1、第3节 原子结构与元素性质学习要求 1.能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释。2.能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性。素养目标 能运用电离能、电负性、电子亲和能定量衡量或比较原子获得或失去电子的能力。一、主族元素原子得、失电子的能力 1同周期规律：各元素原子的电子层数相同，从左到右原子半径逐渐，有效核电荷数依次增大，原子核对电子的吸引作用逐渐，因而原子失电子能力，得电子能力增强。2同主族规律：各元素原子价电子数相同，自上而下原子半径逐渐
2、，原子核对最外层电子的吸引作用逐渐，所以金属元素原子失电子能力，非金属元素原子得电子的能力。减小减弱增大减弱增强减弱增强二、电离能及其变化规律 1概念 气态原子或气态离子失去所需要的最小能量叫做电离能，常用符号表示，单位是。2意义 判断金属原子在气态时失去电子的难易程度。电离能越小，表示在气态时该原子越失去电子；反之，电离能越大，表示在气态时该原子越电子。一个电子IkJmol1容易难失去3分类(1)第一电离能是处于原子失去电子，生成价气态阳离子所需要的能量，符号为I1。表示为M(g)=M(g)e I1(2)第二电离能是由阳离子再失去形成所需要的能量，符号为I2。表示为M(g)=M2(g)e I
3、2(3)依次还有第三电离能I3，第四电离能I4等。基态的气态1个11价气态一个电子2价气态阳离子4元素逐级电离能的变化规律 同一元素的电离能按I1、I2、I3顺序逐级。5元素第一电离能的变化规律 元素第一电离能呈现性变化。(1)同周期从左到右，元素的第一电离能总体上呈现的趋势。(2)同主族自上而下，元素的第一电离能逐渐。(3)同周期从左到右，过渡元素的第一电离能变化不太规则，第一电离能略有。增大周期增大减小增加三、电负性的变化规律及应用 1电负性(1)定义：元素的原子在化合物中能力的标度。(2)意义：元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越；反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸
4、引电子的能力越。(3)标准：以氟的电负性为作为标准，得出各元素的电负性。吸引电子强弱4.02电负性周期性变化规律(1)同一周期，从左到右，元素的电负性逐渐。(2)同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐。(3)电负性大的元素集中在周期表的，电负性小的元素集中在周期表的。(4)同一副族，自上而下，元素的电负性大体上呈逐渐的趋势。增大减小右上角左下角减小3电负性的应用(1)判断元素的类别 通常，电负性小于2的元素大部分是金属元素，电负性大于2的元素大部分是元素。(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；金属元素的电负性越小，金属元素越。(3)判断化合物中元素化合价的正负 在化合物中，
5、电负性大的元素易呈现价，电负性小的易呈现正价。(4)利用元素的电负性差值可以判断化学键的性质 电负性差值大的元素原子之间主要形成键，电负性差值小或相同的非金属元素的原子之间主要形成键。活泼活泼非金属负离子共价四、元素的化合价及元素周期律的实质 1元素的化合价(1)决定因素：元素的化合价与原子的核外电子排布特别是有着密切关系。(2)规律：除族的某些元素和0族外，元素的最高正价数族序数。非金属元素的最高化合价和它的负化合价的绝对值之和(氢、氟、氧除外)。一般过渡元素具有多种价态。价电子排布82元素周期律的实质(1)元素性质的周期性变化取决于元素的周期性变化。(2)同主族元素性质的相似性取决于原子的
6、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。(3)主族元素是金属元素还是非金属元素取决于。核外电子排布核外电子层数的增加原子中价电子的多少自 我 检 测 1判断正误，正确的打“”；错误的打“”。(1)电子层数越多，原子半径一定就越大。()(2)质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大。()(3)核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同。()(4)第一电离能的周期性递变规律是原子半径、化合价、电子排布周期性变化的结果。()(5)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小。()(6)铝的第一电离能比镁的第一电离能大。()(7)第一电离能小的元素的金属性一定强。()(8)同周期元素的第一电离
7、能随着原子序数的增加大体上呈现增大的趋势。()(9)电负性是相对的，所以没有单位。()(10)金属元素的电负性较小、非金属元素的电负性较大。()(11)电负性小于1.8的元素一定是金属元素。()(12)根据“对角线”规则，B和Mg元素的电负性接近。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)2已知An、B(n1)、Cn、D(n1)都有相同的电子层结构，则原子半径由大到小的顺序是()ACDBABABCD CDCABDABDC 解析 A、B、C、D四种元素的相对位置如下表：根据原子半径大小变化规律可知ABDC。D C A B 答案 D 3下列元素按电负性由
8、大到小顺序排列的是()AK、Na、LiBN、O、F CAs、P、N DF、Cl、S 答案 D 解析 同一周期元素从左到右电负性逐渐增大；同一主族元素从上到下电负性逐渐减小。4(1)Z基态原子的M层与K层电子数相等，Z所在周期中第一电离能最大的主族元素是_。(2)b、c、d是短周期元素，原子序数依次增大。b的价电子层中的未成对电子有3个，c的最外层电子数为其内层电子数的3倍，d与c同族。b、c、d中第一电离能最大的是_(填元素符号)。解析(1)Z是镁元素，第三周期中第一电离能最大的主族元素是氯元素。(2)b是氮元素，c是氧元素，d是硫元素。第一电离能：NOS。答案(1)氯(Cl)(2)N 学习任
9、务一、电离能规律及其应用【深度思考】1下表是第二周期元素的第一电离能数据：元素 Li Be B C N O F Ne 第一电离能(kJ/mol)502.3 899.5 800.6 1 086.4 1 402.3 1 314.0 1 681.0 2 038(1)将上表数据，分别以原子序数和电离能为横、纵坐标画一草图。(2)讨论LiNe电离能变化的总趋势。(3)试从电子排布解释该图中两处反常现象。提示(1)从Li到Ne电离能变化的总趋势草图如下图。(2)LiNe电离能变化的总趋势为增大。(3)电离能大小反常的是Be、N。Be的2s能级有2个电子，为全充满的稳定结构，所以第一电离能是Be比B大。N的
10、2p能级有3个电子，为半充满的较稳定结构，所以第一电离能是N比O大。2Mn、Fe均为第四周期过渡元素，两元素的部分电离能数据列于下表：元素 Mn Fe 电离能/kJmol1 I1 717 759 I2 1 509 1 561 I3 3 248 2 957 回答下列问题：Mn元素价电子层的电子排布式为_，比较两元素的I2、I3可知，气态 Mn2再失去一个电子比气态Fe2再失去一个电子难，对此，你的解释是_ 提示 3d54s2 由Mn2转化为Mn3时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态(或Fe2转化为Fe3时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态)【名
11、师点拨】1影响电离能的因素及变化规律 电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子的排布。(1)核电荷数、原子半径对电离能的影响 同周期元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子半径减小，I1总体上有增大的趋势(而非逐渐增大，因A、A元素出现特殊情况)。碱金属元素的I1最小，稀有气体元素的I1最大。同主族元素从上到下，原子半径增大起主要作用，元素的I1逐渐减小。(2)核外电子层排布对电离能的影响 某原子或离子具有全充满、半充满、全空的电子排布时，电离能较大。如A族元素、A族元素比同周期左右相邻元素的I1都大，这是因为A族的元素原子的最外层原子轨道为ns2全充满np
12、0全空稳定状态，A族的元素原子的最外层原子轨道为np3半充满的稳定状态。各周期稀有气体元素的I1最大，原因是稀有气体元素的原子各轨道具有全充满的稳定结构。通常情况下，元素的电离能逐级增大。因为离子的电荷正值越来越大，离子半径越来越小，所以失去这些电子逐渐变难，需要的能量越来越高。当相邻逐级电离能突然变大时，说明电子的电子层发生了变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。2电离能的应用(1)比较元素金属性的强弱一般情况下，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子层排布由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此元素的电离能会发生突变。(3
13、)确定元素的化合价如果In1In InIn1，即电离能在 In 与 In1 之间发生突变，则元素的原子易形成n价离子，并且主族元素的最高化合价为n 价(或只有n 价、0 价)。某元素的逐级电离能，若 I2I1，则该元素通常显1 价；若 I3I2，则该元素通常显2价；若 I4I3，则该元素通常显3 价。过渡元素的价电子数较多，且各级电离能之间相差不大，所以常表现多种化合价。如锰元素通常有27 多种化合价。答案 A A第三周期所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大 C在所有元素中，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 解析 同周期中碱金属元素的第一电离
14、能最小，稀有气体最大，故A正确，C错误。由于镁的核外电子排布为3s2属全充满结构，原子的能量较低，具有相对较大的第一电离能；而铝的核外电子排布为3s23p1，原子的能量较高，具有相对较小的第一电离能，故B错误。D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D错误。【典例1】下列说法中正确的是()【变式训练1】下列原子的价电子排布中，对应第一电离能最大的是()Ans2np1Bns2np2 Cns2np3Dns2np4 解析 当原子轨道处于全满、半满时，具有的能量较低，原子比较稳定，第一电离能较大。答案 C【变式训练2】(1)元素Mn与O中，第一电离能较大的是_。(2)元素铜与镍的第二电离能分别为
15、：ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi的原因是_。(3)根据元素周期律，原子半径：Ga_As，第一电离能：Ga_As。(填“大于”或“小于”)(4)N、O、S中第一电离能最大的是_(填元素符号)。答案(1)O(2)铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子(3)大于 小于(4)N 学习任务二、电负性规律及其应用【观图思考】请总结元素电负性周期性变化规律。提示 一般来说，除稀有气体元素外，同一周期从左到右，元素的电负性逐渐变大；同一主族从上到下，元素的电负性逐渐变小，对副族元素而言，同族元素的电负性也大体呈现这种变化趋势。因此，电负性最大的元素是
16、位于元素周期表右上角的氟(稀有气体除外)，电负性最小的元素是位于元素周期表左下角的铯(钫是放射性元素，除外)。【典例2】下列对电负性的理解不正确的是()A电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准 B元素电负性的大小反映了元素原子对键合电子吸引力的大小 C元素的电负性越大，则元素的非金属性越强 D元素的电负性是元素固有的性质，与原子结构无关 解析 一般来说，同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，因此电负性与原子结构有关，D项错误。答案 D【变式训练3】元素电负性随原子序数的递增而增大的是()ANa K RbBN P As CO S ClDSi P Cl 解析
17、 一般来说，同周期元素从左到右，电负性逐渐增大；同主族元素从上到下，电负性逐渐减小。答案 D【变式训练4】下列是元素周期表中的部分元素，请回答下列有关问题：(1)写出下列元素的符号：_，_，_。族 周期 A A A A A A A 0 2 3 4 (2)上述表中的元素中，最活泼的金属元素是_(填元素符号，下同)，非金属性最强的元素是_，最不活泼的元素是_。(3)上述表中元素的最高价氧化物对应的水化物中，酸性最强的是_(填化学式，下同)，碱性最强的是_，属于两性氢氧化物的是_，写出这三种物质之间相互反应的化学方程式：_，_，_。(4)上述表中的元素(不考虑0族元素)中，原子半径最小的是_(填元素
18、符号，下同)，原子半径最大的是_。(5)在与中，化学性质较活泼的是_(填元素符号)；在与中，其单质的 氧 化 性 较 强 的 是 _(填 元 素 符 号)，请 设 计 实 验 加 以 证 明：_ _。解析 首先根据元素在周期表中的位置确定各元素，然后根据元素周期表中元素性质的递变规律进行分析、判断，同时再结合相关元素的化合物的性质进行实验设计。答案(1)N Si S(2)K F Ar(3)HClO4 KOH Al(OH)3 3HClO4Al(OH)3=Al(ClO4)33H2O HClO4KOH=KClO4H2O KOHAl(OH)3=KAl(OH)4(4)F K(5)Na Cl 氯水与溴化钠溶液反应，溶液变为橙色
