1、第 1 页 共 8 页第一章 原子结构与性质1-2 原子结构与元素的性质【学习目标】1进一步认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。2理解元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能、电负性说明元素的某些性质。3知道外围电子排布和价电子层的涵义及与元素周期表分区的联系。【学习重点】1元素的原子结构与元素周期表结构的关系； 2电离能、电负性与元素性质的关系；3原子半径、第一电离能、电负性的周期性变化。【学习难点】 1元素周期表的分区； 2电离能、电负性概念及应用【知识梳理】一、原子结构与元素周期表1-1 元素周期表的结构：（复习必修 1-1 内容）_个短周期（第_、_、_周期）
2、_个横行，即_个周期 _个长周期（第_、_、_、_周期）_个主族，AA共_个纵行（列） ，共_族 _个副族，IBB第族（包括_3 个纵行）_个零族（稀有气体元素）1-2 元素周期表与原子结构的关系原子序数_数_数_数周期序数_数主族序数_电子数元素的最高正价数（F 和 O 不显正价）【课堂练习 1】（1）观察元素周期表，每个周期开头第一个元素的最外层电子的排布通式为_ _，结尾元素最外层电子的排布通式为_ 。因为第一周期只有一个_能级，故结尾元素的电子排布式为_ 。（2）第A、A、A 族元素的最外层电子的排布通式分别为_、_、_。1-3 外围电子与价电子周期表上所列元素的电子排布称为“外围电子
3、排布” ，简称为“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。元素周期表共有 18 个纵列，每个纵列的价电子层的电子总数相等，因而外围电子排布决定元素排在周期表中哪一纵列即哪一族。一般地，元素的最高正价价电子数主族元素的价电子数和族序数相等，例如， 17Cl，价电子层排布为 3s23p5，价电子数为 7，可形成最高价7 价；过渡元素的价电子数与族序数或最高正价不一定相等。这是因为，过渡元素的价电子不仅包括最外层电子，而且还包括次外层的 d 电子，甚至倒数第三层的 f 电子。例如， 24Cr，价电子层排布为3d54s1，价电子数为 6，可形成最高价6 价，而 26Fe、 29
4、Cu 的价电子层排布分别为 3d64s2 和 3d104s1，周期表第 2 页 共 8 页它们常见的高价态却分别是3 价和2 价。【小结】：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，周期数最大能层数（钯除外） ； 原子的外围电子总数决定元素所在的族。【思考】：查阅元素周期表，指出下列元素的外围电子排布及它们的最高正价：16S 24Mn 26Fe 29Cu 33As 1-4 元素周期表的分区按电子排布，可把周期表里的元素划分成 5 个区，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。元素周期表的分区与元素价电子排布的关系s 区 p 区 d 区 ds
5、 区 f 区价层电子的排布式 ns12 ns2np16(n1)d19 ns12(n1)d10ns12(n2)f 114 (n1)d02 ns2纵列数 2 6 8 2是否都是金属 除 H 外 否 是 是 是【课堂练习 2】（1）s 区、d 区和 p 区分别有几个纵列？为什么 s 区（H 除外） 、d 区和 ds 区的元素都是金属？（2）元素周期表可分为哪些族？为什么副族元素又称为过渡元素？二、元素周期律（复习必修1-2 内容）元素的性质随核电荷数递增呈周期性的递变称为元素周期律。【复习提问】（1）在“必修1-2”中， “元素的性质随核电荷数递增呈周期性的递变”是指_的周期性变化、_的周期性变化、
6、_的周期性变化、_的周期性变化。（2）通常用_、_、_， 等来判断元素金属性的强弱。（3）通常用_、_、_、_等来判断元素非金属性的强弱。2-1 原子半径：原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，随原子序数的递增，原子半径逐渐减小。这两个因素综合的结果使各种原子的半径发生周期性的递变。【典例分析】：几种短周期元素的原子半径及主要化合价如下表：
7、下列叙述正确的是（ ） 元素代号 X Y Z W原子半径/pm 130 11 75 73s d ds pf第 3 页 共 8 页AX、Y 元素的金属性：XYB一定条件下，Z 单质与 W 的常见单质直接生成 ZW2CY 的最高价氧化物对应水化物能溶于稀氨水D一定条件下，W 单质可以将 Z 单质从其氢化物中置换出来。【课堂练习 3】：比较下列各组元素的原子半径大小A 12Mg、 14Si、 17Cl B 3Li、 11Na、 19K、 37Rb C 16S、 26Fe、 33As、 38Sr2-2 电离能（1）电离能的概念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
8、电离能，用 I1 表示。（从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能，用 I2 表示，以此类推，可得到 I3、I 4）（2）原子第一电离能的变化规律【结论】：周周期元素，从左至右，随原子序数的递增，第一电离能呈增大趋势；同族元素，从上至下，第一电离能呈减小趋势。【思考】： 第二周期、第三周期的A 、A 族元素的第一电离能为什么分别比 A、A 族元素的第一电离能低？试用洪特规则予以解释。（3）电离能的应用i判断金属元素的活泼性： 第一电离能越小，越容易失去电子，金属的活泼性越强。例如，第一电离能大小关系：I 1(Na)I 1(Mg)；I 1(Cs)I 1(Na)，金属性：C
9、sNa Mgii判断金属元素的化合价：同一种元素的逐级电离能的大小关系是： I1I 2I 3I 4I 5，可以根据电离能发生突跃来判断金属元素的化合价。例如，钠、镁、铝逐级失去电子的电离能如下表所示：元 素电离能(kJmol 1 ) 钠 镁 铝I1 496 738 578I2 4562 1451 1817I3 6912 7733 27458主要化合价 +2 +3 +5、+3、3 252 54 56 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 5001000150025002000原子序数第一电离能/kJmol 1HHeLiBeBCN
10、OFNeNaMgAlSiPSClArKCaSc TiVCrMnFe CoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrTeIXeCsBaLa第 4 页 共 8 页I4 9543 10540 11575I5 13353 13630 14830I6 16610 17995 18376Na 的 I1 比 I2 小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以 Na容易失去一个电子形成1 价离子；Mg 的 I1 和 I2 相差不多，而 I2 比 I3 小很多，所以 Mg 容易失去两个电子形成2 价离子；Al 的 I1、I 2、I 3 相差不多，而 I3 比 I4 小很多，所以 A1
11、 容易失去三个电子形成3 价离子。电离能的突跃变化，还说明核外电子是分能层排布的。【典例分析】：不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为 E）如图所示，试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。（1）同主族内不同元素的 E 值的变化特点是_。各主族中 E 值的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。（2）同周期内，随原子序数的增大，E 值增大。但个别元素的 E 值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是_（填序号） 。E(As)E(Se) E(As) E(Se) E(Br)E(Se) E(Br)E(Se)（3）估计 1mol 气态 Ca 原子失去最外层一
12、个电子所需能量 E 值的范围：_E_（单位：kJmol 1 ） 。（4）10 号元素 E 值较大的原因是_。【课堂练习 4】（1）在下面的电子排布中，第一电离能最小的原子可能是（ ）Ans 2np3 Bns 2np5 Cns 2np4 Dns 2np6 （2）某元素的电离能(电子伏特 )如下：I1 I2 I3 I4 I5 I6 I714.5 29.6 47.4 77.5 97.9 551.9 666.8此元素位于元素周期表的族数是（ ）AIA BA CA DA EA FA G A（3）某元素的全部电离能(电子伏特 )如下：I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 I813.6 35.1 54.
13、9 77.4 113.9 138.1 739.1 871.1回答下列问题：原子序数01 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 235001000150020002500 能量 E(kJ/mol)2372 208089050049673810129991520419第 5 页 共 8 页由 I1 到 I8 电离能值是怎样变化的？_，为什么 ?_。I 6 到 I7 间，为什么有一个很大的差值?这能说明什么问题?_。此元素原子的核外有_个电子层。最外层电子排布式为 _。核外电子排布图为_ _，此元素的周期位置为第_ 周期_族。（4）下表是钠和镁的第一、二、三电离能（kJmol 1 ）
14、。元素 I1 I2 I3Na 496 4 562 6 912Mg 738 1 451 7 733 分析表中数据，请你说明元素的电离能和原子结构的关系是：_ ， 元素的电离能和元素性质之间的关系是：_ 请试着解释：为什么钠易形成 Na ，而不易形成 Na2+？2-3 电负性（1）电负性的概念i用来描述不同元素的原子对键合电子（用于形成化学键的电子）吸收力的大小。ii电负性越大的原子，对键合电子的吸收力越大，换句话说，电负性越大的原子争夺电子的能力越强。iii 电负性的标准：以 F 的电负性为 4.0，Li 的电负性为 1.0 作为相对标准，其它元素与之进行比较，确定其电负性值。（2）电负性变化规
15、律【结论】同周期元素，从左至右，元素的电负性逐渐增大；同主族元素，从上至下，元素的电负性逐渐减小。 （主要趋势）（3）电负性的应用i判断元素的金属性和非金属性强弱金属元素越容易失去电子，对键合电子的吸引能力越小，即电负性越小，金属性越强；非金属元素越容易得到电子，对键合电子的吸引能力越大，即电负性越大，非金属性越强。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，而处于非金属三角区边界的“类金属”（如硅、锗、锑等）的电负性则在 1.8 左右，它们既表现出金属性，又表现出非金属性。H2.1Li1.0Be1.5B2.0C2.5N3.0O3.5F4.0Na0.9Mg1.2Al1.5Si
16、1.8P2.1S2.5Cl3.0K0.8Ca1.0Ga1.6Ge1.8As2.0Se2.4Br2.8Rb0.8Sr1.0In1.7Sn1.8Sb1.9Te2.1I2.5Cs0.7Ba0.9Tl1.8Pb1.9Bi1.9PoAtAA A A A A A电负性增大电负性增大第 6 页 共 8 页ii判断化学键的类型一般认为，两个成键原子相应元素的电负性差值大于 1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键原子相应元素的电负性差值小于 1.7，它们之间通常形成共价键。例如：MgO，二者电负性差值为 2.31.7，形成离子键；HBr，二者电负性差值为 0.71.7，形成共价键；AlCl 3，二者电负性
17、差值为 1.51.7，形成共价键，属于共价化合物。iii判断元素价态的正负（电负性大的显负价，电负性小的显正价）例如：SiC 中 C 的电负性大，C 显负价；IBr 中 Br 的电负性大，Br 显负价；S 2Cl2 中 Cl 的电负性大，Cl 显负价。（4）对角线规则在元素周期表中，某些主族元素与其右下方的主族元素的性质相似，称为“对角线规则” 。例如，锂和镁在过量氧气中燃烧，都只生成氧化物（Li 2O、MgO） ，不形成过氧化物；铍和铝的氢氧化物都是两性氢氧化物，既可以与酸反应，又可以溶于强碱中发生反应；而硼和硅的含氧酸都是弱酸，且强度很接近。这几对元素的电负性相近，是造成它们性质相似的原因
18、之一。【典例分析】已知元素的某种性质“X”和原子半径、金属性、非金属性等一样，也是元素的一种基本性质。下面给出 13 种元素的 X 的数值：元素 Al B Be C Cl F Li Mg Na O P S SiX 的数值 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 1.2 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8试结合元素周期律知识完成下列问题：（1）经验规律告诉我们：当形成化学键的两原子相应元素的 X 差值大于 1.7 时，所形成的一般为离子键；当小于 1.7 时，一般为共价键。试推断 AlBr3 中的化学键类型是_ 。（2）根据上表给出的数据，简述主族元素的 X 的数值大小与元素
19、的金属性或非金属性强弱之间的关系_；简述第二周期元素( 除惰性气体外) 的 X 的数值大小与原子半径之间的关系_。（3）请你预测 Br 与 I 元素的 X 数值的大小关系_ 。（4） 7N 的 X 值可能是：_X(N)_；某有机化合物分子中含有 SN 键，你认为该共用电子对偏向于_原子(填元素符号) 。【课堂练习 5】（1）下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是（ ）A1s 22s22p4 B1s 22s22p63s23p3 C1s 22s22p63s23p2 D1s 22s22p63s23p64s2（2）下列各元素按电负性减小的顺序排列正确的是（ ）AKNaLi BF OS CAs
20、 P N DC N O（3）主族元素 A 的阳离子与 B 元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：原子半径 AB；离子半径 AB ；原子序数 AB ；原子最外层电子数 AB；A 的正价与B 的负价绝对值一定相等； A 的电负性小于 B 的电负性； A 的第一电离能大于 B 的第一电离能，其中正确的组合是（ ）A B C D（4）甲元素是第三周期 p 区元素，其最低化合价为1 价；乙元素是第四周期 d 区元素，其最高化合价为+4 价。填写下表：元素 价层电子排布 周期 族 金属或非金属 电负性相对大小甲Li Be BSiAlMg第 7 页 共 8 页乙【对应练习】1下列原子或离子
21、原子核外电子排布不属于基态排布的是( )A N：1s 22s22p3 BS 2 ：1s 22s22p63s23p6 C Na：1s 22s22p53s2 D Si：1s 22s22p63s23p22气态中性基态原子的原子核外电子排布发生如下变化，吸收能量最多的是（ ）A1s 22s22p63s23p21s 22s22p63s23p1 B1s 22s22p63s23p31s 22s22p63s23p2C1s 22s22p63s23p41s 22s22p63s23p3 D1s 22s22p63s23p64s24p21s 22s22p63s23p64s24p13下列各组元素，按原子半径依次减小，元素
22、第一电离能逐渐增大的顺序排列的是（ ）AK、Na、Li BAl、Mg、Na CN 、O、C DCl、S 、P4下列说法中正确的是（ ）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5X 与 Y 两元素的阳离子具有相同的电子层结构，X 元素的阳离子半径大于 Y 元素的阳离子半径，Y 与 Z 两元素原子的核外电子层数相同， Z 元素的第一电离能大于 Y 元素的第一电离能，则X、Y、Z 的原子序数可能为（ ）AXYZ BYXZ CZXY DZYX6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
23、要的最低能量叫做第一电离能（I 1） ，气态基态正离子继续失去电子所需最低能量依次称为第二电离能（I 2） 、第三电离（I 3）能。下表是第三周期部分元素的电离能单位：eV （电子伏特）数据。下列说法正确的是（ ）A甲的金属性比乙强 B乙的化合价为+1 价C丙可能为非金属元素D丁一定是金属元素7下列说法中正确的是（ ）A第三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在所有元素中，氟的第一电离能最大D第三周期元素中，氩的电负性最大8利用元素的电负性不能判断的是（ ）A元素的得电子能力 B化学键的类型（离子键和共价键）C元素的活动性 D元素稳定化合价的数值9X、Y 为两
24、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（ ）AX 的原子半径大于 Y 的原子半径 BX 的电负性大于 Y 的电负性CX 的氧化性小于 Y 的氧化性 DX 的第一电离能小于 Y 的第一电离能10元素处于基态时的气态原子获得一个电子成为1 价阴离子时所放出的能量叫做该元素的第一电子亲合能。1 价阴离子再获得一个电子的能量变化叫做第二电子亲合能。下表给出了几种元素原子或离子的电子亲合能数据。下列说法正确的是（ ）元素原子或离子 Li Na K O O F电子亲合能/kJmol159.8 52.7 48.4 141 780 327.9A电子亲合能越大，说明越难得到电子
25、B一个基态的气态氟原子得到一个电子成为氟离子时吸收 327.9kJ 的能量C氧元素的第二电子亲合能是780kJmol 1元素 I1/eV I2/eV I3/eV甲 5.7 47.4 71.8乙 7.7 15.1 80.3丙 13.0 23.9 40.0丁 15.7 27.6 40.7第 8 页 共 8 页D基态的气态氧原子得到两个电子成为 O2 需要吸收能量111932 年美国化学家鲍林首先提出了电负性的概念。电负性（用 x 表示）也是元素的一种重要性质，若 x 越大，其原子吸引电子的能力越强，在所形成的分子中成为带负电荷的一方。下表是某些短周期元素的 x 值：元素符号 Li Be B C O
26、 F Na Al Si P S Clx 值 0.98 1.57 2.04 2.55 3.44 3.98 0.93 1.61 1.90 2.19 2.58 3.16（1）通过分析 x 值变化规律，确定 N、Mg 的 x 值范围：_x (N)_，_x(Mg)_。（2）推测 x 值与原子半径的关系是_；根据短周期元素的 x 值变化特点，体现了元素性质的_变化规律。（3）预测周期表中，x 值最小的元素位于第_周期_族。（4）根据 x 值，可推测化学键的类型。BeF 2 中的化学键属于_，其电子式为_；BeCl 2 属于_化合物。（5）HCN 的结构式为 HCN 。在 CN 键中，共用电子对偏向_。（6
27、）CH 3CHO 的结构式为： ，醛基上的碳原子 C-化合价为_，甲基上的碳原子 C-化合价为_。12有 A、B、C、D、E、F 六种元素，它们的核电荷数依次增大，但都小于 36。其中 C、E、F是金属元素；A 和 E 属同一族， A、E、F 原子的最外层电子排布都是 ns1，E 原子半径在同周期元素中最大。B 和 D 也属同一族，它们原子最外层的 p 能级电子数是 s 能级电子数的两倍，C 原子最外层上电子数等于 D 原子最外层上电子数的一半。 F 原子的第三能层电子全充满。请回答下列问题：（1）元素名称：A_， B_，C_ ，D_，E_，F_。（2）由前五种元素组成的一种化合物是_（填化学
28、式） ，该物质的一种主要用途是_ 。（3）写出 C、F 元素基态原子的电子排布式_ 、_。（4）用电子排布图表示 D 元素原子的价电子构型 _。（5）元素 B 与 D 的电负性大小关系是_，B 与 D 的氢化物中，稳定性更强的是_（填化学式） ；C 与 E 元素的第一电离能的大小关系是_，C 与 E 的最高价氧化物对应水化物碱性强弱关系是_（用化学式表示） 。13下表列出了前 20 号元素中的某些元素性质的一些数据，试回答下列问题：（ 1）以上 10 种元素中第一电离能最小的是_( 填字母 )。（2）写出下列有关反应的化学方程式：E 的单质与 I 元素的最高价氧化物对应的水化物浓溶液反应：_；
29、元素元素性质 A B C D E F G H I J原子半径(10 10 )m 1.02 1.96 0.73 1.18 0.77 1.06 0.99 1.54 0.751.11最高价态 +6 +1 +3 +4 +5 +7 +1 +5 +4最低价态 2 2 4 3 1 3 4HCCHHH O第 9 页 共 8 页H 2C2 与 EC2 反应_。（3）上述 E、F、G 三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足最外层 8 个电子稳定的是_（填分子式） 。比元素 B 原子序数大 5 的元素基态原子电子排布式是_ 。（4）C 和 I 相比较，非金属性较弱的是_（填元素名称） ，可以验证你的结论的是下列中的_（填字母） 。a气态氢化物的稳定性 b单质分子中的键能 c两元素的电负性 d含氧酸的酸性 e氢化物的沸点 f两单质在自然界的存在
