江苏省连云港市赣榆县海头高级中学高中化学 2.2 元素

江苏省连云港市赣榆县海头高级中学2015高中化学 2.2 元素性质的递变规律（第一课时）教学案（无答案）苏教版选修3

教学目标

1．在必修的基础上，进一步理解元素周期律

2．理解元素性质随原子序数的递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化 3．了解元素电离能、电负性的概念和随原子序数递增的周期性变化规律

4．了解电离能、电负性的简单应用

教学重点：

1、元素电离能、电负性的概念和随原子序数递增的周期性变化规律

2、电离能、电负性的简单应用

教学过程

回顾：元素周期律及元素周期律的具体体现

（1）元素周期律的含义

（2）本质：核外电子排布的周期性变化

（3）具体体现

①核外电子排布的周期性变化②元素化合价的周期性变化

③原子半径的周期性变化④元素金属性和非金属性的周期性变化

一、原子核外电子排布的周期性

1．随着原子序数的递增，元素原子的外围电子排布从ns1~ns2np6呈现周期性变化

2．根据元素原子外围电子排布的特征，可将元素周期表分成5个区域。具体地说是根据最后一个电子填充在何原子轨道上来分区

（1）s区元素：外围电子只出现在s轨道上的元素。价电子排布为ns1~2，主要包括ⅠA 和ⅡA族元素，这些元素除氢以外都是活泼的金属元素，容易失去1个或2个电子

形成+1价或+2价离子

（2）p区元素：外围电子出现在p轨道上的元素（s 轨道上的电子必排满）。价电子排布为n s2np1~6，主要包括周期表中ⅢA到ⅧA和0族共6个主族元素，这些元素随

着最外层电子数的增加,原子失去电子变得越来越困难,得到电子变得越来越容

易。除氢以外的所有非金属元素都在p区

（3）d区元素：外围电子出现在d轨道上的元素。价电子排布为(n-1)d1~9ns1~2，主要包括周期表中ⅢB到ⅦB和Ⅷ族，d区元素全是金属元素。这些元素的核外电子排布

的主要区别在(n-1)d的d轨道上。由于d轨道未充满电子，因此d轨道可以不同

程度地参与化学键的形成。

（4）ds区元素：ds区元素与s区元素的主要区别是s 元素没有(n-1)d电子，而ds区元素的 (n-1)d轨道全充满，因此ds区元素的价电子排布是(n-1)d10ns1~2。包括Ⅰ

B和ⅡB，全是金属元素

（5）f区元素：包括镧系元素和锕系元素，它们的原子的价电子排布是(n-2)f0~14(n-1)d0~2ns2，电子进入原子轨道(n-2)f中。由于最外层的电子基本相同，

(n-1)d的电子数也基本相同，因此镧系元素和锕系元素的化学性质非常相似。思考：

（1）主族元素和副族元素的电子层结构各有什么特点？

（2）周期表中，s区、p区、d区、ds区元素的电子层结构各有什么特点？

包括元素外围电子排布化学性质

s区ⅠA ⅡA族ns1~2除氢外，都是活泼金属

p区ⅢA~ⅦA 0族ns2np1~6非金属性增强、金属性减弱

d区ⅢB~ⅦB Ⅷ族(n-1)d1~9ns1~2均为金属，d轨道上的电子可参与化

学键的形成

ds区ⅠB ⅡB族(n-1)d10ns1~2均为金属，d轨道上的电子不参与化

学键的形成

f区镧系锕系(n-2)f0-14(n-1)d0~2n 镧系元素化学性质相似

锕系元素化学性质相似

（3）具有下列电子层结构的元素位于周期表的哪一个区？它们是金属还是非金属？

ns2 ns2np5

(n-1)d5ns2 (n-1)d10ns2

（4）某元素基态（能量最低状态）原子最外层为4s1，它位于周期表的哪个区？

（5）已知某元素的原子序数是50。试写出它的原子核外电子排布式。该元素位于周期表的哪一个区？属于金属还是非金属元素？

二、元素第一电离能的周期性变化

（一）第一电离能（I1）的概念：气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需的最低能量。

注意：原子失去电子，应先最外电子层、最外原子轨道上的电子

（二）第一电离能的作用：可衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。I1越小，原子越容易失去一个电子；I1越大，原子越难失去一个电子

（三）I1的周期性变化

1．同一周期，随着原子序数的增加，元素的第一电离能呈现增大的趋势，碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大

2．同一主族，随着电子层数的增加，元素的第一电离能逐渐碱小

3．周期表的右上角元素的第一电离能数值大，左下角元素的第一电离能的数值小

（四）I1与洪特规则的关系

同一周期元素的第一电离能存在一些反常，这与它们的原子外围电子排布的特征有关。如镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫大。

基本规律：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空（p0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。4．第二电离能（I2）、第三电离能（I3）及各级电离能的应用

（1）概念

+1价气态离子失去一个电子，形成+2价气态离子所需要的最低能量称称为该元素

的第二电离能，表示I2

+2价气态离子失去一个电子，形成+3价气态离子所需要的最低能量称称为该元素

的第二电离能，表示I3

（2）应用

（a）用来衡量元素的原子或离子气态时失去电子能力的强弱。电离能数值越小，该

元素的原子越容易失去电子

（b）确定元素通常以何种价态存在

（c）核外电子分层排布的有力证据

[思考]：

1．已知某元素的第一至第八电离能（单位kJ/mol）：

I1=577，I2=1820，I3=2740，I4=11600，I5=14800，I6=18400，I7=23400， I8=27500 （1）为什么I1至I8是增加的？

（2）试推测该元素的原子最外层有几个电子？

2．参考教材P20表2-6，解释为什么易形成Na+，而不易形成Na2+？易形成Mg2+，而不易形成Mg3？

[科学探究]

金属性与金属活动性

金属元素的原子在化学反应中通常表现为失去电子形成阳离子的倾向。金属性的强弱通常用金属元素原子的最外层电子的电离能大小来衡量

金属活动性是反映金属在水溶液中形成水合离子倾向的大小，也就是反映金属在水溶液中起氧化反应的难易。从能量角度看，金属活动性除了与金属元素原子的电离能有关外，同时还与金属的升华能（固态单质变为气态原子所需的能量）、水合能（金属阳离子与水化合时所放出的能量）等多种因素有关

金属性强的元素，一般说来它的金属活动性也强，但也有不一致的情况。例如，钠的第一电离能比钙的第一电离能小，但是钙在水溶液中形成水合离子的倾向比钠大，所以钙的