資源簡介

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第一章
原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié)　原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
第2課時　原子結(jié)構(gòu)與元素周期律
內(nèi)容索引
學習目標
活動方案
課堂反饋
學 習 目 標
1. 認識元素的第一電離能、電負性等元素性質(zhì)的周期性變化。
2. 認識原子核外電子排布呈現(xiàn)周期性變化是導致元素性質(zhì)周期性變化的原因。
活 動 方 案
1. 在必修內(nèi)容的學習中，我們曾經(jīng)學習了元素周期律的部分內(nèi)容，那么什么是元素周期律？我們已經(jīng)學習了哪些性質(zhì)呈周期性變化及其是如何變化的？
【答案】 元素周期律是指元素的性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增而呈現(xiàn)周期性變化的規(guī)律。元素原子的半徑、最高(低)化合價、核外電子排布和元素金屬性、非金屬性隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化。
2. 元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化的本質(zhì)原因是什么？請小組內(nèi)相互進行交流和解釋。
【答案】 元素性質(zhì)呈現(xiàn)周期性變化的本質(zhì)原因是元素原子核外電子排布隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化。
活動一：回顧元素周期律
1. 認識元素電離能的含義。
查閱相關資料知：氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子時所需要的最低能量叫作第一電離能(I1)；在此基礎上再失去一個電子的電離能叫作第二電離能(I2)。第三、四……電離能以此類推。
活動二：探究元素第一電離能的周期性變化
下表中的數(shù)據(jù)從上到下是Na、Mg、Al逐級失去電子的電離能I1～I6。
X Y Z
電離能/(kJ·mol－1) 738 578 496
1 451 1 817 4 562
7 733 2 745 6 912
10 540 11 575 9 543
13 630 14 830 13 353
17 995 18 376 16 610
(1) 為什么元素的逐級電離能越來越大？
【答案】 隨著電子的逐個失去，正離子所帶正電荷數(shù)越來越大，再失去一個電子所需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多。
(2) 根據(jù)逐級電離能的突變情況，判斷X、Y、Z最外層電子數(shù)分別是多少？常見化合價分別是多少？
【答案】 X、Y、Z最外層電子數(shù)分別是2、3、1。X、Y、Z的常見化合價分別是＋2價、＋3價、＋1價。
(3) X、Y、Z分別代表哪一種元素？
【答案】 X、Y、Z分別代表Mg、Al、Na。
2. 認識同一周期、同一主族中第一電離能的周期性變化。
根據(jù)1～36號元素的第一電離能的變化情況示意圖，回答問題。
(1) 同周期元素中，什么元素的第一電離能最小？什么元素的第一電離能最大？
【答案】 堿金屬元素的第一電離能最小；稀有氣體元素的第一電離能最大。
(2) 同一周期、同一主族中，第一電離能變化趨勢是什么？
【答案】 同一周期，隨著原子序數(shù)的增加，元素第一電離能呈增大趨勢(電離能曲線呈鋸齒狀變化)；同一主族，隨著電子層數(shù)的增加，元素第一電離能逐漸減小。
(3) 在第二、三周期中，都各有兩種元素的第一電離能比其下一種元素的第一電離能大，將這兩種元素分別找出來，并從價層電子在原子軌道上的填充情況與原子能量的高低這一角度對此現(xiàn)象加以解釋。
【答案】 第二周期：Be、N；第三周期：Mg、P。Be、Mg的第一電離能高于同周期B和Al的原因是Be、Mg失去的電子位于ns能級，B、Al失去的電子位于np能級，ns能級的電子能量低于np能級，失去時消耗的能量更大。N、P的第一電離能高于同周期O和S的原因是N、P在同一能級上電子處于半充滿時，原子能量較低，失去時消耗的能量更大。
1. 認識元素電負性的含義。
原子中用于形成化學鍵的電子稱為鍵合電子。美國化學家鮑林首先提出電負性的概念，用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。以F、Li的電負性分別為4.0、1.0作為相對標準，得出了各元素的電負性(如圖)。利用電負性數(shù)據(jù)，制作第二、三周期元素電負性變化折線圖，ⅠA族及ⅦA族元素電負性變化折線圖。
活動三：探究元素電負性的周期性變化
同一周期元素電負性的變化趨勢是什么？同一主族元素電負性的變化趨勢是什么？
【答案】
同一周期元素從左到右，元素電負性逐漸變大。一般來說，同一主族元素從上到下，元素電負性呈變小的趨勢。
2. 了解電負性的簡單應用。
(1) 電負性的大小也可以作為判斷金屬性和非金屬性強弱的依據(jù)。一般認為，電負性大于1.8的元素為非金屬，小于1.8的為金屬。位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”的電負性則在1.8左右，你認為它們具有怎樣的性質(zhì)？
【答案】 它們既有金屬性，又有非金屬性。
(2) 當兩成鍵元素之間電負性差值小于1.7，一般形成共價鍵。下列物質(zhì)哪些屬于離子化合物？
①MgO　　　　②AlBr3　　　　③SrCl2　　　　④LiF
【答案】 ①③④。
課 堂 反 饋
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1. 下列關于粒子半徑的說法正確的是( 　　)
A. 電子層數(shù)少的元素的原子半徑一定小于電子層數(shù)多的元素的原子半徑
B. 核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核粒子，半徑相同
C. 質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，電子數(shù)越多半徑越大
D. 原子序數(shù)越大，原子半徑越大
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【解析】 同主族原子半徑隨著電子層的增多而增大。由于同周期主族元素原子半徑逐漸減小，故 ⅦA族元素的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素的原子半徑大，如r(Li)＞r(S)＞r(Cl)，A錯誤；對于核外電子層結(jié)構(gòu)相同的單核離子或原子，半徑隨著核電荷數(shù)的增大而減小，B錯誤；質(zhì)子數(shù)相同的不同單核粒子，陰離子半徑＞原子半徑＞陽離子半徑，C正確；原子序數(shù)增大，原子半徑不是一直增大，而是呈周期性變化，D錯誤。
【答案】 C
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2. 下列說法不正確的是( 　　)
A. 元素價電子排布的相似性決定了同族元素在性質(zhì)上的相似性
B. 第一電離能越小，表示氣態(tài)基態(tài)原子越易失去電子
C. 元素的電負性越大，表示其原子在化合物中吸引鍵合電子能力越強
D. 電負性大的元素易呈現(xiàn)正價，電負性小的元素易呈現(xiàn)負價
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【解析】 同主族元素原子結(jié)構(gòu)相似，價電子排布的相似，決定了它們的性質(zhì)相似，A正確；第一電離能的大小反映氣態(tài)基態(tài)原子失去電子所需能量的大小，第一電離能越小，該氣態(tài)原子越易失去電子，B正確；元素的電負性越大，對鍵合電子的吸引力越大，C正確；在化合物中，電負性大的元素易呈現(xiàn)負價，電負性小的元素易呈現(xiàn)正價，D錯誤。
【答案】 D
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3. 下列各組元素的性質(zhì)比較正確的是( 　　)
A. 第一電離能：Mg＞Al＞Ga　　　　　　　　
B. 電負性：F＞N＞O
C. 最高正化合價：F＞S＞Si　　　　　　　　　　
D. 非金屬性：P＞N＞C
1
【解析】 Mg價層電子排布為3s2，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，第一電離能：Mg＞Al，而根據(jù)元素性質(zhì)的變化規(guī)律可知，Al、Ga為同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小，第一電離能：Al＞Ga，A正確；F、N、O電負性大小順序應為F＞O＞N，B錯誤；F無正化合價，C錯誤；根據(jù)元素周期律可知，非金屬性：N＞P、N＞C，D錯誤。
【答案】 A
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4. 短周期主族元素形成的三種離子Xn＋、Ym＋、Zn－，已知m>n，且X、Y、Z三種原子M電子層中的電子數(shù)均為奇數(shù)，若按X→Y→Z的順序，下列說法正確的是( 　　)
A. 原子序數(shù)依次減小　　　　
B. 原子半徑依次增大
C. 最高價氧化物對應的水化物的堿性依次減弱，酸性依次增強
D. 元素的第一電離能依次減小，電負性依次增大
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【解析】 X、Y、Z為短周期元素，且X、Y、Z三種原子M電子層中的電子數(shù)均為奇數(shù)，則X、Y、Z一定是在第三周期且數(shù)值：m>n，故簡單離子為X＋、Y3＋、Z－，即X為鈉元素，Y為鋁元素，Z為氯元素。Na、Al、Cl的原子序數(shù)依次增大，A錯誤；同周期元素原子半徑隨原子序數(shù)的增加而減小，X、Y、Z半徑依次減小，B錯誤；NaOH為強堿，Al(OH)3是兩性氫氧化物，HClO4是強酸，則它們的最高價氧化物對應的水化物的堿性依次減弱，酸性依次增強，C正確； Na、Al、Cl的第一電離能依次增大，電負性依次增大，D錯誤。
【答案】 C
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5. A、B、C、D、E、Q六種短周期元素，原子序數(shù)依次增大；A、B的陰離子與C、D的陽離子的電子排布式均為1s22s22p6，A原子核外有2個未成對電子，C單質(zhì)可與熱水反應但不能與冷水反應；E、Q原子在基態(tài)時填充電子的軌道數(shù)有9個，且E原子核外有3個未成對電子，Q能與A形成相同價態(tài)的陰離子，且離子半徑A小于Q。用元素符號回答下列問題。
(1) 上述六種元素中，______元素的第一電離能最大，理由是______
_____________________________________________________。
(2) C、D元素第一電離能較大的是________，原因是_____________
_____________________________________________。
1
F
其最
外層有7個電子且原子半徑小，容易得電子，不容易失電子
Mg
Mg最外層
3s電子的能量比Al最外層3p電子的低，更難失電
2
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(3) 六種元素按電負性從小到大排列的順序是__________________。
(4) C、D、E、Q元素形成的最高價氧化物是離子化合物的是__________________，是共價化合物的是_____________。
1
MgMgO、Al2O3
P2O5、SO3
2
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6
6. A、B、C、D為具有相同電子層數(shù)的四種元素。其中A在該周期的第一電離能最小，B原子中的中子數(shù)比質(zhì)子數(shù)多1個，C的最外電子層上有2個未成對電子，D在該周期中的電負性最大。又知5.4 g B單質(zhì)與鹽酸充分反應后可生成6.72 L H2(標準狀況)。
(1) A、D的元素名稱分別為A______、D______；B的原子結(jié)構(gòu)示意
圖為________。
(2) 寫出C的最高價氧化物對應的水化物的可能的化學式：________
_____________________。
1
鈉
氯
H2SiO3
(H4SiO4)或H2SO4
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(3) 試寫出A、B、D三種元素的最高價氧化物對應的水化物相互之間發(fā)生反應的化學方程式：______________________________________、________________________________________、_____________________
________________。
(4) 根據(jù)元素周期表“對角線規(guī)則”，Be元素與Al元素的性質(zhì)相似。現(xiàn)有含氫氧化鈹雜質(zhì)的氫氧化鎂沉淀，請你設計出簡單的實驗方案提純氫氧化鎂，并寫出反應的離子方程式。
【答案】 向含氫氧化鈹雜質(zhì)的氫氧化鎂沉淀中加入過量NaOH溶液，過濾、洗滌。發(fā)生反應的離子方程式為Be(OH)2＋2OH－===[Be(OH)4]2－。　
1
NaOH＋Al(OH)3===Na[Al(OH)4]
Al(OH)3＋3HClO4===Al(ClO4)3＋3H2O
NaOH＋HClO4===
NaClO4＋H2O
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