1.3元素性质及其变化规律 课件--2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修2

第3节 元素性质及其变化规律 第1章 原子结构 元素周期律 LOGO 复习回顾 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 最外层电子数 原子序数 LOGO 2 元素的电离能及其变化规律 1.电离能定义 气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量称为电离能 符号： 单位： kJ·mol-1 I M(g)= M+ (g)+e－ I1 M2+(g)= M3+ (g)+e－ I3 M+(g)= M2+ (g)+e－ I2 元素的逐级电离能 第一电离能 第二电离能 第三电离能 处于基态的气态原子失去一个电子，生成阳离子所需的最小能量 元素原子失去一个电子后，再失去一个电子的电离能 同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3…… LOGO 3 元素的电离能及其变化规律 1.电离能定义 下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是( ) [2018·全国卷Ⅰ]下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为____、___ A B D C D B LOGO 4 元素的电离能及其变化规律 电离能越小，表示在气态时该元素的原子（或离子）越容易失去电子; 电离能越大，表示在气态时该元素的原子（或离子）越难失去电子。 通常运用电离能数值来判断金属元素的原子在气态时失去电子的难易程度。 2.电离能含义及应用 Li、Mg的电离能数据 元素 I1 KJ/mol I2 KJ/mol I3 KJ/mol Li 520 7295 11815 Mg 738 1451 7733 为什么锂元素易形成Li＋，而不易形成Li2＋；镁元素易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？ 思考 当相邻逐级电离能突然变大时，说明其电子层发生变化，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。 判断最高正价和最外层电子数 LOGO 5 【观察思考】说明元素的第一电离能随着元素原子序数的递增呈现怎样的变化规律，并从原子结构的角度加以解释。 同周期元素电离能变化规律？ 同主族元素电离能变化规律？ 元素的电离能及其变化规律 3.电离能变化规律 LOGO 6 元素的电离能及其变化规律 同一周期的元素，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大; 从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子 原因： 同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大，原子核对外层电子的有效吸引作用增强。 LOGO 7 元素的电离能及其变化规律 同周期的第一电离能：ⅡA大于ⅢA，ⅤA大于ⅥA Be B 2s 2p 2s N O 2p 2s 2p 2s 第二周期Be第一电离能大于B，N大于O；第三周期Mg大于Al，P大于S的原因是什么？ I1(ⅡA)＞I1(ⅢA) ⅡA为ns2（全充满） I1(ⅤA)＞I1(ⅥA) ⅤA为ns2np3（半充满） LOGO 8 元素的电离能及其变化规律 对于同一周期的过渡元素而言，从左到右随着元素原子序数的增加，第一电离能总体上略有增加。 原因： 增加的电子大部分排布在 (n-1)d 或 (n-2)f 轨道上，原子核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。 LOGO 9 元素的电离能及其变化规律 同主族元素，总体自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子 原因： 同主族元素原子的价电子数相同，但自上而下，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱。 LOGO 10 元素的电离能及其变化规律 正误判断 (1)第一电离能越大的原子失电子的能力越强 (2)第3周期所含元素中钠的第一电离能最小 (3)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 (4)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 √ × × √ 第2周期元素中，元素的第一电离能比铍大的有　　种。  5 第2周期元素中，元素的第一电离能介于B和N之间的有　　种。  3 LOGO 11 元素的电离能及其变化规律 ①K Na Li ②B C Be N ③He Ne Ar ④Na Al S P Li＞Na＞K N＞C＞Be＞B He＞Ne＞Ar P＞S＞Al＞Na 【练习】将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列： 【思考】元素的第一电离能越大，金属性一定越弱吗？ 不一定。 LOGO 12 元素的电离能及其变化规律 金属活动性顺序为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、 Pt、Au。该顺序表示从K 到 Au，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越困难。金属元素的电离能是指金属元素原子（或离子）在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属元素原子（或离子 ）在气态时活泼性的量度。 因为金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，钠元素的第一电离能为 496 kJ·mol-1，钙元素的第一电离能和第二电离能分别为 590 kJ·mol-1、 1145 kJ·mol-1，表明气态钠原子比气态钙原子更容易失去电子，更加活泼。但是，因为 Ca2+形成水合离子时放出的能量（1653kJ·mol-1）远比Na+形成水合离子时放出的能量（405kJ·mol-1）多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更容易失去电子，即在金属活动性顺序中钙排在钠的前面。由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。 金属的活动性顺序与金属元素电离能的大小顺序为什么不一致 LOGO 13 元素的电离能及其变化规律 电子亲和能反映的是气态原子结合电子的难易程度。元素的气态原子（或离子）获得一个电子所放出的能量称为电子亲和能，单位为kJ·mol-1。习惯上规定，体系放出能量时电子亲和能为正，体系吸收能量时电子亲和能为负。 电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。无论在同一周期中还是在同一族中，电子亲和能没有表现出简单的变化规律。此外，电子亲和能的数据不易测定，准确性较差，来自不同文献的数据往往不同，因此电子亲和能的应用远不如电离能广泛。 拓展视野 部分元素的第一电子亲和能 LOGO 14 元素的电负性及其变化规律 美国化学家鲍林 鲍林与电负性 尽管电离能（或电子亲和能）为理解元素性质及其周期性变化提供了工具，但因为其反映的是气态原子得失电子的难易程度，当用于描述物质中不同原子吸引电子的能力、物质中原子的电荷分布等情况时会有较大偏差。因此，化学家尝试对已经测得的物理量进行组合和数学处理，以获得能更好反映变化规律的参数。 美国化学家鲍林在研究化学键键能的过程中发现，对于同核双原子分子，化学键的键能会随着原子序数的变化而发生变化，为了半定量或定性描述各种化学键的键能以及其变化趋势，鲍林于1932年首先提出了用以描述原子核对电子吸引能力的电负性概念，并且提出了定量衡量原子电负性的计算公式。电负性这一概念简单、直观、物理意义明确并且不失准确性，至今仍获得广泛应用，是描述元素化学性质的重要指标之一。 鲍林电负性定义：元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度 LOGO 15 元素的电负性及其变化规律 1.电负性定义 元素的电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强; 元素的电负性越小，其原子在化合物中吸引电子的能力越弱。 2.电负性意义 用来描述两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱。 LOGO 16 元素的电负性及其变化规律 对主族元素而言，同一周期从左到右，元素的电负性递增 同一主族自上而下，元素的电负性递减 氟的电负性为 4.0，是最活泼的非金属元素 钫的电负性为 0.7，是最活泼的金属元素 电负性小于 2 的元素大部分是金属元素 电负性大于2的元素大部分是非金属元素 LOGO 17 元素的电负性及其变化规律 meiyangyang8602 电负性的应用 1.判断元素的金属性和非金属性强弱 非金属性增强，金属性减弱 非金属性增强, 金属性减弱 电负性小于 2 的元素大部分是金属元素 电负性大于 2 的元素大部分是非金属元素 元素电负性越大，非金属性越强 【思考】电负性大的元素，第一电离能一定大？ LOGO 18 元素的电负性及其变化规律 2.判断元素的化合价 利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的元素易呈现正价 CH4 -4 +1 显正价 显负价 显负价 显正价 SiH4 +4 -1 meiyangyang8602 电负性的应用 LOGO 19 元素的电负性及其变化规律 电负性差值大的元素原子之间形成的化学键主要是离子键，电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成的化学键主要是共价键。 电负性差 2.1 电负性 0.9 3.0 电负性差 0.9 电负性 2.1 3.0 离子化合物 共价化合物 3.判断化学键的性质 meiyangyang8602 电负性的应用 一般来说，电负性差值大于1.7易形成离子键，电负性差值小于1.7形成共价键 不是绝对的！ LOGO 20 课堂练习 ★注意区分原子结构示意图、（价）电子排布式、（价电子）轨道表示式 ★注意区分最外层电子、价电子、最高能级组 ★注意简答题答题套路：先摆结构（原子结构或者价电子排布式） LOGO 21 Fe Mn Cr N、P、As、V、Co C、Si、Ge、O、S、Se、Ti、Ni 课堂练习 1.写出符合下列条件的1~36号元素的元素符号： ①有1个未成对电子： 。 ②有2个未成对电子： 。 ③有3个未成对电子： 。 ④有4个未成对电子： 。 ⑤有5个未成对电子： 。 ⑥有6个未成对电子： 。 H、Li、Na、K、B、Al、Ga、F、Cl、Br、Sc、Cu 2.前四周期基态原子，最外层电子中成对电子对数等于周期数的有 种。 4 3.前四周期基态原子，最高能级组中成对电子对数等于周期数的有 种。 4 4.前四周期元素中，基态原子的未成对电子数与其所在周期序数相同的元素有 种。 5 LOGO 22 课堂练习 5.某元素M2+的3d轨道上有5个电子，试推出： ①M原子的核外电子排布式为_____________________________________。 ②M原子的最外层和最高能级组中电子数分别为________、________。 ③基态M原子核外电子有 种空间运动状态的电子，有 种运动状态的电子。 1s22s22p63s23p63d54s2 2 7 15 25 6.第4周期中，基态原子的最外层有两个电子的元素有 种。 9 7.基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为　　　　　　。 4∶5 8.基态F原子的价电子轨道表示式为　 　　。基态F原子核外电子的运动状态有　种。 9.第四周期，最高能级组中未成对电子数为1的元素有 种。 5 10.第四周期，最外层电子中未成对电子数为1的元素有 种。 4 11.Fe2+中电子占据的最高能级是 此能级中单电子数为 。 3d 4 9 LOGO 23 课堂练习 1.(2023·浙江1月选考节选)由硅原子核形成的三种微粒，电子排布式分别为：①[Ne]3s23p2、②[Ne]3s23p1、③[Ne]3s23p14s1，有关这些微粒的叙述，正确的是____________。 A.微粒半径：③>①>② B.电子排布属于基态原子(或离子)的是：①② C.电离一个电子所需最低能量：①>②>③ D.得电子能力：①>② AB LOGO 24 课堂练习 7.(2022·辽宁卷)短周期元素X、Y、Z、W、Q原子序数依次增大。基态X、Z、Q原子均有两个单电子，W简单离子在同周期离子中半径最小，Q与Z同主族。下列说法错误的是(　　) A.X能与多种元素形成共价键 B.简单氢化物沸点：Z＜Q C.第一电离能：Y＞Z D.电负性：W＜Z B LOGO 25 课堂练习 9.如图三条曲线表示C、Si和P元素的四级电离能变化情况。下列说法正确的是(　　) C A.电负性：c＞b＞a B.简单氢化物的稳定性：a＞c＞b C.I5：a＞c＞b D.原子半径：b＞c＞a LOGO 26 课堂练习 10.(2021·浙江6月选考，15)已知短周期元素X、Y、Z、M、Q和R在周期表中的相对位置如图所示，其中Y的最高化合价为+3。下列说法不正确的是 A.还原性：ZQ2<ZR4 B.X能从ZO2中置换出Z C.Y能与Fe2O3反应得到Fe D.M最高价氧化物对应的水化物能与其最低价氢化物反应 A LOGO 27 课堂练习 1.(2023·浙江1月选考，10)X、Y、Z、M、Q五种短周期元素，原子序数依次增大，X的2s轨道全充满，Y的s能级电子数量是p能级的两倍，M是地壳中含量最多的元素，Q是纯碱中的一种元素。下列说法不正确的是 A.电负性：Z>X B.最高正价：Z<M C.Q与M的化合物中可能含有非极性共价键 D.最高价氧化物对应水化物的酸性：Z>Y B LOGO 28 课堂练习 D LOGO 29 $$