高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_2_2

高中化学选修三（人教版 课件）-第一章　原子结构与性质 1_2_2

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 四 一、原子半径 1 . 影响因素 : 原子半径的大小取决于 电子的能层数 、 核电荷数 两个因素。 2 . 规律 : 随着电子的能层数 增多 , 电子之间的负电排斥使原子半径逐渐 增大 ; 核电荷数越大 , 原子核对核外电子的引力越大 , 将使原子半径 缩小 。 电子能层数多的元素原子半径是否一定大于电子能层数少的元素原子半径 ? 答案 : 不一定 , 原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定 , 如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤族元素的原子半径大。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 二、电离能 1 . 定义 : 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。 2 . 应用 : 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。 3 . 元素第一电离能符号 : I 1 。 4 . 元素第一电离能的变化规律 : (1) 对同一周期的元素而言 , 氢和碱金属 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。 (2) 同主族元素 , 自上而下第一电离能逐渐 减小 , 表示自上而下元素原子越来越 易 失去电子。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 有人说 :“ 金属越活泼 , 其第一电离能越小 ”, 你同意这种说法吗 ? 谈一谈你的观点。 答案 : 不同意。金属活动性按 K 、 Ca 、 Na 、 Mg 、 Al 、 Zn 、 Fe 、 Sn 、 Pb 、 (H)Cu 、 Hg 、 Ag 、 Pt 、 Au 的顺序减弱 , 该顺序中自左向右 , 在水溶液或酸中金属元素原子失去电子越来越困难。而第一电离能是指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。金属活动性的强弱与第一电离能大小的判断标准不同 , 故二者没有必然关系。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 三、电负性 1 . 键合电子和电负性的含义 (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。 电负性是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 。 2 . 衡量标准 以氟的电负性为 4.0 作为相对标准 , 得出各元素的电负性。 3 . 递变规律 (1) 一般来说 , 同周期自左到右元素的电负性逐渐 变大 。 (2) 一般来说 , 同主族自上到下元素的电负性逐渐 变小 。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 下列所述电负性的变化规律中 , 正确的是 ( 　　 ) A. 一般来说 , 同周期从左到右 , 元素的电负性逐渐变大 B. 一般来说 , 同主族从上到下 , 元素的电负性逐渐变大 C. 电负性越大 , 元素的金属性越强 D. 电负性越小 , 元素的非金属性越强 解析 : 一般来说 , 在同一周期中元素的电负性从左到右逐渐增大 ; 而在同一主族中自上而下元素的电负性逐渐减小。元素的电负性越大 , 元素的非金属性越强。 答案 : A 目标导航 预习导引 一 二 三 四 四、对角线规则 在元素周期表中 , 某些主族元素与其 右下方 的主族元素的有些性质是 相似 的 , 被称为 “ 对角线规则 ” 。 目标导航 预习导引 一 二 三 四 查阅资料知 : 锂、镁在空气中的燃烧产物分别为 Li 2 O 、 MgO;Be(OH) 2 、 Al(OH) 3 均为两性氢氧化物 ; 硼和硅的含氧酸均为弱酸。 画出 Li 、 Mg 、 Be 、 Al 、 B 、 Si 在周期表中的相对位置关系 , 分析 ① Li 和 Mg, ② Be 和 Al, ③ B 和 Si 的电负性 , 思考为什么 ① 、 ② 、 ③ 组内的两种元素的性质相似 ? 答案 : Li 、 Mg 、 Be 、 Al 、 B 、 Si 在周期表中的相对位置关系为 : 锂、镁的电负性分别为 1.0 、 1.2, 数值接近。 Be 、 Al 的电负性均为 1.5,B 、 Si 的电负性分别为 2.0 、 1.8, 数值接近。由于电负性数值相差不大 , 对键合电子的吸引力相差不大 , 故 ①②③ 组内的两种元素性质相似。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一、原子半径、离子半径大小的比较规律 微粒半径大小的比较可以简单记忆为 “ 一层二核三电子 ”: “ 一层 ”: 先比较能层数 , 一般能层数越多 , 微粒半径越大 ; “ 二核 ”: 当能层数相同时 , 核电荷数越大 , 微粒半径越小 ; “ 三电子 ”: 当能层数和核电荷数均相同时 , 核外电子数越多 , 微粒半径越大。 如离子半径大小的判断规律 : ① 阳离子半径小于对应的原子半径 , 阴离子半径大于对应的原子半径 , 如 r (Na + )< r (Na), r (S)< r (S 2- ) 。 ② 电子层结构相同的离子 , 随着核电荷数的增大 , 离子半径逐渐减小 , 如 r (S 2- )> r (Cl - )> r (K + )> r (Ca 2+ ) 。 ③ 不同价态的同种元素的离子 , 核外电子数越多 , 离子半径越大 , 如 r (Fe 2+ )> r (Fe 3+ ), r (Cu + )> r (Cu 2+ ) 。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 . 观察下图分析讨论 : (1) 为什么同周期元素的原子半径从左到右依次减小 ? (2) 为什么同主族元素的原子半径从上到下依次增大 ? 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案 : (1) 同周期主族元素从左到右 , 核电荷数逐渐增加 , 随着核电荷数的增加 , 原子核对电子的引力增大 , 从而带来的原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来的原子半径增大的趋势 , 使得同周期主族元素的原子半径从左到右依次减小。 (2) 由于同主族元素从上到下 , 电子能层数依次增加 , 电子间的斥力使原子半径增大 , 故同主族元素从上到下 , 原子半径逐渐增大。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 . 比较 Na 与 Na + ,Cl 与 Cl - 的半径大小 , 然后思考下列问题。 (1)Na 的半径比 Na + 的大 , 为什么 ? (2)Cl 的半径比 Cl - 的小 , 为什么 ? 答案 : (1)Na 失去一个电子变成 Na + 时 , 电子能层由三层变成两层 , 电子之间的负电排斥力减小 , 半径减小。 (2)Cl 得到一个电子变为 Cl - , 核电荷数未变 , 而核外最外层多了一个电子 , 电子间的负电排斥力增大 , 半径增大。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 1 】 已知短周期元素的离子 a A 2+ 、 b B + 、 c C 3- 、 d D - 都具有相同的电子层结构 , 则下列叙述正确的是 ( 　　 ) ( 导学号 52700015) A. 原子半径 :A>B>D>C B. 原子序数 : d>c>b>a C. 离子半径 :C 3- >D - >B + >A 2+ D. 单质的还原性 :A>B>D>C 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 : a A 2+ 、 b B + 、 c C 3- 、 d D - 都是短周期元素的离子 , 电子层结构相同 , 它们在周期表中的相对位置关系可表示为 : 因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为 a>b>d>c ; 元素原子半径的大小顺序为 B>A>C>D; 电子层结构相同的离子 , 阴离子半径必大于阳离子半径 , 且带负电荷越多离子半径越大 , 阳离子带正电荷越多离子半径越小 , 故离子半径由大到小的顺序为 C 3- >D - >B + >A 2+ 。同周期的 A 、 B 元素为金属元素 ,A 元素的原子序数大于 B 的 , 故单质的还原性 :B>A 。同周期非金属元素 C 、 D,C 元素的原子序数小于 D 的 ,C 的还原性应强于 D 的。 答案 : C 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 具有下列电子排布式的原子中 , 半径最大的是 ( 　　 ) A.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 B.1s 2 2s 2 2p 3 C.1s 2 2s 2 2p 2 D.1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 解析 : A 、 B 、 C 、 D 对应的元素分别为 Al 、 N 、 C 、 S, 根据原子半径比较规律 , 可知其中原子半径最大的为 Al 。 答案 : A 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二、电离能及其变化规律 1 . 影响电离能的因素 各元素原子的电离能大小 , 主要取决于原子的电子层结构、核电荷数以及原子半径的大小。 2 . 第一电离能的变化规律 (1) 在同一主族中 , 从上向下随着原子半径的增大 , 外层电子离核越来越远 , 元素原子的第一电离能逐渐减小。 (2) 在同一周期中 , 从左向右随着原子序数的增大 , 元素第一电离能 ( 电离能用 I 表示 ) 的变化有些曲折 , 如第 Ⅱ A 族元素的 I 1 大于第 Ⅲ A 族元素的 , 第 ⅤA 族元素的 I 1 大于第 ⅥA 族元素的。 (3) 同一元素的逐级电离能是逐渐增大的 , 即 I 1 < I 2 < I 3 <…… 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3 . 元素电离能的应用 (1) 用来衡量原子失去电子的难易 , 比较金属的活泼性和元素的金属性。一般而言 , 元素的第一电离能越小 , 金属性越强。 (2) 判断元素原子易失去电子的数目和元素的化合价。 元素的各级电离能逐渐增大并且会发生一个突变 ( 由于电子是分层排布的 , 内层电子比外层电子难以失去 , 因此会发生突变 ), 如钠原子的 I 1 、 I 2 、 I 3 ( I 表示电离能 , 单位是 kJ·mol -1 , 下同 ) 的数值分别是 496 、 4 562 、 6 912, 在 I 1 和 I 2 之间发生了突变 ;Mg 原子的 I 1 、 I 2 、 I 3 的数值分别是 738 、 1 451 、 7 733, 在 I 2 和 I 3 之间发生突变。 如果 I 2 ≫ I 1 , 则原子易形成 +1 价阳离子而不易形成 +2 价阳离子 , 如钠 ( 及所有碱金属元素、银等 ); 如果元素 R 的 I 3 ≫ I 2 > I 1 , 即在 I 2 和 I 3 之间发生突变 , 则元素 R 可以形成 R 2+ 但难以形成 R 3+ , 如 Mg( 及所有第 Ⅱ A 族元素、锌等 ) 。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 观察下图 , 请你思考 : 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 . 元素的第一电离能有什么变化规律 ? 2 . 第 Ⅱ A 族和第 ⅤA 族元素的第一电离能比同周期相邻元素要大 , 试解释其原因。 答案 : 1 . 一般来说 , 同一周期元素从左到右 , 元素的第一电离能逐渐增大 ; 同一主族元素从上到下 , 元素的第一电离能逐渐减小。 2 . 同周期元素中 , 第 Ⅱ A 族和第 ⅤA 族的价电子层分别为 n s 2 、 n s 2 n p 3 , 因 p 能级处于全空和半充满的相对稳定状态 , 失去 1 个电子需要的能量较大 , 故第 Ⅱ A 族和第 ⅤA 族元素的第一电离能比同周期相邻元素的大。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 2 】 气态电中性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 ( I 1 ), 气态基态正离子继续失去电子所需要的最低能量依次称为第二电离能 ( I 2 ), 第三电离能 ( I 3 )…… 下表是第三周期部分元素的电离能 [ 单位 :eV( 电子伏特 )] 数据。 ( 导学号 52700016) 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 甲的金属性比乙的强 B. 乙的化合价只能为 +1 价 C. 丙不可能为非金属元素 D. 丁一定为金属元素 解析 : 由表格可知 , 甲的第一电离能小于乙的 , 表明甲比乙易失去第一个电子 , 故甲的金属性比乙的强 ,A 项正确 ; 表格中显示 , 乙失去第二个电子也较容易 , 则乙的化合价可能为 +2 价 ,B 项不正确 ; 对丙而言 , 失去电子较难 , 所以丙可能是非金属元素 ,C 项不正确 ; 对丁而言 , 失电子比丙还难 , 而第三周期只有 3 种金属元素 , 可知丁一定是非金属元素 , 所以 D 项不正确。 答案 : A 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 下列有关电离能的说法中正确的是 ( 　　 ) A. 第一电离能越大的元素 , 其原子失电子的能力越强 B. 第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量 C. 同一周期中 , 主族元素的第一电离能从左到右越来越大 D. 可通过比较某元素各级电离能的数值 , 来判断该元素可能的化合价 解析 : 元素的第一电离能越大 , 表示该元素的原子越难失去电子 ,A 项错 ; 第一电离能是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 ,B 项错 ; 从总的变化趋势上看 , 同一周期元素的第一电离能从左到右逐渐增大 , 但也有反常情况 , 如第一电离能 :N>O,C 项错。 答案 : D 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 三、电负性及其变化规律 1 . 元素电负性的值是个相对的量 , 没有单位。电负性大的元素吸引电子的能力强 , 反之就弱。 2 . 元素电负性的概念最先是由鲍林在研究化学键时提出来的。以氟的电负性为 4.0 作为相对标准 , 然后根据化学键的键能推算其他元素的相对电负性的数值 , 后人做了更精确的计算 , 数值有所修改。 3 . 一般来说 , 同周期自左到右 , 主族元素的电负性逐渐增大 ; 同主族自上到下 , 元素的电负性逐渐减小。电负性最大的元素在元素周期表的右上角 ( 即第二周期第 ⅦA 族的氟元素 , 不考虑稀有气体 ), 电负性最小的元素在元素周期表的左下方 ( 即第六周期第 Ⅰ A 族的铯元素 , 放射性元素除外 ) 。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 点拨 (1) 在元素周期表中 , 某些主族元素与其右下方的主族元素 ( 如图 ) 的有些性质是相似的 ( 如硼和硅的含氧酸盐都能形成玻璃 , 且互熔 ), 被称为 “ 对角线规则 ” 。 (2) 处于 “ 对角线 ” 位置的元素 , 它们的性质具有相似性的根本原因 : 由于它们的电负性接近 , 它们对键合电子的吸引力相当 , 因而表现出的性质相似。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 下列左图是根据数据制作的第三周期主族元素的电负性变化图 , 请用类似的方法制作第 Ⅰ A 、 ⅦA 族元素的电负性变化图。 答案 : 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 3 】 下列各元素的电负性按由大到小的顺序排列正确的是 ( 　　 ) A.K>Na>Li B.F>O>S C.As>P>N D.C>N>O 解析 : A 、 C 两选项中元素电负性的排序与 “ 一般来说 , 同主族自上而下 , 元素的电负性逐渐减小 ” 的规律不符 , 错误。 D 选项中元素电负性的排序与 “ 一般来说 , 同周期从左到右 , 主族元素的电负性逐渐增大 ” 的规律不符 , 正确排序为 O>N>C 。 答案 : B 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 4 】 有 A 、 B 、 C 、 D 、 E 五种元素 , 它们的核电荷数依次增大 , 且都小于 20 。其中 C 、 E 是金属元素 ;A 和 E 属于同主族元素 , 它们原子的最外层电子排布式为 n s 1 。 B 和 D 也属于同主族元素 , 它们原子最外层的 p 能级上的电子数是 s 能级上的电子数的两倍 ,C 元素原子最外层上的电子数等于 D 元素原子最外层上的电子数的一半。请回答下列问题 : ( 导学号 52700017) (1)A 是 　　　　　　　　 ( 用化学符号填空 , 下同 ),B 是 　　　 , C 是 　　　　　　 ,D 是 　　　　　 ,E 是 　　　　　　　　　 。  (2) 由电负性判断 , 以上五种元素中金属性最强的是 　　　　　　　　 , 非金属性最强的是 　　　　　　　 。  一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 (3) 当 B 与 A 、 C 、 D 分别形成化合物时 ,B 显 　　　　　　　　 价 , 其他元素显 　　　　　　　　 价。   (4) 当 B 与 A 、 C 、 D 、 E(B 与 E 形成 E 2 B) 分别形成化合物时 , 化合物中有离子键的是 　　　　　　　　 , 有共价键的是 　　　　　　　　 。   解析 : A 、 E 均为第 Ⅰ A 族元素且 E 为金属元素 , 则 A 为 H, 由于 B 、 D 为同主族元素且原子最外层的 p 能级上的电子数为 s 能级上的电子数的两倍 , 则 B 、 D 的价电子层为 n s 2 n p 4 , 为第 ⅥA 族元素 , 则 B 为 O,D 为 S,E 为 K,C 元素原子的价电子层为 3s 2 3p 1 ,C 为 Al 。五种元素中 , 属于金属的是 Al 、 K, 且金属活动性 :K>Al; 属于非金属的是 H 、 S 、 O, 非金属性 :O>S>H; 当 O 与 H 、 Al 、 S 形成化合物时 , 由于 O 的电负性大 , 所以 O 为负价 , 其他元素为正价。 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案 : (1)H 　 O 　 Al 　 S 　 K (2)K 　 O (3) 负　正 (4)Al 2 O 3 、 K 2 O 　 H 2 O 、 H 2 O 2 、 SO 2 、 SO 3 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 . 下列有关电负性的说法中正确的是 ( 　　 ) A. 主族元素的电负性越大 , 元素的第一电离能一定越大 B. 在元素周期表中 , 元素的电负性从左到右逐渐减小 C. 金属元素的电负性一定小于非金属元素的电负性 D. 在形成化合物时 , 电负性越小的元素越容易显示正价 解析 : 主族元素的电离能、电负性的变化趋势基本相同 , 但电离能有特例 , 如电负性 :O>N, 但第一电离能 :N>O,A 项错误 ; 一般来说 , 在元素周期表中 , 元素的电负性从左到右逐渐增大 ,B 项错误 ;Pb 的电负性为 1.9,Si 的电负性为 1.8,Pb 为金属元素 ,Si 为非金属元素 ,C 项错误。 答案 : D 一 二 三 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 . 下列不是元素的电负性应用的是 ( 　　 ) A. 判断一种元素是金属元素还是非金属元素 B. 判断化合物中元素化合价的正负 C. 判断化学键类型 D. 判断化合物溶解性 解析 : 化合物的溶解性是物质的物理性质 , 与元素的电负性无关。 答案 : D 案例探究 方法总结 电子层结构相同的单核微粒半径的大小比较 下列微粒中 , 半径最大的是 ( 　　 ) A.O 2- B.F - C.Na + D.Mg 2+ 解析 : 处理比较微粒半径大小的题目时 , 要先分清各微粒之间的关系 , 观察能层数、核电荷数、核外电子数在哪些方面相同 , 如 O 2- 、 F - 、 Na + 、 Mg 2+ 属于能层数、核外电子数均相同 , 但核电荷数不同的四种微粒 ; 再根据 “ 一层二核三电子 ” 的规律进行比较 , 可知 r (O 2- )> r (F - )> r (Na + )> r (Mg 2+ ) 。 答案 : A 案例探究 方法总结 对于电子层结构相同的离子 , 随着核电荷数的增大 , 离子半径逐渐减小。