原子结构与元素的性质.docx
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原子结构与元素的性质
原子结构与元素的性质
篇一：
原子结构与元素的性质
【本讲教育信息】
一.教学内容：
原子结构与元素的性质
二.教学目标：
1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系
2、知道外围电子排布和价电子层的涵义
3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律
4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系
5、了解电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能和电负性说明元素的某些性质
6、了解“对角线法则”，并能运用“对角线法则”解释某些问题
三、教学重点、难点：
周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系；元素的电离能、电负性与元素的金属性或非金属性之间的关系。
四、教学过程：
（一）周期、族及元素的分区
元素周期律是元素原子核外电子排布的周期性变化的必然结果，而元素周期表是元素周期律的表现形式。
在元素周期表中，把电子层数相同的元素按原子序数递增的顺序从左到右排成一个横行，称为周期；再
把最外层电子数相同的元素从上往下排成一个纵行，称为族。
元素周期表共分为七个周期，18个纵行，分为七个主族，七个副族，1个第八族和1个0族。
在元素周期表中，我们也可以按照元素原子基态的电子排布式最后一个电子所处的能级对元素周期表进行分区：
说明：
1、周期系：
随着元素原子的核电荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8个电子，出现稀有气体。
然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个周期。
2、元素的周期数等于其能层数，一个能级组最多所能容纳的电子数等于一个周期所包含的元素的种类，所以周期表中七个周期分别对应七个能级组。
各周期所包含的元素种类分别是2、8、8、18、18、32，第七周期为不完全周期。
3、周期表上的外围电子排布称为“价电子层”，这是由于这些能级上的电子数可在化学反应中发生变化。
在元素周期表中包含18个纵列，除零族元素中He1s2与其他稀有气体ns2np6不同外，其余每个纵列的价电子层的电子总数是相等的。
对于主族元素：
主族元素的族序数＝原子的最外层电子数（外围电子排布、价电子数）；对于副族元素，在化学反应中除失去最外层的电子外，还可以失去次外层上的部分电子，所以
它们所失去的电子总数，就等于该元素所在的族次。
除第Ⅷ族元素外，其大多数等于（n－1）d＋ns的电子数（外围电子排布、价电子数）。
4、元素在周期表中的位置由原子结构决定：
原子核外电子层数决定元素所在的周期，原子的价电子总数决定元素所在的族。
5、每个列的外围电子排布相同（个别元素除外）。
按电子排布可把周期表里的元素划分成5个区，分别为s区、p区、d区、f区和ds区，除ds区外，区的名称来自按构造原理最后填入电子的能级的符号。
6、元素的化合价是指一种元素一定数目的原子与其他元素的一定数目的原子相互化合的性质。
其实质是指成键原子得失电子的数目或共用电子对偏移的数目。
元素的常态化合价有如下几条规则：
①在所有的化合物中，各种元素的正价之和一定等于各种元素的负价之和的绝对值。
②简单离子的化合价数等于离子所带电荷数。
复杂离子（络离子、根等）的化合价数等于离子中各种元素的正价数之和与负价数之和的绝对值的差，阳离子为正价，阴离子为负价。
③主族元素的最高正价数等于元素所在的主族序数，等于元素的原子的最外层电子数。
非金属元素的最低负价数等于元素所在的主族序数减8。
④所有的单质中元素均不显价，一般计为0。
⑤金属元素的化合价与其在周期表中的位置有关。
（二）元素周期律：
元素的性质随着核电荷数递增发生周期性的递变，叫做元素周期
律。
元素周期律主要体现在核外电子排布、原子半径、主要化合价、金属性、非金属性、第一电离能、电负性等的周期性变化。
同主族元素随着原子序数的增加，电子能层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
同周期元素电子能层数相同，从左往右核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小。
电离能：
第一电离能I1：
元素处于基态的气态原子失去1个电子，转化为气态基态正离子所需要的能量叫做第一电离能。
第一电离能越大，金属活动性越弱。
同一元素的第二电离能大于第一电离能，第三电离能大于第二电离能，依此类推。
同一原子中，同一能层的电子电离能相差较小，不同能层的电子电离能相差较大。
用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力大小的物理量。
以氟的电负性为4.0，锂的电负性为1.0作为相对标准，得出了各元素的电负性。
通常以符号X表示，其值是相对值，无单位。
同周期元素，从左到右，元素的电负性逐渐变大；同主族元素，从上到下，元素的电负性逐渐变小。
金属元素的电负性一般小于1.8，非金属元素的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”的电负性则在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。
说明：
1、同周期中电子层数相同，从左到右核电荷数逐渐增大，核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子半径逐渐减小；同主族中从上到下，电子层数逐渐增多，虽然核电荷数也同时增大，但电子层数增多的影响为主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大。
2、电离能是原子核外电子排布的实验佐证，是衡量气态原子得失电子难易的物理量。
元素的电离能越小，表示气态时越容易失去电子，即在气态时金属性越强。
3、同一原子中，同一能层的电子电离能相差较小，不同能层的电子电离能相差较大。
同周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势；同主族元素，从上到下第一电离能逐渐减小。
4、由于第ⅡA族的价电子构型为ns2、第ⅤA族元素的价电子构型为ns2np3，分别属于全满或半满状态，属于稳定结构，因此第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能分别大于同周期相邻元素。
5、金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。
同周期元素从左到右，元素的电负性递增，同主族元素自上而下，元素的电负性递减，对于副族元素而言，同族元素的电负性大体也呈现这种变体趋势。
6、电负性相差很大的元素相互化合通常形成离子键。
电负性相差不大的两种非金属元素相互化合时，通常形成极性键，电负性相同的元素相互化合时，通常形成非极性键。
电负性相差越大的元素形成共价键时，共用电子对偏向电负性大的原子趋势越大，键的极性越大。
一般，ΔX＞1.7，形成离子键；ΔX＜1.7，形成共价键。
7、元素的电离能和电负性都可以用来判断元素的金属性或非金属性的相对强弱。
8、对角线规则：
某些主族元素与右下方的主族元素的有些性质相似，被称为对角线原则。
如：
锂与镁、铍与铝等。
它们的电负性相差不大，性质较为相似。
篇二：
原子结构与元素的性质测试题
高二化学选修Ⅲ导学案编排蓬安中学化学备课组2012年9月使用合作探究共同进步帮助他人温暖自己
《选修三第一章第二节原子结构与元素的性质》自我检测
高二班第组姓名组内评价教师评价_______
第Ⅰ卷选择题
一、单项选择（每小题只有一个选项符合题意，每小题3分）
1．下列说法中正确的是（）
A．处于能量最低状态的原子叫基态原子B．3p2表示3p能级上有两个轨道
C．同一原子中，1s、2p、4p电子的能量呈逐渐降低排列D．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多2．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的为（）
A．1s22s22p63s1B．1s22s22p63s23p64s1C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s23p64s23．在d
，而不排布成
，其最直接的依据是（）A．能量最低原理B．泡利不相容原理C．原子轨道能级图D．洪特规则4．前四周期元素中，基态原子中未成对电子与其所在周期数相同的元素有几种（）A．3种B．4种C．5种D．6种5．下列元素原子的电子层结构违背了泡利不相容原理的是（）
A．Al：
1s22s22p63s13p2B．N：
[He]C．B：
1s22s3D．Li：
6.某元素A的＋2价离子的最外层电子排布为5s2，则下列有关元素A的说法正确的是（）A．A原子的价电子排布为4d25s2，原子中有两个未成对电子B．A为p区元素，其原子中电子全部成对
C．A2＋最外层电子处于8电子稳定结构D．A处于周期表第5周期ⅣA族，属于金属元素7.下列说法正确的是（）A．H—H键无方向性
B．基态C原子有两个未成对电子，所以最多只能形成2个共价键
C．1个N原子最多只能与3个H原子结合形成NH3分子，是由共价键的饱和性所决定的D．所有的原子轨道都具有一定的伸展方向，因此所有的共价键都具有方向性8.下列说法中错误的是（）
A．所有的非金属元素都分布在p区
B．元素周期表中ⅢB族到ⅡB族10个纵行的元素都是金属元素C．除氦外的稀有气体原子的最外层电子数都是8个
D．同一元素的各种同位素的物理性质不同，但化学性质相似9.（提高题）下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是（）
A．原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子B．原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子C．2p轨道上只有2个电子的X原子与3p轨道上只有2个电子的Y原子D．最外层都只有一个电子的X、Y原子
10.下列对一些实验事实的理论解释正确的是（）
11.12
下列关于元素RA．R的最高正价为＋3价B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族C．R元素的原子最外层共有4个电子D．R元素基态原子的电子排布式为1s22s212.下列说法错误的是（）
A．ns电子的能量不一定高于（n－1）p电子的能量B．6C的电子排布式1s22s22px2违反了洪特规则C．电子排布式（21Sc）1s22s22p63s23p63d3违反了能量最低原理
226210
D．电子排布式（22Ti）1s2s2p3s3p违反了泡利原理13.下列叙述中正确的是（）
A．在一个基态多电子的原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子B．在一个基态多电子的原子中，不可能有两个能量完全相同的电子
C．在一个基态多电子的原子中，M层上的电子能量肯定比L层上的电子能量高D．如果某一基态原子3p能级上仅有2个电子，它们的自旋状态必然相反
14.A、B、C、D四种元素，已知A元素是地壳中含量最多的元素；B元素为金属元素，它的原子核外K、L层上电子数之和等于M、N层电子数之和；C元素是第三周期第一电离能最小的元素；D元素在第三周期中第一电离能最大。
下列有关叙述错误的是（）
A．四种元素A、B、C、D分别为O、Ca、Na、Ar
B．元素A、B、C两两组成的化合物可为CaO、CaO2、Na2O、Na2O2等
C．元素A、C简单离子的半径大小关系为AC15.以下有关元素性质的说法不正确的是（）
A．具有下列电子排布式的原子中，①1s22s22p63s23p2能②1s22s22p3③1s22s22p2④1s22s22p63s23p4，原子半径最大的是①
B．下列原子的外围电子排布中，①3s23p1②3s23p2③3s23p3④3s23p4，对应的第一电离能最大的是③
C．①Na、K、Rb②N、P、As③O、S、Se'④Na、P、Cl，元素的电负性随原子序数的增加而递增的是④
D．某元素的逐级电离能（kJ/mol）分别为738、1451、7733、10540、13630、17995、21703，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是③①X＋②X2＋③X3＋④X4＋
16.x、y为两种元素的原子，x的阴离子与y的阳离子具有相同的电子层结构，由此可知（）A.x的原子半径大于y的原子半径。
B.x的电负性小于y的电负性。
C.x的氧化性大于y的氧化性。
D.x的第一电离能大于y的第一电离能。
17.X、Y、Z三种元素的原子，其最外层电子排布为ns1，3s23p1和2s22p4，由这三种元素组成的化合
物的化学式可能是（）A、X2YZ3B、X2YZ2
C、XYZ2
D、XYZ3
18原子核外p能级、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”、“半满”、“全满”的时候一般更加稳定，称为洪特规则的特例。
下列事实不能作为这个规则的证据的是（）A．元素硼（B）的第一电离能大于元素铍（Be）的第一电离能
高山不爬不能到顶，竞走不跑不能取胜，永恒的幸福不争取不能获得。
想成为一名成功者，先必须做一名奋斗者。
高二化学选修Ⅲ导学案编排蓬安中学化学备课组2012年9月使用合作探究共同进步帮助他人温暖自己
B．元素磷（P）的第一电离能大于元素硫（S）的第一电离能C．基态铜（Cu）原子的电子排布式为[Ar]3d4s而不是[Ar]3d4s
D．某种激发态碳（C）原子排布式为1s2s2p而不是1s2s2p19.下列说法中正确的是（）
A．第3周期所包含的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小C．在所有元素中，氟的电负性最大D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大20.下列说法不正确的是（）
A．同族元素，随着n的增加，逐渐增大B．同周期元素，随着Z的增加，I1增大C．通常情况下，电离能I1，〈I2，〈I3D．电离能越小，元素的金属性越强21.关于锂的结构和性质的判断，错误的是：
（）
①与水反应比钠剧烈②它的密度比钠小③它的氧化物暴露于空气中易吸收CO2④其第一电离能小于钠的⑤它是还原剂
A．只有①②B．③和⑤C．②和③D．①和④22.
－1
（1）A．Q和RB．S和TC．T和UD．R和TE．R和U
（2）下列离子的氧化性最弱的是________。
A．S2＋B．R2＋C．T3＋D．U＋（3）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是________。
A．硼B．铍C．氦D．氢
（4）每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：
_______________________________________________________________________________。
（5）如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是_______，其中元素________的第一电离能异常高的原因是_____________________________________________________。
23.下面是元素周期表的简略框架图。
2
1
3
2
2
2
10
1
9
2
（3）上表中元素x、y原子的最外层电子的电子排布式分别为、；比较元素x与元素y的下列性质（填写“＞”或“＜”＝）
原子半径：
x_______y、电负性：
x_______y、金属性：
x_______y。
（1）请在上面元素周期表中画出金属元素与非金属元素的分界线。
按电子排布，可把元素划分成5
个区，（s区,p区,d区,ds区,f区）不全是金属元素的区为__________。
（2）根据氢元素最高正价与最低负价的绝对值相等，你认为可把氢元素放在周期表中的___________
族；有人建议将氢元素排在元素周期表的ⅦA族，请你写出支持这一观点的1个化学事实
高山不爬不能到顶，竞走不跑不能取胜，永恒的幸福不争取不能获得。
想成为一名成功者，先必须做一名奋斗者。
篇三：
元素的性质与原子结构
文章编号：
1005－6629（2008）04－0045－04中图分类号：
g633.8文献标识码：
b
教学目标：
1．通过学习碱金属单质和卤素单质的性质变化规律，体会元素性质变化的规律。
2．进一步学习与巩固原子结构决定元素性质的思想方法。
3．初步体验从具体到抽象、从归纳到演绎的化学理论知识学习的一般方法。
教学重点和难点：
1．碱金属单质和卤素单质的性质变化规律
2．原子结构决定元素性质的思想方法的确立
教学过程：
引入：
投影元素周期表：
这是一张元素周期表，上节课我们刚学习了它的结构。
请大家帮助我找一找，在这张周期表中我们已经学习过哪些元素的单质。
（钠、镁、铝、铁、铜；氯、硫、氮、硅等）
其中有些是金属元素的单质，有些是非金属元素的单质。
请大家能否总结一下，金属元素的单质有哪些通性？
非金属元素的单质又有哪些常见的性质？
投影：
金属单质：
都可作还原剂：
m-ne→mn+。
具体表现为：
（1）与非金属单质反应，如与氧气反应生成金属氧化物；2cu+o22cuo
（2）与水反应，产生氢气；如钠与水反应生成氢氧化钠和氢气，铁在高温时与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气等；2na+2h2o→2naoh+h2↑
3fe+4h2o（气）fe3o4+4h2
（3）与盐酸、稀硫酸等酸反应，生成氢气；如铝和稀硫酸反应，生成硫酸铝和氢气，但是金属遇到某些酸（如浓硫酸、硝酸等）不产生氢气。
2al+3h2so4→al2（so4）3+3h2↑
（4）与某些可溶性盐发生置换反应；如铁与硫酸铜溶液反应可生成硫酸亚铁溶液和铜单质；fe+cuso4→feso4+cu
非金属单质：
都可作氧化剂，也可作还原剂
（1）与氢气反应生成氢化物；cl2+h22hcl
（2）与金属反应：
2na+cl22nacl
（3）与氧气反应生成非金属氧化物:
s+o2
so2
（4）与水反应：
cl2+h2ohcl+hclo
（5）与强碱溶液反应：
cl2+2naoh→nacl+naclo+h2o
讲解：
教材编写专家为什么要在前面让我们学习那么多具体物质的性质呢？
在这张周期表中，它们的位置有何特点？
它们分处在不同的族中，是各个族的典型代表物。
周期表中已经有一百十几种元素，我们无法在短短的高中阶段学完，我们可以根据原子结构相似的特点，进行归类学习。
今天我们将在典型单质和元素周期表的引领下，进一步学习如何采用一定的推理方法，把它们演绎到其他元素单质的学习中，从而达到事半功倍的效果。
下面我们借助最为典型的金属元素――碱金属和最为典型的非金属元素――卤素，通过研究它们单质的化学性质的递变规律，来学习一种化学推理方法。
第一环节：
碱金属部分
我们曾经学习过金属钠的相关性质，同主族钾的性质是否与钠的完全相同？
（不完全相同），我们可以从哪些角度进行比较研究？
（与氧气、水、盐溶液等反应），如何进行比较研究？
（控制变量法）。
请大家回忆钠与水反应的现象。
（交流）
投影演示：
（1）钠与水反应的实验
钠熔化成闪亮的银白色小球；浮在水面上；快速地四处游动；发出吱吱的声响；滴有酚酞的溶液变红色。
（2）钾与水反应的实验
钾熔化成闪亮的银白色小球；浮在水面上；快速地四处游动；发出吱吱的声响；能燃烧并伴有轻微的爆鸣声和紫色的火焰；滴入酚酞溶液显红色。
从上述的实验现象我们可以推知怎样的结论？
钾与水的反应比钠与水的反应更剧烈，说明钾比钠更活泼。
排在周期表下方的铷和铯又如何？
播放录像：
铷、铯分别与水反应的实验。
从上述的录像，结合刚才的实验，我们又可以推知怎样的结论？
在钠上方的锂呢？
播放录像：
锂与水反应的实验。
钠、钾、铷、铯，它们单质与水反应愈趋活泼，说明它们的单质活动性越来越大。
为什么呢？
阅读并填写：
第5页上的表格。
思考：
为什么锂、钠、钾、铷、铯，它们的单质活动性会越来越大？
提示：
1.原子结构有何相同和不同点；变化规律如何？
2.元素的性质包括元素的原子半径、元素的主要化合价和元素的金属性和非金属性等，你认为这些元素的性质与它们的原子结构有关系吗？
原子的最外层电子都是1个；容易失去最外层的电子而呈现+1价。
原子核外的电子层数不同；随着核电荷数的增加，他们的电子层数逐渐递增，所以原子半径也逐渐增大；使核对最外层电子的吸引逐渐减弱，导致它们的失电子能力依次增强，元素的金属性也随之逐渐增大。
其中，最外层电子数和电子层数是原子结构的组成部分。
元素的主要化合价主要取决于原子的最外层电子数；
元素的原子半径，在最外层电子数相同时，主要取决于原子的电子层数；
元素的金属性强弱是原子的失电子能力决定，而失电子能力和原子的半径有关，同族元素的原子半径又取决于原子的电子层数。
所以元素的原子结构决定了元素的性质。
3.你认为元素单质的性质与元素的原子结构有关系吗？
由于元素的性质无法用直观的现象进行表达，所以我们只能通过它们的单质及其化合物的性质来反映。
金属元素的单质是由金属原子通过相似的作用力―金属键结合起来（金属键知识将在后面学习到），所以锂、钠、钾、铷、铯单质的结构递变主要取决于它们的原子结构的递变性，
碱金属元素的原子结构递变性，也可以通过碱金属单质部分化学性质的递变来反映。
实验中碱金属单质与水反应越来越剧烈，是因为从上到下随着核电荷数的增加，电子层数逐渐递增，原子半径逐渐增大，元素的金属性逐渐增大引起的。
由于碱金属元素的原子结构的递变性决定了元素性质的递变性，同时在很大程度上决定了它们单质的部分化学性质递变的规律，所以我们可以根据碱金属元素原子结构的相似性和递变性，通过对典型元素钠及其单质的部分性质研究，来推测其他碱金属元素及其单质的性质。
第二环节：
卤素与氢气的反应
刚才我们通过碱金属单质与水反应，初步感知了物质结构决定物质性质，那么卤素的情况是否也能佐证呢？
观察：
第7页下面卤素的原子结构，请你试着推测一下氟、氯、溴、碘元素性质的相似性和递变性。
根据碱金属学习，得出“元素的原子结构决定了元素的性质”的结论。
卤素原子的最外层电子都是7个；可以推测它们都容易得到1个电子而呈现-1价。
卤素原子核外的电子层数不同；随着核电荷数的增加，他们的电子层数逐渐递增，可以推测原子半径也逐渐增大，核对最外层电子的吸引逐渐减弱，导致它们的得电子能力依次减弱，元素的非金属性也随之逐渐减弱。
推测：
卤素的单质是由卤素原子通过相似的原子间的强烈相互作用形成的（原子间的强烈相互作用将在后续的学习中学习），所以同主族卤素单质的结构递变也主要取决于它们原子结构的递变性。
所以我们可以通过他们结构的相似性和递变规律，来推测卤素部分化学性质的递变规律。
下面请你根据刚才所学的知识，以氯气与氢气反应为例来推测卤素单质氟、氯、溴、碘与氢气反应的可能情况。
卤素原子的最外层电子都是7个，它们都容易得到1个电子，可以推测氟、氯、溴、碘都能与氢气反应，并生成氢化物，其中卤素的化合价都应该为-1价。
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