第2課時(shí)　元素周期律(一)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.能從原子結(jié)構(gòu)的角度理解原子半徑、元素第一電離能之間的遞變規(guī)律，能利用遞變規(guī)律比較原子(離子)半徑、元素第一電離能的相對(duì)大小。2.通過(guò)原子半徑、元素第一電離能遞變規(guī)律的學(xué)習(xí)，建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型，并能利用認(rèn)知模型解釋元素性質(zhì)的規(guī)律性和特殊性。一、原子半徑1．影響原子半徑大小的因素(1)電子的能層數(shù)：電子的能層越多，電子之間的排斥作用使原子半徑增大。(2)核電荷數(shù)：核電荷數(shù)越大，核對(duì)電子的吸引作用就越大，使原子半徑減小。2．原子半徑的遞變規(guī)律(1)同周期：從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑越小。(2)同主族：從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑越大。3．原子或離子半徑的比較方法(1)同種元素的離子半徑：陰離子大于原子，原子大于陽(yáng)離子，低價(jià)陽(yáng)離子大于高價(jià)陽(yáng)離子。例如：r(Cl－)＞r(Cl)，r(Fe)＞r(Fe2＋)＞r(Fe3＋)。(2)能層結(jié)構(gòu)相同的離子：核電荷數(shù)越大，半徑越小。例如：r(O2－)＞r(F－)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)。(3)帶相同電荷的離子：能層數(shù)越多，半徑越大。例如：r(Li＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)，r(O2－)＜r(S2－)＜r(Se2－)＜r(Te2－)。(4)核電荷數(shù)、能層數(shù)均不同的離子：可選一種離子參照比較。例如：比較r(K＋)與r(Mg2＋)，可選r(Na＋)為參照，r(K＋)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)。(1)能層數(shù)少的元素原子半徑一定小于能層數(shù)多的元素的原子半徑(　　)(2)核外能層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子，半徑相同(　　)(3)質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多，半徑越大(　　)(4)各元素的原子半徑總比離子半徑大(　　)(5)同周期元素從左到右，原子半徑、離子半徑均逐漸減小(　　)答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×1．下列各組微粒不是按半徑逐漸增大的順序排列的是(　　)A．Na、K、Rb   B．F、Cl、BrC．Mg2＋、Al3＋、Zn2＋   D．Cl－、Br－、I－答案　C解析　同主族元素，從上到下，原子半徑(離子半徑)逐漸增大，故A、B、D三項(xiàng)中的各微粒的半徑逐漸增大；電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越大半徑越小，Mg2＋、Al3＋能層數(shù)相同但鋁的核電荷數(shù)大，所以Al3＋的半徑小，故C項(xiàng)微粒不是按半徑逐漸增大的順序排列的。2．下列化合物中陽(yáng)離子半徑與陰離子半徑比值最小的是(　　)A．NaF   B．MgI2C．BaI2   D．KBr答案　B解析　題中陽(yáng)離子半徑由小到大的順序?yàn)?/span>r(Mg＋)＜r(Na＋)＜r(K＋)＜r(Ba2＋)，陰離子半徑由大到小的順序?yàn)?/span>r(I－)＞r(Br－)＞r(F－)。要使r(陽(yáng))/r(陰)最小，應(yīng)取r(陽(yáng))最小的與r(陰)最大的相比，即r(Mg2＋)/r(I－)最小。 粒子半徑比較的一般思路(1)“一層”：先看能層數(shù)，能層數(shù)越多，一般微粒半徑越大。(2)“二核”：若能層數(shù)相同，則看核電荷數(shù)，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小。(3)“三電子”：若能層數(shù)、核電荷數(shù)均相同，則看核外電子數(shù)，電子數(shù)多的半徑大。二、元素的電離能1．元素第一電離能的概念與意義(1)概念①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，符號(hào)：I1。②逐級(jí)電離能：氣態(tài)基態(tài)一價(jià)正離子再失去一個(gè)電子成為氣態(tài)基態(tài)二價(jià)正離子所需的最低能量叫做第二電離能，第三電離能和第四、第五電離能依此類推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會(huì)更加困難，因此同一原子的各級(jí)電離能之間存在如下關(guān)系：I1<I2<I3……(2)意義：可以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；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個(gè)電子。2．元素第一電離能變化規(guī)律(1)每個(gè)周期的第一種元素的第一電離能最小，最后一種元素的第一電離能最大，即一般來(lái)說(shuō)，隨著核電荷數(shù)的遞增，元素的第一電離能呈增大趨勢(shì)。(2)同一族，從上到下第一電離能逐漸減小。3．電離能的應(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素原子核外電子的排布及元素的化合價(jià)。如Li：I1?I2<I3，表明Li原子核外的三個(gè)電子排布在兩個(gè)能層上(K、L能層)，且最外層上只有一個(gè)電子，易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)陽(yáng)離子。(2)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱：I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。特別提醒——電離能的影響因素及特例(1)電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的電子構(gòu)型。(2)具有全充滿、半充滿及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大，如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。一般情況，第一電離能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。(1)第一電離能越大的原子失電子的能力越強(qiáng)(　　)(2)第三周期所含元素中鈉的第一電離能最小(　　)(3)鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大(　　)(4)H的第一電離能大于C的第一電離能(　　)(5)在所有元素中，氟的第一電離能最大(　　)(6)同一周期中，主族元素原子的第一電離能從左到右越來(lái)越大(　　)(7)同一周期典型金屬元素的第一電離能總是小于典型非金屬元素的第一電離能(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√1．某主族元素的第一、二、三、四電離能依次為899 kJ·mol－1、1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，則該元素在元素周期表中位于(　　)A．第ⅠA族   B．第ⅡA族C．第ⅢA族   D．第ⅣA族答案　B解析　分析該元素的各級(jí)電離能可知，第一、二電離能較小，第三電離能劇增，說(shuō)明該元素原子易失去2個(gè)電子，則該元素原子的最外層電子數(shù)為2，該元素位于第ⅡA族。2．根據(jù)下列五種元素的電離能數(shù)據(jù)(單位：kJ·mol－1)，判斷下列說(shuō)法不正確的是(　　)元素代號(hào)I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900 A.Q元素可能是0族元素B．R和S均可能與U在同一主族C．U元素可能在元素周期表的s區(qū)D．原子的價(jià)電子排布式為ns2np1的可能是T元素答案　B解析　根據(jù)第一電離能的數(shù)據(jù)可知，R的最外層應(yīng)該有1個(gè)電子，S的最外電子層應(yīng)該有2個(gè)電子，不屬于同一主族的元素，B項(xiàng)錯(cuò)誤；U的最外層有1個(gè)電子，可能屬于s區(qū)元素，C項(xiàng)正確；T元素最外層有3個(gè)電子，價(jià)電子排布式為ns2np1，D項(xiàng)正確。 電離能的應(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素在化合物中的化合價(jià)，如K：I1?I2＜I3，表明K原子易失去一個(gè)電子形成＋1價(jià)陽(yáng)離子。(2)判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱：I1越大，元素的非金屬性越強(qiáng)；I1越小，元素的金屬性越強(qiáng)。1．(2019·揚(yáng)州高二月考)下列化合物中陰離子半徑和陽(yáng)離子半徑之比最大的是(　　)A．LiI   B．NaBrC．KCl   D．CsF答案　A解析　堿金屬離子半徑：r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Cs＋)，鹵素離子半徑：r(F－)<r(Cl－)<r(Br－)<r(I－)，顯然，陰離子半徑和陽(yáng)離子半徑之比最大的是LiI。2．若aAm＋與bBn－的核外電子排布相同，則下列關(guān)系不正確的是(　　)A．離子半徑：Am＋<Bn－B．原子半徑：A<BC．A的原子序數(shù)比B的大m＋nD．b＝a－n－m答案　B解析　因?yàn)?/span>aAm＋與bBn－的核外電子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序數(shù)比B的大m＋n；由上式可知b＝a－m－n；核外電子層結(jié)構(gòu)相同時(shí)，核電荷數(shù)越大，微粒半徑越小，故離子半徑：Am＋<Bn－；比較原子半徑需要考慮兩原子的電子層數(shù)，故原子半徑：A>B。3．氣態(tài)原子生成＋1價(jià)氣態(tài)陽(yáng)離子所需要的能量稱為第一電離能。元素的第一電離能是衡量元素金屬性強(qiáng)弱的一種尺度。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)A．一般來(lái)說(shuō)，元素的第一電離能越大，其金屬性越弱B．元素N的第一電離能大于元素O的第一電離能C．金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的難易，只跟該金屬元素的第一電離能有關(guān)D．金屬單質(zhì)跟酸反應(yīng)的難易，除跟該金屬元素的第一電離能有關(guān)外，還與該單質(zhì)中固態(tài)金屬原子以及該金屬原子失去電子后在水溶液里形成水合離子的變化有關(guān)答案　C4．(2019·福建三明一中段考)短周期元素X的第一至第六電離能分別為I1＝578 kJ·mol－1　I2＝1 817 kJ·mol－1I3＝2 745 kJ·mol－1　I4＝11 575 kJ·mol－1I5＝14 830 kJ·mol－1　I6＝18 376 kJ·mol－1以下說(shuō)法正確的是(　　)A．X原子的最外層只有1個(gè)電子B．元素X常見(jiàn)化合價(jià)為＋3價(jià)C．X原子核外有3個(gè)未成對(duì)電子D．元素X的最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物為強(qiáng)堿答案　B解析　結(jié)合題給電離能數(shù)據(jù)可知，元素X的常見(jiàn)化合價(jià)為＋3價(jià)，應(yīng)為Al元素，據(jù)此判斷各選項(xiàng)。5．不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個(gè)電子所需要的最低能量，設(shè)其為E，如圖所示。試根據(jù)元素在周期表中的位置，分析圖中曲線的變化特點(diǎn)，并完成下列問(wèn)題。(1)同主族內(nèi)不同元素的E值的變化特點(diǎn)是__________________________________________。(2)同一周期內(nèi)，隨著原子序數(shù)的增大，E值增大，但個(gè)別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。試預(yù)測(cè)下列關(guān)系式中正確的是________(填編號(hào))。①E(砷)＞E(硒)   ②E(砷)＜E(硒)③E(溴)＞E(硒)   ④E(溴)＜E(硒)(3)估計(jì)1 mol氣態(tài)鈣原子失去最外層一個(gè)電子所需最低能量E值的范圍：________＜E＜________。(4)10號(hào)元素E值較大的原因是___________________________________________________。答案　(1)隨著原子序數(shù)的增大，E值變小(2)①③　(3)485　738　(4)10號(hào)元素為氖，該元素原子的最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)解析　本題主要考查元素第一電離能的變化規(guī)律。(1)從1H、3Li、11Na、19K等同主族元素可以看出，同主族元素隨著原子序數(shù)的增大，E值變小。(2)從第二、第三周期看，第ⅢA族和第ⅥA族元素比同周期相鄰兩元素E值都低，可以推出E(砷)＞E(硒)、E(溴)＞E(硒)。(3)據(jù)同主族、同周期元素E值變化規(guī)律可知，E(K)＜E(Ca)＜E(Mg)。(4)10號(hào)元素(Ne)原子的最外層電子排布已達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。

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高中化學(xué)人教版 (2019)選擇性必修2電子課本

第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修2

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