断的方法

二．电离能

1、第一电离能：              原子失去一个电子转化为              所需的    能量，叫第一电离能。通常用     表示。

2、逐级电离能：＋1价气态正离子失去一个电子，形成＋2价气态正离子所需要的最低能量叫第二电离能，用       表示；依次类推。

3、元素第一电离能变化规律：

(1)对同一周期的元素而言，从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从       到       的变化趋势，越来越难失去电子。

(2)同主族元素，自上而下第一电离能逐渐         ，表明自上而下原子越来越      失去电子。

4、应用：

可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越     ，原子越容易失去一个电子，元素的金属性         。

【学生活动】

1、   分析第ⅡA族和第ⅢA族，第ⅤA族和第ⅥA族第一电离能出现逆反的原因

2、   碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？

3、   下图是钠、镁、铝的逐级电离能，为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据与是钠、镁、铝的化合价有什么联系？

4、   电离能的应用

三．电负性

1、电负性的概念与标准

(1)概念。

①键合电子：原子中用于形成                的电子。

②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      。

(2)标准：以      的电负性为4.0和       的电负性为1.0作为相对标准，得出各元素的电负性（稀有气体未计）。

2、电负性的变化规律

(1)同周期（稀有气体元素除外），自左向右，元素的电负性逐渐      ，元素的非金属性逐渐      、金属性逐渐      。

(2)同主族，自上而下，元素的电负性逐渐      ，元素的金属性逐渐      、非金属性逐渐      。

3、   电负性的变化规律及应用

(1)判断元素的金属性和非金属性及其强弱

①金属的电负性一般       1.8，非金属的电负性一般       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            ，又有             。

②金属元素的电负性       ，金属元素越活泼；非金属元素的电负性       ，非金属元素越活泼。

(2)．判断元素的化合价正负

①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力       ，元素的化合价为       。

②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力        ，元素的化合价为      。

(3)．判断化学键的类型

①如果两个成键元素原子间的电负性差值       1.7，它们之间通常形成离子键；

②如果两个成键元素原子间的电负性差值       1.7，它们之间通常形成共价键。

4．“对角线”规则

在元素周期表中，某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质是相似的，如  原因是它们的电负性接近，说明它们对键合电子的吸引力相当，表现出的性质相似。

【答案】

一、原子半径

1、能层数、核电荷数  

2、越大    越大     减小    越多    越大     增大

【学生活动】

(1) r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)

(2) r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)

(3) r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)

(4) r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)

[总结]

(1)同种元素的粒子半径，阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。

(2)电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小。

(3)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。

(4)核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。

二、电离能

1、气态电中性基态    气态基态正离子      最低      I1

2、I2

3、小   大    减小      容易

4、小      容易

【学生活动】

1、   第ⅡA族元素的最外层p轨道全空，第ⅤA族元素的最外层p轨道半满，全空和半满状态相对稳定。

2、   碱金属越活泼，碱金属的第一电离能越小。

3、   逐级电离能增大原因：同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1＜I2＜I3，这是由于原子失去一个电子变成+1价阳离子，半径变小，核电荷数未变而电子数变少，核对外层电子的吸引作用增强，使第二个电子比第一电子难失去，失去第二个电子比失去第一个电子需要更多的能量。逐级电离能的突变可以判断元素的化合价。

4、   电离能的应用

(1)判断元素金属性的强弱：电离能越小、金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。

(2)判断元素的化合价（I1、I2示各级电离能）

(3)判断核外电子的分层排布情况

多电子原子中，元素的各级电离能逐渐增大，有一定的规律性。当电离能的变化出现突变时，电子层数就有可能发生变化。

(4)反映元素原子的核外电子排布特点

同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常得大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。

三、电负性

1、化学键     键合电子     越大     氟     锂

2、增大    增强   减弱       减小     增强      减弱   

3、(1)小于    大于     金属性     非金属性    越小      越大

(2)弱  正值    强     负值

(3)大于   小于

1. 短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与Y形成的某一化合物易生成二聚体，且X、Y两基态原子的核外电子的空间运动状态相同，Z的基态原子的最高能级的电子数是Y的基态原子的最低能级电子数的一半，W的周期数与族序数相等。下列说法正确的是

A. X、Y、Z、W四种元素中，X的非金属性最强
B. 简单离子的半径：
C. 电负性大小：
D. 第一电离能：

【答案】B

【解析】

短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，X与Y形成的某一化合物易生成二聚体，且X、Y两基态原子的核外电子的空间运动状态相同，可知X为N元素，Y为O元素，Z的基态原子的最高能级的电子数是Y的基态原子的最低能级电子数的一半，则Z为钠元素，W的周期数与族序数相等，则W为铝元素。
A.X、Y、Z、W四种元素分别为N、O、Na、Al，O的非金属性最强，故A错误；
B.N、O、Na、Al四种元素简单离子核外电子排布相同，则核电荷数越大半径越小，即半径大小为：，故B正确；
C.同一周期从左往右电负性逐渐增强，同一主族从上到下电负性逐渐减弱，则N、O、Na、Al四种元素电负性大小：，故C错误；
D.第一电离能同一周期从左到右呈增大趋势，同一主族从上到下逐渐减小，但ⅤA族元素p能级处于半满状态，较稳定，第一电离能高于同周期相邻元素，则第一电离能：，故D错误。

2. 今年是门捷列夫发现元素周期律151周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是   

A. 原子半径： B. 常温常压下，Y单质为固态
C. 气态氢化物热稳定性： D. X的最高价氧化物的水化物是强碱

【答案】D

【解析】

W、X、Y、Z为短周期主族元素，根据图示可知，W位于第二周期，X、Y、Z位于第三周期，设W的最外层电子数为x，则X的最外层电子数为，W、X的最高价分别为x、，W与X的最高化合价之和为8，则，解得：，则W为N，结合各元素在周期表中相对位置可知，X为Al，Y为Si，Z为P，即W为N，X为Al，Y为Si，Z为P，据此解答。
A.同一周期从左到右原子半径逐渐减小，同一主族从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径：，故A正确；
B.Y是Si，常温常压下单质硅为固态，故B正确；
C.非金属性：，非金属性越强，气态氢化物的稳定性越强，则气态氢化物热稳定性：，故C正确；
D.X的最高价氧化物的水化物为氢氧化铝，氢氧化铝为两性氢氧化物，故D错误。
故选D。

3. 运用元素周期律分析，下列说法错误的是

A. Sr是第五周期第ⅡA族的元素，的碱性比的碱性强
B. As是第四周期第ⅤA族的元素，的稳定性比的稳定性弱
C. Cs的原子半径比Na的原子半径大，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈
D. Cl的核电荷数比S的核电荷数大，Cl的含氧酸比S的含氧酸的酸性强

【答案】D

【解析】

A.同主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强，元素的金属性越强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，故A正确；
B.同主族元素从上往下，非金属性依次减弱，则非金属性，非金属性越强，对应氢化物越稳定，则的稳定性比的稳定性弱，故B正确；
C.Cs与Na位于同一主族，Cs原子半径较大，金属性较强，Cs与水反应比Na与水反应更剧烈，故C正确；
D.非金属性越强，对应的最高价含氧酸的酸性越强，如不是最高价，则酸性强弱不能比较，故D错误。
故选D。

4. 如图是第三周期主族元素号某些性质变化趋势的柱形图，下列有关说法中正确的是

A. 若X轴为原子序数，y轴表示的可能是第一电离能
B. 若X轴为原子序数，y轴表示的可能是原子半径
C. 若X轴为最高正化合价，y轴表示的可能是电负性
D. 若X轴为族序数，y轴表示的可能是最高价氧化物对应水化物溶液的pH

【答案】C

【解析】

A.如果X轴为原子序数，则该图中从左到右原子序数依次增大，其第一电离能随着原子序数增大而呈增大趋势，其中第IIA族、第VA族元素第一电离能大于其相邻元素，所以图象不符合，故A错误；
B.如果X轴为原子序数，同一周期元素原子半径随着原子序数增大而减小，所以图象不符合，故B错误；
C.如果X轴为最高正化合价，其最高正化合价随着原子序数增大而增大；同一周期元素电负性随着原子序数增大而增大，所以图象符合，故C正确；
D.如果X轴为族序数，其最高价氧化物的水合物pH依次减小，所以图象不符合，故D错误。

5. 2019年是元素周期表发表150周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。铟与铷同周期。下列说法不正确的是   

A. In是第五周期第ⅢA族元素
B. 的中子数与电子数的差值为17
C. 原子半径：
D. 碱性：

【答案】D

【解析】

A.In是第五周期第ⅢA族元素，故A错误；
B.的中子数为，电子数为49，中子数与电子数的差值，，故B正确；
C.同主族元素，随电子层数增多，原子半径增大，则原子半径：，故C正确；
D.同周期元素，随原子序数增多，金属性减弱，最高价氧化物水化物碱性减弱，则碱性：，故D错误。
故选D。