第一章 第3节 原子结构与元素性质[选修3]鲁科版.docx

第3节原子结构与元素性质原子，看不见摸不着的微粒，相信没有同学见过原子吧？下图就是几种原子结构的示意图你知道它们各是哪种元 素的原子结构示意图吗？原子结构与元素性质有什么关系？原子体积很小，肉眼是看不见的，我们只能用结构示意图来表示，能表示原子结构的示意图方法有很多种，上图只 是其中的两种，在上图中分别表示的是硫原子、钫原子、碳原子的结构示意图从电离能、电负性两个方面在课本中寻找答案一细品教材一、电离能及其变化规律1. 电离能(1) 定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能① 常用符号I表示，单位为KJmol t② 意义：通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度2) 第一电离能：处于基态的气态原子失去1个电子，生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号 I］表示3) 第二电离能：由+1价气态阳离子再失去1个电子形成+2价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能，常用符号I2 表示，依次还有第三、第四电离能等通常，原子的第二电离能高于第一电离能，第三电离能又高于第二电离能根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子；反之，电离能越大，表明在气态时该 原子越难失去电子。

因此，运用电离能数值可以判断金属原子在气态时失电子的难易程度3)电离能大小影响因素：电离能与原子轨道能有关，其大小取决于原子的有效核电荷(数)和主量子数 主量子数相同时，有效核电荷数越大，电离能越大有效核电荷数相同时，主量子数越大，电离能越小第一电离能与元素失电子难易程度的关系：第一电离能越大越难失去电子，第一电离能越小越易失去电子 总结：①理解电离能定义时把握两点：一点是气态(原子或离子)二点是最小能量②电离能是原子核外电子排布的实验佐证，根据电离能的数值可以判断核外电子的分层排布，层与层之间电 离能相差较大，电离能数值呈突跃性变化，同层内电离能差别较小2. 电离能的变化规律：(1) 同周期元素：碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大；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短周期元素的这种递变更为明显，这是同周期元素原 子电子层数相同，但随着核电荷数增大和原子半径减小，核对外层电子的有效吸引作用依次增强的必然结果2) 同主族元素：自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子这是因为同主族元素原子的 价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱。

过渡元素的第一电离能的变化不太规 则，随元素原子序数的增加从左到右略有增加这是因为对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在(n-1)d轨道上， 核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大总之，第一电离能的周期性递变规律是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果—注意：元素第一电离能的周期性变化规律中的一些反常：① 同一周期：随元素核电荷数的增加，元素第一电离能呈增大的趋势； 主族元素：从左往右，第一电离能依次明显增大（但其中有些曲折）； 反常的原因：多数与全空（p0、d0）、全满（p6、d10）和半满（p3、d5）构型是比较稳定的构型有关1罷量机kJmoL）2 5002 0001 500 II （）（）（）,■（1） 同主族内不同元素的E值化规律 门一 （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写编号） 原子序数①E （砷）＞E （硒） ②E （砷）VE （硒） ③E （溴）＞E （硒） ④E （溴）＞E （硒）（3） 估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围： VEV 4） 10号元素E值较大的原因是2 37899i的变化特点是2 0S020=1738°畸2 .。

各主族纠徨I i fE值的这种变化特【例1】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3•元素的化合价与原子结构的关系元素的化合价与原子的核外电子排布，尤其是与价电子排布有着密切的关系；元素的最高正化合价等于它所在族序数；非金属元素的最高正化合价和它的负化合价的绝对值之和等于8 （氢元素除外）；稀有气体元素原子的电子层结构是全充满的稳定结构，其原子既不易失去电子也不易得到电子，因此稀有气体元素 的化合价在通常情况下为0;过渡金属元素的价电子较多，并且各级电离能相差不大，因此具有多种价态，如锰元素的化合价为+2〜+ 7总结：金属元素在所有的化合物中均显正价非金属元素既可能显正价，也有可能显负价非金属元素相互作用时, 得电子能力强的显负价，得电子能力弱的显正价二、元素的电负性及变化规律1•电负性（1） 定义：用来表示当两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱鲍林给电负性下的定义是“电负性是元 素的原子在化合物中吸引电子能力的标度”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强；反之，电负性越小，相应原子在化合物中 吸引电子的能力越弱。

2.元素电负性的周期性变化（1） 金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大2） 同周期从左到右，元素的电负性递增；同主族，自上而下，元素的电负性递减，对副族而言，同族元素的电负性也 大体呈现出这种变化趋势因此，电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素位于元素周期表的左下角3•元素电负性的应用（1） 元素的电负性与元素的金属性和非金属性的关系元素的电负性用于判断一种元素是金属元素还是非金属元素，以及元素的活泼性通常，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，大部分是非金属元素非金属元素的电负 性越大，非金属元素越活泼；金属元素的电负性越小，金属元素越活泼例如，氟的电负性为4,是最强的非金属元素; 钫的电负性为0.7,是最强的金属元素，利用电负性可以判断化合物中元素化合价的正负；电负性大的元素易呈现负价， 电负性小的元素易呈现正价2） 元素的电负性与化学键类型的关系一般电负性差值大的元素原子间形成的主要是离子键，电负性差值小或相同的非金属原子之间形成的主要是共价键; 当电负性差值为零时，通常形成非极性键，不为零时易形成极性键例2】已知元素的电负性和元素的化合价等一样，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AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.52.84.01.01.23.00.93.52.12.51.7已知：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 SiC② 判断下列物质是离子化合物还是共价化合物?Mg3N2（3）电负性数值大小与化合物中各元素化合价正负的关系电负性数值的大小能够衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小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，元素的化合价为负价例3】下列有关电负性的说法中正确的是（）A. 主族元素的电负性越大，元素原子的第一电离能一定越大B. 在元素周期表中，元素电负性从左到右越来越大C. 金属元素电负性一定小于非金属元素电负性D. 在形成化合物时，电负性越小的元素越容易显示正价4•除了元素的性质呈现周期性的变化外，物质的许多性质也呈现周期性变化例如，单质的熔点、沸点、熔化热、汽化热； 氢化物、氯化物的生成热、熔点和沸点等，都呈现出规律性的变化趋势。

总结：加深对元素周期律的理解：（1） 同族元素在性质上的相似性，取决于原子的价电子排布的相似性；而同族元素在性质上的递变性，取决于原子核外 电子层数的增加2） 主族元素是金属元素或非金属元素取决于原子中价电子的多少二综合探究1•第IIA族中的镁、第VA族中的磷等第一电离能都出现反常，它们比相邻元素的第一电离能都要大，这是为什么？探究：考查第一电离能的变化与元素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（p 0、d0、f0）、半满（p3、d5、f7）和全满（p6、di门4）结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的 第一电离能第IIA族中的镁、第VA族中的磷等第一电离能都出现反常，它们比相邻元素的第一电离能都要大，要说明这个问题 必须从分析原子的核外电子排布入手Mg的电子排布式为：Is22s22p63s2,当Mg失去一个电子后电子排布式为：ls22s22p63si, Mg的最外层全充满状态很难 失去一个电子，其第一电离能较大；而 Al的电子排布式为：Is22s22p63s23pi,当Al失去一个电子后电子排布式为： 1s22s22p63s2，Al失去一个电子变为最外层全充满状态，故Al的第一电离能较小。

磷的电子排布式为：1s22s22p63s23p3, 当磷失去一个电子后电子排布式为：Is22s22p63s23p2,由3p能级半充满状态很难失去一个电子，其第一电离能较大硫 的电子排布式为：ls22s22p63s23p4,当硫失去一个电子后电子排布式为：ls22s22p63s23p3,硫易失去一个电子变为半充满状 态，故硫的第一电离能较小磷的第一电离能比硫的大2•为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟Na、Mg、Al的化合价有什么联系？探究：因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去电子都是能级较低的电子，所需要 的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强，从而电离能越来越大Na的第一电离能较小，第二电离 能突然增大（相当于第一电离能的10倍），故Na的化合价为+1而Mg在第三电离能、Al在第四电离能发生突变，故 Mg、Al的化合价分别为+2、+3三典题例析【例1】下列说法正确的是（）A. 第3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，氟的电离能最大 D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大【例2】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AlBBeCClFLiMgNNaOPSSi电负性1.52.01.52.52.84.01.01.23.00.93.52.12.51.7试结合元素周期律知识及表中给出的数据，探究元素的电负性具有的变化规律例3】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AlBBeCClFLiX的数值1.52.01.52.52.84.01.0元素MgNaOPSSiX的数值1.20.93.52.12.51.7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。