第二节原子结构与元素的性质

第二节原子结构与元素的性质教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动［引入］我们明白元素性质是由元素原子结构决定的，那具体阻碍哪些性质呢？［讲］元素的性质指元素的金属性和非金属性、元素的要紧化合价、原子半径、元素的第一电离能和电负性。

［学与咨询］元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化规律是什么？［投影小结］同周期主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐步升高，金属性逐步减弱，非金属性逐步增强。

［讲］元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变，称为元素周期律。

元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电离能和电负性的周期性变化。

［板书］二、元素周期律1、原子半径［投影］观看图1—20分析：［学与咨询］1．元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何明白得这种趋势？2．元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何明白得这种趋势？［小结］同周期主族元素从左到右，原子半径逐步减小。

其要紧缘故是由于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势。

同主族元素从上到下，原子半径逐步增大。

其要紧缘故是由于电子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大。

［讲］原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。

明显电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，因此同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐步增多，原子半径逐步增大。

而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，因此同周期元素，从左往右，原子半径逐步减小。

［咨询］那么，粒子半径大小的比较有什么规律呢？［投影小结］1、原子半径大小比较：电子层数越多，其原子半径越大。

当电子层数相同时，随着核电荷数增加，原子半径逐步减小。

最外层电子数目相同的原子，原子半径随核电荷数的增大而增大2、核外电子排布相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小。

3、同种元素的不同粒子半径关系为：阳离子<原子<阴离子，同时价态越高的粒子半径越小。

［过渡］那么，什么叫电离能呢，电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢？［板书］2、电离能〔1〕定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能.①常用符号I表示，单位为KJ•mol－1②意义：通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。

［讲］原子为基态原子，保证失去电子时消耗能量最低。

电离能用来表示原子或分子失去电子的难易程度。

电离能越大，表示原子或离子越难失电子；电离能越小，表示原子或离子易失电子，［点击试题］Na元素的I1=496 KJ·mol-1,那么Na (g) -e-→Na +(g) 时所需最低能量为 .［板书］〔2〕元素的第一电离能：处于基态的气态原子失去1个电子，生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号I1表示。

［讲］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。

上述表述中的〝气态〞〝基态〞〝电中性〞〝失去一个电子〞等差不多上保证〝最低能量〞的条件。

［投影］［咨询］读图l—21。

碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢? ［讲］从图l—2l可见，每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小，最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小(如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的第一电离能依次下降，H、Li、Na、K、Rb、［点击试题］不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量〔设其为E〕如下图，试依照元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答以下咨询题。

〔1〕同主族内不同元素的E值的变化特点是。

各主族中E值的这种变化特点表达了元素性质的变化规律。

〔2〕同周期内，随原子序数的增大，E值增大。

但个不元素的E值显现反常现象，试推测以下关系中正确的选项是〔填写编号〕。

①E〔砷〕＞E〔硒〕②E〔砷〕＜E〔硒〕③E〔溴〕＞E〔硒〕④E〔溴〕＞E〔硒〕〔3〕估量1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范畴：＜E＜。

〔4〕10号元素E值较大的缘故是解析：此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。

〔1〕同主族元素最外层电子数相同，随着原子核电荷数逐步增大，原子核对最外层电子的吸引力逐步减小，因此失去最外层电子所需能量逐步减小。

〔2〕依照图像可知，同周期元素E〔氮〕＞E〔氧〕，E〔磷〕＞E〔硫〕，E值显现反常现象。

故可推知第四周期E〔砷〕＞E〔硒〕。

但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未显现反常。

因此E〔溴〕＞E〔硒〕。

此处应填①、③。

〔3〕1mol 气态Ca原子失去最外层一个电子比同周期元素钾要难，比同主族元素Mg要容易，故其E值应在419～738之间。

〔4〕10号元素是Ne，它的原子最外层差不多成为8电子稳固结构，故其E 值较大。

答案：〔1〕随着原子序数的增大，E值变小周期性。

〔2〕①、③〔3〕419、438或填E〔钾〕、E〔镁〕〔4〕10号元素是氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8个电子稳固结构。

［学与咨询］2、下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。

什么缘故原子的逐级电离能越来越大?这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系?［讲］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(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1<I2<I3<I4<I5……即一个原子的逐级电离能是逐步增大的。

这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。

Na的I1，比I2小专门多，电离能差值专门大，讲明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，因此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小专门多，因此Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小专门多，因此A1容易失去三个电子形成+3价离子。

而电离能的突跃变化，讲明核外电子是分能层排布的。

［板书］〔4〕第二电离能；由+1价气态阳离子再失去1个电子形成+2价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能，常用符号I2表示，依次还有第三、第四电离能等。

［讲］通常，原子的第二电离能高于第一电离能，第三电离能又高于第二电离能。

这是因为元素的原子失去电子后，原子核对核外电子的作用增加，再失去电子消耗能量增加，失电子变得困难。

［讲］依照电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子；反之，电离能越大，讲明在气态时该原子越难失去电子。

因此，运用电离能数值能够判定金属原子在气态时失电子的难易程度。

［板书］(5) 电离能的应用C.在所有元素中，氟的电离能最大D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析：考查元素第一电离能的变化规律，一样同周期从左到右第一电离能逐步增大，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大故A正确C不正确；但有反常，第ⅢA和VA族元素比同周期相邻两种元素第一电离能都低。

同主族从上到下元素的第一电离能逐步减小。

，由于核外价电子排布镁为3S2，Al 为3S23P1，故Al的第一电离能小于Mg的，因此B错误；依照同主族同周期规律能够估量：第一电离能K<Ca<Mg，因此D错误。

答案：A3、以下原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是〔〕A、ns2np1B、ns2np2C、ns2np3D、ns2np4解析：当原子轨道处于全满、半满时，具有的能量较低，原子比较稳固，电离能较大。

答案：C4.能够证明电子在核外是分层排布的事实是〔〕A、电负性B、电离能C、电子亲和能D、电势能解析：各级电离能逐级增大，I1，I2，I3。

外层电子只有一个电子的碱金属元素专门容易失去一个电子变为＋1价阳离子，而达到稳固结构，I1较小，但再失去一个电子变为＋2价阳离子却专门困难。

即I2突跃式升高，即I2»I1，又如外层只有两个的Mg、Ca等碱土金属元素，I1和I2差不较小，但失去2个电子达到稳固结构后，在失去电子变为＋3价阳离子却专门困难，即I3突跃式变大，I3»I2>I1，因此讲电离能是核外电子分层排布的实验佐证。

答案：B5、下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分不代表某一化学元素〔1〕以下〔填写编号〕组元素的单质可能差不多上电的良导体。

①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f〔2〕假如给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。

教案［复习］1、什么是电离能？它与元素的金属性、非金属性有什么关系？2、同周期元素、同主族元素的电离能变化有什么规律？［讲］元素相互化合，可明白得为原子之间产生化学作用力，形象地叫做化学键，原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。

电负性的概念是由美国化学家鲍林提出的，用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小(如图1—22)。

电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大。

［投影］［板书］3、电负性(1) 键合电子：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孤电子：元素相互化合时，元素的价电子中没有参加形成化学键的电子的孤电子。

［讲］用来表示当两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱。

鲍林给电负性下的定义是〝电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度〞。

［板书］〔2〕定义：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。

〔3〕意义：元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强；反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。

［讲］鲍林利用实验数据进行了理论运算，以氟的电负性为4．0和锂的电负性为1。

0作为相对标准，得出了各元素的电负性(稀有气体未计)，如图l—23所示。

［板书］(4) 电负性大小的标准：以F的电负性为4.0和Li的电负性为1.0作为相对标准。

［摸索与交流］同周期元素、同主族元素电负性如何变化规律？如何明白得这些规律？依照电负性大小，判定氧的非金属性与氯的非金属性哪个强？［讲］金属元素越容易失电子，对键合电子的吸引能力越小，电负性越小，其金属性越强；非金属元素越容易得电子，对键合电子的吸引能力越大，电负性越大，其非金属性越强；故能够用电负性来度量金属性与非金属性的强弱。

周期表从左到右，元素的电负性逐步变大；周期表从上到下，元素的电负性逐步变小。