高中化学人教版(2019)选择性必修2课件第一章第二节原子结构与元素的性质

第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
元素周期表的分区 按核外电子排布,可把元素周期表划分成5个区:s区、d区、ds区、p区、f区:
包括的元素在周期表中的位置
价电子排布(一般情况)
化学性质
s区 ⅠA、ⅡA族
ns1~2(最后的电子填在ns 上)
除氢外,都是活泼金属元素(碱金属和 碱土金属元素)
元素的化学性质也非常相近
小结 元素的性质随核电荷数的递增发生周期性的变化。
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
在研究原子核外电子排布与元素周期表的关系时,人们发现价电子排布相似的元 素集中在一起,据此,人们将元素周期表分为五个区,并以最后填入电子的能级符号 作为该区的名称(除ds区外),如图所示。
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
1 | 元素性质与元素周期表的分区
材料1 朱元璋为26个儿子定下一个辈分表并留下祖训,规定从他的孙子辈开始,每 一个人名字的第一个字都必须使用辈分表中的字。在取名字的时候,朱氏子孙不 但要遵循朱元璋留下的祖训,还要避免与祖宗的名讳、同辈名字重复。他们只好 找带五行偏旁的生僻字,所以就出现了像朱慎镭、朱同铬、朱同铌之类的名字。 材料2 公元1869年,徐寿想把俄国的元素周期表引进中国,但他又不知该如何用汉 字来表示这些生僻的元素。恰巧这时,他发现一本朱氏家谱,其中有许多带金字旁 的生僻字,有的甚至与周期表中的元素发音几乎一致。徐寿直接借用家谱中合适 的汉字,同时又创造了一部分汉字,最终让国人逐渐了解了元素周期表。
同主族 从上到下第一电离能减小
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3.电负性
电负性及标准 元素相互化合时,原子中用于形成化学键的电子称为 键合电子 。 电负性用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。 以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准
电负性的意义 电负性越大的原子,对键合电子的吸引力 越大 电负性 同周期 一般从左到右,元素的电负性增大 规律 同主族 一般从上到下,元素的电负性减小
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(1)在s区中,族序数最大、原子序数最小的元素,其原子的价电子的电子云形状为 。
(2)在d区中,族序数最大、原子序数最小的元素,其常见离子的电子排布式为 。
(3)在ds区中,族序数最大、原子序数最小的元素,其原子的价电子排布式为 。
(4)第二周期第ⅤA族元素原子的价电子排布图为
p区 ⅢA~ⅦA族、0族
ns2np1~6(除氦外,其他元 素最后的电子填在np 上,氦为1s上)
同周期元素随着最外层电子数目的 增加,非金属性增强,金属性减弱(第 一周期除外)
d区 ⅢB~ⅦB族、Ⅷ族(镧 系、锕系除外)
(n-1)d1~9ns1~2[最后的电 子填在(n-1)d上](如Fe:3 d64s2)
(n-1)d10nsx
10≥x+y>7 x=1,2
第n周期Ⅷ族 第n周期xB族
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2 | 电离能 化学工作者发现气态氢原子的1s电子若得到13.6 eV的能量,将从1s能级跃迁到n= ∞的高能级,成为自由电子;又如典型碱金属Na,只需5.139 eV的能量,Na原子将失 去3s电子,变成金属阳离子。
价电子排布 x或y的取值
周期表中的位置
nsx
x=1,2
第n周期xA族(He除外)(说明:书写时,此处的x应用相应
的罗马字母表示,下同)
ns2npx
x=1,2,3,4,5
第n周期(2+x)A族
(n-1)dxnsy
x=6 x+y≤7
第n周期0族
第n周期(x+y)B族[书写时,此处的(x+y)应用相应的罗马 字母表示]
对角线 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 规则 似的,其原因是它们的电负性接近
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判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。 1.锂和镁都能直接与氮气反应生成相应的氮化物Li3N和Mg3N2 ( √ ) 2.我国的纳米基础研究能力已跻身世界的前列,例如科研人员合成的一种一维的纳 米材料曾被选为我国年度十大科技成果之一,其化学式为RN。已知该化合物里R3+ 核外有28个电子,则R位于元素周期表的第四周期第ⅢA族 ( √ ) 3.20世纪40年代,由于半导体技术的发展,锗元素开始大放异彩。锗元素位于ds区
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(2)元素周期表还可以按金属元素、非金属元素分区
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2 | 元素周期律 1.原子半径 (1)决定因素
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(2)主族元素原子半径的变化规律
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2.电离能
第一电离能概念 气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所 需要的 最低能量 叫做第一电离能
第一电离能意义
可以衡量元素原子失去一个电子的 难易 。第一电离能 越小,原子越易失去一个电子;第一电离能越大,原子越难失去一 个电子
第一电 离能 规律
同周期
每个周期的第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素(稀 有气体)的第一电离能最大,即随核电荷数递增,元素的第一电 离能呈 增大 趋势,但第一电离能ⅡA族大于ⅢA族,ⅤA族 大于ⅥA族
。
(5)当今常用于核能开发的元素是铀和钚,它们处在元素周期表的
区。
思路点拨
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解析 (1)s区包括第ⅠA族和第ⅡA族,族序数最大、原子序数最小的元素应是第 二周期第ⅡA族的Be,其电子排布式为1s22s2,价电子排布式为2s2,价电子的电子云 形状为球形。(2)d区包括第ⅢB族~第ⅦB族(镧系、锕系除外)和第Ⅷ族,其中族序 数最大、原子序数最小的元素是第四周期第Ⅷ族的Fe。Fe原子的电子排布式为1s 22s22p63s23p63d64s2。Fe的常见离子为Fe2+和Fe3+。(3)ds区包括第ⅠB族和第ⅡB族, 族序数最大、原子序数最小的元素是Zn,Zn的价电子排布式为3d104s2。(4)第二周
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
问题 1.“朱同铬”中的金属元素基态原子的价电子排布式如何表示? 提示:3d54s1;铬元素位于元素周期表的第四周期第ⅥB族,其价电子排布式为3d54s1。 2.原子序数为1~36的某元素基态原子的最外层电子排布式为ns2,该元素可能属于 哪一族? 提示:0族(He)、ⅡA族、ⅡB族、ⅢB族、ⅣB族、ⅤB族、ⅥB族、ⅦB族、Ⅷ 族。0族元素的He元素原子的最外层电子排布式是1s2,过渡元素中,除第ⅠB族外, 其他族元素原子都存在最外层电子排布式为ns2的。 3.为什么在元素周期表中非金属元素主要集中在右上角三角区? 提示:这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决定的。 在元素周期表中,同周期主族元素从左到右非金属性逐渐增强,金属性逐渐减弱,同 主族元素从上到下非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强,因此元素周期表右上角三 角区域内的元素主要呈现出非金属性。
副族 元素 族
价电子 排布式 价电子
数目
21Sc ⅢB 3d14s2
3
22Ti ⅣB 3d24s2
4
23V ⅤB 3d34s2
5
24Cr ⅥB 3d54s1
6
25Mn ⅦB 3d54s2
7
29Cu
ⅠB 3d104s1
30Zn
ⅡB 3d104s2
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
3.原子结构与元素周期表的分区 (1)人们将元素周期表分为五个区,并以最后填入电子的能级符号作为该区的名称 (除ds区外),如下表。
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
2.构造原理与元素周期表 (1)周期 a.定义:具有相同电子层数的元素按照原子序数递增的顺序排列的一个横行叫做一 个周期。元素周期表中共有③ 7 个周期。 b.原子核外电子排布与周期的划分:根据构造原理,将能量相近的能级分为一组,按 能量由低到高可分为七个能级组。 (a)每一能级组对应一个周期。
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
问题 1.材料中“5.139 eV<13.6 eV”说明H和Na的性质有什么不同? 提示:说明Na比H更容易失去一个电子(其他合理答案也可)。 2.能否由材料中基态原子失去一个电子的难易来衡量金属性的强弱? 提示:能。根据材料可知,活泼金属失去电子需要的能量低,故可以用基态原子失去 一个电子的难易来衡量金属性的强弱。 3.从电离能的角度分析为什么Na、Mg、Al的化合价分别为+1、+2、+3? 提示:Na的I1比I2小很多,电离能差值很大,说明失去第一个电子比失去第二个电子 容易得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I2比I3小 很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I3比I4小 很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
(✕) 4.元素原子的价电子不一定是最外层电子 ( √ ) 提示:某些过渡元素的价电子不是最外层电子。 5.金属元素的电负性一定大于1.8 ( ✕ ) 提示:金属元素的电负性一般小于1.8。 6.周期表中ⅢB~ⅡB族为过渡元素,全部为金属元素 ( √ )
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7.第三周期所含元素中钠的第一电离能最小 ( √ ) 8.电子层数越多,原子半径一定越大 ( ✕ ) 提示:不一定。例如r(Li)>r(Cl)。 9.同周期从左到右元素简单离子的半径逐渐减小 ( ✕ ) 提示:同周期从左到右,简单阳离子半径逐渐减小,简单阴离子半径逐渐减小,但同 周期阴离子半径大于同周期的阳离子半径。例如r(P3-)>r(S2-)>r(Cl-)>r(Na+)> r(Mg2+)>r(Al3+)。 10.根据“对角线规则”,B和Mg元素的电负性接近 ( ✕ ) 提示:根据“对角线规则”,B和Si元素的电负性接近。 11.一般情况下,电负性相差越大的两种元素,越易形成离子键 ( √ ) 12.同周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈现增大的趋势 ( √ )
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(b)周期、能级组、元素数目的对应关系:
周期
一二
三
四
五
六
七
相应能级组 1s 2s、2p 3s、3p 4s、3d、 5s、4d、5p 6s、4f、 7s、5f、
4p
5d、6p 6d……
相应能级组电 2 8
8
18
18
32
——
子的最大容量
元素种类 2 8
8
18
期第ⅤA族的元素是N,N的价电子排布式为2s22p3,则价电子排布图为
。(5)铀和钚在f区。
答案 (1)球形 (2)Fe2+:1s22s22p63s23p63d6;Fe3+:1s22s22p63s23p63d5 (3)3d104s2
(4)
(5)f
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子其在周期表中位置的规律
族
ⅠA
价电子 ns1 排布式
列数
1
价电
1
子数
ⅡA ⅢA ⅣA
ⅤA
ⅥA
ns2
ns2np1 ns2np2
ns2np3
ns2np4
2
13
14
15
16
2
3
4
5
6
ⅦA ⑤ ns2np5
17 7
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
(b)稀有气体元素原子的价电子排布式为1s2或ns2np6。 (c)过渡元素(副族和第Ⅷ族)(以第四周期副族元素为例)
均为过渡金属元素,d轨道可以不同程 度地参与化学键的形成
ds区 ⅠB、ⅡB族
(n-1)d10ns1~2[(n-1)d轨道 全充满](如Cu:3d104s1)
均为过渡金属元素,d轨道已充满电子 ,因此d轨道一般不参与化学键的形成
f区 镧系、锕系
(n-2)f0~14
镧系元素的化学性质非常相近,锕系
(n-1)d0~2ns2
18
32
——
金属元素种类 0 2
3
14
15
30
——
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
(2)族 a.定义:元素周期表中共④ 18 个纵列,除8、9、10三个纵列合起来叫做第Ⅷ族 外,其余15个纵列每个纵列称作一族。 b.原子核外电子排布与族的关系:族划分时依据的是原子的价层电子排布。 (a)主族元素的价电子数、价电子排布式
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
第二节 原子结构与元素的性质
1.掌握元素的原子结构与元素周期表的关系。 2.掌握元素周期律的相关内容,明确原子半径、第一电离能、电负性的周期性变化。 3.能够运用“位置、结构、性质”的关系解决实际问题。
第1讲 描述运动第的一基章本概原念子结构与性质
1 | 原子结构与元素周期表 1.元素周期律、元素周期系和元素周期表