第二单元元素性质的递变规律.docx

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第二单元元素性质的递变规律

第二单元

元素性质的递变规律

第1课时　原子核外电子排布的周期性

●课标要求

了解元素周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布规律。

●课标解读

1.掌握核外电子排布与周期划分的关系。

2．掌握核外电子排布与族划分的关系。

3．了解元素周期表的分区。

4．能确定元素在元素周期表中的位置。

●教学地位

用原子结构知识揭示元素或相关物质的性质的中间载体为元素周期表，要使用元素周期表解决元素或物质的性质，必须将元素有效的放入周期表中。

本课时的内容主要解决该方面的问题。

●新课导入建议

据美国《科学新闻》杂志报道，美国劳伦斯·伯克利国家实验室的VictorNinov领导的研究小组，用大约100万万亿（即1018）个氪离子对一个铅靶轰击10多天，终于得到118号元素的3个原子，后者又很快衰变成116号、114号和其他元素。

这一结果令科学家们兴奋不已，他们说预计还将有更多的超重元素被发现。

看到这些令人吃惊的成果，伯克利实验室的KenGregorich预计，该实验室和德国重离子研究中心以及俄罗斯的研究人员不久将会用氪离子来轰击铋靶，以获得119号元素。

由于119号元素会衰变成尚未发现的117、115和113号元素，所以科学家有可能一次就获得4种新元素！

（1）根据元素周期表的结构，118号元素应该位于其中什么位置？

（2）类比同族的元素的性质，118号元素性质的活泼性会怎么样？

要解决上述问题，请走进“第二单元　元素性质的递变规律”。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.进一步理解元素周期律。

2.理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化。

理解元素性质随原子序数递增的周期性变化的本质是核外电子排布的周期性变化。

（重点）

主族元素原子核外价电子排布和

元素性质的周期性变化

主族

ⅠA

ⅡA

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

原子核外价电子排布

ns1

ns2

ns2np1

ns2np2

ns2np3

ns2np4

ns2np5

最高正化合价

＋1

＋2

＋3

＋4

＋5

＋6

＋7

最低负化合价

－

－4

－3

－2

－1

性质递变规律

化合价

同主族

最高正价相同，且等于主族序数

同周期

最高正价逐渐升高，从＋1递增到＋7

金属性非金属性

同主族

从上到下，金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱

同周期

从左到右，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强

原子半径

同主族

从上到下，原子半径逐渐增大

同周期

从左到右，原子半径逐渐减小

1．

（1）主族元素的最高正价、最低负价之间有什么关系？

（2）主族元素的族序数均等于该元素的最高正价吗？

【提示】　

（1）最高正价＋|最低负价|＝8（其中H、O、F除外）

（2）O、F两元素无正化合价，不符合主族序数等于元素的最高正价。

1～6周期元素原子的外围电子排布

周期

元素种类

外围电子排布

ⅠA族

0族

最多可容纳的外围电子数

1s1

1s2

2s1

2s22p6

3s1

3s23p6

4s1

4s24p6

5s1

5s25p6

6s1

6s26p6

2．最外层电子排布为ns2的元素一定位于第ⅡA族吗？

【提示】　不一定，如He及大部分过渡元素的最外层电子排布也为ns2，但不在第ⅡA族。

元素原子核外电子排布的周期

性变化

每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。

核外电子排布与元素周期表的关系

【问题导思】　

①元素周期表中的一个横行就是一个周期吗？

一列就是一个族吗？

②从原子结构示意图上能直接得出所有元素的周期序数和族序数吗？

③元素的价电子与族序数有什么联系？

1．核外电子排布与周期的划分

周期序数

电子层数

外围电子排布特征

元素原子的电子排布式

该周期的元素种数

1s1～2

2s2p

[He]2s1～22p1～6

3s3p

[Ne]3s1～23p1～6

3d4s或4s4p

[Ar]3d1～104s1～24p1～6

（1）每种元素的电子层数，就是该元素所处的周期数，主族元素的最外层电子数为其主族序数。

（2）每周期起始元素和结束元素的外围电子排布分别为ns1和ns2np6（第1周期为ns2）。

2．核外电子排布与族的划分

族的划分依据是原子的外围电子排布

（1）同主族元素原子的外围电子排布完全相同，外围电子全部排布在ns或nsnp轨道上。

外围电子数与族序数相同。

（2）稀有气体的外围电子排布为1s2或ns2np6。

（3）过渡元素（副族和Ⅷ族）同一纵行原子的外围电子排布基本相同。

外围电子排布为（n－1）d1～10ns1～2，ⅢB～ⅦB族的外围电子数与族序数相同，第ⅠB、ⅡB族和第Ⅷ族的外围电子数与族序数不相同。

1．ⅠB、ⅡB的族序数＝原子的[（n－1）d10ns1～2]ns电子数。

2．当[（n－1）d＋ns]电子数为8、9、10时统称为Ⅷ族。

　已知M2＋的3d轨道中有5个电子，该元素在周期表中的位置为（　　）

A．第4周期ⅡA族　　　　B．第4周期ⅡB族

C．第4周期ⅦB族D．第4周期Ⅷ族

1．某元素基态原子的M层全充满，N层没有成对电子，只有一个未成对电子。

（1）其基态原子的外围电子排布式为________________________________________________________________________；

（2）在周期表中的位置________________________________________________________________________。

核外电子排布与周期表的分区

1．元素周期表的分区：

元素周期表按电子排布分为5个区：

s区、p区、d区、ds区、f区。

2．各区元素特点

分区

元素分布

外围电子排布式

元素性质特点

s区

ⅠA族、ⅡA族

ns1～2

除氢外都是活泼金属元素

p区

ⅢA族～

ⅦA族、0族

ns2np1～6

最外层电子参与反应（稀有气体除外）

d区

ⅢB族～

ⅦB族、

Ⅷ族

（n－1）d1～9ns1～2

d轨道也不同程度地参与化学键的形成

ds区

ⅠB族、ⅡB族

（n－1）d10ns1～2

金属元素

f区

镧系、锕系

（n－2）f0～14（n－1）d0～2ns2

镧系元素化学性质相近，锕系元素化学性质相近

1．处于金属与非金属交界线（又称梯形线）附近的非金属元素具有一定的金属性，又称为半金属或准金属，但不能叫两性元素。

2．价电子数

　指出下列元素是主族元素还是副族元素，在周期表中的位置是什么？

（1）1s22s22p63s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；

（2）[Kr]4d105s25p2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；

（3）[Ar]3d14s2是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素；

（4）[Ar]3d104s1是________族元素，位于周期表中第________周期第________族，属于________区元素。

2．元素周期表长周期共有18个纵行，从左到右排为18列，即碱金属是第1列，稀有气体是第18列。

按这种规定，下列说法正确的是（　　）

A．第9列元素中没有非金属

B．第15列元素的原子最外层的电子排布是ns2np5

C．最外层电子排布为ns2的元素一定在第二列

D．第11、12列为d区的元素

【课外资料】

金属元素、非金属元素的分区

　下列各组元素均属于p区的是（　　）

A．原子序数为1,2,7的元素

B．O、S、P

C．Fe、Ar、Cl

D．Na、Li、Mg

●课标要求

1．能说出元素电离能、电负性的涵义。

2．能应用元素的电离能说明元素的某些性质。

●课标解读

1.会比较I1、电负性大小。

2．能利用I1比较金属元素的金属性、非金属元素的非金属性强弱。

3．能利用电离能推测原子最外层电子数。

4．能利用电负性比较元素的金属性、非金属性强弱。

5．能利用电负性确定化合物中化学键的类型及元素化合价的正负。

●教学地位

本节课内容是“必修2　元素周期律”的延伸，可以与必修2的内容融为一体命题，是高考的高频考点。

近几年来，高考试题中均有涉及。

●新课导入建议

从复习元素性质（主要化合价、原子半径、金属性、非金属性）在元素周期表中的递变规律入手，提出元素除上述三方面的性质外，还有其他性质，如电离能、电负性等。

本节课将学习电离能、电负性在元素周期表中的递变规律及其应用。

课　标　解　读

重　点　难　点

1.了解元素电离能、电负性的概念和电离能、电负性随原子序数递增的周期性变化的规律。

2.了解电离能和电负性的简单应用。

1.元素电离能、电负性的概念。

（重点）

2.电离能的周期性变化规律。

（难点）

元素第一电离能的周期性变化

1.第一电离能

（1）含义

气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量，用符号I1表示，单位：

kJ·mol－1。

（2）意义

第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。

（3）

同周期

同主族

（4）与原子的核外电子排布的关系

通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空（p0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、d10、f14）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。

2．第二电离能和第三电离能

（1）第二电离能

＋1价气态离子失去1个电子，形成＋2价气态离子所需要的最低能量，用I2表示。

（2）第三电离能

＋2价气态离子再失去1个电子，形成＋3价气态离子所需的最低能量，用I3表示。

1．

（1）镁和铝的第一电离能谁大，为什么？

（2）为什么钠易形成Na＋，而不易形成Na2＋，镁易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？

元素电负性的周期性变化

1.概念：

描述元素的原子在化合物中吸引电子能力的物理量。

2．意义

电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强。

3．变化规律

（1）同周期：

左→右，主族元素的电负性逐渐增大。

（2）同主族：

上→下，元素的电负性呈现减小趋势。

2．在元素周期表中，除稀有气体元素以外，I1和电负性均最大的是哪种元素？

电离能的应用

1.根据电离能数据，确定元素核外电子的排布

如Li：

I1≪I2

2．根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价

如K：

I1≪I2

3．判断元素的金属性、非金属性强弱

一般地，除稀有气体外，，I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。

在第三周期元素中，I1大小顺序为：

Na<

，非金属性强弱顺序为：

Si<

ⅡA与ⅤA族元素原子I1出现反常。

第四周期元素中，也出现与第三周期类似的问题。

　（2013·福建上杭高二质检）下列说法中正确的是（　　）

A．第3周期所含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大

C．在所有的元素中，氟的第一电离能最大

D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大

1．同周期元素中，稀有气体的I1最大。

2．不能广泛地认为I1小，元素的金属性就一定强。

1．（2013·高考组合题）

（1）（浙江自选模块）①N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：

电离能

……

Ia/kJ·mol－1

578

1817

2745

11578

……

则该元素是________（填写元素符号）。

②基态锗（Ge）原子的电子排布式是________。

Ge的最高价氯化物分子式是________。

（2）（山东高考节选）第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有________种。

电负性的应用

【问题导思】　

①由电负性的差值能判断两元素间形成化学键的类型吗？

②应用电负性能判断元素的哪些性质？

【提示】　①能。

②判断元素的金属性、非金属性；化合价的正、负及化学键的类型。

1．判断元素的金属性、非金属性及其强弱

（1）金属的电负性一般小于1.8，非金属的电负性一般大于1.8，而位于非金属三角区边界的“类金属”（如锗、锑等）的电负性则在1.8左右，它们既有金属性，又有非金属性。

（2）金属元素的电负性越小，金属元素越活泼；非金属元素的电负性越大，非金属元素越活泼。

2．确定成键元素化合价的正负

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；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。

3．判断化学键的类型

一般认为：

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；如果两个成键元素原子间的电负性差小于1.7，它们之间通常形成共价键。

1．不能把电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。

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。

　已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。

下面给出14种元素的电负性：

元素

电负性

1.5

2.0

1.5

2.5

3.0

4.0

1.0

元素

电负性

1.2

3.0

0.9

3.5

2.1

2.5

1.8

已知：

一般认为两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。

（1）根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是________。

（2）判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？

Mg3N2　　BeCl2　　AlCl3　　SiC

2．下列有关电负性的说法中，不正确的是（　　）

A．元素的电负性越大，原子在化合物中吸引电子的能力越强

B．主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大

C．在元素周期表中，元素电负性从左到右呈现递增的趋势

D．在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显正价

【课外资料】

对角线规则

元素周期表中某一元素及其化合物的性质和它左上方或右下方的另一元素的性质相似，这种现象称为“对角线规则”。

在2、3周期中，具有典型“对角线”规则的元素有3对：

锂与镁、铍与铝、硼和硅。

有人认为是这些元素的电负性相近造成的。

（1）锂与镁的相似性。

①锂在氧气中燃烧和镁一样只生成氧化物，而其他碱金属在氧气中燃烧则生成过氧化物或超氧化物；

②锂和镁都能直接与氮作用，而其他碱金属不与氮直接反应；

③锂和镁的氟化物、碳酸盐、磷酸盐都难溶与水，而其他碱金属的相应盐都易溶于水；

④含水氯化物受热发生水解。

（2）硼和硅的相似性。

①密度相近（硼为2.35g/cm3，硅为2.336g/cm3）；

②氢化物在常温下都是气体；

③遇水都能完全水解。

　下列各组元素中，电负性非常接近的是（　　）

A．Be和Al　　　　　　　　B．Be和Mg

C．Be和BD．Be和K

小结

第二单元元素性质的递变规律

第1课时原子核外电子排布的周期性

考查点一　核外电子排布与周期表的结构

1．（双选）短周期元素X、Y的原子序数相差2。

下列有关叙述正确的是

A．X与Y不可能位于同一主族

B．X与Y一定位于同一周期

C．X与Y可能形成共价化合物XY

D．X与Y可能形成离子化合物XY

2．某元素的最高正价与负价的代数和为4，则该元素原子的最外层电子数为

A．4　　　　B．5　　　　C．6　　　　D．7

3．X元素能形成H2X和XO2两种化合物，该元素的原子序数是

A．13B．14C．15D．16

4．下列各组元素按最高正价由高到低、负价绝对值由低到高顺序排列的是

A．Na、Mg、AlB．F、O、N

C．N、O、FD．S、P、Si

5．元素X的最高正价和负价的绝对值之差为6，元素Y原子次外层与元素X原子次外层均为8个电子，X、Y的离子具有相同的电子排布，X、Y形成的化合物是

A．MgF2B．MgCl2C．CaCl2D．CaBr2

6．（双选）下列说法中错误的是

A．原子及其离子的核外电子层数等于该元素所在的周期数

B．元素周期表中从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

D．同一元素的各种同位素的物理性质、化学性质均相同

7．国际无机化学命名委员会在1989年做出决定：

把长式周期表原先的主、副族及族序号取消，从左到右改为第1～18列，碱金属为第1列，稀有气体为第18列，按这个规定，下列说法不正确的是

A．第15列元素的最高价氧化物为R2O5

B．第2列元素中肯定没有非金属元素

C．第17列元素的第一种元素无含氧酸

D．第16、17列元素都是非金属元素

8．如果周期表出现第8周期，你推测有______种元素，最后一种是________（填“金属”或“非金属”）元素。

9．某元素的原子序数为29，试问：

（1）此元素原子的电子总数是多少？

（2）它有多少个电子层？

（3）它的价电子排布式是什么？

（4）它属于第几周期？

第几族？

（5）它有多少个未成对电子？

考查点二　元素周期表的分区

10．下列各组元素都属于p区的是

A．原子序数为1、2、7的元素

B．O、S、P

C．Fe、Ar、Cl

D．Na、Li、Mg

考查点三　元素性质与元素周期律

11．下表列出的是部分元素的原子序数，有关该表中元素的下列说法中正确的是

A.每一横行元素其原子的电子层数相同

B．第一纵行元素其原子的最外层电子数相同

C．中间一纵行元素不易与其他元素结合

D．中间一纵行元素金属性（或非金属性）强弱介于左右两纵行元素之间

12．a元素的阴离子、b元素的阴离子和c元素的阳离子具有相同的电子层结构。

已知a的原子序数大于b的原子序数，则a、b、c三种离子半径大小的顺序是

A．a＞b＞c　　　　　　B．b＞a＞c

C．c＞a＞bD．c＞b＞a

13．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是

A．1s22s22p63s23p2B．1s22s22p3

C．1s22s22p2D．1s22s22p63s23p4

14．用元素符号回答原子序数为11～18的元素的有关问题：

（1）除稀有气体外原子半径最大的是__________________________________；

（2）最高价氧化物的水化物碱性最强的是______________________________；

（3）最高价氧化物的水化物呈两性的是________________________________；

（4）最高价氧化物的水化物酸性最强的是______________________________；

（5）能形成气态氢化物且最稳定的是__________________________________。

15．Ⅰ.用“＞”或“＜”回答下列问题：

（1）酸性：

H2CO3____H2SiO3，H2SiO3____H3PO4；

（2）碱性：

Ca（OH）2______Mg（OH）2，Mg（OH）2________Al（OH）3；

（3）气态氢化物稳定性：

H2O____H2S，H2S____HCl；

（4）还原性：

H2O____H2S，H2S____HCl；

（5）酸性：

H2SO4____H2SO3，HClO4____HClO。

Ⅱ.从以上可以归纳出：

（1）元素的非金属性越强，其对应最高价氧化物的水化物的酸性越________。

（2）元素的金属性越强，其对应最高价氧化物的水化物的碱性越________。

（3）元素的________性越强，其对应气态氢化物的稳定性越________。

（4）非金属性越强的元素生成的气态氢化物，其还原性越________。

（5）同种非金属元素形成的含氧酸，其成酸元素价态越高，其酸性也越

________。

16．今有A、B、C、D四种短周期元素，它们的核电荷数依次增大，A与C、B与D分别是同族元素，B、D两元素的质子数之和是A、C质子数之和的两倍，这四种元素中有一种元素的单质易溶于CS2溶剂。

（1）确定四种元素分别是：

A_________，B_________，C_________，D_________。

（2）写出B的轨道表示式_____________，D的电子排布式________________。

（3）两种均含四种元素的化合物相互反应放出气体的化学方程式为

_________________________________________________________________。

17．有X、Y、Z、W四种短周期元素，原子序数依次增大，其核电荷数总和为38，Y元素原子最外层电子数占核外电子总数的

，W元素原子最外层电子数比同周期Z元素多5个电子，且W和Y不属于同一主族。

（1）写出元素符号：

X______________、Y______________、Z______________、

W______________；

（2）Z、W两元素的最高价氧化物的水化物之间发生反应的方程式是

_________________________________________________________________；

（3）这四种元素组成的一种化合物，化学式是__________________________。

第2课时元素性质的递变规律

考查点一　电离能及其递变规律的应用

1．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外围电子构型为2s22p6的原子　③2p

轨道为半满的元素　④电负性最大的元素

A．①②B．③④C

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