《2018-2019版高中化學 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 第2課時學案 蘇教版選修3.docx》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中化學 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律 第2課時學案 蘇教版選修3.docx(12頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
第二單元 元素性質(zhì)的遞變規(guī)律
第2課時 元素第一電離能和電負性的周期性變化
[學習目標定位] 1.能表述元素第一電離能、電負性的含義。2.熟知元素原子半徑、元素的第一電離能及元素電負性的周期性變化規(guī)律。3.能用元素的第一電離能、電負性說明元素的某些性質(zhì)。
一、元素第一電離能的周期性變化
1.元素第一電離能的概念與意義
(1)概念:某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成+1價氣態(tài)陽離子所需要的最低能量,叫做該元素的第一電離能。元素第一電離能符號:I1。
即M(g)-e-―→M+(g)
(2)意義:可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小,原子越容易失去一個電子;第一電離能數(shù)值越大,原子越難失去一個電子。
(3)逐級電離能:氣態(tài)一價正離子再失去一個電子成為氣態(tài)二價正離子所需的最低能量叫做該元素的第二電離能,第三電離能、第四和第五電離能可以以此類推。由于原子失去電子形成離子后,若再失去電子會更加困難,因此同一原子的各級電離能之間存在如下關(guān)系:I1
I1(O)。
誤區(qū)警示——元素性質(zhì)與第一電離能在同周期變化的差異
(1)同周期,從左到右,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。
(2)同周期,從左到右,第一電離能大小順序為ⅠA<ⅢA<ⅡA<ⅣA<ⅥA<ⅤA<ⅦA<0族。
例2 元素X的各級電離能數(shù)據(jù)如下:
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I/kJmol-1
578
1817
2745
11578
14831
18378
則元素X的常見價態(tài)是( )
A.+1B.+2C.+3D.+6
答案 C
解析 對比表中電離能數(shù)據(jù)可知,I1、I2、I3電離能數(shù)值相對較小,至I4數(shù)值突然增大,說明元素X的原子中,有3個電子容易失去,因此,該元素的常見化合價為+3。
方法規(guī)律
元素的各級電離能逐漸增大并且會有突躍,一般第一次突躍前的電離能所對應(yīng)的電子是最外層電子,對于金屬元素來說,該類電子的個數(shù)就是該元素的最高正化合價。
二、元素電負性的周期性變化
1.電負性的有關(guān)概念與意義
(1)鍵合電子與電負性:元素相互化合時,原子中用于形成化學鍵的電子稱為鍵合電子。電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。
(2)電負性的意義:電負性越大的原子,對鍵合電子的吸引能力越大。
(3)電負性大小的標準:以氟的電負性為4.0作為相對標準。
2.電負性的變化規(guī)律
隨原子序數(shù)的遞增,元素的電負性呈周期性變化。
(1)同周期,自左到右,元素的電負性逐漸增大,元素的非金屬性逐漸增強,金屬性逐漸減弱。(稀有氣體不考慮)
(2)同主族,自上到下,元素的電負性逐漸減小,元素的金屬性逐漸增強,非金屬性逐漸減弱。
3.電負性的應(yīng)用
(1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱
①金屬的電負性一般小于1.8,非金屬的電負性一般大于1.8,而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬”(如鍺、銻等)的電負性則在1.8左右,它們既有金屬性,又有非金屬性。
②金屬元素的電負性越小,金屬元素越活潑;非金屬元素的電負性越大,非金屬元素越活潑。
(2)判斷元素的化合價
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。
(3)判斷化學鍵的類型
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。
電負性、第一電離能與金屬性和非金屬性的關(guān)系
族
周期
ⅠA?、駻?、驛?、鬉?、魽?、鯝?、鰽 0
1
2
3
4
5
6
7
注?、傧∮袣怏w的電離能為同周期中最大。②同一周期,第一電離能ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA。
例3 下列對電負性的理解不正確的是( )
A.電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值,不是絕對標準
B.元素電負性的大小反映了元素對鍵合電子吸引能力的大小
C.元素的電負性越大,則元素的非金屬性越強
D.元素的電負性是元素固有的性質(zhì),與原子結(jié)構(gòu)無關(guān)
答案 D
解析 根據(jù)電負性的標準:電負性是以氟為4.0作為標準的相對值,電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值,不是絕對標準,故A正確;根據(jù)電負性的含義,電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小,故B正確;元素的電負性越大,越易得電子,元素的非金屬性越強,故C正確;電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小,與原子結(jié)構(gòu)有關(guān),同一周期電負性從左到右依次增大,故D錯誤。
例4 電負性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。下列關(guān)于電負性的變化規(guī)律正確的是( )
A.周期表從左到右,元素的電負性逐漸變大
B.周期表從上到下,元素的電負性逐漸變大
C.電負性越大,金屬性越強
D.電負性越小,非金屬性越強
答案 A
解析 周期表中從左到右非金屬性逐漸增強,所以主族元素的電負性逐漸變大,故A正確;周期表中從上到下,金屬性逐漸增強,所以同一主族元素的電負性逐漸減小,故B錯誤;元素電負性越大,原子對鍵合電子吸引能力越大,則元素非金屬性越強,金屬性越弱,故C、D錯誤。
原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)
1.下列原子的外圍電子排布中,第一電離能最小的是( )
A.2s22p4 B.3s23p4
C.4s24p4 D.5s25p4
答案 D
解析 2s22p4是O元素、3s23p4是S元素、4s24p4是Se元素、5s25p6是Te元素,第一電離能大小順序是O>S>Se>Te,所以第一電離能最小的原子是Te原子,故選D。
2.下列各組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>S D.Cl>S>As
答案 D
解析 同周期主族元素從左到右,元素的電負性逐漸增大,則電負性F>O>N,故A錯誤;同主族元素從上到下,元素的電負性逐漸變小,則電負性F>O>Cl,故B錯誤;電負性As<P<S,故C錯誤。
3.下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示,單位為kJmol-1)
I1
I2
I3
I4
……
R
740
1500
7700
10500
……
下列關(guān)于元素R的判斷中一定正確的是( )
A.R的最高正價為+3價
B.R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C.R元素的原子最外層共有4個電子
D.R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2
答案 B
解析 由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價為+2價,R元素位于ⅡA族,最外層有2個電子,但R不一定是Be元素。
4.下列四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下:
①1s22s22p63s23p4?、?s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3?、?s22s22p5
則下列有關(guān)的比較中正確的是( )
A.第一電離能:④>③>②>①
B.原子半徑:④>③>②>①
C.電負性:④>③>②>①
D.最高正化合價:④>③=②>①
答案 A
解析 由電子排布式可知:①為S,②為P,③為N,④為F。第一電離能為④>③>②>①,A正確;B不正確,原子半徑應(yīng)是②最大,④最??;C不正確,電負性:④最大,②最??;D不正確,F(xiàn)無正價,最高正價:①>②=③。
5.在下列空格中,填上適當?shù)脑胤?放射性元素除外):
(1)在第3周期中,第一電離能最小的元素是________;第一電離能最大的元素是________。
(2)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________。
(3)最活潑的金屬元素是________。
(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是________。
(5)第2、3、4周期原子中p軌道半充滿的元素是_________________________________。
(6)電負性相差最大的元素是________。
答案 (1)Na Ar (2)F Cs (3)Cs (4)F(5)N、P、As (6)F、Cs
解析 同周期中從左到右,元素的第一電離能(除ⅡA族、ⅤA族反常外)逐漸增大,同周期中堿金屬元素最小,稀有氣體元素最大,故第3周期中第一電離能最小的為Na,最大的為Ar。電負性的遞變規(guī)律:同周期從左到右逐漸增大,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。
[對點訓練]
題組一 微粒半徑大小的比較與判斷
1.(2018定州中學期中)具有下列電子排布式的原子中,半徑最大的為( )
A.1s22s22p63s1 B.1s22s22p63s23p64s1
C.1s22s22p63s2 D.1s22s22p63s23p64s2
答案 B
解析 由原子的電子排布式可以確定A是鈉元素、B是鉀元素、C是鎂元素、D是鈣元素,鉀元素在第4周期ⅠA族,半徑最大,B正確。
2.下列四種粒子中,半徑按由大到小順序排列正確的是( )
①基態(tài)X的原子結(jié)構(gòu)示意圖為
②基態(tài)Y的外圍電子排布式為3s23p5
③基態(tài)Z2-的軌道表示式為
④W基態(tài)原子有2個電子層,電子式為
A.①>②>③>④ B.③>④>①>②
C.③>①>②>④ D.①>②>④>③
答案 C
解析 由題意可知:X、Y、Z2-、W分別為S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F粒子半徑大小排列順序為r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C項正確。
3.下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是( )
A.MgI2 B.KBr
C.BaI2 D.NaF
答案 A
解析 題目中陽離子半徑由小到大的順序為r(Mg2+)r(Br-)>r(F-);r(陽)/r(陰)最小的應(yīng)取r(陽)最小的r(Mg2+)與r(陰)最大的r(I-),故A項正確。
題組二 元素的電離能與電負性
4.下列各組原子中,第一電離能前者大于后者的是( )
A.S和P B.Mg和Al
C.Na和Mg D.Ne和He
答案 B
解析 S和P的價電子構(gòu)型分別為3s23p4和3s23p3,由于P原子p軌道處于半充滿狀態(tài),較穩(wěn)定,所以I1(S)<I1(P)。Na、Mg和Al的價電子構(gòu)型分別為3s1、3s2、3s23p1,鎂原子s軌道處于全充滿狀態(tài),故其第一電離能最大;D項中He與Ne同族,I1(He)>I1(Ne)。
5.下列是幾種原子的基態(tài)電子排布式,電負性最大的原子是( )
A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3
C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2
答案 A
解析 根據(jù)四種原子的基態(tài)電子排布式可知,選項A有兩個電子層,最外層有6個電子,應(yīng)最容易得到電子,電負性最大。
6.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,選項中符合變化規(guī)律的為B中所示圖像。
7.下面是同周期元素原子的外圍電子排布式,第一電離能最小的原子可能是( )
A.ns2np3 B.ns2np5
C.ns2np4 D.ns2np6
答案 C
解析 同一周期中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢,但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一電離能大,第ⅤA族比第ⅥA族第一電離能大,ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6屬于同一周期且其原子序數(shù)依次增大,但ns2np3屬于第ⅤA元素,ns2np4屬于第ⅥA族,所以幾種元素的第一電離能由大到小的順序可能是ns2np6、ns2np5、ns2np3、ns2np4,故選C。
8.某主族元素的電離能(單位:kJmol-1)如下表,此元素位于元素周期表的族數(shù)是( )
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
1011.8
1907
2914.1
4963.6
6273.9
21267
25431
A.ⅢAB.ⅣAC.ⅤAD.ⅥA
答案 C
解析 從表中原子的第一至第七電離能可以看出,元素的第一、第二、第三、第四、第五電離能各自之間變化不是很大,該元素的第六電離能遠遠大于第五電離能,說明該元素最外層有5個電子,失去5個電子時達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),主族元素族序數(shù)等于最外層電子數(shù),所以此元素位于元素周期表的族數(shù)是ⅤA族,故選C。
9.下列說法中正確的是( )
①元素電負性越大表示該元素的金屬性越強?、谠仉娯撔栽酱蟊硎驹撛氐姆墙饘傩栽綇姟、墼仉娯撔院苄”硎驹撛氐膯钨|(zhì)不發(fā)生化學反應(yīng)?、茉仉娯撔院艽蟊硎驹撛氐膯钨|(zhì)在發(fā)生化學反應(yīng)時一般易得到電子
A.①③B.①④C.②③D.②④
答案 D
解析 元素電負性越大,非金屬性越強,①錯、②對;電負性越小,表示該元素單質(zhì)還原性越強,③錯。
題組三 元素周期律的綜合應(yīng)用
10.如圖所示是第3周期11~17號元素某種性質(zhì)變化趨勢的柱形圖,y軸表示的可能是( )
A.第一電離能 B.電負性
C.原子半徑 D.元素的金屬性
答案 B
解析 第3周期元素的第一電離能從左到右有增大趨勢,但Mg、P反常,故A錯誤;11~17號元素的原子半徑逐漸減小,電負性逐漸增大,金屬性逐漸減弱,故B正確,C、D錯誤。
11.A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu),有關(guān)兩元素的下列敘述:①原子半徑AB,③原子序數(shù)A>B,④原子最外層電子數(shù)AB;②錯誤,離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)時,核電荷數(shù)越大,離子半徑越小;⑦錯誤,A的第一電離能小于B的第一電離能。
12.a(chǎn)、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期,c、d同主族。a的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,b、c形成的化合物的電子式為下列說法中正確的是( )
A.原子半徑:a>c>d>b
B.電負性:a>b>d>c
C.原子序數(shù):d>a>c>b
D.最高價含氧酸的酸性:c>d>a
答案 D
解析 由a的原子結(jié)構(gòu)示意圖可知x值為2,是硅元素,由b與c形成化合物的電子式可知c為第ⅤA族的元素,b為第ⅠA族的元素,因a、b、d同周期,則知b為鈉元素,d為磷元素,c為氮元素。根據(jù)元素在周期表中的位置和遞變規(guī)律可知D選項正確。
[綜合強化]
13.不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所需要的能量(設(shè)其為E)如圖所示。
試根據(jù)元素在周期表中的位置,分析圖中曲線的變化特點,并回答下列問題。
(1)同主族內(nèi)不同元素的E值的變化特點是_________________________________
________________________________________________________________________。
各周期中E值的這種變化特點體現(xiàn)了元素性質(zhì)的____________變化規(guī)律。
(2)同周期內(nèi),隨原子序數(shù)增大,E值增大。但個別元素的E值出現(xiàn)反?,F(xiàn)象,試預(yù)測下列關(guān)系中正確的是________________________________________________(填寫編號)。
①E(砷)>E(硒) ②E(砷)E(硒)?、蹺(溴)E(氧),E(磷)>E(硫),E值出現(xiàn)反?,F(xiàn)象,故可推知第4周期E(砷)>E(硒)。但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出現(xiàn)反常,所以E(溴)>E(硒)。
(3)根據(jù)同主族、同周期規(guī)律可以推測:E(K)<E(Ca)<E(Mg)。(4)10號元素是稀有氣體氖,該元素原子的最外層電子排布已達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。
14.下面是某些短周期元素的電負性值:
元素符號
Li
Be
B
C
O
F
電負性
1.0
1.5
2.0
2.5
3.5
4.0
元素符號
Na
Al
Si
P
S
Cl
電負性
0.9
1.5
1.8
2.1
2.5
3.0
(1)通過分析電負性變化規(guī)律,確定N、Mg最接近的電負性范圍:______”或“<”)F的電負性。
(2)寫出D原子的軌道表示式:____________________________________________。
(3)寫出元素E與D的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的水溶液反應(yīng)的離子方程式:
________________________________________________________________________。
答案 (1)>
(3)2Al+2OH-+2H2O===2AlO+3H2↑
解析 根據(jù)題目敘述可得,D應(yīng)為Na元素,A、C的原子序數(shù)小于D的原子序數(shù),故其基態(tài)原子的電子排布式分別為1s22s22p2和1s22s22p4,A為C元素,C為O元素,則B為N元素,F(xiàn)為S元素。根據(jù)E的電離能可知,E原子的最外層有3個電子,E為Al元素。N元素的非金屬性比S元素的強,故電負性:N>S。Na為11號元素,根據(jù)原子的核外電子排布規(guī)律即可寫出其軌道表示式。
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