鲁科版高中化学选择性必修2第1章原子结构与元素性质第3节第1课时原子半径及其变化规律课件

第3节元素性质及其变化规律第1课时原子半径及其变化规律素养目标学习要点1.通过了解原子半径的周期性变化,能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。2.通过了解同周期、同主族元素性质的递变规律,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。一个比较:微粒半径大小比较三个递变规律:半径大小递变、同周期元素性质递变、同主族元素性质递变知识点一核外电子排布与原子半径知识点二元素原子得失电子的能力学以致用·随堂检测全达标目录索引知识点一基础落实•必备知识全过关知识点一核外电子排布与原子半径1.原子半径大小的测量依据量子力学理论,在原子核外,从原子核附近到离核很远的地方,电子都有可能出现,因此原子并不是一个具有明确

的实体。人们便假定原子是一个球体,并采用

的方法来测定原子半径。

“边界”统计2.影响原子半径大小的因素

增大越小3.原子半径变化规律(1)主族元素:相同增大减小增多增大增大(2)过渡元素:从总的变化趋势来看,与同一周期主族元素相比,从左到右原子半径的变化幅度

。原因是同一周期过渡元素增加的电子一般分布在d轨道或f轨道上,电子间的排斥作用与原子核对外层电子的吸引作用大致相当。

名师点拨“三看”法比较微粒半径“一看”电子层数,一般电子层数越多,半径越大;“二看”核电荷数,电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;“三看”核外电子数,电子层数和核电荷数都相同时,核外电子数越多,半径越大。不大归纳总结微粒半径大小的比较规律(1)同周期主族元素,从左到右,原子半径依次减小。(2)同主族元素,从上到下,原子或同价态离子半径均依次增大。(3)电子层结构相同的离子,随核电荷数的增大,离子半径逐渐减小,如r(N3-)>r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。(4)同种元素形成的粒子,核外电子数多的半径大,如r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+),r(S2-)>r(S)。正误判断(1)核外电子层结构相同的单核粒子,半径相同。(

)提示

核外电子层结构相同的单核粒子,核电荷数越大半径越小。(2)核电荷数相同的不同单核粒子,核外电子数越多,半径越大。(

)(3)各元素的原子半径总比其离子半径小。(

)提示

阴离子半径比其原子半径大。(4)同周期元素从左到右,原子半径、离子半径均逐渐增大。(

)提示

同周期Na+大于Mg2+半径。×√××重难突破•能力素养全提升探究角度1

原子半径变化规律例1具有下列电子排布式的原子中,半径最大的是(

)A.1s22s22p63s23p1 B.1s22s22p3C.1s22s22p2 D.1s22s22p63s23p4A解析

核外电子排布为1s22s22p63s23p1、1s22s22p3、1s22s22p2、1s22s22p63s23p4的原子分别为Al、N、C、S,同周期主族元素自左而右原子半径减小,同主族自上而下原子半径增大,故原子半径:Al>C>N,Al>S,故Al原子半径最大,即A的原子半径最大。名师点拨

主族元素原子半径在元素周期表中的变化规律:周期序数相同,原子序数越大,原子半径越小,即同周期主族元素,从左到右,原子半径逐渐减小。主族序数相同,原子序数越大,原子半径越大,即同主族元素,从上到下,原子半径逐渐增大。[对点训练1]已知某些元素的原子半径如下表所示,根据表中的数据推测磷原子的半径可能是(

)原子NSOSi半径r/×10-10m0.751.020.741.17A.0.70×10-10m B.0.80×10-10mC.1.10×10-10m D.1.20×10-10mC解析

同一周期主族元素的原子半径随着原子序数的增大而减小,由此可推知磷原子的半径在硅原子和硫原子之间,C项正确。探究角度2

微粒半径的比较例2下列四种粒子的半径按由大到小顺序排列正确的是(

)A.①>②>④>③ B.③>①>④>②C.③>①>②>④ D.①>②>③>④C解析

由题意可知,X、Y、Z2-、W分别为S、Cl、S2-、F。S、Cl、S2-、F四种粒子半径由大到小排列顺序为r(S2-)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C项正确。[对点训练2]有四种元素的基态原子的电子排布式如下:①1s22s22p63s23p4,②1s22s22p63s23p3,③1s22s22p3,④1s22s22p5。原子半径大小关系正确的是(

)A.③>④>②>① B.②>①>③>④C.④>③>②>① D.④>①>②=③B解析

由电子排布可知,①为S,②为P,③为N,④为F,电子层越多,半径越大,同周期原子序数大的原子半径小。原子半径为②>①>③>④,故B正确。知识点二基础落实•必备知识全过关知识点二元素原子得失电子的能力1.元素原子得失电子能力的依据利用

和

,人们可以定性解释元素周期表中元素原子得失电子能力所呈现的递变规律。

2.同周期主族元素原子得失电子的能力同周期主族元素原子的电子层数

,从左到右原子半径逐渐

,原子核对外层电子的吸引作用逐渐

。因此,同一周期主族元素从左到右,元素原子失去电子的能力越来

,获得电子的能力越来

。原子半径价电子数相同减小增强越弱越强3.同主族元素原子得失电子的能力同主族元素原子的价电子数

,但自上而下原子半径逐渐

,原子核对外层电子的吸引作用逐渐

。因此,自上而下,金属元素原子失去电子的能力越来

,非金属元素原子获得电子的能力越来

。

4.金属元素与非金属元素分界线周围的元素原子得失电子的能力位于元素周期表中金属元素与非金属元素分界线周围元素的原子获得或失去电子的能力都

。

名师点拨元素原子得电子能力决定了元素的非金属性;元素原子失电子能力决定了元素的金属性。相同增大减弱越强越弱不强归纳总结1.元素的非金属性比较方法(1)单质的氧化性越强,元素非金属性越强;(2)单质与氢气化合生成气态氢化物越容易,元素的非金属性越强;(3)单质与氢气化合生成气态氢化物越稳定,元素的非金属性越强;(4)元素对应简单阴离子的还原性越弱,元素非金属性越强;(5)元素最高价氧化物的水化物的酸性越强,元素非金属性越强。2.元素的金属性比较方法(1)金属单质与水或酸反应的活泼程度;(2)金属元素最高价氧化物水化物的碱性;(3)金属活动性顺序;(4)金属与盐溶液之间的置换反应。正误判断(1)Na、Mg、Al的失去电子的能力逐渐增强。(

)提示

Na、Mg、Al的失去电子的能力逐渐减弱。(2)Li、Na、K的金属性逐渐增强。(

)(3)F是元素周期表中得电子能力最强的元素。(

)(4)同周期元素从左到右得电子能力逐渐增强。(

)提示

同周期元素从左到右得电子能力逐渐增强,稀有气体元素除外,副族元素除外。(5)Si得电子能力弱。(

)×√√×√重难突破•能力素养全提升探究角度1

元素周期律例1短周期主族元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大。X与W同主族,Z元素的单质是一种良好的半导体材料,Y的最外层电子数等于最内层电子数,W元素最高正价和最低负价的代数和为4。下列说法正确的是(

)A.简单离子半径的大小:W>Y>XB.简单气态氢化物的稳定性:W>XC.最高价氧化物对应水化物的酸性:W>ZD.基态X原子价电子排布图:C解析

依据题给信息推知,X、Y、Z、W依次为O、Mg、Si、S元素。X、Y、W的简单离子分别为O2-、Mg2+、S2-,其半径大小顺序为S2->O2->Mg2+,即W>X>Y,故A不符合题意;简单气态氢化物的稳定性与非金属性正相关,非金属性:O>S,故B不符合题意;最高价氧化物对应水化物的酸性与非金属性正相关,同周期从左到右非金属性依次增强,即非金属性:S>Si,故C符合题意;基态氧原子的价电子排布中,2s轨道充满,2p轨道有4个电子,根据泡利不相容原理和洪特规则,其原子价电子排布为

,故D不符合题意。思路剖析

A.根据层多径大,相同电子数,核电荷数多半径小分析;B.非金属性越强,简单气态氢化物的稳定性越强;C.非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强;D.根据泡利不相容原理和洪特规则分析。[对点训练1]甲~戊均为短周期主族元素,在元素周期表中的相对位置如图所示。戊的最高价氧化物对应的水化物为强酸。下列说法错误的是(

)甲

乙丙丁戊A.原子半径:丁>戊>乙B.含氧酸酸性:戊>丁>丙C.甲的氢化物遇氯化氢可能有白烟产生D.丙的最高价氧化物属于酸性氧化物B解析

甲~戊是短周期元素,戊的最高价氧化物对应水化物为强酸,则可能是硫酸或高氯酸,若是高氯酸,则戊为Cl,甲为N,乙为F,丙为P,丁为S;若是硫酸,则戊为S,甲为C,乙为O,丙为Si,丁为P。根据层多径大,同电子层结构核多径小原则,则原子半径:丁>戊>乙,A项不符合题意;非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,含氧酸不一定是最高价氧化物对应水化物的酸,酸性无法比较,B项符合题意;甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等,若是氨气,则遇氯化氢一定有白烟产生,因此可能有白烟生成,C项不符合题意;丙的最高价氧化物可能是二氧化硅,也可能是五氧化二磷,都属于酸性氧化物,D项不符合题意。思路剖析

A.根据层多径大,同电子层结构核多径小原则;B.非金属性越强,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,含氧酸不一定是最高价氧化物对应水化物的酸;C.甲的氢化物可能为氨气,也可能为甲烷、乙烷等;D.二氧化硅和五氧化二磷都属于酸性氧化物。探究角度2

微粒结构与元素性质例2已知短周期元素的离子,aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,则下列叙述正确的是(

)A.原子半径:A>B>C>DB.原子序数:A>B>C>DC.离子半径:C>D>B>AD.单质的还原性:A>B>D>CC解析

短周期元素的离子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,所以有a-2=b-1=c+3=d+1,且A、B在元素周期表中C、D的下一周期,原子序数:a>b>d>c。原子核外电子层数越多,半径越大,同周期元素原子序数越大,半径越小,则有原子半径:B>A>C>D,故A不符合题意;由以上分析可知原子序数为A>B>D>C,故B不符合题意;aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的电子层结构,核电荷数越大,离子半径越小,核电荷数a>b>d>c,所以离子半径C>D>B>A,故C符合题意;同周期自左而右元素金属性减弱,单质还原性减弱,金属性越强还原性越强,故还原性为B>A>C>D,故D不符合题意。名师点拨

根据各种离子具有相同电子层结构判断元素在周期表中的相对位置,然后结合元素周期律判断原子半径大小、原子序数的大小以及单质的还原性强弱即可。[对点训练2]某阴离子结构式如图所示。W、X、Y、Z为原子序数依次增大的同一短周期元素,X原子的最外层电子数等于其电子层数的2倍。下列说法错误的是(

)A.非金属性:Z>Y>XB.简单氢化物稳定性:Y<ZC.最高价氧化物水化物的酸性:X<WD.该阴离子中所有原子均满足最外层8电子稳定结构C解析

依据信息,可以推测W、X、Y、Z依次为B、C、O、F。同周期从左到右,元素的非金属性逐渐增强,则非金属性:F>O>C,即Z>Y>X,故A不符合题意;非金属性Y<Z,则简单氢化物稳定性Y<Z,故B不符合题意;元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强,非金属性:C>B,所以酸性:H2CO3>H3BO3,即X>W,故C符合题意;该阴离子中所有原子最外层均通过共用电子对达到8电子稳定结构,故D不符合题意。名师点拨

根据微粒结构可知,Z可以形成1个共价键,Y可以形成2个共价键,X可以形成4个共价键,W虽然也可以形成4个共价键,但是会带一个单位的负电荷,说明W

最外层有3个电子。[对点训练3](2024河北遵化一中高二期末)下列各组微粒中微粒半径由大到小的是(

)A.N、P、Si、AlB.O2-、F-、Na+、Mg2+C.Al3+、Mg2+、K+、Li+D.F、Cl、Br、IB解析

同主族元素,从上到下原子半径依次增大,同周期元素,从左到右原子半径依次减小,则原子半径由大到小的顺序为铝、硅、磷、氮,故A错误;电子层结构相同的离子,核电荷数越大,离子半径越小,则离子半径由大到小的顺序为氧离子、氟离子、钠离子、镁离子,故B正确;结合选项A、B,钾离子的半径大于镁离子、铝离子的离子半径小于镁离子,故C错误;原子半径由大到小的顺序应为碘、溴、氯、氟,故D错误。学以致用·随堂检测全达标1234题组1微粒半径的比较1.下列价电子排布式表示的原子中,原子半径递增的是(

)A.2s22p2、2s22p3、2s22p4B.2s1、2s2、2s22p1C.3s23p3、3s23p4、3s23p5D.1s1、2s1、3s1D1234解析

价电子排布式2s22p2、2s22p3、2s22p4分别对应C、N、O原子,位于同周期,原子序数递增,原子半径递减,故A错误;2s1、2s2、2s22p1分别对应Li、Be、B原子,位于同周期,原子序数递增,原子半径递减,故B错误;3s23p3、3s23p4、3s23p5分别对应P、S、Cl原子,P、S、Cl原子半径递减,故C错误;1s1、2s1、3s1分别对应H、Li、Na原子,位于同主族,原子序数递增,原子半径递增,故D正确。12342.下列微粒半径大小关系正确的是(

)A.Fe>Fe2+>Fe3+

B.Cl>Cl-C.Na<Na+ D.K+<Na+A解析

核电荷数相同的单核离子,核外电子数越多,离子半径越大,则半径Fe>Fe2+>Fe3+,Cl<Cl-,Na>Na+,故A正确,B、C错误;K+与Na+最外层电子数相同,且K+比Na+多一个电子层,则离子半径K+>Na+,故D错误。1234题组2元素性质的递变规律3.部分短周期元素原子半径的相对大小、最高正价或最低负价随原子序数的变化关系如图所示,下列说法正确的是(

)A.离子半径的大小顺序:e>f>g>hB.y、z、d三种元素原