1.2.2 元素周期律 讲义 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

元素周期律 ［核心素养发展目标］　1.能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能、电负性之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能、电负性的相对大小。2.通过对原子半径、元素第一电离能、电负性递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。 一、原子半径 1.原子半径的变化规律 除Li外，第三周期主族元素原子半径大于第二周期主族元素原子半径［r(Mg)>r(Li)>r(Al)］。 2.原子或离子半径的比较方法 (1)同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例如：r(Cl-)　　　r(Cl)，r(Fe)_________r(Fe2+)　　　r(Fe3+)。  (2)能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2-)　　　r(F-)_________ r(Na+)　　　r(Mg2+)　　　r(Al3+)。  (3)带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。例如：r(Li+)　　r(Na+)　　　r(K+)　　　r(Rb+)　　　r(Cs+)，r(O2-)_________r(S2-)　　　r(Se2-)　　　r(Te2-)。  (4)核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。例如：比较r(K+)与r(Mg2+)，可选r(Na+)为参照，r(K+)_________r(Na+)　　r(Mg2+)。  1.是否能层数多的元素的原子半径一定大于能层数少的元素的原子半径？ 2.若短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构。 (1)四种元素在元素周期表中的相对位置如何？ (2)原子序数从大到小的顺序是什么？ (3)离子半径由大到小的顺序是什么？ 1.正误判断 (1)核外能层结构相同的单核粒子，半径相同 (　　) (2)质子数相同的不同单核粒子，电子数越多，半径越大 (　　) (3)各元素的原子半径总比其离子半径大 (　　) (4)同周期元素从左到右，原子半径、离子半径均逐渐减小 (　　) 2.下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是 (　　) A.Na、K、Rb B.F、Cl、Br C.Mg2+、Al3+、Zn2+ D.Cl-、Br-、I- 3.［2020·全国卷Ⅲ，35(1)节选］氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。H、B、N中，原子半径最大的是　　　　。  粒子半径比较的一般思路 (1)“一层”：先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大。 (2)“二核”：若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。 (3)“三电子”：若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。 二、电离能 1.电离能的概念 (1)　　　　　　原子失去一个电子转化为　　　　正离子所需要的　　　　叫做第一电离能，符号：I1。可以衡量元素的气态原子失去一个电子的　　　　。  (2)各级电离能：+1价气态基态正离子失去一个电子，形成+2价气态基态正离子所需的最低能量叫第二电离能，用　　　表示；+2价气态基态正离子再失去一个电子，形成+3价气态基态正离子所需的最低能量叫做第三电离能，用　　　表示，依次类推。  2.电离能的变化规律 (1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能　　　，最后一种元素(稀有气体)的第一电离能　　　，即一般来说，同周期随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈　　　趋势。  (2)同族元素从上到下第一电离能逐渐　　　。  (3)同种原子的逐级电离能越来越　　　(I1<I2<I3…)。  3.电离能的应用 (1)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的　　　　性越强；I1越小，元素的　　　性越强。  (2)确定元素原子的核外电子层排布 由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此元素的电离能会发生突变。 (3)确定元素的化合价 若某元素的电离能：I2≫I1，则该元素通常显+1价；若I3≫I2，则该元素通常显+2价；若I4≫I3，则该元素通常显+3价。 特别提醒——电离能的影响因素及特例 (1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子排布。 (2)具有全充满、半充满及全空的电子排布的元素原子稳定性较高，其电离能数值较大，如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素的大。一般情况下，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。 1.元素周期表中，第一电离能最大的是哪个元素？第一电离能最小的应出现在元素周期表什么位置？ 2.下表是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能： 元素 Na Mg Al 496 738 578 4 562 1 451 1 817 6 912 7 733 2 745 9 543 10 540 11 575 13 353 13 630 14 830 16 610 17 995 18 376 20 114 21 703 23 293 (1)为什么同一元素的电离能逐级增大？ (2)为什么钠、镁、铝的化合价分别为+1、+2、+3？ 1.正误判断 (1)第一电离能越大的原子失电子的能力越强 (　　) (2)铝的第一电离能比镁的第一电离能大 (　　) (3)在所有元素中，氟元素的第一电离能最大 (　　) (4)同一周期中，主族元素原子的第一电离能从左到右越来越大 (　　) (5)同一周期典型金属元素的第一电离能总是小于典型非金属元素的第一电离能 (　　) 2.在下面的电子结构中，第一电离能最小的原子可能是 (　　) A.3s23p3 B.3s23p5 C.3s23p4 D.3s23p6 3.(1)［2020·江苏，21(2)节选］C、N、O元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　。  (2)［2019·全国卷Ⅰ，35(1)］下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是　　　　　(填标号)。  (1)第一电离能与元素的金属性有本质的区别。 (2)由电离能的递变规律可知：同周期主族元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但第ⅡA族的Be、Mg的第一电离能较同周期第ⅢA族的B、Al的第一电离能要大；第ⅤA族的N、P、As的第一电离能较同周期第ⅥA族的O、S、Se的第一电离能要大。这是由于第ⅡA族元素的最外层电子排布为ns2，p轨道为全空状态，较稳定；而第ⅤA族元素的最外层电子排布为ns2np3，p轨道为半充满状态，比第ⅥA族的ns2np4状态稳定。 三、电负性 1.有关概念与意义 (1)键合电子：元素相互化合时，原子中用于形成　　　　的电子。  (2)电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子　　　　的大小。电负性越大的原子，对键合电子的吸引力　　　。  (3)电负性大小的标准：以氟的电负性为　　和锂的电负性为　　　作为相对标准。  2.递变规律 (1)一般来说，同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐　　　　，元素的非金属性逐渐　　　、金属性逐渐　　　。  (2)一般来说，同族元素从上到下，元素的电负性逐渐　　　，元素的金属性逐渐　　、非金属性逐渐　　　。  3.应用 (1)判断元素的金属性和非金属性强弱 ①金属元素的电负性一般　　　1.8，非金属元素的电负性一般　　　1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在　　　　，它们既有金属性，又有非金属性。  ②金属元素的电负性　　　，金属元素越活泼；非金属元素的电负性　　　，非金属元素越活泼。  (2)判断元素的化合价 ①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力　　，元素的化合价为正值。  ②电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力　　，元素的化合价为负值。  (3)判断化合物的类型 如H的电负性为2.1，Cl的电负性为3.0，Cl的电负性与H的电负性之差为3.0-2.1=0.9<1.7，故HCl为共价化合物；如Al的电负性为1.5，Cl的电负性与Al的电负性之差为3.0-1.5=1.5<1.7，因此AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2也是共价化合物。 特别提醒　①电负性之差大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性之差为1.9，但HF为共价化合物。 ②电负性之差小于1.7的元素不一定形成共价化合物，如Na的电负性为0.9，与H的电负性之差为1.2，但NaH中的化学键是离子键。 1.按照电负性的递变规律推测：元素周期表中电负性最大的元素和电负性最小的元素位于周期表中的哪个位置？ 2.电负性越大的元素，非金属性越强吗？第一电离能越大吗？ 1.正误判断 (1)元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小 (　　) (2)元素的电负性越大，则元素的非金属性越强 (　　) (3)同一周期电负性最大的元素为稀有气体元素 (　　) 2.下列说法不正确的是 (　　) A.第ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小，而第ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大 B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度 C.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 D.NaH的存在能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点 3.一般认为，如果两个成键元素的电负性差值大于1.7，它们通常形成离子键；如果两个成键元素的电负性差值小于1.7，它们通常形成共价键。查阅下列元素的电负性数值，判断下列化合物：①NaF　②AlCl3　③NO　④MgO　⑤BeCl2　⑥CO2 (1)属于共价化合物的是______________(填序号，下同)。 (2)属于离子化合物的是______________。 元素 Al B Be C Cl F Li Mg N Na O P S Si 电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 答案精析 一、 1.相同　增大　减小　增多　增大　增大 2.(1)>　>　>　(2)>　>　>　>　(3)<　<　<　<　<　<　<　(4)>　> 深度思考 1.不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如Li的原子半径大于Cl的原子半径。 2.(1)短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-具有相同的电子层结构，则：a-2=b-1=c+3=d+1，且A、B在元素周期表中C、D的下一周期。 (2)a>b>d>c。 (3)C3->D->B+>A2+。 应用体验 1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2.C　［同主族元素，从上到下，原子半径(或离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；能层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2+、Al3+能层数相同但铝元素的核电荷数大，所以Al3+的半径小，故C项中微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的。］ 3.B 二、 1.(1)气态基态　气态基态　最低能量　难易程度　(2)I2　I3 2.(1)最小　最大　增大　(2)减小　(3)大 3.(1)非金属　金属 深度思考 1.最大的是He；最小的应在元素周期表左下角。 2.(1)这是由于原子失去一个电子变成+1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，原子核对电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子更难失去，故I2>I1，同理I3>I2。 (2)钠的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容易失去一个电子变成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I3比I2大很多，说明Mg容易失去2个电子形成+2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I4比I3大很多，所以Al容易失去3个电子形成+3价离子。 应用体验 1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√ 2.C　［同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于其相邻元素，同一主族元素中，其第一电离能随着原子序数的增大而减小。3s23p3属于第ⅤA族元素、3s23p5属于第ⅦA族元素、3s23p4属于第ⅥA族元素、3s23p6属于0族元素，这几种元素都是第三周期元素，分别是P、Cl、S、Ar，其第一电离能大小顺序是Ar>Cl>P>S，所以第一电离能最小的原子是S。］ 3.(1)N>O>C　(2)A　 解析　(2)［Ne］3s1属于基态的Mg+，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；［Ne］ 3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg+；［Ne］3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；［Ne］3p1属于激发态Mg+，其失去一个电子所需能量低于基态Mg+，综上所述，电离最外层一个电子所需能量最大的是［Ne］3s1。 三、 1.(1)化学键　(2)吸引力　越大　(3)4.0　1.0 2.(1)变大　增强　减弱　(2)变小　增强　减弱 3.(1)①小于　大于　1.8左右　②越小　越大 (2)①弱　②强 深度思考 1.根据电负性的递变规律，在元素周期表中，越往右，电负性越大；越往下，电负性越小，由此可知，电负性最大的元素位于周期表的右上方，最小的元素位于周期表的左下方。 2.元素的电负性越大，非金属性越强；但第一电离能不一定越大，例如电负性：N<O，而第一电离能：N>O。 应用体验 1.(1)√　(2)√　(3)× 2.A　［第ⅦA族元素从上到下非金属性逐渐减弱，所以电负性从上到下逐渐减小，故A错误；金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，所以电负性的大小可以作为衡量元素金属性和非金属性强弱的尺度，故B正确；元素的电负性表示其原子在化合物中吸引电子能力的大小，元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强，故C正确；NaH中的H元素为-1价，则H可以放在第ⅦA族中，故D正确。］ 3.(1)②③⑤⑥　(2)①④ 解析　根据表格中的数据分别分析上述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7作比较，得出结论。 学科网（北京）股份有限公司 $$