新授课
第一章 原子结构与元素性质
第5课时 元素性质及其变化规律
【学习目标】
1.认识原子半径的变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 2.认识元素的电离能变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 3.认识元素的电负性的周期性变化并能从电子排布的角度进行解释。
【学习活动】
学习任务
目标一：认识原子半径的变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p20内容，完成下列问题。 1.影响原子半径的主要因素有哪些？如何影响？ 2.元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？ 3.元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？ 任务2：元素的原子半径及相应的比例模型： 1.电子层数多的原子半径一定大吗 2.举例说明电子层结构相同的微粒,其微粒半径大小的比较有什么规律 3.元素周期表中元素原子得失电子能力有什么规律 试从原子半径和价电子数角度进行定性解释。 4．为什么过渡元素的原子半径在同一周期内变化幅度不大？ 【知识拓展】 原子半径同周期元素，随着原子序数递增，其原子半径逐渐减小(稀有气体除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)同主族元素，随着电子层数递增，其原子半径逐渐增大。例：r(Li)r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小。例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例：r(Li＋)r(Na＋)>r(Mg2＋)
目标二：认识元素的电离能变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p22内容，完成下列问题。 1．电离能和第一电离能、第二电离能的区别？第一电离能有何意义？ 2.前四周期元素第一电离能(I1)的变化如图所示。 ①仔细观察第一电离能变化示意图,说一说元素第一电离能的总体变化趋势是什么样的 ②同一周期从左到右，第一电离能如何变化？同主族从上到下，第一电离能为什么逐渐减小？ ③为什么ⅡA族，ⅤA族元素的第一电离能大于相邻的元素？ 3.下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。 元素NaMgAl电离能 （kJ·mol—1） 4967385784 5621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293
为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？ 任务2：比较金属活泼性常用的方法有以下两种： 常见金属在溶液中的活动性顺序为 第一电离能数值(kJ·mol－1) 镁738铝577
将相同的镁片和铝片分别加入等量等浓度的盐酸中，镁片上生成气泡的速率比铝片要快很多，这说明镁比铝在盐酸溶液中更活泼，但是两者的另外一个能够衡量金属性强弱的数值——电离能的数值大小却正好相反，产生这个差异的原因是什么？ 2.如何利用电离能判断金属性与非金属性强弱 如何判断同一元素各级电离能之间的大小关系
目标三：认识元素的电负性的周期性变化并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p25-p26内容，完成下列问题。 1.电负性是以氟元素的电负性4.0作为标准计算出来的，请问电负性大约为2的元素应该在周期表的什么位置？ 2．同周期，从左到右，元素的电负性如何变化？同主族，从上到下，元素的电负性又如何变化？ 3.不同元素的原子在化合物中吸引电子的能力大小可用电负性表示，若电负性越大，则原子吸引电子的能力越大，在所形成的分子中成为显负电性的一方。如图为周期表中主族元素的电负性数据： ①分析上表中的数据，元素电负性的数值大小与元素金属性、非金属性强弱有何关系？推测周期表中电负性最大的应是哪种元素？ ②以第三周期和碱金属元素为例，判断同周期主族元素电负性的变化规律是什么？同主族元素电负性的变化规律是什么？ 【方法小结】 电负性的应用 任务2： 1.①电负性的研究对象和第一电离能的研究对象一样吗？ ②电负性越大的元素，非金属性越强吗？第一电离能越大吗？ 2.①经验规则告诉我们，当形成化学键的两个原子元素的电负性差值大于1.7时，所形成的一般为离子键，当小于1.7时，形成的一般是共价键，根据表格中的数据，判断AlCl3形成化学键的类型是什么？你能进一步判断AlBr3形成化学键的类型吗？并说明你判断的理由？ ②电负性是衡量元素原子对键合电子吸引力的大小，以NH3为例，化合物中不同元素表现的化合价与其电负性有何关系？ ③结合电负性数值判断乙醇中两个碳的化合价分别是多少
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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第一章 原子结构与元素性质
第5课时 元素性质及其变化规律
【学习目标】
1.认识原子半径的变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 2.认识元素的电离能变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 3.认识元素的电负性的周期性变化并能从电子排布的角度进行解释。
【学习活动】
学习任务
目标一：认识原子半径的变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p20内容，完成下列问题。 1.影响原子半径的主要因素有哪些？如何影响？ 参考答案：影响因素：一是电子的能层数，二是核电荷数。能层越多，电子之间的负电排斥使原子的半径增大；而核电荷数越大，核对电子的引力就越大，使原子的半径减小。 2.元素周期表中的同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？ 参考答案：同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小。其主要原因是：同周期主族元素电子的能层数相同，从左到右，核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势，大于最外层电子数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势。 3.元素周期表中的同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？如何解释这种趋势？ 参考答案：同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。其主要原因是：同主族元素从上到下，电子能层数的增加使电子间的排斥增强而引起原子半径增大的趋势，大于核电荷数的增加使核对电子的吸引增强而引起原子半径减小的趋势。 任务2：元素的原子半径及相应的比例模型： 1.电子层数多的原子半径一定大吗 参考答案：不一定,例如锂原子比氯原子少一个电子层,但是原子半径大于氯原子。 2.举例说明电子层结构相同的微粒,其微粒半径大小的比较有什么规律 参考答案：电子层结构相同的微粒,核电荷数越大,原子核对外层电子的吸引作用越大,其微粒半径越小。例如:r(N3-)>r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。 3.元素周期表中元素原子得失电子能力有什么规律 试从原子半径和价电子数角度进行定性解释。 参考答案：同周期元素原子的电子层数相同,从左到右原子半径逐渐减小,原子核对外层电子的吸引作用逐渐增强。因此,除稀有气体元素外,从左到右,元素原子失去电子的能力越来越弱,获得电子的能力越来越强。同主族元素原子的价电子数相同,但自上而下原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引作用逐渐减弱。因此,自上而下,金属元素原子失去电子的能力越来越强,非金属元素原子获得电子的能力越来越弱。同周期元素和同主族元素原子结构递变的综合结果是:位于元素周期表中金属元素与非金属元素分界线周围元素的原子获得或失去电子的能力都不强。 4．为什么过渡元素的原子半径在同一周期内变化幅度不大？ 参考答案：同一周期过渡元素增加的电子都分布在(n－1)d轨道上，电子间的排斥作用与核对电子吸引作用大致相当，所以过渡元素的原子半径在同一周期内变化幅度不大。 【知识拓展】 原子半径同周期元素，随着原子序数递增，其原子半径逐渐减小(稀有气体除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)同主族元素，随着电子层数递增，其原子半径逐渐增大。例：r(Li)r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)电子层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小。例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例：r(Li＋)r(Na＋)>r(Mg2＋)
目标二：认识元素的电离能变化规律并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p22内容，完成下列问题。 1．电离能和第一电离能、第二电离能的区别？第一电离能有何意义？ 参考答案：电离能是指气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量。第一电离能是元素原子失去一个电子的电离能，在此基础上再失去一个电子的电离能称为第二电离能。 第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度，第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子。 2.前四周期元素第一电离能(I1)的变化如图所示。 ①仔细观察第一电离能变化示意图,说一说元素第一电离能的总体变化趋势是什么样的 参考答案：同一周期的元素,从左到右,元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势;同主族元素,总体上自上而下第一电离能逐渐减小。 ②同一周期从左到右，第一电离能如何变化？同主族从上到下，第一电离能为什么逐渐减小？ 参考答案：同周期元素的第一电离能，从左到右递变的总趋势是依次增大，原因是核电荷数增多，而能层数不变，核电荷对核外电子的吸引力增大。 同主族元素的第一电离能，从上到下递变的总趋势是依次降低，原因是核外电子的层数增加而且原子半径递增，核电荷对最外层电子的吸引力降低。 ③为什么ⅡA族，ⅤA族元素的第一电离能大于相邻的元素？ 参考答案：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)或半充满(p3、d5、f7)或全充满(p6、d10、f14)结构时原子处于能量较低状态(即洪特规则特例)，所以失电子所需能量较大，即I1较大。ⅡA族元素原子满足ns2np0、ⅤA族元素原子满足ns2np3，故它们的第一电离能大于相邻元素。 3.下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。 元素NaMgAl电离能 （kJ·mol—1） 4967385784 5621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293
为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？ 参考答案：随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多，所以原子的逐级电离能越来越大。 钠的第一电离能比第二电离能小很多，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以钠容易失去一个电子形成+1价钠离子；镁的第一电离能和第二电离能相差不多，但第二电离能比第三电离能小很多，说明镁容易失去两个电子形成+2价镁离子；铝的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不多，但第三电离能比第四电离能小很多，说明铝容易失去三个电子形成+3价铝离子 任务2：比较金属活泼性常用的方法有以下两种： 常见金属在溶液中的活动性顺序为 第一电离能数值(kJ·mol－1) 镁738铝577
将相同的镁片和铝片分别加入等量等浓度的盐酸中，镁片上生成气泡的速率比铝片要快很多，这说明镁比铝在盐酸溶液中更活泼，但是两者的另外一个能够衡量金属性强弱的数值——电离能的数值大小却正好相反，产生这个差异的原因是什么？ 参考答案：由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者并不完全一致。电离能是气态原子或气态离子失去一个电子所需的最小能量，而金属活动性是指金属单质在溶液中的活泼性，受电离能和其他能量变化总和的影响，故二者并不完全一致。 2.如何利用电离能判断金属性与非金属性强弱 如何判断同一元素各级电离能之间的大小关系 参考答案：一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。 同一元素的逐级电离能的大小关系为I1目标三：认识元素的电负性的周期性变化并能从电子排布的角度进行解释。 任务1：阅读教材p25-p26内容，完成下列问题。 1.电负性是以氟元素的电负性4.0作为标准计算出来的，请问电负性大约为2的元素应该在周期表的什么位置？ 参考答案：电负性用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。 氟元素非金属性最强为4.0，则电负性大约为2的元素应该既具有金属性又具有非金属性，应该在金属和非金属的分界线处。 2．同周期，从左到右，元素的电负性如何变化？同主族，从上到下，元素的电负性又如何变化？ 参考答案：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大；同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小。 3.不同元素的原子在化合物中吸引电子的能力大小可用电负性表示，若电负性越大，则原子吸引电子的能力越大，在所形成的分子中成为显负电性的一方。如图为周期表中主族元素的电负性数据： ①分析上表中的数据，元素电负性的数值大小与元素金属性、非金属性强弱有何关系？推测周期表中电负性最大的应是哪种元素？ 参考答案：元素的电负性数值越大，元素的非金属性越强，元素的电负性数值越小，元素的金属性越强；元素周期表中电负性最大的元素是F。 ②以第三周期和碱金属元素为例，判断同周期主族元素电负性的变化规律是什么？同主族元素电负性的变化规律是什么？ 参考答案：上表中第三周期主族元素从Na→Cl，电负性从0.9→3.0，逐渐增大，故同一周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大。碱金属元素从Li→Cs，电负性从1.0→0.7，逐渐减小，故同一主族从上而下，电负性逐渐减小。 【方法小结】 电负性的应用 任务2：1.①电负性的研究对象和第一电离能的研究对象一样吗？ 参考答案：第一电离能研究所有元素，包括稀有气体；电负性研究原子对键合电子的吸引力大小，稀有气体很少形成共价键，故不做研究。 ②电负性越大的元素，非金属性越强吗？第一电离能越大吗？ 提示：元素电负性越大，非金属性越强，但第一电离能不一定越大，例如电负性N＜O，而第一电离能N＞O。 2.①经验规则告诉我们，当形成化学键的两个原子元素的电负性差值大于1.7时，所形成的一般为离子键，当小于1.7时，形成的一般是共价键，根据表格中的数据，判断AlCl3形成化学键的类型是什么？你能进一步判断AlBr3形成化学键的类型吗？并说明你判断的理由？ 参考答案：AlCl3中，Cl与Al的电负性的差值是3.0－1.5＝1.5＜1.7，故AlCl3形成的是共价键。由于Br的电负性小于Cl，故AlBr3中Br与Al的电负性的差值小于1.5(小于1.7)，AlBr3中形成的也是共价键。 ②电负性是衡量元素原子对键合电子吸引力的大小，以NH3为例，化合物中不同元素表现的化合价与其电负性有何关系？ 参考答案：NH3分子中，电负性较大的N元素表现负价，电负性较小的H表现正价。 ③结合电负性数值判断乙醇中两个碳的化合价分别是多少 参考答案：与氧原子直接相连的碳化合价为-1价,另一个碳化合价为-3价。
【学习总结】
回顾本课所学，画出思维导图
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