【选修三教案】1-2原子结构与元素的性质(新人教版精品).pdf

1 第二节原子结构与元素的性质第 1 课时知识与技能1、进一步认识周期表中原子结构和位置、价态、元素数目等之间的关系2、知道外围电子排布和价电子层的涵义3、认识周期表中各区、周期、族元素的原子核外电子排布的规律4、知道周期表中各区、周期、族元素的原子结构和位置间的关系教学过程〖复习〗必修中什么是元素周期律？元素的性质包括哪些方面？元素性质周期性变化的根本原因是什么？〖课前练习〗写出锂、钠、钾、铷、銫基态原子的简化电子排布式和氦、氖、氩、氪、氙的简化电子排布式一、原子结构与周期表1、周期系：随着元素原子的核电—荷数递增，每到出现碱金属，就开始建立一个新的电子层，随后最外层上的电子逐渐增多，最后达到8 个电子，出现稀有气体然后又开始由碱金属到稀有气体，如此循环往复——这就是元素周期系中的一个个周期例如，第11 号元素钠到第18 号元素氩的最外层电子排布重复了第3号元素锂到第10 号元素氖的最外层电子排布——从1 个电子到 8 个电子；再往后，尽管情形变得复杂一些，但每个周期的第1 个元素的原子最外电子层总是1 个电子，最后一个元素的原子最外电子层总是8 个电子可见，元素周期系的形成是由于元素的原子核外屯子的排布发生周期性的重复。

2、周期表我们今天就继续来讨论一下原子结构与元素性质是什么关系？所有元素都被编排在元素周期表里，那么元素原子的核外电子排布与元素周期表的关系又是怎样呢？说到元素周期表，同学们应该还是比较熟悉的第一张元素周期表是由门捷列夫制作的，至今元素周期表的种类是多种多样的：电子层状、 金字塔式、建筑群式、螺旋型(教材 p15 页)到现在的长式元素周期表，还待进一步的完善首先我们就一起来回忆一下长式元素周期表的结构是怎样的？在周期表中，把能层数相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排成横行，称之为周期，有7 个；在把不同横行中最外层电子数相同的元素，按能层数递增的顺序由上而下排成纵行，称之为族，共有18 个纵行， 16 个族 16个族又可分为主族、副族、0 族〖思考〗元素在周期表中排布在哪个横行，由什么决定？什么叫外围电子排布？什么叫价电子层？什么叫价电子？要求学生记住这些术语元素在周期表中排在哪个列由什么决定？阅读分析周期表着重看元素原子的外围电子排布及价电子总数与族序数的联系〖总结〗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，原子的价电子总数决定元素所在的族2 〖分析探索〗 每个纵列的价电子层的电子总数是否相等?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。

s 区、 d 区和 p 区分别有几个纵列 ?为什么 s 区、 d 区和 ds 区的元素都是金属? 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？各区元素的价电子层结构特征是什么？[基础要点 ]分析图 1-16 s 区p 区d 区ds 区f 区分区原则纵列数是否都是金属区全是金属元素，非金属元素主要集中区主族主要含区，副族主要含区，过渡元素主要含区[思考 ]周期表上的外围电子排布称为“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的每个纵列上是否电子总数相同？〖归纳〗 s 区元素价电子特征排布为ｎS1~2，价电子数等于族序数ｄ区元素价电子排布特征为（ｎ-1）d1~10ns1~2；价电子总数等于副族序数；ds 区元素特征电子排布为(n-1)d10ns1~2，价电子总数等于所在的列序数；p 区元素特征电子排布为ns2np1~6；价电子总数等于主族序数原子结构与元素在周期表中的位置是有一定的关系的1)原子核外电子总数决定所在周期数周期数 =最大能层数（钯除外）46Pd [Kr]4d10,最大能层数是4，但是在第五周期2)外围电子总数决定排在哪一族如：29Cu 3d104s110+1=11 尾数是 1 所以，是IB。

元素周期表是元素原子结构以及递变规律的具体体现第二节原子结构与元素的性质第 2 课时知识与技能1、掌握原子半径的变化规律2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系5、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重 点：电离能得定义及与原子结构之间的关系难 点：电离能得定义及与原子结构之间的关系知识结构与板书设计二、元素周期律3 1、原子半径2、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KJ?mol－1②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）元素的第一电离能：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I1表示3) 电离能的应用①根据电离能数据，确定元素核外电子的排布②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价③判断元素的金属性、非金属性强弱教学步骤、内容［引入］我们知道元素性质是由元素原子结构决定的，那具体影响哪些性质呢？［讲］元素的性质指元素的金属性和非金属性、元素的主要化合价、原子半径、元素的第一电离能和电负性。

［学与问］元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化规律是什么？［投影小结］同周期主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐渐升高，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强［讲］元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变，称为元素周期律元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电离能和电负性的周期性变化［板书］二、元素周期律1、原子半径［投影］观察图［学与问］ 1．元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？2．元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？［小结］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由于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋4 势同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大其主要原因是由于电子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大［讲］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，另一个是核电荷数显然电子的能层数越大，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，原子半径逐渐减小［问］那么，粒子半径大小的比较有什么规律呢？［投影小结］ 1、原子半径大小比较：电子层数越多，其原子半径越大当电子层数相同时，随着核电荷数增加，原子半径逐渐减小最外层电子数目相同的原子，原子半径随核电荷数的增大而增大2、核外电子排布相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小3、同种元素的不同粒子半径关系为：阳离子<原子 <阴离子，并且价态越高的粒子半径越小［过渡］那么，什么叫电离能呢，电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢？板书］ 2、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KJ?mol－1②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［讲］原子为基态原子，保证失去电子时消耗能量最低电离能用来表示原子或分子失去电子的难易程度电离能越大，表示原子或离子越难失电子；电离能越小，表示原子或离子易失电子，［ 点 击 试 题 ］ 已 知Na 元 素 的I1=496 KJ· mol-1,则Na (g) -e-→ Na +(g) 时 所 需 最 低 能 量为. ［板书］（2）元素的第一电离能：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I1表示。

［讲］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上述表述中的“气态”“基态”“电中性”“失去一个电子”等都是保证“最低能量”的条件［投影］［问］读图 l—21碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢? ［讲］从图 l—2l可见，每个周期的第一个元素(氢和碱金属 )第一电离能最小，最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小(如He、Ne、Ar 、Kr 、Xe、Rn的第一电离5 能依次下降， H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也依次下降)［学与问］ 1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系? ［讲］第一电离能越小，越易失去电子，金属的活泼性就越强因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强［讲］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［板书］ (3)电离能的变化规律：同周期元素：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，表示元素原子越来越难失去电子同主族元素：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电子［讲］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［思考与交流］Be 的第一电离能大于B，N 的第一电离能大于O， Mg 的第一电离能大于Al ，Zn的第一电离能大于Ga？Be 有价电子排布为2s2，是全充满结构，比较稳定，而B 的价电子排布为2s22p1， 、比 Be 不稳定，因此失去第一个电子B 比 Be 容易，第一电离能小［讲］但值得我们注意的是：元素第一电离能的周期性变化规律中的一些反常：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：左-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当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空、半充满和全充满结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能故磷的第一电离能比硫的大，Mg 的第一电离能比Al 的第一电离能大［讲］在同周期元素中，稀有气体的第一电离能最大金属越活泼，金属元素的第一电离能越小，非金属越活泼，非金属元素的第一电离能越大［点击试题］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6 （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（填写编号）①E（砷）＞ E（硒）②E（砷）＜ E（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：＜ E＜4）10 号元素 E 值较大的原因是解析：此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。

1）同主族元素最外层电子数相同，随着原子核电荷数逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，所以失去最外层电子所需能。