【化学】元素周期律 课件 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

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1、第二课时元素周期律学习目标1.能说出元素电离能、电负性的含义。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,推测元素的化合价,推测化学键的类型。2.能描述主族元素原子半径、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。3.通过核外电子排布的规律,认识原子半径、第一电离能、电负性变化的一般规律。4.建构元素周期律模型,并利用模型分析和解释一些常见元素的性质。实质:元素性质的周期性变化是的必然结果。元素周期律元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化元素原子核外电子排布周期性变化元素性质的周期性变化结论:随着原子序数的递

2、增,元素原子的核外电子层排布呈现周期性的变化。一.同周期主族元素的化合价递变规律从左到右,同周期主族元素的最高正价逐渐升高,数值上等于主族序数;最低化合价绝对值逐渐减小。结论:随着原子序数的递增,元素的化合价呈现周期性的变化。主族元素族序数最高正价价电子数非金属最低负化合价的绝对值+最高正价=8二、元素金属性与非金属性的周期性变化结论:随着原子序数的递增,元素的金属性和非金属性呈现周期性的变化。4+24+3强金属元素失去电子的能力金属元素的金属性金属单质的还原性对应阳离子的氧化性与水或酸反应的剧烈程度最高价氧化物对应水化物的碱性LiNaKRbCsLiNaKRbCsLiNaKRbNa+K+Rb+

3、Cs+LiNaKRbCsLiOHNaOHKOHRbOHClBrIAtFClBrIAtF2Cl2Br2I2At2F-Cl-Br-I-Cl2Br2I2At2HFHClHBrHIHAtHClO4HBrO4HIO4HAtO4结论:随着原子序数的递增,元素的原子半径呈现周期性的变化。三.原子半径1、决定原子半径大小的因素:电子的能层数:电子的能层越多,原子的半径越大;核电荷数:核电荷数越大,原子核对电子的引力也就越大,将使原子的半径缩小。电子的能层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性的递变。结论:随着原子序数的递增,元素的原子半径呈现周期性的变化。三.原子半径2、原子半径的变化规律:同周期主

4、族元素,从左到右,原子具有的电子的能层数相同,但随着核电荷数的增加,原子核对电子的引力逐渐增大,从而使原子半径逐渐减小;同主族元素,从上到下,原子具有的电子的能层数逐渐增多,使原子半径逐渐增大;虽然自上到下核电荷数也增大,可使原子半径逐渐减小,但能层数增多是主要因素,故最终原子半径逐渐增大。微粒半径的比较规律1.“三看”规律比较微粒半径的大小“一看”电子层数:“二看”核电荷数:“三看”核外电子数:当电子层数不同时,电子层越多,半径越大。当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。2.原子、离子半径的大小比较(1)同电子层数:一般来说,当电子

5、层数相同时,随着核电荷数的增加,其原子半径(或离子半径)逐渐减小(稀有气体除外),有“序小径大”的规律。如r(11Na)r(12Mg)、r(Na+)r(Mg2+)。(2)同主族:一般来说,当最外层电子数相同时,电子层数越多,原子(或离子)半径越大。如:r(Na)r(K)、r(F)r(Cl)、r(Na+)r(K+)、r(F-)AB,则:r(C)r(B)。(4)对同一种元素来说,原子半径阳离子的半径,如r(Na)r(Na+);原子半径阴离子的半径,如r(Cl)r(Fe2+)r(Fe3+),r(H-)r(H)r(H+)。稀有气体元素的原子半径的测量标准和其他元素原子半径的测量标准不同,不作比较。试比

6、较O2-F-Na+Mg2+Al3+的半径大小O2-F-Na+Mg2+Al3+阴上阳下、序大径小核外电子排布相同的阴阳离子B下列微粒半径大小比较正确的是()A.Na+Mg2+Al3+Cl-Na+Al3+C.NaMgAlSD.CsRbKdB离子的还原性Y2ZC氢化物的稳定性H2YHZD原子半径XW四.电离能1、定义:气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能。常用符号I1表示，单位为kJmol1。2、元素第一电离能的意义: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.M(g)M(g)e I1（第一电离能）M(g)M2(g

7、)e I2（第二电离能）四.电离能3、电离能的变化规律:每个周期第一种元素(氢或碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素（稀有气体元素原子）的第一电离能最大,同周期自左至右,元素的第一电离能呈增大的趋势。同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。特别提醒通常情况下,第一电离能大的主族元素电负性大,但A族、A族元素原子的外围电子排布分别为ns2、ns2np3这两族元素原子第一电离能大于左、右相邻元素。4.影响电离能的因素电离能的数值大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径以及原子的电子构型。(1)一般来说,同一周期的元素具有相同的能层数,从左到右核电荷数增大,原子的半径减小,原子核对最外层电子的吸

8、引作用增大,因此,越靠右的元素越不易失去电子,电离能也就越大。(2)同一主族元素能层数不同,最外层电子数相同,原子半径逐渐增大起主要作用,因此原子半径越大,原子核对最外层电子的吸引作用越小,越易失去电子,电离能也就越小。(3)电子构型是影响电离能的第三个因素:可根据元素原子的电子构型判断或比较元素电离能的大小。如B和Al的第一电离能失去的电子是np能级的,该能级的能量比左边的ns能级的能量高;A族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态,均比较稳定,可以从电子构型的角度解释它们比左右相邻的元素的第一电离能大。5、逐级电离能(1)同一原子的逐级电离能越来越大。从气态基态正离子失去一个电子比从气态基

9、态原子中失去一个电子所需要的能量更多。(2)当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化,即失去同一能层中的电子时电离能相近,失去不同能层中的电子时电离能有很大的差距。6、金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序不一致金属活动性顺序表示自左向右,在水溶液中金属原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力,它是金属原子在气态时活泼性的量度。由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同,所以二者不完全一致。7、第一电离能与原子核外电子排布(1)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)、半充满(p3、d5、f7)或全充满(p6、d10、

10、f14)的结构时,原子的能量较低,该元素具有较大的第一电离能。(2)在同周期元素中,稀有气体的第一电离能最大。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,表示元素原子越来越难失去电子。(3)每隔一定数目的元素，主族元素原子的外围电子排布重复出现从 到 的周期性变化(第一周期除外)。ns1ns2np68、电离能的应用(1)确定元素核外电子的排布。如Li:I1I2I3,表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层),而且最外层上只有一个电子。(2)确定元素在化合物中的化合价。如K:I1I2I3,表明K原子容易失去一个电子形成+1价阳离子。(3)判断元素的金属性、非金属性强弱

11、:I1越大,元素的非金属性就越强;I1越小,元素的金属性就越强。五、电负性1、键合电子与电负性:元素相互化合时,原子中用于形成化学键的电子称为键合电子。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。2、电负性的意义:电负性越大的原子,对键合电子的吸引力越大。3、电负性大小的标准:以氟的电负性为4.0和锂的电负性为1.0作为相对标准。五、电负性4、电负性的变化规律: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。电负性的应用1.判断元素的金属性和非金属性及其强弱(1)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“

12、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。(3)电负性较大的元素集中在元素周期表的右上角。(4)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。电负性的应用2.判断化学键的类型如果两种成键元素电负性差值大于1.7,它们之间通常形成离子键;如果两种成键元素电负性差值小于1.7,它们之间通常形成共价键。【特例特例】NaH HF 特别提醒并不是所有电负性差值大于1.7的元素的原子都形成离子化合物,如

13、H电负性为2.1,F电负性为4.0,电负性差值为1.9,而HF为共价化合物,要注意这些特殊情况。4+2+14+3+2判断正误,正确的画“”,错误的画“”。(1)质子数相同的不同单核粒子,电子数越多半径越大。()(2)铝的第一电离能比镁的第一电离能大。()(3)短周期内钠元素的第一电离能最小。()(4)同周期元素从左到右第一电离能有增大的趋势,故第一电离能CNINi的原因是_CNOCOGeZn铜失去的是全充满的3d10电子，而镍失去的是4s1电子4、元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其

14、他元素的E1自左而右依次增大的原因是氮元素的E1呈现异常的原因是N的2p能级处于半充满状态，具有稳定性，故不易结合一个电子同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出的能量依次增大下图中的曲线分别表示元素的某种性质与核电荷数的关系(Z为核电荷数,Y为元素的有关性质):把与元素有关性质相符的曲线的字母填入相应横线上。(1)第A族元素原子的价层电子数:。(2)第三周期元素的最高正化合价:。(3)F-、Na+、Mg2+、Al3+四种离子的离子半径:。(4)第二周期元素的原子半径(不包括稀有气体):。(5)第二周期元素的第一电离能:。(1)B(2)C(3)A(4)D(5)E如图

15、是第三周期主族元素的某些性质随原子序数变化的柱形图,则y轴可表示()第一电离能电负性原子半径简单离子半径最高正化合价形成简单离子转移的电子数A.B.C.D.D2019全国卷，35（1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是A2019全国卷，35（1）在周期表中，与Li的化学性质最相似的邻族元素是_，该元素基态原子核外M层电子的自旋状态_（填“相同”或“相反”）。2019全国卷，35(2)(3)(2)Fe成为阳离子时首先失去_轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3价层电子排布式为_。4s4f5(3)比较离子半径：F_O2(填“大于”“等于”或“小于”)。小于2018全国

16、卷，35(1)(2)(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为_、_(填标号)。A.B.C.D.(2)Li与H具有相同的电子构型，r(Li)小于r(H)，原因是_。D CLi核电荷数较大2018全国卷，35(1)(2)(1)Zn原子核外电子排布式为_。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。1s22s22p63s23p63d104s2大于Zn原子核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子Ar3d104s2按要求回答问题：(1)半夹心结构催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯的聚合，其结构如下图所

17、示。组成M的元素中，电负性最大的是_(填名称)。(2)钛元素基态原子未成对电子数为_，能量最高的电子占据的能级符号为_。氧 3d2(3)已知Al的第一电离能为578kJmol1、第二电离能为1817kJmol1、第三电离能为2745kJmol1、第四电离能为11575kJmol1。请解释其第二电离能增幅较大的原因_。第二电离能I(Cu)_(填“”或“”)I(Zn)。基态铜原子核外电子占有的空间运动状态有_种。(4)以第二周期为例，除Be、N外，其他元素的第一电离能从左到右逐渐增大的原因是Al原子失去一个电子后，其3s上有2个电子为全满状态，较稳定29从左到右，随着核电荷数增加，原子半径逐渐减小

18、，原子核对外层电子的吸引能力逐渐增大，故元素的第一电离能从左到右逐渐增大(5)科学家可以通过_法发现太阳存在大量的铁元素，写出基态Fe原子的价电子排布图：从结构上分析Fe3比Fe2稳定的原因：_。SCN-常用来检测Fe3的存在，三种元素电负性由大到小的顺序为_。原子光谱Fe3价电子排布式为3d5，为半充满结构，而Fe2价电子排布式为3d6NSC2021全国甲卷，11W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Z的最外层电子数是W和X的最外层电子数之和，也是Y的最外层电子数的2倍。W和X的单质常温下均为气体。下列叙述正确的是()A.原子半径：ZYXWB.W与X只能形成一种化合物C.Y的氧化

19、物为碱性氧化物，不与强碱反应D.W、X和Z可形成既含有离子键又含有共价键化合物DW(H)X(N)Y(Al)Z(S)2021全国乙卷，11我国嫦娥五号探测器带回1.731kg的月球土壤，经分析发现其构成与地球土壤类似。土壤中含有的短周期元素W、X、Y、Z，原子序数依次增大，最外层电子数之和为15。X、Y、Z为同周期相邻元素，且均不与W同族。下列结论正确的是(）A.原子半径大小顺序为WXYZB.化合物XW中的化学键为离子键C.Y单质的导电性能弱于Z单质的D.Z的氧化物的水化物的酸性强于碳酸BW(O)X(Mg)Y(Al)Z(Si)2021福建卷某种食品膨松剂由原子序数依次增大的R、W、X、Y、Z五种

20、主族元素组成。五种元素分处三个短周期，X、Z同主族，R、W、X的原子序数之和与Z的原子序数相等，Y原子的最外层电子数是Z原子的一半。下列说法正确的是（）A简单氢化物的稳定性：WXZBY的氧化物是两性氧化物CR、W、X只能组成共价化合物D最高正价：YWXBR(H)W(N)X(O)Y(Al)Z(S)2021广东卷一种麻醉剂的分子结构式如图所示。其中，X的原子核只有1个质子；元素Y、Z、W原子序数依次增大，且均位于X的下一周期；元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法不正确的是()AXEZ4是一种强酸B非金属性：WZYC原子半径：YWEDZW2中，Z的化合价为+2价CX(H)Y(C)Z(O)W(F)

21、E(Cl)【2021海南卷】短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大，XY离子与Y2分子均含有14个电子；习惯上把电解饱和ZW水溶液的工业生产称为氯碱工业。下列判断正确的是()A.原子半径：WZB.最高价氧化物对应的水化物的酸性YXC.化合物ZXY的水溶液呈酸性D.(XY)2分子中既有键又有键BDX(C)Y(N)Z(Na)W(Cl)【2021河北卷】用中子轰击zNX原子产生粒子(即氮核24He)的核反应为：已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是（）A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2C.X和氢元素形成离子化合物D.6Y和7Y互为同

22、素异形体AY(Li)X(B)【2021河北卷】如图所示的两种化合物可应用于阻燃材料和生物材料的合成。其中W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，X和Z同主族，Y原子序数为W原子价电子数的3倍。下列说法正确的是（）A.X和Z的最高化合价均为+7价B.HX和HZ在水中均为强酸，电子式可表示为与C.四种元素中，Y原子半径最大，X原子半径最小D.Z、W和氢三种元素可形成同时含有离子键和共价键的化合物CDW(N)X(F)Y(P)Z(Cl)氯化铵【2021湖北卷】某离子液体的阴离子的结构如图所示，其中W、X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期非金属元素，W是有机分子的骨架元素。下列说法正确的是（）

23、AZ元素的最高价态为7B基态原子未成对电子数：WYC该阴离子中X不满足8电子稳定结构D最简单氢化物水溶液的pH：XMDW(C)X(N)Y(O)Z(F)M(S)【2021湖南卷】W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期主族元素，Y的原子序数等于W与X的原子序数之和，Z的最外层电子数为K层的一半，W与X可形成原子个数比为2：1的18e分子。下列说法正确的是（）A.简单离子半径：ZXYB.W与Y能形成含有非极性键的化合物C.X和Y的最简单氢化物的沸点：XYD.由W、X、Y三种元素所组成化合物的水溶液均显酸性BW(H)X(N)Y(O)Z(Na)【2021辽宁卷】某多孔储氢材料前驱体结构如图，M、W、X

24、、Y、Z五种元素原子序数依次增大，基态Z原子的电子填充了3个能级，其中有2个未成对电子。下列说法正确的是（）A.氢化物沸点：XYB.原子半径：MXYZC.第一电离能：WXYYB简单氢化物的还原性：XYC同周期元素形成的单质中Y氧化性最强D同周期中第一电离能小于X的元素有4种DX(P)Y(Cl)2020全国卷，111934年约里奥居里夫妇在核反应中用粒子(即氦核)轰击金属原子，得到核素，开创了人造放射性核素的先河：。其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是（）A.的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物C.X的原子半径小于Y的D.Y仅有一种含氧酸BX(Al)Y(P)2020全

25、国卷，13一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是()A.该化合物中，W、X、Y之间均为共价键B.Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应C.Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸D.X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构DW(H)X(B)Y(N)Z(Na)2020全国卷，13W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，四种元素的核外电子总数满足X+Y=W+Z；化合物XW3与WZ相遇会产生白烟。下列叙述正确的是()A.非金属性：WXYZB.原子半径：ZYXWC.元素X的含氧酸均为强酸D.Y的氧化物

26、水化物为强碱DW(H)X(N)Y(Na)Z(Cl)2019全国卷，13科学家合成出了一种新化合物（如图所示），其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半。下列叙述正确的是（）AWZ的水溶液呈碱性B元素非金属性的顺序为XYZCY的最高价氧化物的水化物是中强酸D该新化合物中Y不满足8电子稳定结构CW(Na)X(Si)Y(P)Z(Cl)2019全国卷，9今年是门捷列夫发现元素周期律150周年。下表是元素周期表的一部分，W、X、Y、Z为短周期主族元素，W与X的最高化合价之和为8。下列说法错误的是()A.原子半径：WXB.常温常压下，Y单质为固态C.气态氢化物热稳定性：Z

27、WD.X的最高价氧化物的水化物是强碱DW(N)X(Al)Y(Si)Z(P)2019全国卷，9X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10，X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是()A熔点：X的氧化物比Y的氧化物高B热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物CX与Z可形成离子化合物ZXDY的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸BX(C)Y(Mg)Z(Si)2018全国卷，12主族元素W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且均不大于20。W、X、Z最外层电子数之和为10；W与Y同族；W与Z形成的化合物可与浓硫酸反应，其生成物可腐蚀玻璃。下列说法正确的是()

28、A.常温常压下X的单质为气态B.Z的氢化物为离子化合物C.Y和Z形成的化合物的水溶液呈碱性D.W与Y具有相同的最高化合价BW(F)X(Na)X(Mg)Y(Cl)Z(K)Z(Ca)2018全国卷，10W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是()A.X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物B.Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键C.四种元素的简单离子具有相同的电子层结构D.W的氧化物对应的水化物均为强酸AW(N)X(O)Y(Na)Z(Cl)2018全国卷，13W、X、Y、Z均为短周期元素且原子序数依次增大，元素X和Z同族。盐YZW与浓盐酸反应，有黄绿色气体产生，此气体同冷烧碱溶液作用，可得到YZW的溶液。下列说法正确的是()A.原子半径大小为WXYZB.X的氢化物水溶液酸性强于Z的C.Y2W2与ZW2均含有非极性共价键D.标准状况下W的单质状态与X的相同DW(O)X(F)Y(Na)Z(Cl)