原子结构和元素的性质实用教案

1、会计学1原子结构和元素原子结构和元素(yun s)的性质的性质第一页，共49页。请根据构造原理请根据构造原理(yunl)，写出，写出F、Cl、Br、I、AtLi、Na、K、Rb、Cs电子排布式电子排布式复复 习习第1页/共49页第二页，共49页。周周期期AA0族族2FHe 2s22p5NeHe 2s22p63Na Ne3s1Cl Ne3s23p5Ar Ne3s23p64KAr4s1Br Kr第2页/共49页第三页，共49页。随着原子序数的增加，元素随着原子序数的增加，元素(yun s)(yun s)原子的外围电子层排布原子的外围电子层排布呈现周期性的变化：呈现周期性的变化：每隔一定数目的元素每

2、隔一定数目的元素(yun s)(yun s)，元素，元素(yun s)(yun s)原子的外围电原子的外围电子层排布重复出现从子层排布重复出现从ns1 ns1 到到 ns2np6 ns2np6 的周期性变化。的周期性变化。最外层电子数：从最外层电子数：从1 1到到8 8 元素元素(yun s)(yun s)周期系的形成是由于元素周期系的形成是由于元素(yun s)(yun s)的原子的原子核外电子的排布发生周期性的重复核外电子的排布发生周期性的重复第3页/共49页第四页，共49页。1、横行、横行七个周期；七个周期；2，8，8，18，18，32种；每一周期开头种；每一周期开头第一个元素的最外层第

3、一个元素的最外层(wi cn)的排布通式为的排布通式为ns1，结尾元素的电子排布式为，结尾元素的电子排布式为ns2np6;第一周期只有第一周期只有一个一个1s能级，其结尾元素的电子排布式为能级，其结尾元素的电子排布式为1s2，跟，跟其他周期的结尾元素的原子电子排布式不同。其他周期的结尾元素的原子电子排布式不同。科学探究科学探究(tnji)（教材（教材p14)第4页/共49页第五页，共49页。18个纵列；个纵列；除零族元素中除零族元素中He（2s2）与其它稀有气体）与其它稀有气体(x yu q t)ns2np6不同外，其余相等。不同外，其余相等。每个纵列的价电子构型和它们的族序数每个纵列的价电子

4、构型和它们的族序数(xsh)有什么联系？有什么联系？主族：价电子层为主族：价电子层为ns或或ns np型型副族：价电子层一般副族：价电子层一般(ybn)出现出现d原子轨道等原子轨道等第5页/共49页第六页，共49页。3、周期表的区域划分、周期表的区域划分 s区，区，p区，区，d区，区， ds区，区，f区共区共5个区个区从元素的价电子层结构可以看出，从元素的价电子层结构可以看出，s区，区，d区，区， ds区的元素在发生区的元素在发生(fshng)化学反应时容易失去最外层化学反应时容易失去最外层及倒数第二层的电子，表现金属性及倒数第二层的电子，表现金属性，属于金属。，属于金属。第6页/共49页第七

5、页，共49页。1、s区：区：特点特点(tdin)：价电子数价电子数=主族序数主族序数(xsh)=最外层电子数最外层电子数 并不是所有价电子层为并不是所有价电子层为ns1或或2的元素都在的元素都在S区，区， He除外除外（它在（它在p区）区）注意：注意：除除H外，都是金属元素外，都是金属元素含含A与与A共两族两列共两族两列；价电；价电子层为子层为ns1或或2(n1)第7页/共49页第八页，共49页。特点特点(tdin)：价电子总数价电子总数=主族序数主族序数(xsh)（零族除外）（零族除外）注意：注意：He在在p区，但它无区，但它无p电子电子含含A至至A及零族及零族(ln z)共六族共六族六列；

6、价电子层为六列；价电子层为ns2 np1-6(n2) ,以非金属元素为主以非金属元素为主第8页/共49页第九页，共49页。3、d区：区：特点特点(tdin)：价电子总数价电子总数(zngsh)=副族序数副族序数;若价电子总数若价电子总数(zngsh)为为8、9、10，则为，则为族。族。 有元素在有元素在d区但并不符合区但并不符合(n-1)d1-9ns1-2规则，如：规则，如：46Pd 4d10。注意：注意：均为金属元素；均为金属元素；含含B至至B和和族共六族八列族共六族八列(b li) (镧系和锕系属镧系和锕系属f区区)；价电子层为价电子层为(n-1)d1-9ns1-2说明：说明： 核外电子的

7、排布规律只是经验总结，并不是所核外电子的排布规律只是经验总结，并不是所有元素都一定符合。有元素都一定符合。第9页/共49页第十页，共49页。价电子总数价电子总数=所在所在(suzi)的列序的列序数数特点特点(tdin)：均为金属元素；且均为金属元素；且d轨道电子全充满轨道电子全充满(chngmn)，一般不参与化学键的，一般不参与化学键的形成。形成。第10页/共49页第十一页，共49页。说明说明(shumng)： 由于最外层电子数基本相同，由于最外层电子数基本相同，(n-1)d电子数也基本相同，一般是电子数也基本相同，一般是(n-2)f的电子数不同，因此的电子数不同，因此(ync)镧系元素化学性

8、质相似；锕系元素镧系元素化学性质相似；锕系元素化学性质也相似。化学性质也相似。第11页/共49页第十二页，共49页。A 01AAAAAA2p区区3s区区BBBBBBB4d区区ds区区567镧系镧系f区区锕系锕系元素元素(yun s)(yun s)周期周期表的五个分区表的五个分区第12页/共49页第十三页，共49页。4、族、族 元素元素(yun s)周期表可周期表可分为分为7主族，主族，7副族，副族，0族和族和一个第一个第族；副族元素族；副族元素(yun s)介于介于s区元素区元素(yun s)（主要是金属元素（主要是金属元素(yun s)）和）和p区（主要是非金属区（主要是非金属）元素）元素(

9、yun s)之间，处于之间，处于由金属向非金属过渡的区域由金属向非金属过渡的区域，因此，把副族元素，因此，把副族元素(yun s)又称为过渡元素又称为过渡元素(yun s)第13页/共49页第十四页，共49页。5、 这是由元素的价电子层结构和元这是由元素的价电子层结构和元素周期表中元素性质的递变规律决素周期表中元素性质的递变规律决定定(judng)的。同周期元素从左的。同周期元素从左到右非金属性增强，同主族从上到到右非金属性增强，同主族从上到下非金属性减弱，结果使元素周期下非金属性减弱，结果使元素周期表右上方三角区内的元素主要呈现表右上方三角区内的元素主要呈现出非金属性。出非金属性。 6、由于

10、元素的金属性和非金属性没、由于元素的金属性和非金属性没有严格的界限，处于非金属三角区有严格的界限，处于非金属三角区边缘的元素既能表现出一定的非金边缘的元素既能表现出一定的非金属性，又能表现出一定的金属性，属性，又能表现出一定的金属性，因此这些元素常被称为半金属或准因此这些元素常被称为半金属或准金属。金属。第14页/共49页第十五页，共49页。周期序数周期序数=最大能层数最大能层数主族元素：主族元素：族序数族序数=最外层最外层(wi cn)电子电子数数 (ns+np或或ns) 第15页/共49页第十六页，共49页。1下列下列(xili)元素是主族元素还是副族元素？第几周期？第元素是主族元素还是副

11、族元素？第几周期？第几族？几族？（1）1s2 2s2 2p6 3s2 3p5（2）Ar3d10 4s12由下列元素在周期表中的位置由下列元素在周期表中的位置(wi zhi)，给出其原，给出其原子的价电子层构型子的价电子层构型（3）第四周期）第四周期(zhuq)第第B族族（4）第六周期）第六周期(zhuq)第第A族族练习练习1第16页/共49页第十七页，共49页。其排布其排布(pi b)(pi b)式为式为Ar3d54s2Ar3d54s2，由于最高能级组数为由于最高能级组数为4 4，其中有，其中有7 7个价电子个价电子，故该元素是第四周期，故该元素是第四周期BB族。族。第17页/共49页第十八页

12、，共49页。第18页/共49页第十九页，共49页。d区元素：最后一个电子填充在区元素：最后一个电子填充在d能级上的元素。结能级上的元素。结构构(jigu)特点：（特点：（n-1）d1-9ns1-2。 包括包括B族族-B族和第族和第族。族。ds区元素：区元素：d能级填满并且最后一个电子填充在能级填满并且最后一个电子填充在s能级上的元素。结构能级上的元素。结构(jigu)特点：（特点：（n-1）d10ns1-2，包括，包括B族和族和B族。族。f区元素：最后一个电子填充在区元素：最后一个电子填充在f能级上的元素。能级上的元素。 包包括镧系和锕系。括镧系和锕系。d区、区、ds区和区和f区元素称过渡元素

13、。区元素称过渡元素。第19页/共49页第二十页，共49页。由于是由于是AA族，族， 4d 4d必是全充满的，必是全充满的，所以所以(suy)(suy)价电子排布为价电子排布为5s25p45s25p4，电子电子(dinz)(dinz)排布式排布式Kr4d105s25p4Kr4d105s25p4课堂练习属属P区区第20页/共49页第二十一页，共49页。定义定义(dngy)：元素化合价元素化合价 、金属性和非金属性、原子半径、电、金属性和非金属性、原子半径、电离能和电负性等的周期性的变化离能和电负性等的周期性的变化第21页/共49页第二十二页，共49页。化合价化合价 同周期的主族同周期的主族(zh

14、z)(zh z)元素从左至右元素从左至右 化合价由化合价由17， 4 0递增递增(dzng) 主族主族(zh z)元素族序数最高正价价电元素族序数最高正价价电子数子数非金属最低负化合价主族元素族序数非金属最低负化合价主族元素族序数8 F、O 第22页/共49页第二十三页，共49页。金属性和非金属性金属性和非金属性 同周期元素从左至右金属性同周期元素从左至右金属性(shxng)(shxng)逐渐增强，逐渐增强，非金非金属性属性(shxng)(shxng)逐渐减弱逐渐减弱同主族元素从上到下金属性同主族元素从上到下金属性(shxng)逐渐增强，逐渐增强，非金非金属性属性(shxng)逐渐减弱逐渐减弱

15、第23页/共49页第二十四页，共49页。最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物最高价氢氧化物最高价氢氧化物(qn yn hu w)碱性强弱碱性强弱 最高价氢氧化物最高价氢氧化物(qn yn hu w)碱性越碱性越强，金属性越强强，金属性越强 金属性强弱的判断金属性强弱的判断(pndun)依据依据 跟水跟水(酸酸)反应置换出氢的难易程度反应置换出氢的难易程度 越容易越容易(rngy)发生，金属性越强发生，金属性越强 金属活动性顺序金属活动性顺序 普通原电池正负极普通原电池正负极 单质与盐溶液的置换反应单质与盐溶液的置换反应 金属离子的氧化性金属离子的氧化性 第24页/共49页第二十五页，共

16、49页。气态气态(qti)氢化物的稳定性氢化物的稳定性 越稳定，非金属性越强越稳定，非金属性越强 非金属性强弱的判断非金属性强弱的判断(pndun)依据依据 最高价氧化物对应水化物最高价氧化物对应水化物最高价含氧酸最高价含氧酸酸性酸性(sun xn)强弱强弱 酸性酸性(sun xn)越强，非金越强，非金属性越强属性越强 跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度跟氢气化合生成气态氢化物的难易程度 越易反应，非金属性越强越易反应，非金属性越强 非金属活动性顺序非金属活动性顺序 单质与盐溶液的置换反应单质与盐溶液的置换反应 非金属离子的还原性非金属离子的还原性 第25页/共49页第二十六页，共49页。主族

17、主族AAAAAAA化合价化合价12344536271金属性与非金属性金属性与非金属性单质的还原性与氧化单质的还原性与氧化性性最高价氧化物最高价氧化物气态氢化物气态氢化物气态氢化物的稳定性气态氢化物的稳定性最高价氧化物的水化最高价氧化物的水化物的酸、碱性物的酸、碱性原子半径原子半径还原性减弱，氧化还原性减弱，氧化(ynghu)性增强性增强稳定性增强稳定性增强(zngqing)碱性减弱碱性减弱(jinru)，酸性增强，酸性增强逐渐缩小逐渐缩小同周期主族元素性质递变规律同周期主族元素性质递变规律第26页/共49页第二十七页，共49页。周周期期1 12 23 34 45 56 67 7同主族元素同主族

18、元素(yun s)性质递变规律性质递变规律原子半径离子半径原子半径离子半径(l z bn jn)增大增大单质单质(dnzh)还原性增强，还原性增强，单质单质(dnzh)氧化性减弱氧化性减弱气态氢化物稳定性减弱气态氢化物稳定性减弱最高价氧化物的水化物的最高价氧化物的水化物的酸性减弱，碱性增强酸性减弱，碱性增强阳离子的氧化性减弱阳离子的氧化性减弱阴离子的还原性增强阴离子的还原性增强第27页/共49页第二十八页，共49页。第28页/共49页第二十九页，共49页。原子半径的大小取决于原子半径的大小取决于_、_ 两个因素；电子的能层越多，电子之两个因素；电子的能层越多，电子之间的负电间的负电(fdin)

19、排斥使原子半径排斥使原子半径_ ；核；核电荷数越大，核对电子的引力越大，将使原子电荷数越大，核对电子的引力越大，将使原子半径半径_。能层数能层数核电荷核电荷(dinh)数数增大增大(zn d)缩小缩小第29页/共49页第三十页，共49页。思维拓展：微粒半径的比较思维拓展：微粒半径的比较(bjio)方法方法首先看微粒的电子层数，电子层越多则微粒半径越大首先看微粒的电子层数，电子层越多则微粒半径越大；电子层数相同时再看微粒的核电荷数，核电荷数越大电子层数相同时再看微粒的核电荷数，核电荷数越大则微粒的半径越小；则微粒的半径越小；电子层数和核电荷数都相同，则看最外层电子层数和核电荷数都相同，则看最外层

20、(wi cn)电子数。最外层电子数。最外层(wi cn)电子数多，半径大。反之，电子数多，半径大。反之，半径小。半径小。第30页/共49页第三十一页，共49页。下列微粒中，半径大小的次序下列微粒中，半径大小的次序(cx)正确的是正确的是AK+Ca2+Cl-S2- BCa2+K+S2-Cl-CCa2+K+Cl-S2- DS2-Cl-K+Ca2+练习练习(linx)4C第31页/共49页第三十二页，共49页。意义：可以衡量元素的原子失去意义：可以衡量元素的原子失去(shq)一个电一个电子的难易程度第一电离能数值越小，原子越子的难易程度第一电离能数值越小，原子越容易失去容易失去(shq)一个电子一个

21、电子1.元素第一电离能定义：元素第一电离能定义：元素第一电离能是指元素第一电离能是指气态原子气态原子失去一个电子形成失去一个电子形成1价气态阳离子所需的价气态阳离子所需的最低能量最低能量。第32页/共49页第三十三页，共49页。第二电离能：是指第二电离能：是指1价气态离子失去一个电子形价气态离子失去一个电子形成成2价气态离子所需的最低能量称该元素的第二价气态离子所需的最低能量称该元素的第二电离能。用电离能。用I2表示。类似表示。类似(li s)用用I3、I4.表示元表示元素的第三、四素的第三、四.电离能等。电离能等。观察分析下表电离能数据回答观察分析下表电离能数据回答(hud)问题：问题：元素

22、元素I1 KJ/molI2 KJ/molI3 KJ/molLi520729511815Mg73814517733问题问题(wnt)： 解释为什么锂元素易形成解释为什么锂元素易形成Li，而不易形成，而不易形成Li2；镁元素易形成镁元素易形成Mg2，而不易形成，而不易形成Mg3？ 参考答案：从表中数据可知：参考答案：从表中数据可知：Li元素的元素的I2远大于远大于I1，因此因此Li容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即；即Li易形成易形成Li，而不易形成而不易形成Li2 。镁元素的镁元素的I1、I2相差不大，相差不大，I3远大于它们，说明镁容易失去两个

23、电子，而远大于它们，说明镁容易失去两个电子，而不易失去第三个电子，因此镁易形成不易失去第三个电子，因此镁易形成Mg2，而不易形成而不易形成Mg3。第33页/共49页第三十四页，共49页。 元素的第一元素的第一(dy)电离能大致电离能大致有何周期性？有何周期性？同一周期：由左至右大致同一周期：由左至右大致(dzh)增大增大同一主族同一主族(zh z)：由上至下：由上至下大致减小大致减小第34页/共49页第三十五页，共49页。3.元素元素(yun s)第一电离能的变化规律第一电离能的变化规律同一周期从左到右元素同一周期从左到右元素(yun s)的第一电离能总体的第一电离能总体上是呈逐渐增大趋势；上

24、是呈逐渐增大趋势；同一主族从上到下，元素同一主族从上到下，元素(yun s)第一电离能逐渐第一电离能逐渐减小。减小。即元素第一电离能随着元素核电荷数的递增呈现即元素第一电离能随着元素核电荷数的递增呈现(chngxin)周期性变化。周期性变化。4.电离能知识的应用：电离能知识的应用：问题问题1：为什么锂元素的：为什么锂元素的I2远大于远大于I1，而镁元素的而镁元素的I3远大于远大于I1、I2？用所学的原子结构或离子结构知用所学的原子结构或离子结构知识解释。识解释。提示：锂离子和镁离子的电子排布提示：锂离子和镁离子的电子排布式为：式为：Li： 1S2 是稳定结构；是稳定结构；Mg2：1S2 2S2

25、2P6,它它的的P轨道为全轨道为全充满，结构稳定。如果充满，结构稳定。如果它们它们再要失再要失去电子，所需的能量就很大。去电子，所需的能量就很大。第35页/共49页第三十六页，共49页。学与问学与问1、碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系、碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系(linx)？第一电离能越小，越容易失去电子，金属的活泼性越强。第一电离能越小，越容易失去电子，金属的活泼性越强。因此，碱金属的第一电离能越小，金属的活泼性越强。因此，碱金属的第一电离能越小，金属的活泼性越强。第36页/共49页第三十七页，共49页。2钠、镁、铝逐级失去电子的电离能为什么越来越钠、镁、铝逐级失去

26、电子的电离能为什么越来越大？这些数据大？这些数据(shj)跟钠、镁、铝的化合价有什么跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？联系？学与问学与问阳离子所带正电荷数增大阳离子所带正电荷数增大(zn d)再失去再失去(shq)1个电子需克服的电性引力越来越大个电子需克服的电性引力越来越大消耗的能量越来越大消耗的能量越来越大第37页/共49页第三十八页，共49页。问题问题(wnt)2：判断下列元素间的第一电离能的大小：判断下列元素间的第一电离能的大小：Na K; O N; N P; F Ne; Mg Al； S P; Cl S；Cl Ar。问题问题(wnt)3：将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：将下列

27、元素按第一电离能由大到小的顺序排列：（1） K Na Li; (2) B C Be N; (3) He Ne Ar ；（；（4）Na Al S P答案答案(d n)（1） Li Na K ； （2）N C Be B(3) He Ne Ar; (4) P S Al Na第38页/共49页第三十九页，共49页。问题问题4：短周期元素：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最内层元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数的元素最外层电子数是最内层上电子数的3倍。倍。试判断试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电子排布式；比可能有的元素并写出它们的原子

28、电子排布式；比较当较当A、B在同一周期时它们的第一在同一周期时它们的第一(dy)电离能电离能 数值大小关系。数值大小关系。提示提示(tsh):A元素有：元素有：Be：1S2 2S2或或 Mg: 1S2 2S22P6 3S2 B元素有：元素有：O: 1S2 2S22P4或或 S: 1S2 2S22P6 3S23P4 第一电离能：第一电离能：Be O; Mg S。第39页/共49页第四十页，共49页。 电负性是用来电负性是用来(yn li)(yn li)描述不同元素的原子描述不同元素的原子对键合电子的对键合电子的 吸引吸引 能力大小的一个量。能力大小的一个量。1、电负性的概念、电负性的概念(gin

29、in)：三、电负性三、电负性 键合电子：原子键合电子：原子(yunz)通过化学键形成物通过化学键形成物质，我们把原子质，我们把原子(yunz)里用于形成化学键的电里用于形成化学键的电子称为键合电子子称为键合电子第40页/共49页第四十一页，共49页。为了为了(wi le)比较元素的原子吸引电比较元素的原子吸引电子能力的大小，美国化学家鲍林于子能力的大小，美国化学家鲍林于1932年首先提出了用电负性来衡量年首先提出了用电负性来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。元素在化合物中吸引电子的能力。经计算确定氟的电负性为经计算确定氟的电负性为4.0，锂的，锂的为为1.0，并以此为标准确定其它与元，并以此为标准确定其它与元素的电负性。素的电负性。第41页/共49页第