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第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第2課時(shí)
第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
2
1
本節(jié)重點(diǎn)
本節(jié)難點(diǎn)
原子半徑
元素的電離能
我們知道：隨著原子序數(shù)的遞增，元素的原子半徑呈現(xiàn)周期性變化。
那么，影響原子半徑大小的因素是什么呢？
影響
原子半徑
主族元素原子半徑的周期性變化
原子半徑增大
原子半徑減小
核電
荷數(shù)
電子的能層數(shù)
原子半徑的周期性的遞變
如何用這兩種因素解釋原子半徑的遞變規(guī)律？
原子半徑增大
原子半徑減小
能層
占主導(dǎo)
核電荷數(shù)
占主導(dǎo)
原子半徑
主族元素原子半徑的周期性變化
同周期
電子的能層越多，電子之間的 使原子半徑增大
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
從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑_______
從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑_______
原子半徑的遞變規(guī)律
越小
減小
越大
排斥作用
原子半徑
影響原子半徑大小的因素
電子的能層數(shù)
核電荷數(shù)
同主族
例如：比較r(K+)與r(Mg2+)，可選r(Na+)為參照，r(K+)___r(Na+)____r(Mg2+)
例如：r(Li+)__r(Na+)__r(K+)__r(Rb＋)__r(Cs+) r(O2-)__r(S2-) __r(Se2-)__ r(Te2-)
例如：r(Cl-)___r(Cl) r(Fe)___r(Fe2+)___r(Fe3+)
原子半徑
＞
＞
＞
方法總結(jié)——原子或離子半徑的比較方法
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
類(lèi)型一：同種元素的離子半徑
＜
＜
＜
＞
＞
類(lèi)型二：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+)
＞
＞
＞
＞
類(lèi)型三：帶相同電荷的離子
能層數(shù)越多，半徑越大
＜
＜
＜
＜
類(lèi)型四：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、Br
C.Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ D.Cl－、Br－、I－
【例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.MgI2
C.BaI2 D.KBr
C
B
先看能層數(shù)，能層數(shù)越多，一般微粒半徑越大
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
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
原子半徑
粒子半徑比較的一般思路
一層
二核
三電子
反映
決定
元素的性質(zhì)
原子
結(jié)構(gòu)
那么，原子失去1個(gè)電子或失去多個(gè)電子，所需能量有什么區(qū)別呢？
逐級(jí)電離能
元素的電離能
元素第一電離能的概念與意義
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(lèi)推。由于原子失去電子形成離子后，若再失去電子會(huì)更加 ，因此同一原子的各級(jí)電離能之間存在如下關(guān)系：I1困難
第一電離能
________________原子失去一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為 正離子所需要的 叫做第一電離能
氣態(tài)電中性基態(tài)
氣態(tài)基態(tài)
概念：
符號(hào)：
I1
最低能量
電離能可以衡量元素的原子失去一個(gè)電子的___________
意義
元素的電離能
元素第一電離能的概念與意義
第一電離能數(shù)值越小，原子越 失去一個(gè)電子
容易
難
難易程度
第一電離能數(shù)值越大，原子越 失去一個(gè)電子
元素的電離能
元素第一電離能變化規(guī)律
元素的第一電離能的周期性
每個(gè)周期的第一種元素的第一電離能______，最后一種元素的第一電離能_____，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_____趨勢(shì)
同一族，從上到下第一電離能逐漸_______
最小
最大
增大
結(jié)論：電離能呈現(xiàn)周期性的遞變
減小
元素的電離能
元素第一電離能變化規(guī)律
電離能(總趨勢(shì))
高
低
小
大
原子半徑
高
低
電離能(總趨勢(shì))
原子半徑
小
大
金屬性
為什么原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大？這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有什么聯(lián)系？
思考：下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級(jí)失去電子的電離能
Na(g) Na+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
易失去電子
元素的電離能
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
496 kJ·mol -1
4 562 kJ·mol -1
與Ne的核外電子一樣
Na+(g) Na2+(g) + e-
1s22s22p6
1s22s22p5
難失去電子
Na
電離能
kJ·mol -1
△E=4 066 kJ·mol -1
元素的電離能
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
易失去電子
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Mg(g) Mg+(g) + e-
Mg+(g) Mg2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
難失去電子
1s22s22p6
1s22s22p5
Mg2+(g) Mg3+(g) + e-
7 733kJ·mol -1
1 451 kJ·mol -1
Mg
電離能
kJ·mol -1
738 kJ·mol -1
△E=713 kJ·mol -1
△E= 6 282 kJ·mol -1
元素的電離能
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
11 575kJ·mol -1
1 817 kJ·mol -1
Al
電離能
kJ·mol -1
△E=1 239 kJ·mol -1
578 kJ·mol -1
2 745 kJ·mol -1
難失去電子
1s22s22p6
1s22s22p5
Al3+(g) Al4+(g) + e-
易失去電子
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s2
Al(g) Al+(g) + e-
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Al+(g) Al2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
Al2+(g) Al3+(g) + e-
△E= 928 kJ·mol -1
△E=8 830 kJ·mol -1
元素的電離能
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
原子的電離能越大，表示越難失去電子，故化合價(jià)也較低，應(yīng)該注意的是，一級(jí)電離能較小，二級(jí)、三級(jí)電離能越來(lái)越大，更不易失去電子，因?yàn)殡x原子核越近，電子受原子核的吸引越強(qiáng)，所需電離的能量也就越大。
結(jié)論
應(yīng)用二
應(yīng)用一
元素的電離能
電離能的應(yīng)用
如Li：I1 I2I1越大，元素的 性越強(qiáng)；I1越小，元素的 性越強(qiáng)
一個(gè)電子
＋1價(jià)
非金屬
金屬
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)
判斷元素的金屬性、非金屬性強(qiáng)弱
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
元素的電離能
電離能的影響因素及特例
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
例如：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
影響因素
特例
【例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
B
【例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( )
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
元素代號(hào) I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
B
第一個(gè)稀有氣體化合物——六氟合鉑酸氙(XePtF6)
1962年，英國(guó)科學(xué)家巴特勒特：將六氟化鉑和氙氣混合在一起，生成了世界上首例稀有氣體化合物 ：六氟合鉑酸氙。
六氟合鉑酸氙是一種橙黃色固體，可以由具有強(qiáng)氧化性的六氟化鉑在六氟化硫氣體中氧化氙氣制得。圖片右側(cè)就是生成的六氟合鉑酸氙
巴特勒特的研究極大推進(jìn)了稀有氣體化學(xué)的發(fā)展。至今，除了放射性稀有氣體外，所有的稀有氣體均已經(jīng)成功制備了化合物。稀有氣體化合物的研究，不僅促進(jìn)著無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展，對(duì)于分子層面的物理學(xué)研究也具有廣泛而深遠(yuǎn)的意義。
1．(2023上·高二課前預(yù)習(xí))按第一電離能遞增的順序排列的是
A．Li、Na、K
B．Na、Al、S
C．P、Si、Al
D．Cl、Br、I
【答案】B
【詳解】同周期元素從左到右，第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢(shì)，同主族元素從上到下，第-電離能逐漸減小
2．(2023下·北京昌平·高二統(tǒng)考期末)硒(34Se)是人和動(dòng)物體中一種必需的微量元素，存在于地球所有環(huán)境介質(zhì)中，其同位素可有效示蹤硒生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程及其來(lái)源，下列說(shuō)法不正確的是
A．Se位于周期表中第四周期第VIA族
B．可用質(zhì)譜法區(qū)分Se的兩種同位素78Se和80Se
C．第一電離能：34Se>33As
D．SeO2既具有氧化性又具有還原性
【答案】C
【詳解】A．Se是氧族元素，位于元素周期表的第四周期第ⅥA族，故A正確；
B．同位素可用質(zhì)譜法來(lái)區(qū)分，故B正確；
C．33號(hào)元素As與34號(hào)元素Se處于同一周期，As是N族元素，其p軌道是半充滿結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以第一電離能是33As＞34Se，故C錯(cuò)誤；
D．SeO2與SO2的化學(xué)性質(zhì)相似，既具有氧化性也具有還原性，故D正確；
故本題選C．
3．(2023下·陜西寶雞·高二統(tǒng)考期中)如圖是11～17號(hào)元素某些性質(zhì)的變化趨勢(shì)圖，下列說(shuō)法正確的是
A．y軸表示的可能是第一電離能
B．y軸表示的可能是元素的最低負(fù)價(jià)
C．y軸表示的可能是原子半徑
D．y軸表示的可能是電負(fù)性
【答案】D
【詳解】A．第三周期P最外層電子為半充滿結(jié)構(gòu)，較為穩(wěn)定，P的第一電離能大于S，故A不符合題意；
B．金屬元素沒(méi)有負(fù)價(jià)，非金屬元素從左至右最低負(fù)價(jià)逐漸降低，故B不符合題意；
C．同周期元素從左到右，原子序數(shù)逐漸增大，原子半徑逐漸減小，故C不符合題意；
D．同周期元素從左到右，電負(fù)性逐漸增大，故D符合題意；
故選D。
4．(2023上·河北保定·高二河北定興第三中學(xué)校聯(lián)考期中)加工饅頭、面包和餅干等產(chǎn)品時(shí)，加入的一些膨松劑(如碳酸氫銨、碳酸氫鈉)可中和酸并受熱分解，產(chǎn)生大量氣體，使面團(tuán)疏松、多孔，生產(chǎn)的食品松軟，易消化吸收。下列說(shuō)法正確的是
A．鈉元素的焰色反應(yīng)屬于化學(xué)變化
B．第一電離能：O>C>Na
C．基態(tài)鈉原子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖呈啞鈴形
D．基態(tài)碳原子中能量最高的電子的電子云在空間中有5個(gè)伸展方向
【答案】B
【詳解】A．鈉元素的焰色反應(yīng)屬于物理變化，故A錯(cuò)誤；
B．同周期元素核電荷數(shù)增大，第一電離能整體呈增大趨勢(shì)；同主族元素核電荷數(shù)增大，第一電離能減小，第一電離能：O>C>Li>Na，故B正確；
C．基態(tài)鈉原子占據(jù)的最高能級(jí)的電子云輪廓圖呈球形，故C錯(cuò)誤；
D．基態(tài)碳原子中能量最高的電子的電子云在空間中有3個(gè)伸展方向，故D錯(cuò)誤；
故選B。
5．(2023下·新疆烏魯木齊·高二兵團(tuán)二中校考階段練習(xí))下列鈹元素的不同微粒，若再失去一個(gè)電子需要能量最大的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】具有相同電子數(shù)時(shí)，激發(fā)態(tài)電子更易失電子，處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原子更難失去電子，且逐級(jí)電離能依次增大，據(jù)此分析。
【詳解】A．上述為鈹元素激發(fā)態(tài)原子的軌道表示式，失去一個(gè)電子需要的能量為第一電離能；
B．上述為鈹元素基態(tài)原子的軌道表示式，失去一個(gè)電子需要的能量為第一電離能；
C．上述為Be+基態(tài)的軌道表示式，失去一個(gè)電子需要的能量為第二電離能；
D．上述為Be+激發(fā)態(tài)的軌道表示式，失去一個(gè)電子需要的能量為第二電離能；
因?yàn)镃項(xiàng)中的2s軌道中只有一個(gè)電子，所以再失去一個(gè)電子需要的能量最大，故選C。
第二節(jié)
原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第2課時(shí)
原子半徑
元素的電離能
影響因素
原子半徑的遞變規(guī)律
同周期：從左至右，核電荷數(shù)越大，半徑越小
電子的能層數(shù)
核電荷數(shù)
同主族：從上到下，核電荷數(shù)越大，半徑越大
規(guī)律總結(jié)：原子或離子半徑的比較方法
粒子半徑比較的一般思路
元素第一電離能的概念與意義
元素第一電離能變化規(guī)律
電離能與化合價(jià)的聯(lián)系
電離能的應(yīng)用
電離能的影響因素及特例
THANKS

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