1.3 元素性质及其变化规律 第1课时（教学课件）化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦原子半径、元素电离能及其变化规律，通过复习元素周期律（核外电子排布、原子半径、化合价等周期性变化）导入，以问题驱动衔接前后知识，构建学习支架帮助学生理解结构与性质的关联。 其亮点在于采用“问题驱动→概念建构→应用迁移”教学模型，通过探究原子半径测定方法、电离能定义及规律，结合典型范例与技能训练，培养学生科学思维与探究能力，强化结构决定性质的化学观念，助力教师高效教学，提升学生学习兴趣与理解深度。

第一章 原子结构与元素性质 第三节　 元素性质及其变化规律 课时1 原子半径、元素的电离能及其变化规律 鲁科版选择性必修2 原子半径及其变化规律 1 知识导航 元素的电离能及其变化规律 2 知识导航 重点：同周期、同主族元素原子半径、电离能的变化规律。 难点：同周期、同主族元素原子半径、电离能的变化规律。 1.了解同周期、同主族元素性质的递变规律以及与原子核外电子排布的关系。 明·教学目标 教学模型：问题驱动→概念建构→应用迁移 2.了解电离能的概念及其内涵，认识主族元素电离能的变化规律，知道电离能与元素化合价的关系。 思考：元素周期表同族元素有哪些递变性规律？ 引·新课导入 回忆同族元素递变性 问题驱动 复习导入 原子序数递增原子半径增大 元素原子失电子能力增强 元素原子得电子能力减弱 元素的金属性逐渐增强 元素的非金属性逐渐减弱 思考：元素周期表有哪些周期性变化规律？ 引·新课导入 回忆元素周期律 问题驱动 复习导入 最外层电子数呈现从1到8的周期性变化。 原子半径呈现由大到小的周期性变化 元素的主要化合价呈现周期性变化 金属性减弱和非金属性增强的周期性变化 01 原子半径及其变化规律 探·知识奥秘 一、原子半径及其变化规律 在元素周期表中，随着原子序数的递增，元素基态原子的核外电子排布呈现周期性变化，元素的性质也呈现周期性变化。那么，元素的哪些性质呈现周期性变化？元素性质周期性变化的本质是什么？如何运用元素周期表推测元素的基本性质？ 联想 · 质疑 元素周期表 体现 元素周期律 电负性 第一电离能 核外电子排布呈现周期性变化 主要化合价呈现周期性变化 原子半径呈现周期性变化 元素金属性与非金属性呈现周期性变化 探·知识奥秘 1.原子半径的测定方法 依据量子力学理论，在原子核外，从原子核附近到离核很远的地方，电子都有可能出现，因此原子并不是一个具有明确“边界”的实体，也就是说，原子并没有经典意义上的半径。 但是，由于核外电子运动区域的大小对于元素原子的性质有很大的影响，为了便于讨论这方面的问题，人们便假定原子是一个球体，并采用统计的方法来测定原子半径。 联想 · 质疑 一、原子半径及其变化规律 探·知识奥秘 1.原子半径的测定方法 ⑴测定原子半径的方法很多。常用的一种方法是根据固态单质的密度算出1mol原子的体积，再除以阿伏加德罗常数，得到一个原子在固态单质中平均占有的体积，进而得到其原子半径。 ⑵另一种更常用的方法是，指定化合物中两个相邻原子的核间距为两个原子的半径之和，再通过实验来测定分子或固体中原子的核间距，从而求得相关原子的原子半径。 一、原子半径及其变化规律 探·知识奥秘 一、原子半径及其变化规律 ①一是共价半径，由共价分子或共价晶体中原子的核间距计算得出； ②二是是范德华半径，由分子晶体中共价分子之间的最短距离计算得出； ③三是金属半径，由金属晶体中原子之间的最短距离计算得出。 探·知识奥秘 分析图 1-3-2 中主族元素的原子半径的变化情况可以看出，元素的原子半径随着元素原子序数的递增呈现周期性变化。 一、原子半径及其变化规律 观察 · 思考 探·知识奥秘 2.原子半径的周期性变化 一、原子半径及其变化规律 观察 · 思考 ⑴同周期主族元素原子半径的周期性变化 ①随着原子序数的增大，元素的原子半径自左至右呈逐渐减小的趋势 ②这是因为每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷；增加的电子排布在同一层上，增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用，结果使原子半径逐渐减小。 核电荷数 占主导 探·知识奥秘 2.原子半径的周期性变化 ⑵同周期过渡元素原子半径的周期性变化 ①同一周期（如第 4 周期）的过渡元素与主族元素相比，从总的变化趋势来看，从左到右原子半径的变化幅度不大。 ②这是因为增加的电子都排布在 (n1)d 轨道上，不同元素原子的外层电子（ns）受到原子核吸引作用及内层电子排斥作用的总体效果差别不大。 一、原子半径及其变化规律 观察 · 思考 探·知识奥秘 ⑶同主族原子半径的变化 ①自上而下，随着原子序数的逐渐增大，原子半径逐渐增大。 ②这是因为随着电子层数的增加，离核更远的外层轨道填入电子，电子层数的影响大于核电荷增加的影响，导致原子半径增大。 一、原子半径及其变化规律 2.原子半径的周期性变化 电子层 占主导 观察 · 思考 析·典型范例 一、原子半径及其变化规律 【例1】下列离子半径的大小顺序正确的是(　　) ①Na＋：1s22s22p6　②X2－：1s22s22p63s23p6 ③Y2－：1s22s22p6　④Z－：1s22s22p63s23p6 A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞① C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞① D 探·知识奥秘 活动 · 探究 一、原子半径及其变化规律 反映 决定 元素的性质 原子结构 利用原子半径和价电子数，人们可以定性解释元素周期表中元素原子得失电子能力所呈现的递变规律。 探·知识奥秘 活动 · 探究 一、原子半径及其变化规律 3.元素性质的递变规律 ⑴同周期元素性质的递变规律 电子层数相同核电荷数增多 原子半径减小 原子失电子能力逐渐减弱，得电子能力逐渐增强 同周期元素 从左到右 原子核对最外层电子的吸引力增强 金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强 探·知识奥秘 活动 · 探究 一、原子半径及其变化规律 3.元素性质的递变规律 ⑵同主族元素性质的递变规律 电子层数相同核电荷数增多 原子半径逐渐增大 原子失电子能力逐渐增强，得电子能力逐渐减弱 同主族元素 (自上而下) 原子核对最外层电子的吸引力减弱 金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱 探·知识奥秘 活动 · 探究 一、原子半径及其变化规律 3.元素性质的递变规律 位于元素周期表中金属与非金属元素分界线周围元素的原子获得或失去电子的能力都不强。 02 元素的电离能及其变化规律 探·知识奥秘 为满足科学研究和生产实践的需要，对原子得失电子的能力仅有定性的分析往往是不够的，因此人们不断尝试寻找能定量地衡量或比较原子得失电子能力的方法。 二、元素的电离能及其变化规律 联想 · 质疑 请你充分发挥想象力，尝试找到 解决这个问题的思路。 首次合成出的第一个稀有气体化合物 1962年， 26岁英国化学家巴特列特 XePtF6 探·知识奥秘 联想 · 质疑 二、元素的电离能及其变化规律 首次合成出第一个稀有气体化合物 PtF6和Xe XePtF6 他是如何想到的？ 请你充分发挥想象力，尝试找到 解决这个问题的思路。 探·知识奥秘 联想 · 质疑 二、元素的电离能及其变化规律 O2PtF6 O2＋ PtF6－ O2－e－→O2＋ 1 175.5 kJ·mol－1 Xe－e－ →Xe＋ 1 170.0 kJ·mol－1 Xe＋ PtF6－ 科学家通常用电离能来表示元素原子或离子失去电子的难易程度 XePtF6 首次合成出第一个稀有气体化合物 电离能 探·知识奥秘 1.电离能定义 联想 · 质疑 二、元素的电离能及其变化规律 ①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（ionization energy），常用符号 I 表示，单位kJ·mol-1。 ②元素原子失去一个电子的电离能称为 第一电离能，常用符号 I1 表示；在此基础上再失去一个电子的 电离能称为第二电离能，常用符号 I2 表示；以此类推，还有 第三、第四电离能等。 探·知识奥秘 2.电离能的意义 二、元素的电离能及其变化规律 ①元素的第二电离能高于第一电离能， 第三电离能又高于第二电离能。 同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3…… 元素 I1 KJ/mol I2 KJ/mol I3 KJ/mol Li 520 7295 11815 Mg 738 1451 7733 ②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；金属性越强；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,金属性越弱。 ③通常运用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。 联想 · 质疑 探·知识奥秘 观察图 1-3-4，说明元素的第一电离能随着元素原子序数的递增呈现的变化规律，并从原子结构的角度加以解释。 二、元素的电离能及其变化规律 观察 · 思考 探·知识奥秘 观察 · 思考 二、元素的电离能及其变化规律 3.第一电离能的变化规律 ⑴同周期元素第一电离能的递变规律 ①对于同一周期的元素而言，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； ②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。 ③其原因在于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。 探·知识奥秘 观察 · 思考 3.第一电离能的变化规律 ⑴同周期元素第一电离能的递变规律 ④同周期的第一电离能：ⅡA大于ⅢA， Be:1s22s2 B:1s22s22p1 B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失去的ns能级电子的高。容易失去电子，第一电离能较低。 ⑤同周期的第一电离能：ⅤA大于ⅥA， N:1s22s22p3 O:1s22s22p4 N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。 二、元素的电离能及其变化规律 探·知识奥秘 观察 · 思考 3.第一电离能的变化规律 ⑴同周期元素第一电离能的递变规律 ⑥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。 ⑦这是因为对这些元素的原子来说，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。 二、元素的电离能及其变化规律 探·知识奥秘 观察 · 思考 ①同主族元素，总体上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 3.第一电离能的变化规律 ⑵同主族元素第一电离能的递变规律 ②这是因为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。 二、元素的电离能及其变化规律 析·典型范例 二、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 【例1】将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列： 探·知识奥秘 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 二、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。 金属元素的电离能表示金属元素原子（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，钠比钙更活泼。但是，因为 Ca2+ 形成水合离子时放出的能量（1653 kJ·mol-1）远比 Na+ 形成水合离子时放出的能量 （405 kJ·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，在用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。 总之，元素第一电离能的周期性递变规律与元素原子半径和原子核外电子排布的周期性 变化密切相关。 析·典型范例 【例2】气态原子生成＋1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能。元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度。下列有关说法不正确的是( ) A.一般来说，元素的第一电离能越大，其金属性越弱 B.元素N的第一电离能大于元素O的第一电离能 C.金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关 D.金属单质跟酸反应的难易，除跟该金属元素的第一电离能有关外，还与该单质中固态金属原子以及该金属原子失去电子后在水溶液里形成水合离子的变化有关 C 二、元素的电离能及其变化规律 理·核心要点 原子半径、元素的电离能及其变化规律 原子半径及其变化规律 元素的电离能及其变化规律 原子半径的测定方法 原子半径的周期性变化 电离能定义 电离能的意义 元素性质的递变规律 第一电离能的变化规律 练·技能实战 D 1.下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是( ) A.NaF B.MgI2 C.BaI2 D.KBr B 2.具有下列价电子构型的原子中，第一电离能最小的是 A. 2s22p4 B. 3s23p4 C. 4s24p4 D. 5s25p4 练·技能实战 3.判断下列元素间的第一电离能的大小： Na K; O N; N P; F Ne; Mg Al； S P; Cl S； Cl Ar。 > < < > < > > < 4.已知An＋、B(n＋1)＋、Cn－、D(n＋1)－都具有相同的电子层结构，则A、B、C、D的原子半径由大到小的顺序是______________________， 离子半径由大到小的顺序是__________________________， 原子序数由大到小的顺序是________________________。 A>B>D>C D>C>A>B B>A>C>D 练·技能实战 5.下列叙述正确的是 A. 第三周期所含元素中，钠的第一电离能最小 B. 铝的第一电离能比镁的第一电离能大 C. 在所有元素中，氟的第一电离能最大 D. 钾的第一电离能比镁的第一电离能大 A 感谢 您的聆听 THANKS https://www.zxxk.com/user/13354804 鲁科版选择性必修2 $