2018-2019版高中化學 第1章 原子結構 第3節(jié) 原子結構與元素性質 第2課時學案 魯科版選修3.doc

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第2課時　元素的電負性及其變化規(guī)律 [學習目標定位]　1.知道電負性的概念及其變化規(guī)律。2.學會用電負性判斷元素金屬性、非金屬性以及兩成鍵元素間形成的化學鍵類型。 一、電負性及其變化規(guī)律 1．電負性 (1)概念：元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度。 (2)確定依據(jù)：常以最活潑的非金屬元素氟的電負性4.0為標度，計算其他元素的電負性。電負性是一個相對值，沒有單位。 (3)意義：用來表示兩個不同原子形成化學鍵時吸引電子能力的相對強弱，元素的電負性越大，其原子在化合物中吸引電子的能力越強；電負性越小，相應原子在化合物中吸引電子的能力越弱。 2．電負性的變化規(guī)律 觀察分析教材圖1－3－7元素的電負性示意圖，回答下列問題： (1)金屬元素的電負性較小，非金屬元素的電負性較大。 (2)同一周期，從左到右，元素的電負性遞增。 (3)同一主族，自上而下，元素的電負性遞減。 (4)同一副族，自上而下，元素的電負性大體上呈遞減趨勢。 (5)電負性大的元素集中在元素周期表的右上角，電負性小的元素集中在元素周期表的左下角。 3．電負性的應用 (1)如何根據(jù)電負性的大小判斷一種元素是金屬元素還是非金屬元素？ 答案　通常，電負性小于2.0的元素，大部分是金屬元素；電負性大于2.0的元素，大部分是非金屬元素。而位于非金屬與金屬元素邊界的元素的電負性在2.0左右，它們既能表現(xiàn)金屬的性質，又能表現(xiàn)非金屬的性質。 (2)元素的金屬性、非金屬性的強弱與電負性的大小有怎樣的關系？ 答案　金屬元素的電負性越小，價電子越易失去，金屬性越強，該元素越活潑。鈁的電負性為0.7，是金屬性最強的金屬元素。非金屬元素的電負性越大，價電子越難失去，非金屬性越強，該元素越活潑。氟的電負性為4.0，是非金屬性最強的非金屬元素。 (3)在化合物中，元素電負性的相對大小與其化合價的正、負關系如何？ 答案　在化合物中，電負性大的元素易呈現(xiàn)負價，電負性小的元素易呈現(xiàn)正價。 (4)如何根據(jù)成鍵元素的電負性判斷其形成的化學鍵類型？ 答案　根據(jù)成鍵元素電負性差值的大小可以判斷化學鍵的類型。電負性差值大的元素原子之間形成的化學鍵主要是離子鍵；電負性差值小的元素原子之間形成的化學鍵主要是共價鍵；電負性相同的元素原子之間形成的化學鍵一定是共價鍵。 (5)在元素周期表中，某些位于相鄰周期、相鄰主族且處于左上右下位置的兩種元素，它們的單質及其化合物的性質相似，如Li－Mg、Be－Al，請解釋其原因。 答案　Li、Mg的電負性分別為1.0、1.2，Be、Al的電負性均為1.5，由于電負性接近，說明它們吸引電子的能力相當，表現(xiàn)的性質相似。 (1)判斷元素的類型 通常，電負性小于2.0的元素大部分是金屬元素，電負性大于2.0的元素大部分是非金屬元素。 (2)判斷元素的性質 非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑；金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑。 (3)判斷元素化合價的正負 ①電負性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正值。 ②電負性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為負值。 (4)判斷化學鍵的類型 一般認為：①如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1.7，它們之間通常形成離子鍵；②如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。 例1　下列有關電負性的說法中正確的是(　　) A．主族元素的電負性越大，元素原子的第一電離能一定越大 B．在元素周期表中，元素電負性從左到右越來越小 C．金屬元素的電負性一定小于非金屬元素的電負性 D．在形成化合物時，電負性越小的元素越容易顯示正價 答案　D 解析　主族元素原子的第一電離能、電負性變化趨勢基本相同，但電離能變化有特例，如電負性：O>N，但第一電離能：OO。 (2)金屬元素的電負性不一定小于非金屬元素的電負性。如部分過渡元素的電負性大于某些非金屬元素的電負性。 例2　下表是某些短周期元素的電負性(X)值： 元素符號 Li Be B C O F X值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 4.00 元素符號 Na Al Si P S Cl X值 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16 (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)歸納元素的電負性與原子吸引電子的能力的關系是____________ ________________________________________________________________________。 (2)通過分析X值變化規(guī)律，確定N、Mg最接近的X值范圍：________1.7時，它們之間通常形成離子鍵；ΔX<1.7時，通常形成共價鍵。結合以上問題分析AlBr3中的化學鍵類型是________。 答案　(1)元素的電負性越大，原子吸引電子的能力越強 (2)0.93　1.57　2.55　3.44　(3)原子半徑越大，X值越小　周期性　(4)共價鍵 解析　(1)由表中數(shù)據(jù)可知，電負性越大的元素，其非金屬性越強，在反應中越易得到電子。 (2)確定X值的范圍應注意取同周期遞變和同主族遞變的交集。 (3)分析同周期和同主族元素X值的遞變，均可得出X值隨原子半徑的增大而減小。 (4)Cl與Al的ΔX為3.16－1.61＝1.55<1.7，Br的X值小于Cl的X值，故AlBr3中成鍵的兩原子相應元素的ΔX<1.7，為共價鍵。 易錯提醒 (1)不能把電負性2.0作為劃分金屬和非金屬的絕對標準，部分過渡元素的電負性大于2.0。 (2)不是所有電負性差值大于1.7的元素間都形成離子鍵，電負性差值小于1.7的元素間都形成共價鍵。如Na、H、F的電負性分別是0.9、2.1、4.0，Na與H的電負性差值為1.2，NaH中存在離子鍵，H與F的電負性差值為1.9，HF中存在共價鍵。 二、原子結構與元素化合價、元素周期律 1．元素的化合價與原子結構的關系 (1)元素的化合價與原子的核外電子排布尤其是價電子排布有著密切關系。 (2)除Ⅷ族的某些元素、0族和O、F外，元素的最高價等于它所在族的序數(shù)。 (3)非金屬元素的最高化合價和它的最低負化合價的絕對值之和等于8(氫、氟、氧除外)。 (4)稀有氣體元素的化合價在通常情況下為0，過渡元素的價電子數(shù)較多，但所具有的能量相差不大，因此過渡元素具有多種價態(tài)。 2．元素周期律的實質 (1)元素性質的周期性變化取決于元素核外電子排布的周期性變化。 (2)同主族元素性質的相似性取決于原子的價電子排布的相似性；同主族元素性質的遞變性取決于原子的核外電子層數(shù)的增加。 (3)主族元素是金屬元素還是非金屬元素取決于原子中價電子的多少。 原子結構與元素性質的周期性變化規(guī)律 原子結構與元素性質 同周期元素(左→右) 同主族元素(上→下) 最外層電子數(shù) 逐漸增多(1e－→8e－或1－2e－) 相同 原子半徑 逐漸減小(稀有氣體元素除外) 逐漸增大 主要化合價 最高正價：＋1→＋7(除F、O外)；最低負價：－4→－1； 最低負價＝主族序數(shù)－8 最高正價相同(除F、O外)；最低負價相同 最高正價＝主族序數(shù)(除F、O外) 第一電離能 呈增大的趨勢 逐漸減小 電負性 逐漸增大 逐漸減小 得失電子能力 失電子能力減弱；得電子能力增強 失電子能力增強；得電子能力減弱 元素的金屬性和非金屬性 金屬性逐漸減弱；非金屬性逐漸增強 金屬性逐漸增強；非金屬性逐漸減弱 最高價氧化物對應水化物的酸堿性 堿性逐漸減弱；酸性逐漸增強 堿性逐漸增強；酸性逐漸減弱 非金屬氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 逐漸增強 逐漸減弱 例3　下列關于元素化合價的敘述中正確的是(　　) A．化合價是元素性質的一種重要體現(xiàn) B．元素的化合價與價電子的排布無關 C．元素的最高化合價等于它所在族的序數(shù) D．非金屬元素的最高化合價與最低化合價的代數(shù)和等于8(氫、氟、氧除外) 答案　A 解析　化合價是價電子排布的一種表現(xiàn)，是元素性質的體現(xiàn)，A項正確，B項錯誤。元素的最高化合價等于族序數(shù)，只對主族元素(O、F除外)成立，而不適用于某些副族元素，C項錯誤。D項應是絕對值之和等于8，D項錯誤。 例4　如圖是部分短周期元素的原子序數(shù)與其某種常見化合價的關系圖，若用原子序數(shù)代表所對應的元素，則下列說法正確的是(　　) A．31d和33d屬于同種核素 B．第一電離能：d＞e，電負性：d＜e C．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：a＞d＞e D．a(chǎn)和b形成的化合物不可能含共價鍵 答案　B 解析　短周期元素中，a為－2價，e為＋6價，均處于第ⅥA族，可推知a為O，e為S，b有＋1價，原子序數(shù)大于O，則b為Na，由原子序數(shù)可知d處于第3周期，化合價為＋5，則d為P。31P和33P質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，是不同的核素，互為同位素，A錯誤；同周期元素從左到右第一電離能增大，但是P原子3p軌道電子為半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，第一電離能較大，則第一電離能：P＞S，電負性：P＜S，B正確；元素的非金屬性越強，其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強，則穩(wěn)定性：H2O＞H2S＞PH3，C錯誤；O和Na形成的化合物Na2O2中含有共價鍵，D錯誤。 1．下列對電負性的理解不正確的是(　　) A．元素的電負性越大，則元素的非金屬性越強 B．元素的電負性是元素固有的性質，與原子結構無關 C．元素的電負性的大小反映了元素對鍵合電子吸引力的大小 D．電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值，不是絕對標準，所以沒有單位 答案　B 解析　元素的核電荷數(shù)越多，原子半徑越小，元素的電負性越大。 2．下列各元素按電負性大小排列正確的是(　　) A．F>N>O B．O>Cl>F C．As>P>N D．Cl>S>As 答案　D 解析　根據(jù)電負性變化規(guī)律，找出元素在周期表中的位置，就能夠很直觀的判斷。A項電負性：F>O>N；B項應為F>O>Cl；C項應為N>P>As；D項正確。 3．美國“海狼”號潛艇上的核反應堆內使用了液體鋁鈉合金作載熱介質，下列關于Al、Na原子結構的分析中正確的是(　　) A．原子半徑：Al>Na B．第一電離能：Al>Na C．電負性：Na>Al D．基態(tài)原子未成對電子數(shù)：Na>Al 答案　B 解析　根據(jù)元素性質變化規(guī)律知，原子半徑：Na>Al，第一電離能：Al>Na，電負性：NaNa>Li B．F>O>S C．As>P>N D．C>N>O 答案　B 解析　A、C兩項中元素電負性的排序與“同主族自上而下，元素的電負性逐漸減小”的規(guī)律不符，錯誤；B項中元素電負性的排序與“同周期從左到右，主族元素的電負性逐漸增大”的規(guī)律相符，正確；D項的排序與此不符，錯誤。 3．對A、B兩種主族元素(除ⅠA族)來說，下列敘述中正確的是(　　) A．A的電負性大于B，則A的第一電離能一定大于B B．A的電負性大于B，則A的失電子能力大于B C．A的電負性大于B，則A的得電子能力大于B D．A的電負性大于B，則A的原子半徑一定小于B 答案　C 解析　電負性是指元素的原子在化合物中吸引電子能力的標度，C項正確，B項錯誤；元素的電負性大對應原子的第一電離能不一定大，如：Mg的第一電離能大于Al的第一電離能，而Mg的電負性小于Al的電負性，A項錯誤；元素的電負性大，原子半徑不一定就小，D項錯誤。 4．下列是幾種原子的基態(tài)電子排布，電負性最大的原子是(　　) A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3 C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2 答案　A 解析　A、B、C、D項依次為O、P、Si、Ca，O的非金屬性最強，電負性最大。 5．下列圖示中橫坐標是表示元素的電負性數(shù)值，縱坐標表示同一主族的五種元素的序數(shù)的是(　　) 答案　B 解析　同主族自上而下原子半徑增大，原子對鍵合電子的吸引力減小，元素的電負性減弱，即同主族隨原子序數(shù)的增大，電負性降低，選項中符合該變化規(guī)律的為B中所示圖像。 6．不能說明X的電負性比Y的電負性大的是(　　 ) A．與H2化合時X單質比Y單質容易 B．X的最高價氧化物對應水化物的酸性比Y的最高價氧化物對應水化物的酸性強 C．X原子的最外層電子數(shù)比Y原子最外層電子數(shù)多 D．X單質可以把Y從其氫化物中置換出來 答案　C 解析　X的電負性比Y大，表明X的非金屬性比Y的非金屬性強。A、B、D均能說明X的非金屬性比Y強，原子的最外層電子數(shù)不能決定元素得失電子的能力。 題組2　電負性的應用 7．下列各元素，最易形成離子化合物的是(　　) ①第3周期第一電離能最小的元素?、趦r電子構型為2s22p6的元素?、?p能級半滿的元素　④電負性最大的元素 A．①② B．③④ C．②③ D．①④ 答案　D 解析　第3周期第一電離能最小的元素是鈉，易失去電子；價電子構型為2s22p6的元素是氖，化學性質不活潑；2p能級半滿的元素是氮，是非金屬元素；電負性最大的元素是氟，非金屬性最強，故最易形成離子化合物的是鈉和氟。 8．在以離子鍵為主的化學鍵中常含有共價鍵的成分。下列各對原子形成的化學鍵中共價鍵成分最少的是(　　) A．Li，F(xiàn) B．Na，F(xiàn) C．Na，Cl D．Mg，O 答案　B 解析　本題可以用電負性解釋。所給元素中Na的電負性最小，故鈉的金屬性也最強，F(xiàn)的電負性最大，故F的非金屬性也最強，所以Na和F形成的化學鍵中共價鍵的成分最少。 9．已知X、Y元素同周期，且電負性X＞Y，下列說法錯誤的是(　　) A．X與Y形成的化合物，X顯負價，Y顯正價 B．最高價含氧酸的酸性：X對應的酸性強于Y對應的酸性 C．氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HnX D．第一電離能Y一定小于X 答案　D 解析　X、Y元素同周期，且電負性X＞Y，則非金屬性X＞Y。電負性大的元素在化合物中顯負價，所以X和Y形成化合物時，X顯負價，Y顯正價，A正確；非金屬性越強，其最高價氧化物的水化物的酸性越強，非金屬性X＞Y，則X對應的酸的酸性強于Y對應的酸的酸性，B正確；非金屬性越強，氣態(tài)氫化物越穩(wěn)定，則氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性：HmY小于HnX，C正確；一般非金屬性強的第一電離能大，但O的非金屬性比N大，第一電離能卻N＞O，D錯誤。 題組3　“位—構—性”的綜合考查 10．某價電子排布式為2s22p5的元素，下列有關它的描述正確的是(　　) A．原子序數(shù)為7 B．電負性最大 C．原子半徑最小 D．第一電離能最大 答案　B 解析　價電子排布式為2s22p5的元素是第2周期ⅦA族的氟，其原子序數(shù)為9；非金屬性最強，所以電負性最大；在同一周期內原子半徑最小，在整個元素周期表中氫原子的半徑最??；第一電離能比0族元素的小。 11．鋇的核外電子排布式為[Xe]6s2，下列關于鋇的說法不正確的是(　　) A．其電負性比Cs大 B．位于第6周期ⅡA族 C．能與冷水反應放出氫氣 D．第一電離能比Cs小 答案　D 解析　Cs、Ba位于同周期，一般來說，同周期元素的第一電離能從左到右呈增大的趨勢，故Cs的第一電離能比Ba小，D項不正確。 12．下表中是A、B、C、D、E五種短周期元素的某些性質，下列判斷正確的是(　　) 元素 A B C D E 最低化合價 －4 －2 －1 －2 －1 電負性 2.5 2.5 3.0 3.5 4.0 A.C、D、E的氫化物的穩(wěn)定性：C>D>E B．元素A的原子最外層軌道中無自旋狀態(tài)相同的電子 C．元素B、C之間不可能形成化合物 D．與元素B同周期且第一電離能最小的元素的單質能與H2O發(fā)生置換反應 答案　D 解析　根據(jù)電負性和最低化合價，推知A為C元素，B為S元素、C為Cl元素、D為O元素、E為F元素。A項，C、D、E的氫化物分別為HCl、H2O、HF，穩(wěn)定性：HF>H2O>HCl；B項，元素A的原子最外層電子排布式為2s22p2,2p2上的兩個電子分占兩個原子軌道，且自旋狀態(tài)相同；C項，S的最外層有6個電子，Cl的最外層有7個電子，它們之間可形成S2Cl2等化合物；D項，Na能與H2O發(fā)生置換反應生成NaOH和H2。 [綜合強化] 13．請完成下列問題： (1)在元素周期表中，電負性最大的元素是__________，電負性最小的元素是__________(不考慮放射性元素)。 (2)第2周期基態(tài)原子未成對電子數(shù)與Ni相同且電負性最小的元素是__________(填元素符號，下同)。 (3)第3周期元素的基態(tài)原子與基態(tài)銅原子未成對電子數(shù)相同且電負性最大的元素是__________。 (4) B和N相比，電負性較大的是__________，BN中B元素的化合價為__________價。 答案　(1) F　Cs　(2)C　 (3)Cl　(4) N?。? 解析　(1)電負性的遞變規(guī)律：同周期主族元素從左到右逐漸增大，同主族從上到下逐漸減小，故周期表中，電負性最大的元素是氟，電負性最小的是銫。(2)基態(tài)Ni原子的價電子排布式為3d84s2，原子中含有2個未成對電子，第2周期中基態(tài)元素原子中含有2個未成對電子的價電子排布式為2s22p2和2s22p4，分別為C和O，O元素的電負性大于C。 (3)基態(tài)Cu原子的價電子排布式為3d104s1，未成對電子數(shù)是1，第3周期中含有一個未成對電子的元素有Na、Al、Cl三種元素，電負性最大的是氯元素。(4)B和N都屬于第2周期，同周期自左向右電負性逐漸增大，所以B和N相比，電負性較大的是N，B最外層有3個電子，所以化合價是＋3價。 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種元素的代號。其中J為0族元素。 X Y Z R W J 請回答下列問題： (1)R原子的軌道表示式為__________________________________________________。 (2)在化合物YZ2中Y的化合價為________價，Y2－與Na＋的半徑大小為__________(用離子符號表示)。 (3)在X、Y、Z三種元素中，電負性由大到小的順序是__________(用元素符號表示)，X與Y的第一電離能：X________(填“<”“>”或“＝”)Y，其理由是___________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1) (2)＋2　O2－＞Na＋　(3)F＞O＞N?。尽原子2p軌道上有3個電子，是2p軌道半充滿穩(wěn)定結構，O原子2p軌道上有4個電子，不是穩(wěn)定結構 解析　根據(jù)表格和J為0族元素可知：X為N，Y為O，Z為F，R為S，W為Br，J為Xe。 15．A～G是周期表中1～36號的元素，它們的原子序數(shù)依次遞增且分別位于前四周期的各個周期中。對它們的性質及結構的描述如下： A原子的基態(tài)只有一種形狀的電子云，并容易形成共價鍵；B的基態(tài)原子有3個不同的能級，各能級中電子數(shù)相等；C與B同周期，其第一電離能高于周期表中與之相鄰的所有元素；D的基態(tài)原子2p能級上的未成對電子數(shù)與B原子相同；C3－與E2＋具有相同的穩(wěn)定的電子層結構；F元素在周期表中位于C元素的下一周期，其電負性在同周期元素中最大；G元素的基態(tài)原子在前四周期中未成對電子數(shù)最多。 (1)A的元素符號為_________，基態(tài)G原子的電子排布式為______________________， 與G同周期的所有元素的基態(tài)原子中最外層電子數(shù)與G原子相同的元素有________(填元素符號)。 (2)B、C、D三種元素第一電離能從大到小的順序是__________，三種元素的電負性大小順序為____________(填元素符號)。 (3)已知元素的電負性C>F，則C元素與F元素形成的化合物CF3中C的化合價為______價，CF3與水發(fā)生水解反應的化學方程式為___________________________________________。 (4)E與C元素形成的化合物的化學式為______________________________________， B和C形成的化合物B3C4中B顯_____價。 答案　(1)H　1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)　K、Cu (2)N＞O＞C　O＞N＞C (3)－3　NCl3＋4H2O===NH3H2O＋3HClO (4)Mg3N2?。? 解析　A為H元素，B為C元素，C為N元素，D為O元素，E為Mg元素，F(xiàn)為Cl元素，G為Cr元素。 (1)鉻元素是24號元素，處于第4周期，電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s1，其最外層只有1個電子，同周期中原子最外層只有一個電子的元素還有K、Cu。 (2)同周期從左到右元素的第一電離能呈增大趨勢，但N原子最外層為2p3半充滿穩(wěn)定結構，其第一電離能比O的大，而電負性同周期從左到右依次增大。 (3)水解反應前后各元素的化合價不變，N的電負性比Cl的電負性大，所以NCl3中N的化合價為－3價，Cl的化合價為＋1價，則在NCl3水解的產(chǎn)物中N的化合價是－3價，Cl的化合價是＋1價，其水解產(chǎn)物是HClO和NH3 H2O 。 (4)Mg與N元素形成的化合物中，Mg顯正價，N顯負價，化學式為Mg3N2。C的電負性小于N的電負性，C與N形成的化合物C3N4中，C顯＋4價。