1.2.2 元素周期律 课件-2024-2025学年高中化学人教版（2019）选择性必修2

第一章 原子结构与性质 第二节 原子结构与元素的性质 元素周期律 第2课时 温故而知新——元素周期律 元素的性质随核电荷数的递增发生周期性的递变，称为元素的周期律。 主要体现在核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、电离能、电负性等周期性变化。 一、原子半径 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？如何解释这种趋势？同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？ 3 一、原子半径 影响原子半径大小的因素 电子的能层数 核电荷数 核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小。 电子的能层越多，电子之间的排斥作用将使原子的半径增大。 电子能层增加，电子间斥力使半径增大占主导 核电荷数递增，核对电子吸引力增大，半径减小占主导 两个因素综合的结果使原子半径呈周期性的递变。 4 总结 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，如r(O)<r(O2-)。 二、电离能 1. 第一电离能：气态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： M(g) M+ (g) + e- I1（第一电离能） M+(g) M2+ (g) + e- I2（第二电离能） M2+(g) M3+ (g) + e- I3（第三电离能） …… 第一电离能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。 6 二、电离能 3. 元素第一电离能变化规律 分析下图，寻找同周期、同族元素第一电离能变化规律。 （1）同族元素的原子，随着核电荷数的增大，I1逐渐减小。 （2）同周期元素的原子， 随着核电荷数的增大，I1 呈增大趋势。 7 二、电离能 3. 元素第一电离能变化规律 从原子结构角度解释为何呈现这样的规律？ （2）同周期元素原子核电荷数增多而能层数不变，核对核外电子的吸引力增大。I1呈增大趋势。 （1）同族元素核外电子的层数增加而且原子半径递增，核电荷对最外层电子的吸引力降低。 I1逐渐减小。 8 He Ne Ar H Li Na Be B C N O F Mg Al Si P S Cl 二、电离能 3. 元素第一电离能变化规律 为什么B、Al、O、S等元素的电离能比它们左边元素的电离能低，而使Li—Ne和Na—Ar的电离能曲线呈锯齿状变化？ 短周期元素的第一电离能 B和Al的第一电离能失去的电子是np能级的，该能级电子的能量比左边Be和Mg失去的ns能级电子的高。 N和P的电子排布是半充满的，比较稳定，电离能较高。 9 [2018·全国卷Ⅲ] (1) Zn原子核外电子排布式为__________________________。 (2) 黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电 离能I1(Zn)______I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是__________ 。 (2) 大于　Zn原子核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子 应用体验 (1) 1s22s22p63s23p63d104s2 思考与讨论 （1）碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？ 碱金属元素的第一电离能越小，原子越容易失电子，碱金属的活泼性越强。 第一电离能与元素的金属性有本质的区别。 金属性：化学反应中原子失去电子能力。 非金属性：化学反应中原子得到电子能力。 第一电离能的大小不能作为判断元素金属性强弱的依据。 同主族元素符合，同周期元素不一定符合。 电离能 kJ·mol-1 Na Mg Al 第一电离能 496 738 578 第二电离能 4 562 1 451 1 817 第三电离能 6 912 7 733 2 745 第四电离能 9 543 10 540 11 575 （2）为什么原子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？ 思考与讨论 第五电离能 13 353 13 630 14 830 第六电离能 16 610 17 995 18 376 第七电离能 20 114 21 703 23 293 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。 12 （2）为什么原子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？ 思考与讨论 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。 电离能 kJ·mol-1 Na Mg Al 第一电离能 496 738 578 第二电离能 4 562 1 451 1 817 第三电离能 6 912 7 733 2 745 第四电离能 9 543 10 540 11 575 二、电离能 4. 电离能的应用 （1）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。 （2）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，则元素的原子易形成+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 ，则该元素通常显+1价；若 I3 ，则该元素通常显+2价；若I4 ，则该元素通常显+3价。 I1 I2 I3 应用体验 A [2019全国卷Ⅰ]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）。 解析　由题给信息知，A项和D项代表Mg＋，B项和C项代表Mg。A项，Mg＋再失去一个电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离最外层一个电子所需能量A大于B；3p能级的能量高于3s，3p能级上电子较3s上易失去，故电离最外层一个电子所需能量：A>C、A>D。 教材 P32 第11题 应用体验 Mn与Fe两元素的部分电离能数据如表所示，比较两元素的I2、 I3可知，气态Mn2+再失去一个电子比气态Fe2+再失去一个电子更难。对此，你的解释是 。 元素 Mn Fe 电离能 (kJ·mol-1) I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 答案： Fe2+的价电子排布为3d6， Mn2+的价电子排布为3d5， 3d5的半充满结构更稳定，失去电子更困难。 He Ne Ar H Li Na Be B C N O F Mg Al Si P S Cl 二、电离能 元素第一电离能变化规律（同族、同周期，锯齿状） 短周期元素的第一电离能 17 鲍林L.Pauling 1901-1994 鲍林研究电负性的手稿 1932年美国化学家鲍林首先提出电负性的概念 科学史话 （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。 （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。 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。 （3）电负性大小的标准：以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为 相对标准。 三、电负性 1. 有关概念和应用 请观察图1-23，分析元素电负性变化规律，并解释原因。 图1-23 电负性的周期性变化 思考与讨论 （1）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 。 变大 增强 减弱 2. 电负性递变规律 原因解释：同周期元素核电荷数依次增多，原子半径减小，对键合电子的吸引力逐渐增强，电负性逐渐增大。 三、电负性 变小 增强 减弱 2. 电负性递变规律 三、电负性 （2）同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐 ， 元素的金属性逐渐 、非金属性逐渐 。 原因解释：同主族元素能层数依次增大，原子半径增大，对键合电子的吸引力逐渐减弱，电负性逐渐减小。 电负性的大小能作为判断元素金属性、非金属性强弱的依据。 3. 电负性的应用 三、电负性 ① 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，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1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。 ②金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。 ③能解释对角线规则，如Be(1.5) 与Al (1.5)电负性相同，B (2.0)与Si (1.8)电负性相近。 （1）判断元素的金属性和非金属性强弱 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。 弱 强 （2）判断元素的化合价 三、电负性 3. 电负性的应用 24 （3）判断化合物的类型 三、电负性 3. 电负性的应用 元素 电负性 H 2.1 F 4.0 Cl 3.0 Al 1.5 Be 1.5 Na 0.9 化合物 电负性差值 化合物类型 HCl 0.9 共价化合物 AlCl3 1.5 共价化合物 BeCl2 1.5 共价化合物 NaCl 2.1 离子化合物 HF 1.9 NaH 1.2 共价化合物 离子化合物 特别提醒！ 两成键元素间电负性差值 大于1.7 小于1.7 通常形成离子键，相应的化合物为离子化合物 通常形成共价键，相应的化合物为共价化合物 课堂小结 原子结构与性质 原子结构 元素的性质 决定 反映 元素周期系 元素周期表 元素周期律 原子核外电子 排布的周期性 元素性质的周期性 决定 表现 原子半径 第一电离能 电负性 金属性、非金属性 主要化合价 $$