1.2.2元素周期律 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

《元素周期律》 人教版 选择性必修2 第一章第二节第二课时 问题：学习过元素周期表内容，你知道元素哪些性质随原子序数递增呈现周期性变化？ 同周期主族元素的最高化合价和最低化合价逐渐升高， 金属性逐渐减弱，非金属性增强。 旧知回顾 构 性 位 周期 族 分区 电子层数 最外层电子数(主族) 电子填入的最后能级 元素周期律 元素的性质随元素原子的核电荷数 递增发生周期性递变 原子序数＝质子数＝核外电子数 元素周期律 元素周期律：元素性质随原子序数（核电荷数）递增发生周期性重复的规律 元素周期律 原子半径 电离能 元素周期律 原子半径 电离能 原子半径的递变规律 影响原子半径的因素 观察思考 问题：元素周期表中，同周期或同主族元素的原子半径的变化趋势如何？如何解释这种变化趋势？ 原子半径减小 原子半径增大 电子的能层数 核电荷数 原子半径的周期性的递变 影响 问题 如何用这两种因素解释原子半径的递变规律？ 影响原子半径的因素 观察思考 问题：元素周期表中，同周期或同主族元素的原子半径的变化趋势如何？如何解释这种变化趋势？ 原子半径减小 原子半径增大 能层占主导 核电荷数占主导 核电荷数增大 原子半径的递变规律及影响因素小结 电子能层数增多 原子半径的 周期性的递变 影响 同主族元素从上到下 同周期主族元素从左到右 原子半径增大 原子半径减小 结构 性质 微粒半径比较的方法和一般规律: 方法: 首先画出结构示意图，然后“ 三看 ”： 一看电子层数　　　 二看核电荷数 三看电子数 一般规律: (1) 电子层数越多，半径越大。 (2) 电子层数相同时，核电核数越大，半径越小。 (3) 电子层数、核电荷数都相同时，电子数越多，半径越大。 练习1. 比较下列原子或离子半径大小： (1) r(Na)    r(Mg)      r(Al)      r(Si)       r(P)       r(S)       r(Cl) (2) r(Li)      r(Na)     r(K)     r(Rb)     r(Cs) (3) r(O2－)     r(F－)     r(Na＋)     r(Mg2＋)     r(Al3＋) (4) r(Fe)      r(Fe2＋)     r(Fe3＋) 课堂练习 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ 课堂练习 1.下列关于粒子半径大小比较中正确的是（ ） ①r(Li＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋) ②r(F)<r(Cl)<r(Br)<r(I) ③r(Na)>r(Na＋) ④r(Cl)>r(Cl－) ⑤r(Si)<r(P)<r(S)<r(Cl) ⑥r(Na＋)<r(Mg2＋)<r(Al3＋)<r(F－)<r(O2－) A.①②③⑥ B.①②③ C.②③⑥ D.③④⑤ B 电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，原子核对电子的引力越大，其微粒半径越小。 r(Al3＋)<r(Mg2＋)<r(Na＋)<r(F－)<r(O2－) 4Li + O2 2Li2O △ 4Na + O2 2Na2O 2Na + 2H2O 2NaOH + H2↑ 2K + 2H2O 2KOH + H2↑ 碱金属元素的化学性质的相似性 加热钠 加热钾 钠与水反应 钾与水反应 碱金属元素的化学性质 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 价电子排布 Li - 1e- Li+ Na - 1e- Na+ K - 1e- K+ Cs - 1e- Cs+ Rb - 1e- Rb+ 碱金属元素的化学性质相似性与递变性 决定 相似性 强金属性 原子结构 元素的性质 微观 宏观 ns1 反映 碱金属元素的化学性质相似性与递变性 0.152 0.186 0.227 0.248 0.265 原子半径/nm 能层增加 原子半径增大 2s1 3s1 4s1 5s1 6s1 价电子排布 递变性 原子失电子能力增强； 元素金属性增强； 决定 相似性 强金属性 原子结构 元素的性质 微观 宏观 ns1 反映 问题：如何定量描述原子失电子能力强弱？ 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。用符号 I1 表示，单位：kJ /mol M(g)＝M＋(g)＋e－ I1（第一电离能） M＋(g)＝M2＋(g)＋e－ I2（第二电离能） （1）定义： （2）表示方法： 电离能 …… …… 电离能 电离能的数值大小表示气态原子（或离子）失电子的难易。 电离能越小，气态原子（离子）越易失电子，元素的金属性越强； 电离能越大，气态原子（离子）越难失电子，元素的金属性越弱。 （3）电离能的意义： M(g)＝M＋(g)＋e－ I1（第一电离能） 问题2：随着原子序数递增，同周期或者同族元素的第一电离能有什么样的规律？ 同主族从上到下元素的第一电离能整体趋势减小。 电离能的递变规律 电离能的递变规律 同周期从左到右元素的第一电离能整体趋势增大。 同一周期元素，ⅠA族元素第一电离能最低， 0族元素第一电离能最高。 ⅡA＞ⅢA ；ⅤA＞ⅥA 反常： 问题4：为什么B、Al、O、S等元素的电离能比它们左边的元素的电离能要低，而使Li~Ne和Na~Ar的电离能曲线呈现锯齿状变化？阅读P24资料卡片尝试分析。 ⅡA ⅢA Be:1s22s2 B:1s22s22p1 Mg:1s22s22p63s2 Al:1s22s22p63s23p1 B和Al第一电离能失去的电子是np能级的，该能级的能量比左边的ns能级的能量高，则不稳定，容易失去电子，第一电离能较低。 问题4：为什么B、Al、O、S等元素的电离能比它们左边的元素的电离能要低，而使Li~Ne和Na~Ar的电离能曲线呈现锯齿状变化？阅读P24资料卡片尝试分析。 ⅤA ⅥA N:1s22s22p3 O:1s22s22p4 P:1s22s22p63s23p3 S:1s22s22p63s23p4 N和P的电子排布是半充满的，比较稳定，难失去电子，第一电离能较高。 对于同周期过渡元素来说，第一电离能的上升趋势比较缓慢，但是总体仍然是从左到右略有增加 电离能的递变规律 问题3：为什么同一周期的过渡元素的第一电离能上升趋势缓慢？ 以第四周期过渡元素为例， Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 价电子排布 3d14s2 3d24s2 3d34s2 3d54s1 3d54s2 3d64s2 3d74s2 3d84s2 3d104s1 3d104s2 第4层（最外层电子）电子数基本都为2，且原子半径相差不大，失去的第一个电子为最外层的电子，所需能量基本相同。因此，同一周期的过渡元素由于最外层电子电子数基本都为2，所以第一电离能随原子序数的递增变化不大。 电离能的递变规律 小结 ③每周期的第一种元素（氢和碱金属）的第一电离能 。 ④每周期最后一种元素（稀有气体）的第一电离能 。 ①同主族从上到下元素的第一电离能整体趋势 。 变小 最小 最大 ②同周期从左到右元素的第一电离能整体趋势 。 变大 ⅡA＞ⅢA ；ⅤA＞ⅥA 反常： 电离能的递变规律 ⑤元素的第一电离能随原子序数递增呈周期性变化。 元素的性质 （宏观） 原子结构 （微观） 反映 决定 第一电离能 的递变性 ？ 影响第一电离能的因素 第一电离能 降低 半径增大 金属性增强 影响第一电离能的因素 影响第一电离能的因素 原子半径减小 第一电离能升高（总趋势） 第一电离能随原子序数变化的曲线图 原子半径随原子序数变化的曲线图 假想的镜子 影响第一电离能的因素 元素的第一电离能的周期性递变规律与原子半径和核外电子排布的周期性变化密切相关 原子序数 第一电离能（kJ·mol-1） 第IA族碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么关系？ 思考讨论 第IA族碱金属元素的第一电离能从上到下逐渐变小，则原子越容易失电子，碱金属元素的金属性逐渐增强，碱金属的活泼性越强。 电离能的应用之一：判断元素的金属性强弱 思考讨论 元素  Na Mg Al 各级 电离能 (kJ·mol-1) 496 738 578 4562 1451 1817 6912 7733 2745 9543 10 540 11 575 13 353 13 630 14 830 16 610 17 995 18 376 20 114 21 703 23 293 为什么原子的逐级电离能越来越大? 1.原子内的电子越靠近原子核，受到的吸引力越大，则要离开原子所需要的能量越大，原子的逐级电离能越来越大； 2.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，所以原子的逐级电离能越来越大。 电离能的应用之二：判断元素的化合价 思考讨论 元素  Na Mg Al 各级 电离能 (kJ·mol-1) 496 738 578 4562 1451 1817 6912 7733 2745 9543 10 540 11 575 13 353 13 630 14 830 16 610 17 995 18 376 20 114 21 703 23 293 这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？ 电离能的应用之二：判断元素的化合价 4 066 Na(g) Na+(g) + e- Na+(g) Na2+(g) + e- 1s22s22p63s1 1s22s22p6 1s22s22p6 1s22s22p5 Ne的核外电子排布是1s22s22p6，与Na+一样 思考：这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？ 电离能的应用之二：判断元素的化合价 元素的性质（宏观） 原子结构（微观） 反映 决定 化合价 核外电子排布 逐级电离能的差值 实验数据 电离能与化合价的联系 电离能的应用之二：判断元素的化合价 713 6 282 Mg(g) Mg+(g) + e- 1s22s22p63s2 1s22s22p63s1 Mg+(g) Mg2+(g) + e- 1s22s22p63s1 1s22s22p6 Mg2+(g) Mg3+(g) + e- 1s22s22p6 1s22s22p5 难 电离能与化合价的联系 电离能的应用之二：判断元素的化合价 1 239 928 8 830 Al(g) Al+(g) + e- 1s22s22p63s23p1 1s22s22p63s2 Al+(g) Al2+(g) + e- 1s22s22p63s2 1s22s22p63s1 Al2+(g) Al3+(g) + e- 1s22s22p63s1 1s22s22p6 难 1s22s22p6 1s22s22p5 Al3+(g) Al4+(g) + e- 电离能与化合价的联系 小结 电子能层增多， 原子半径增大； 第一电离能减小， 元素的原子越容易失去电子，元素的金属性增强； 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 核电荷数增大，原子核对核外电子的吸引力增强，原子半径减小，第一电离能整体增大趋势，元素的原子越难失去电子，元素的金属性减弱； 原子半径、第一电离能随核电荷数呈现周期性变化 元素的金属性：原子失去电子的能力 元素的非金属性：原子得到电子的能力 电离能 碱金属的活泼性 元素金属性逐渐增强 原子的第一电离能逐渐减小 元素非金属性逐渐减弱 能否对元素的非金属性进行定量描述？ 电负性越大的原子，对键合电子的吸引力越大 鲍林 描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 键合电子 原子中用于形成化学键的电子 电负性 键合电子 电负性的计算标准 F：4.0 Li：1.0 电负性是相对值，没单位；稀有气体未计 元素的电负性随原子序数的递增，同周期或者同族有什么规律？ 同周期元素电负性随原子序数变化的图像 总结规律：同周期元素从左到右，元素的电负性逐渐增大 第二周期 第三周期 第四周期 电负性 同主族元素电负性随原子序数变化的图像 总结规律：同族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小 电负性 第IA族 第VIA族 第VIIA族 电负性 电负性呈现周期性递变 电负性 不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱 电负性的应用1：判断元素的金属性与非金属性 电负性变大 电负性变大 非金属性增强 金属性减弱 非金属性增强，金属性减弱 电负性 ＞ 1.8 非金属元素 电负性 ＜ 1.8 金属元素 电负性 ≈ 1.8 类金属元素 应用1：判断元素的金属性与非金属性强弱 电负性的应用1：判断元素的金属性与非金属性 一般： 如：对角线规则：电负性相近，性质相似 特例： H：2.1 成键原子之间的电负性差值可作化学键类型的判断依据 电负性的应用2: 判断化学键的类型 Na . . . . . . Cl . + . . . . . Cl . . Na+ - 电负性差 2.1 电负性的差值较大 离子键 H . . . . . . O + . . . . . O . H 电负性差 0.4 + H H 电负性的差值较小 共价键 H + H H H . . 电负性差 0 H H 非极性共价键 成键原子之间的电负性差值可作化学键类型的判断依据 电负性的应用2: 判断化学键的类型 问题8：请结合图计算HCl、AlCl3、BeCl2、MgCl2的电负性差值，并判断其成键类型。 电负性的应用2: 判断化学键的类型 差值 ＞ 1.7 离子键 差值 ＜ 1.7 共价键 HCl、 AlCl3、 BeCl2、 MgCl2 0.9 1.5 1.5 1.8 离子键 共价键 特别提醒：这是经验规律，并非绝对 如：HF 1.9 共价键 NaH 1.2 离子键 电负性的应用3：判断元素化合价的正负 H Cl -1 +1 显负价 显正价 电负性大：显负价 电负性小：显正价 问题9：利用电负性判断下列物质各元素的化合价。 1.NaH         2.甲烷      3.甲硅烷（SiH4）          4.HCN 电负性的应用3：判断元素化合价的正负 H C H H H H Si H H H 甲硅烷 甲烷 SiH4 +4 -1 CH4 -4 +1 NaH -1 +1 HCN -3 +1 +2 电负性的应用3：判断元素化合价的正负 H C H H H 甲烷 CH4 -4 +1 显负价 显正价 H Si H H H 甲硅烷 SiH4 +4 -1 显正价 显负价 电负性的应用3：判断元素化合价的正负 电负性的应用3：判断元素化合价的正负 SiH4 + 2O2 SiO2 + 2H2O 甲硅烷是一种较强还原剂 +4 -1 +1 +4 -2 -2 0 氧化产物 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 点燃 氧化产物 -4 +1 +1 +4 -2 -2 0 原子半径/电离能/电负性呈现周期性的递变 电负性 电离能 原子半径 大 大 小 小 大 小 大 小 电负性 不同元素的原子对键合电子吸引力的大小 概念： 应用： 金属性与非金属性/化学键类型/元素化合价 问题10：电负性越大的元素，非金属性越强吗？第一电离能越大吗？ 不一定 一般情况下,电负性越大,第一电离能越大,金属性越弱,非金属性越强 特例： 电负性：N ＜ O 第一电离能：N ＞O $$