2020版高中化学 第1章 原子结构 第3节 原子结构与元素性质 第2课时学案 鲁科版选修3

2020版高中化学 第1章 原子结构 第3节 原子结构与元素性质 第2课时学案 鲁科版选修3

第2课时　元素的电负性及其变化规律 ‎[学习目标定位]　1.知道电负性的概念及其变化规律。2.学会用电负性判断元素金属性、非金属性以及两成键元素间形成的化学键类型。‎ 一、电负性及其变化规律 ‎1．电负性 ‎(1)概念：元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。‎ ‎(2)确定依据：常以最活泼的非金属元素氟的电负性4.0为标度，计算其他元素的电负性。电负性是一个相对值，没有单位。‎ ‎(3)意义：用来表示两个不同原子形成化学键时吸引电子能力的相对强弱，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；电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子的能力越弱。‎ ‎2．电负性的变化规律 观察分析教材图1－3－7元素的电负性示意图，回答下列问题：‎ ‎(1)金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。‎ ‎(2)同一周期，从左到右，元素的电负性递增。‎ 14‎ ‎(3)同一主族，自上而下，元素的电负性递减。‎ ‎(4)同一副族，自上而下，元素的电负性大体上呈递减趋势。‎ ‎(5)电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素集中在元素周期表的左下角。‎ ‎3．电负性的应用 ‎(1)如何根据电负性的大小判断一种元素是金属元素还是非金属元素？‎ 答案　通常，电负性小于2.0的元素，大部分是金属元素；电负性大于2.0的元素，大部分是非金属元素。而位于非金属与金属元素边界的元素的电负性在2.0左右，它们既能表现金属的性质，又能表现非金属的性质。‎ ‎(2)元素的金属性、非金属性的强弱与电负性的大小有怎样的关系？‎ 答案　金属元素的电负性越小，价电子越易失去，金属性越强，该元素越活泼。钫的电负性为0.7，是金属性最强的金属元素。非金属元素的电负性越大，价电子越难失去，非金属性越强，该元素越活泼。氟的电负性为4.0，是非金属性最强的非金属元素。‎ ‎(3)在化合物中，元素电负性的相对大小与其化合价的正、负关系如何？‎ 答案　在化合物中，电负性大的元素易呈现负价，电负性小的元素易呈现正价。‎ ‎(4)如何根据成键元素的电负性判断其形成的化学键类型？‎ 答案　根据成键元素电负性差值的大小可以判断化学键的类型。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；电负性差值小的元素原子之间形成的化学键主要是共价键；电负性相同的元素原子之间形成的化学键一定是共价键。‎ ‎(5)在元素周期表中，某些位于相邻周期、相邻主族且处于左上右下位置的两种元素，它们的单质及其化合物的性质相似，如Li－Mg、Be－Al，请解释其原因。‎ 答案　Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2，Be、Al的电负性均为1.5，由于电负性接近，说明它们吸引电子的能力相当，表现的性质相似。‎ ‎(1)判断元素的类型 通常，电负性小于2.0的元素大部分是金属元素，电负性大于2.0的元素大部分是非金属元素。‎ ‎(2)判断元素的性质 非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼。‎ 14‎ ‎(3)判断元素化合价的正负 ‎①电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，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强，元素的化合价为负值。‎ ‎(4)判断化学键的类型 一般认为：①如果两个成键元素原子间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；②如果两个成键元素原子间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。‎ 例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，元素原子的第一电离能一定越大 B．在元素周期表中，元素电负性从左到右越来越小 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 答案　D 解析　主族元素原子的第一电离能、电负性变化趋势基本相同，但电离能变化有特例，如电负性：O>N，但第一电离能：OO。‎ ‎(2)金属元素的电负性不一定小于非金属元素的电负性。如部分过渡元素的电负性大于某些非金属元素的电负性。‎ 例2　下表是某些短周期元素的电负性(X)值：‎ 元素符号 Li Be B C O F X值 ‎0.98‎ ‎1.57‎ ‎2.04‎ ‎2.55‎ ‎3.44‎ ‎4.00‎ 元素符号 Na Al Si P S Cl X值 ‎0.93‎ ‎1.61‎ ‎1.90‎ ‎2.19‎ ‎2.58‎ ‎3.16‎ ‎(1)根据表中数据归纳元素的电负性与原子吸引电子的能力的关系是____________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 14‎ ‎(2)通过分析X值变化规律，确定N、Mg最接近的X值范围：________1.7时，它们之间通常形成离子键；ΔX<1.7时，通常形成共价键。结合以上问题分析AlBr3中的化学键类型是________。‎ 答案　(1)元素的电负性越大，原子吸引电子的能力越强 (2)0.93　1.57　2.55　3.44　(3)原子半径越大，X值越小　周期性　(4)共价键 解析　(1)由表中数据可知，电负性越大的元素，其非金属性越强，在反应中越易得到电子。‎ ‎(2)确定X值的范围应注意取同周期递变和同主族递变的交集。‎ ‎(3)分析同周期和同主族元素X值的递变，均可得出X值随原子半径的增大而减小。‎ ‎(4)Cl与Al的ΔX为3.16－1.61＝1.55<1.7，Br的X值小于Cl的X值，故AlBr3中成键的两原子相应元素的ΔX<1.7，为共价键。‎ 易错提醒 ‎(1)不能把电负性2.0作为划分金属和非金属的绝对标准，部分过渡元素的电负性大于2.0。‎ ‎(2)不是所有电负性差值大于1.7的元素间都形成离子键，电负性差值小于1.7的元素间都形成共价键。如Na、H、F的电负性分别是0.9、2.1、4.0，Na与H的电负性差值为1.2，NaH中存在离子键，H与F的电负性差值为1.9，HF中存在共价键。‎ 二、原子结构与元素化合价、元素周期律 ‎1．元素的化合价与原子结构的关系 ‎(1)元素的化合价与原子的核外电子排布尤其是价电子排布有着密切关系。‎ ‎(2)除Ⅷ族的某些元素、0族和O、F外，元素的最高价等于它所在族的序数。‎ ‎(3)非金属元素的最高化合价和它的最低负化合价的绝对值之和等于8(氢、氟、氧除外)。‎ ‎(4)稀有气体元素的化合价在通常情况下为0，过渡元素的价电子数较多，但所具有的能量相差不大，因此过渡元素具有多种价态。‎ ‎2．元素周期律的实质 ‎(1)元素性质的周期性变化取决于元素核外电子排布的周期性变化。‎ ‎(2)同主族元素性质的相似性取决于原子的价电子排布的相似性；同主族元素性质的递变性取决于原子的核外电子层数的增加。‎ 14‎ ‎(3)主族元素是金属元素还是非金属元素取决于原子中价电子的多少。‎ 原子结构与元素性质的周期性变化规律 原子结构与元素性质 同周期元素(左→右)‎ 同主族元素(上→下)‎ 最外层电子数 逐渐增多(1e－→8e－或1－2e－)‎ 相同 原子半径 逐渐减小(稀有气体元素除外)‎ 逐渐增大 主要化合价 最高正价：＋1→＋7(除F、O外)；最低负价：－4→－1；‎ 最低负价＝主族序数－8‎ 最高正价相同(除F、O外)；最低负价相同 最高正价＝主族序数(除F、O外)‎ 第一电离能 呈增大的趋势 逐渐减小 电负性 逐渐增大 逐渐减小 得失电子能力 失电子能力减弱；得电子能力增强 失电子能力增强；得电子能力减弱 元素的金属性和非金属性 金属性逐渐减弱；非金属性逐渐增强 金属性逐渐增强；非金属性逐渐减弱 最高价氧化物对应水化物的酸碱性 碱性逐渐减弱；酸性逐渐增强 碱性逐渐增强；酸性逐渐减弱 非金属气态氢化物的稳定性 逐渐增强 逐渐减弱 例3　下列关于元素化合价的叙述中正确的是(　　)‎ A．化合价是元素性质的一种重要体现 B．元素的化合价与价电子的排布无关 C．元素的最高化合价等于它所在族的序数 D．非金属元素的最高化合价与最低化合价的代数和等于8(氢、氟、氧除外)‎ 答案　A 解析　化合价是价电子排布的一种表现，是元素性质的体现，A项正确，B项错误。元素的最高化合价等于族序数，只对主族元素(O、F除外)成立，而不适用于某些副族元素，C项错误。D项应是绝对值之和等于8，D项错误。‎ 14‎ 例4　如图是部分短周期元素的原子序数与其某种常见化合价的关系图，若用原子序数代表所对应的元素，则下列说法正确的是(　　)‎ A．31d和33d属于同种核素 B．第一电离能：d＞e，电负性：d＜e C．气态氢化物的稳定性：a＞d＞e D．a和b形成的化合物不可能含共价键 答案　B 解析　短周期元素中，a为－2价，e为＋6价，均处于第ⅥA族，可推知a为O，e为S，b有＋1价，原子序数大于O，则b为Na，由原子序数可知d处于第3周期，化合价为＋5，则d为P。31P和33P质子数相同，中子数不同，是不同的核素，互为同位素，A错误；同周期元素从左到右第一电离能增大，但是P原子3p轨道电子为半充满稳定状态，第一电离能较大，则第一电离能：P＞S，电负性：P＜S，B正确；元素的非金属性越强，其气态氢化物的稳定性越强，则稳定性：H2O＞H2S＞PH3，C错误；O和Na形成的化合物Na2O2中含有共价键，D错误。‎ ‎1．下列对电负性的理解不正确的是(　　)‎ A．元素的电负性越大，则元素的非金属性越强 B．元素的电负性是元素固有的性质，与原子结构无关 14‎ C．元素的电负性的大小反映了元素对键合电子吸引力的大小 D．电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准，所以没有单位 答案　B 解析　元素的核电荷数越多，原子半径越小，元素的电负性越大。‎ ‎2．下列各元素按电负性大小排列正确的是(　　)‎ A．F>N>O B．O>Cl>F C．As>P>N D．Cl>S>As 答案　D 解析　根据电负性变化规律，找出元素在周期表中的位置，就能够很直观的判断。A项电负性：F>O>N；B项应为F>O>Cl；C项应为N>P>As；D项正确。‎ ‎3．美国“海狼”号潜艇上的核反应堆内使用了液体铝钠合金作载热介质，下列关于Al、Na原子结构的分析中正确的是(　　)‎ A．原子半径：Al>Na B．第一电离能：Al>Na C．电负性：Na>Al D．基态原子未成对电子数：Na>Al 答案　B 解析　根据元素性质变化规律知，原子半径：Na>Al，第一电离能：Al>Na，电负性：NaNa>Li B．F>O>S C．As>P>N D．C>N>O 答案　B 解析　A、C两项中元素电负性的排序与“同主族自上而下，元素的电负性逐渐减小”的规律不符，错误；B项中元素电负性的排序与“同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大”的规律相符，正确；D项的排序与此不符，错误。‎ ‎3．对A、B两种主族元素(除ⅠA族)来说，下列叙述中正确的是(　　)‎ A．A的电负性大于B，则A的第一电离能一定大于B B．A的电负性大于B，则A的失电子能力大于B C．A的电负性大于B，则A的得电子能力大于B D．A的电负性大于B，则A的原子半径一定小于B 答案　C 解析　电负性是指元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度，C项正确，B项错误；元素的电负性大对应原子的第一电离能不一定大，如：Mg的第一电离能大于Al的第一电离能，而Mg的电负性小于Al的电负性，A项错误；元素的电负性大，原子半径不一定就小，D项错误。‎ ‎4．下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是(　　)‎ A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3‎ C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2‎ 答案　A 解析　A、B、C、D项依次为O、P、Si、Ca，O的非金属性最强，电负性最大。‎ ‎5．下列图示中横坐标是表示元素的电负性数值，纵坐标表示同一主族的五种元素的序数的是(　　)‎ 14‎ 答案　B 解析　同主族自上而下原子半径增大，原子对键合电子的吸引力减小，元素的电负性减弱，即同主族随原子序数的增大，电负性降低，选项中符合该变化规律的为B中所示图像。‎ ‎6．不能说明X的电负性比Y的电负性大的是(　　 )‎ A．与H2化合时X单质比Y单质容易 B．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应水化物的酸性强 C．X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多 D．X单质可以把Y从其氢化物中置换出来 答案　C 解析　X的电负性比Y大，表明X的非金属性比Y的非金属性强。A、B、D均能说明X的非金属性比Y强，原子的最外层电子数不能决定元素得失电子的能力。‎ 题组2　电负性的应用 ‎7．下列各元素，最易形成离子化合物的是(　　)‎ ‎①第3周期第一电离能最小的元素　②价电子构型为2s22p6的元素　③2p能级半满的元素　④电负性最大的元素 A．①② B．③④ C．②③ D．①④‎ 答案　D 解析　第3周期第一电离能最小的元素是钠，易失去电子；价电子构型为2s22p6的元素是氖，化学性质不活泼；2p能级半满的元素是氮，是非金属元素；电负性最大的元素是氟，非金属性最强，故最易形成离子化合物的是钠和氟。‎ ‎8．在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分。下列各对原子形成的化学键中共价键成分最少的是(　　)‎ 14‎ A．Li，F B．Na，F C．Na，Cl D．Mg，O 答案　B 解析　本题可以用电负性解释。所给元素中Na的电负性最小，故钠的金属性也最强，F的电负性最大，故F的非金属性也最强，所以Na和F形成的化学键中共价键的成分最少。‎ ‎9．已知X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，下列说法错误的是(　　)‎ A．X与Y形成的化合物，X显负价，Y显正价 B．最高价含氧酸的酸性：X对应的酸性强于Y对应的酸性 C．气态氢化物的稳定性：HmY小于HnX ‎ D．第一电离能Y一定小于X ‎ 答案　D 解析　X、Y元素同周期，且电负性X＞Y，则非金属性X＞Y。电负性大的元素在化合物中显负价，所以X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价，A正确；非金属性越强，其最高价氧化物的水化物的酸性越强，非金属性X＞Y，则X对应的酸的酸性强于Y对应的酸的酸性，B正确；非金属性越强，气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性：HmY小于HnX，C正确；一般非金属性强的第一电离能大，但O的非金属性比N大，第一电离能却N＞O，D错误。‎ 题组3　“位—构—性”的综合考查 ‎10．某价电子排布式为2s22p5的元素，下列有关它的描述正确的是(　　)‎ A．原子序数为7 B．电负性最大 C．原子半径最小 D．第一电离能最大 答案　B 解析　价电子排布式为2s22p5的元素是第2周期ⅦA族的氟，其原子序数为9；非金属性最强，所以电负性最大；在同一周期内原子半径最小，在整个元素周期表中氢原子的半径最小；第一电离能比0族元素的小。‎ ‎11．钡的核外电子排布式为[Xe]6s2，下列关于钡的说法不正确的是(　　)‎ A．其电负性比Cs大 B．位于第6周期ⅡA族 C．能与冷水反应放出氢气 D．第一电离能比Cs小 答案　D 14‎ 解析　Cs、Ba位于同周期，一般来说，同周期元素的第一电离能从左到右呈增大的趋势，故Cs的第一电离能比Ba小，D项不正确。‎ ‎12．下表中是A、B、C、D、E五种短周期元素的某些性质，下列判断正确的是(　　)‎ 元素 A B C D E 最低化合价 ‎－4‎ ‎－2‎ ‎－1‎ ‎－2‎ ‎－1‎ 电负性 ‎2.5‎ ‎2.5‎ ‎3.0‎ ‎3.5‎ ‎4.0‎ A.C、D、E的氢化物的稳定性：C>D>E B．元素A的原子最外层轨道中无自旋状态相同的电子 C．元素B、C之间不可能形成化合物 D．与元素B同周期且第一电离能最小的元素的单质能与H2O发生置换反应 答案　D 解析　根据电负性和最低化合价，推知A为C元素，B为S元素、C为Cl元素、D为O元素、E为F元素。A项，C、D、E的氢化物分别为HCl、H2O、HF，稳定性：HF>H2O>HCl；B项，元素A的原子最外层电子排布式为2s22p2,2p2上的两个电子分占两个原子轨道，且自旋状态相同；C项，S的最外层有6个电子，Cl的最外层有7个电子，它们之间可形成S2Cl2等化合物；D项，Na能与H2O发生置换反应生成NaOH和H2。‎ ‎[综合强化]‎ ‎13．请完成下列问题：‎ ‎(1)在元素周期表中，电负性最大的元素是__________，电负性最小的元素是__________(不考虑放射性元素)。‎ ‎(2)第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是__________(填元素符号，下同)。‎ ‎(3)第3周期元素的基态原子与基态铜原子未成对电子数相同且电负性最大的元素是__________。‎ ‎(4) B和N相比，电负性较大的是__________，BN中B元素的化合价为__________价。‎ 答案　(1) F　Cs　(2)C　 (3)Cl　(4) N　＋3‎ 14‎ 解析　(1)电负性的递变规律：同周期主族元素从左到右逐渐增大，同主族从上到下逐渐减小，故周期表中，电负性最大的元素是氟，电负性最小的是铯。(2)基态Ni原子的价电子排布式为3d84s2，原子中含有2个未成对电子，第2周期中基态元素原子中含有2个未成对电子的价电子排布式为2s22p2和2s22p4，分别为C和O，O元素的电负性大于C。 (3)基态Cu原子的价电子排布式为3d104s1，未成对电子数是1，第3周期中含有一个未成对电子的元素有Na、Al、Cl三种元素，电负性最大的是氯元素。(4)B和N都属于第2周期，同周期自左向右电负性逐渐增大，所以B和N相比，电负性较大的是N，B最外层有3个电子，所以化合价是＋3价。‎ ‎14．下表是元素周期表前五周期的一部分，X、Y、Z、R、W、J是6种元素的代号。其中J为0族元素。‎ X Y Z R W J 请回答下列问题：‎ ‎(1)R原子的轨道表示式为__________________________________________________。‎ ‎(2)在化合物YZ2中Y的化合价为________价，Y2－与Na＋的半径大小为__________(用离子符号表示)。‎ ‎(3)在X、Y、Z三种元素中，电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)，X与Y的第一电离能：X________(填“<”“>”或“＝”)Y，其理由是___________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)‎ ‎(2)＋2　O2－＞Na＋　(3)F＞O＞N　＞　N原子2p轨道上有3个电子，是2p轨道半充满稳定结构，O原子2p轨道上有4个电子，不是稳定结构 解析　根据表格和J为0族元素可知：X为N，Y为O，Z为F，R为S，W为Br，J为Xe。‎ ‎15．A～G是周期表中1～36号的元素，它们的原子序数依次递增且分别位于前四周期的各个周期中。对它们的性质及结构的描述如下：‎ 14‎ A原子的基态只有一种形状的电子云，并容易形成共价键；B的基态原子有3个不同的能级，各能级中电子数相等；C与B同周期，其第一电离能高于周期表中与之相邻的所有元素；D的基态原子2p能级上的未成对电子数与B原子相同；C3－与E2＋具有相同的稳定的电子层结构；F元素在周期表中位于C元素的下一周期，其电负性在同周期元素中最大；G元素的基态原子在前四周期中未成对电子数最多。‎ ‎(1)A的元素符号为_________，基态G原子的电子排布式为______________________，‎ 与G同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与G原子相同的元素有________(填元素符号)。‎ ‎(2)B、C、D三种元素第一电离能从大到小的顺序是__________，三种元素的电负性大小顺序为____________(填元素符号)。‎ ‎(3)已知元素的电负性C>F，则C元素与F元素形成的化合物CF3中C的化合价为______价，CF3与水发生水解反应的化学方程式为___________________________________________。‎ ‎(4)E与C元素形成的化合物的化学式为______________________________________，‎ B和C形成的化合物B‎3C4中B显_____价。‎ 答案　(1)H　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　K、Cu ‎(2)N＞O＞C　O＞N＞C ‎(3)－3　NCl3＋4H2O===NH3·H2O＋3HClO ‎(4)Mg3N2　＋4‎ 解析　A为H元素，B为C元素，C为N元素，D为O元素，E为Mg元素，F为Cl元素，G为Cr元素。‎ ‎(1)铬元素是24号元素，处于第4周期，电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其最外层只有1个电子，同周期中原子最外层只有一个电子的元素还有K、Cu。‎ ‎(2)同周期从左到右元素的第一电离能呈增大趋势，但N原子最外层为2p3半充满稳定结构，其第一电离能比O的大，而电负性同周期从左到右依次增大。‎ ‎(3)水解反应前后各元素的化合价不变，N的电负性比Cl的电负性大，所以NCl3中N的化合价为－3价，Cl的化合价为＋1价，则在NCl3水解的产物中N的化合价是－3价，Cl的化合价是＋1价，其水解产物是HClO和NH3 ·H2O 。‎ ‎(4)Mg与N元素形成的化合物中，Mg显正价，N显负价，化学式为Mg3N2。C的电负性小于N的电负性，C与N形成的化合物C3N4中，C显＋4价。‎ 14‎