1.2 第2课时 元素周期律(教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版，单选）

第2课时　元素周期律 新课程标准 核心素养 1.了解元素的电离能、电负性的含义。 2.能应用元素的电离能说明元素的某些性质。 3.理解元素原子半径、元素的第一电离能、电负性的周期性变化。 1.宏观辨识与微观探析:能从原子结构角度理解原子半径、元素的第一电离能和电负性及递变规律,能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小,能利用元素的电负性解释元素的某些性质。 2.证据推理与模型认知:理解元素的第一电离能、电负性与元素金属性、非金属性之间的关系,形成结构决定性质的认知模型,并能运用该模型分析“位—构—性”之间的关系。 课前预习新知 　 知|识|梳|理 知识点一 原子半径 1.影响原子半径大小的因素。 2.原子半径大小的变化规律。 (1)同周期从左到右,原子半径逐渐减小。 (2)同主族从上到下,原子半径逐渐增大。 微思考 1.元素周期表中的同周期主族元素从左到右,原子半径的变化趋势如何?如何理解这种趋势? 提示:同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,其主要原因是同周期主族元素电子的能层数相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引作用也就越大,将使原子的半径减小。 2.能层数多的元素的原子半径是否一定大于能层数少的元素的原子半径? 提示: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。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 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。 (×) 知识点二 电离能 1.元素第一电离能的概念与意义。 (1)概念。 ①第一电离能: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,符号:I1。 ②逐级电离能:气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能,第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后,若再失去电子会更加困难,因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系:I1<I2<I3…… (2)意义。 可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子;第一电离能数值越大,原子越难失去一个电子。 2.元素第一电离能变化规律。 (1)每个周期的第一种元素的第一电离能最小,最后一种元素的第一电离能最大,即一般来说,随着核电荷数的递增,元素的第一电离能呈增大趋势。 (2)同一族,从上到下第一电离能逐渐减小。 微思考 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? 提示:最大的是He;最小的应在元素周期表左下角。 2.第二周期中,第一电离能介于B和N之间的有几种元素?分别是哪几种? 提示:Be、C、O,共3种。 3.下表数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能: 元素 Na Mg Al 电离能/ (kJ·mol-1) 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价、+2价、+3价? 提示:(1)同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1<I2<I3<……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。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.第一电离能越大的原子失电子的能力越强。 (×) 2.第三周期所含元素中钠的第一电离能最小。 (√) 3.铝的第一电离能比镁的第一电离能大。 (×) 4.H的第一电离能大于C的第一电离能。 (√) 5.在所有元素中,氟元素的第一电离能最大。 (×) 6.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。 (×) 7.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。 (√) 知识点三 电负性 1.键合电子和电负性的含义。 (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。 (2)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。电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。 2.衡量标准。 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。 3.递变规律。 (1)同周期,从左到右,主族元素原子的电负性逐渐变大。 (2)同主族,从上到下,元素原子的电负性逐渐变小。 4.应用。 电负性的大小可以作为判断元素金属性和非金属性强弱的依据。金属元素的电负性一般小于1.8,非金属的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。 微思考 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? 提示: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.电负性越大的元素,非金属性越强吗?第一电离能越大吗? 提示: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。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 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。 (×) 课堂互动探究 　 探究一 微粒半径大小的比较 1.同周期,从左到右原子半径依次减小。 2.同主族,从上到下原子或同价态离子半径均依次增大。 3.电子层结构相同的离子,随核电荷数增大,离子半径减小,如r(S2-)>r(Cl-)>r(K+)>r(Ca2+)。 4.不同价态的同种元素的单核微粒,价态越高,半径越小,如r(Na+)<r(Na),r(S2-)>r(S),r(Fe2+)>r(Fe3+),r(Cu+)>r(Cu2+)。 【例1】　下列离子半径的大小顺序正确的是 (　　) ①Na+　②X2-:1s22s22p63s23p6　③Y2-:2s22p6　④Z-:3s23p6 A.③>④>②>① B.④>③>②>① C.④>③>①>② D.②>④>③>① 解析　由核外电子排布式可知,②③④三种离子分别是S2-、O2-、Cl-,电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小,则有②>④,③>①;电子层数越多,半径越大,则离子半径大小顺序为②>④>③>①。 答案　D “三看”比较微粒半径的大小 “一看”电子的能层数:当电子的能层数不同时,能层数越多,半径越大。 “二看”核电荷数:当电子的能层数相同时,核电荷数越大,半径越小。 “三看”核外电子数:当电子的能层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。 【变式训练】 1.具有下列核外电子排布式的原子,其半径最大的是 (　　) A.1s22s22p3 B.1s22s22p1 C.1s22s22p63s23p1 D.1s22s22p63s23p4 解析　根据原子的基态原子电子排布式可知,A项中原子为氮(N),B项中原子为硼(B),C项中原子为铝(Al),D项中原子为硫(S)。根据原子半径变化规律可知,r(B)>r(N)、r(Al)>r(S)、r(Al)>r(B),故Al原子半径最大。 答案　C 2.下列各组微粒半径的比较正确的是 (　　) ①Cl<Cl-<Br- ②F-<Mg2+<Al3+ ③Ca2+<Ca<Ba ④S2-<Se2-<Br- A.①和③ B.①和② C.③和④ D.①和④ 解析　同种元素:阳离子半径<原子半径,原子半径< 阴离子半径,则半径Cl<Cl-,Ca2+<Ca。①Cl-、Br-的最外层电子数相同,电子层数增多,所以离子半径Cl-<Br-,①正确;②Al3+、Mg2+、F-的核外电子排布相同,核电荷数依次减小,则离子半径Al3+<Mg2+<F-,②错误;③Ca、Ba的最外层电子数相同,电子层数依次增多,则半径Ca<Ba,③正确;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小,半径应为Se2->Br-,④错误。故选A。 答案　A 探究二 电离能规律及其应用 1.影响电离能的因素及变化规律。 电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。 (1)核电荷数与原子半径对电离能的影响。 ①同周期元素具有相同的电子层数,从左到右核电荷数依次增大,原子半径依次减小,I1总体上有增大的趋势(而非逐渐增大,因ⅡA族、ⅤA族元素出现特殊情况)。碱金属元素的I1最小,稀有气体元素的I1最大。 ②同主族元素从上到下,原子半径增大起主要作用,元素的I1逐渐减小。 (2)核外电子排布对电离能的影响。 ①某原子或离子具有全充满、半充满、全空的电子排布时,电离能较大。如ⅡA族元素、ⅤA族元素比同周期左右相邻元素的I1都大,这是因为ⅡA族元素原子的最外层原子轨道为np0全空稳定状态,ⅤA族元素原子的最外层原子轨道为np3半充满的稳定状态。各周期稀有气体元素的I1最大,原因是稀有气体元素的原子各轨道具有全充满的稳定结构。 ②通常情况下,元素的电离能逐级增大。因为离子的电荷正值越来越大,离子半径越来越小,所以失去这些电子逐渐变难,需要的能量越来越高。 ③当相邻逐级电离能突然增大时,说明电子的电子层发生了变化,即同一电子层中电离能相近,不同电子层中电离能有很大的差距。 2.电离能的应用。 (1)比较元素金属性的强弱。 一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。 (2)确定元素原子的核外电子排布。 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:如果≫,即电离能在In与In+1之间发生突变,那么元素的原子易形成+n价离子,并且主族元素的最高化合价为+n价(或只有+n价,0价)。某元素的逐级电离能,若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。 【例2】　根据下列五种元素的电离能数据(单位:),判断下列说法不正确的是 (　　) 元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 500 4 600 6 900 9 500 S 740 1 500 7 700 10 500 T 580 1 800 2 700 11 600 U 420 3 100 4 400 5 900 A.Q元素可能是0族元素 B.R和S元素均可能与U元素在同一主族 C.U元素可能在元素周期表的s区 D.原子的价层电子排布式为ns2np1的可能是T元素 解析　由元素的电离能可以看出,Q元素的等一电离能很大,可能为0族元素,A项正确;根据第一电离能的数据可知,R元素的最外层应该有1个电子,S元素的最外层应该有2个电子,不属于同一主族的元素,B项错误;U元素的最外层有1个电子,可能属于s区元素,C项正确;T元素最外层有3个电子,一定属于ⅢA族,故价层电子排布式为ns2np1,D项正确。 答案　B 【变式训练】 3.(1)元素Mn与O中,第一电离能较大的是　　　　。  (2)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu=1 958 kJ·mol-1、INi=1 753 kJ·mol-1,ICu>INi的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)根据元素周期律,原子半径Ga　　　　As,第一电离能Ga　　　　As。(填“大于”或“小于”)  (4)N、O、S中第一电离能最大的是　　　　(填元素符号)。  答案　(1)O　(2)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子　(3)大于　小于　(4)N 探究三 电负性规律及其应用 1.电负性的变化规律。 (1)金属元素的电负性较小,非金属元素的电负性较大。 (2)同一周期,从左到右,元素的电负性递增。 (3)同一主族,自上而下,元素的电负性递减。 (4)电负性大的元素集中在元素周期表的右上角,电负性小的元素集中在元素周期表的左下角。 2.电负性的应用。 【例3】　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 解析　同主族自上而下元素的金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱,电负性逐渐减小,A项不正确;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,B项正确;电负性越大,原子对键合电子的吸引力越大,C项正确;NaH中H为-1价,与卤素相似,能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点,D项正确。 答案　A 【变式训练】 4.下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质,下列判断正确的是 (　　) 元素 A B C D E 最低化合价 -4 -2 -1 -2 -1 电负性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 A.C、D、E的氢化物的稳定性:C>D>E B.元素A的原子最外层轨道中无自旋平行的电子 C.元素B、C之间不可能形成化合物 D.与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应 解析　根据电负性和最低化合价,推知A为C,B为S、C为Cl、D为O、E为F。A项,C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF,稳定性HF>H2O>HCl;B项,元素A的原子价层电子排布式为2s22p2,2p轨道上的两个电子分占两个原子轨道,且自旋平行;C项,S的最外层有6个电子,Cl的最外层有7个电子,它们之间可形成S2Cl2等化合物;D项,Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。 答案　D 随堂达标自测 　 1.下列关于粒子半径的比较不正确的是 (　　) ①r(Li+)<r(Na+)<r(K+)<r(Rb+)<r(Cs+) ②r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)<r(I-) ③r(Na+)<r(Mg2+)<r(A)<r(F-)<r(O2-) ④r(F)>r(Fe2+)>r(Fe) A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③ 解析　同主族元素,从上到下,同价态离子半径逐渐增大,所以①②正确;能层结构相同的离子,随核电荷数增大,离子半径逐渐减小,③错误;不同价态的同种元素的离子,核外电子多的半径大,④错误。故选C。 答案　C 2.第三周期的下列基态原子中,第一电离能最小的是 (　　) A.3s23p3 B.3s23p5 C.3s23p4 D.3s23p6 解析　A为P元素,B为Cl元素,C为S元素,D为Ar元素。第三周期的基态原子中,第一电离能具有增大的趋势,但第ⅡA族元素大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素大于第ⅥA族元素,第一电离能最小的是S元素,C项正确。 答案　C 3.下列有关电离能的说法,正确的是 (　　) A.第一电离能越大的原子失电子的能力越强 B.第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量 C.同一周期中,主族元素原子第一电离能从左到右越来越大 D.可通过一种元素各级电离能的数值,判断元素可能的化合价 解析　①第一电离能是气态电中性基态原子失去核外第一个电子需要的最低能量;②元素原子的第一电离能越大,表示该元素的原子越难失去电子;③从总的变化趋势上看,同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大,但有反常,如I1(N)>I1(O)。 答案　D 4.已知下列元素的电负性数据,下列判断不正确的是 (　　) 元素 Li B C O F Na Mg Cl Ge 电负性 1.0 2.0 2.5 3.5 4.0 0.9 1.2 3.0 1.8 A.Be元素电负性的最小范围为1.0~2.0 B.Ge既具有金属性,又具有非金属性 C.C和Cl可形成极性键 D.O和F形成的化合物中O显正价 解析　Be元素的电负性大于Mg,小于B,所以最小范围为1.2~2.0,A项错误;Ge的电负性为1.8,既具有金属性,又具有非金属性,B项正确;根据C和Cl的电负性,两元素电负性差值小于1.7,可形成极性键,C项正确;F的电负性大于O,故O和F形成的化合物中O显正价,D项正确。 答案　A 5.如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图,若用原子序数代表所对应的元素,则下列说法正确的是 (　　) A.31c和33c属于同种核素 B.第一电离能:c<d,电负性:c<d C.气态氢化物的稳定性:a>c>d D.a和b形成的化合物可能含有共价键 解析　短周期元素中,a为-2价,d为+6价,均处于第ⅥA族,可推知a为O,d为S,b有+1价,原子序数大于O,则b为Na,由原子序数可知c处于第三周期,化合价为+5价,则c为P。31P和33P质子数相同,中子数不同,是不同的核素,二者互为同位素,A项错误;同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,但P原子的3p轨道电子为半充满稳定状态,第一电离能较大,则第一电离能:P>S,电负性:P<S,B项错误;元素的非金属性越强,其气态氢化物的稳定性越强,则稳定性:H2O>H2S>PH3,C项错误;O和Na形成的化合物Na2O2中含有非极性共价键,D项正确。 答案　D 6.Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知: ①Z的原子序数为29,其余的均为短周期主族元素。 ②Y原子价层电子(外围电子)排布式为msnmpn。 ③R原子核外L层电子数为奇数。 ④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。 请回答下列问题: (1)Z2+的基态电子排布式是　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为　　　　　　　　(用元素符号作答)。  (3)五种元素中,非金属元素的电负性由小到大的顺序是　　　　　　　　　　　　,电负性最大与最小的两种非金属元素形成的化合物是　　　　(填化学式)。  解析　先由题给信息推断元素:由①知Z为Cu,由Y的原子序数比Z小和②推测,则msnmpn中m=3,n=2,价层电子排布式为3s23p2的元素是Si。因原子序数按Q、R、X、Y、Z递增,且Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4,只能为L层的p轨道,二者分别为C、O,则R只能为第ⅤA族元素氮,正好满足③。即Q、R、X、Y、Z五种元素依次为C、N、O、Si、Cu。(1)Z2+是Cu2+,由铜原子的基态原子电子排布式1s22s22p63s23p63d104s1可写出Cu2+的电子排布式。(2)根据第一电离能的变化规律,C、N、Si三种元素中,第一电离能N最大,Si最小。(3)五种元素中电负性最大的非金属元素是氧,电负性最小的非金属元素是硅,二者形成的化合物是SiO2。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d9　(2)Si<C<N (3)Si<C<N<O　SiO2 学科网（北京）股份有限公司 $$