第一章 第二节 第1课时 原子结构与元素周期表 课件1-2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件PPT（人教版2019）

第1课时 原子结构与元素周期表 第二节 原子结构与元素的性质 化学 1.知道运用构造原理书写元素的基态原子的电子排布式,能运用电子排布式解释元素周期系的基本结构。 2.知道价层电子的排布,能从原子价层电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分。 学习目标 3.了解元素周期律的内涵,能从原子结构的视角解释原子半径呈现周期性变化的原因,了解元素周期表的应用价值,增强“结构决定性质,性质反映结构”的观念,培养证据推理与模型认知的核心素养。 重点： 原子结构与元素周期表的关系;原子半径的周期性变化规律。 难点： 元素周期表分区;从原子结构视角解释原子半径的变化规律。 学习重难点 知识回顾 能层与能级 1.E(K)<E(L)<E(M)<E(N)<E(O)<E(P)<E(Q)。 2.E(ns)<E(np)<E(nd)<E(nf)…… 3.能级数=该能层序数(n)。 4.以s、p、d、f为符号的能级可容纳的最多电子数依次为自然数中的奇数序列1、 3、5、7的2倍。 5.一个能层最多可容纳电子数=2n2(n为能层序数)。 知识回顾 基态与激发态：处于最低能量状态的原子叫基态原子。基态原子吸收能量,它的电子会跃迁到较高能级,变为激发态原子。电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至基态时,将释放能量。光(辐射)是电子跃迁释放能量的重要形式。 原子光谱：吸收光谱和发射光谱总称原子光谱。 知识回顾 构造原理与电子排布式：图中的箭头方向表示从氢开始,随核电荷数的递增,新增电子填入能级的顺序。按照构造原理,将能层低的能级写在左边,我们可以写出元素的基态原子核外电子排布式。 电子云：电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。 原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。 知识回顾 泡利原理：在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,它们的自旋相反,这个原理被称为泡利原理(也称为泡利不相容原理)。 洪特规则：基态原子或离子中,填入简并轨道的电子总是先单独分占,且自旋平行,称为洪特规则。 能量最低原理：在构建基态原子时,电子将尽可能地占据能量最低的原子轨道,使整个原子的能量最低,这就是能量最低原理。 导入新课 [创设情境] 阅读教材中“科学史话”，了解元素周期律、元素周期系和元素周期表三个概念,感知元素周期表的发展过程。 导入新课 [材料引入] 材料一 1789年，法国化学家安托万·拉瓦锡在其著作《化学基础论》中首次尝试对已知的33种化学元素进行分类。1829年，德国化学家约翰·德贝莱纳观察到某些元素可以组成三元素组（Triads），这些组内的元素具有相似的化学性质。 早期的元素分类尝试 1862年，法国地质学家亚历山大·尚古多创造了螺旋图（Telluric Screw），这是最早的三维元素周期表。1864年，英国化学家约翰·纽兰兹提出了“八音律”（Law of Octaves），他发现当元素按原子量递增顺序排列时，每隔八个元素，其性质就会出现周期性的重复。 导入新课 [材料引入] 材料二 1869年，俄国化学家德米特里·门捷列夫发表了第一张元素周期表，他将当时已知的63种元素按原子量大小排列，并根据元素的化学性质将其分组。 门捷列夫的贡献 门捷列夫不仅成功预测了几个未知元素的存在及其性质，还为这些元素预留了位置，这一创举标志着现代元素周期表的诞生。1871年，门捷列夫发布了改进后的元素周期表，这次他将元素按横向排列，形成了我们现在熟悉的周期表结构。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 元素周期律是指元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性变化的规律。 元素周期系是指按照元素周期律排列的元素集合。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 元素周期表是元素周期系的具体表现形式，它是一个表格，将所有已知的化学元素按照原子序数递增的顺序排列，并根据元素周期律将它们分组。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 分小组展示课前设计并绘制好的元素周期表,简述设计理念及包含的化学知识等(从金属性、非金属性、化合价等不同角度进行讲解说明)。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 主族元素从上到下,金属性逐渐增强,非金属性逐渐减弱; 同周期主族元素从左到右,金属性逐渐减弱,非金属性逐渐增强。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 每个周期中元素数是相应能级(ns、np、nd……)中原子轨道可容纳的电子总数。 【提问】 ①每个周期里的元素数与元素的原子结构有何关联? ②写出12号、24号、29号元素的基态原子的电子排布式。判断上述元素分别属于哪个周期? 12号:[Ne]3s2,属于第三周期; 24号:[Ar]3d54s1,属于第四周期; 29号:[Ar]3d104s1,属于第四周期。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 元素的周期序数等于其基态原子的能层数。 【提问】 ③结合构造原理,思考元素的周期序数与元素的原子结构有何联系? 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 按照构造原理,将价层电子排布相似的元素集中起来划分为一个区,以最后填入电子的能级符号作为该区的符号(ds区除外)。可以把元素周期表划分成5个区。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 s区有2列、d区有8列、ds区有2列、p区有6列。根据元素的价层电子排布信息可以发现,s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素在化学反应中容易失去电子达到相对稳定结构,表现出金属性,属于金属元素。 【提问】 ①分析s区、d区、ds区和p区分别有几列?为什么s区(除氢元素外)、d区和ds区的元素都是金属元素? 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 右上角的p区元素,原子核外能层数少,价层电子多,容易得到电子达到相对稳定结构,表现出非金属性,大多数属于非金属元素。 【提问】 ②为什么元素周期表中非金属元素主要集中在右上角区域? 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 元素周期表有18列,同列元素的价层电子数相等,元素周期表可分为主族、副族、0族。主族从第ⅠA族~ⅦA族,原子核外价电子数等于其族序数。第ⅢB族~ⅦB族,元素的原子核外价层电子数等于其族序数;第Ⅷ族包含3列,其族序数等于该族的第一列元素的原子核外价层电子数;第ⅠB族、第ⅡB族,元素的族序数等于其原子最外层电子数。 【提问】 ③元素周期表有多少列?同列元素的价层电子数是否相等?元素周期表可分为哪些族?族序数有什么规律? 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 副族元素处于金属元素向非金属元素过渡的区域,故又把它们称为过渡元素。d区元素的原子核外价层电子的排布通式为(n-1)d1~9ns1~2(钯除外,钯为4d10)。 【提问】 ④为什么副族元素又称为过渡元素?写出d区元素的原子核外价层电子的排布通式。 课堂探究 一、原子结构与元素周期表的关系 金属锂和镁在过量的氧气中燃烧,不形成过氧化物,只生成氧化物;金属铍和铝的氢氧化物都具有两性;硼和硅的含氧酸都是弱酸且酸性很接近。这种相似的性质称为“对角线”规则,这是一个经验规律。 课堂探究 二、原子半径的变化规律 【探究任务】 观察教材P22中的图1-21主族元素原子半径的周期性变化,描述其变化趋势,并尝试从原子结构的视角解释这种变化趋势。 随着原子序数的递增,原子核外电子排布、原子半径都呈现周期性递变:同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大;同周期元素从左到右,原子半径逐渐减小。 课堂探究 二、原子半径的变化规律 【讨论任务】 分析同主族元素的阳离子或阴离子的半径变化规律,比较Li+、Na+、K+的半径大小,比较F-、Cl-、Br-的半径大小。 同主族元素的阳离子半径随着核电荷数增大而增大,即r(Li+)<r(Na+)<r(K+); 同主族元素的阴离子半径也随核电荷数增大而增大,即r(F-)<r(Cl-)<r(Br-)。 【练习1】 课堂练习 氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的储氢材料。回答下列问题: H、B、N中,原子半径最大的是　　　　。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素　　　　 的相似。 B Si（或硅） 【练习2】 课堂练习 第四周期第Ⅷ族 [Ar]3d64s2 Fe、Co、Ni是三种重要的金属元素。回答下列问题: Fe、Co、Ni在周期表中的位置为　　　　　　　　　,基态Fe原子的电子排布式为　　　　　　　　　　　。 【练习3】 课堂练习 小于 近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。回答下列问题: 比较离子半径:F-　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)O2-。 【练习4】 课堂练习 Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题: Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　 。 Li+核电荷数较大 关于元素周期表中元素的分区，下列说法正确的是（ ） A.元素周期表的s区全部是金属元素 B.元素周期表的d区包含所有的过渡元素 C.过渡元素包括d区和ds区的元素 D.p区元素都是非金属元素 【练习5】 课堂练习 C 课堂小结 完成学案中的【素养专练】。 完成教材P28~29第1、5、8、9题。 布置作业 谢谢大家 $$