資源簡介

新授課
第一章 原子結構與元素性質
第5課時 元素性質及其變化規律
【學習目標】
1.認識原子半徑的變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 2.認識元素的電離能變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 3.認識元素的電負性的周期性變化并能從電子排布的角度進行解釋。
【學習活動】
學習任務
目標一：認識原子半徑的變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p20內容，完成下列問題。 1.影響原子半徑的主要因素有哪些？如何影響？ 2.元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？ 3.元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？ 任務2：元素的原子半徑及相應的比例模型： 1.電子層數多的原子半徑一定大嗎 2.舉例說明電子層結構相同的微粒,其微粒半徑大小的比較有什么規律 3.元素周期表中元素原子得失電子能力有什么規律 試從原子半徑和價電子數角度進行定性解釋。 4．為什么過渡元素的原子半徑在同一周期內變化幅度不大？ 【知識拓展】 原子半徑同周期元素，隨著原子序數遞增，其原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)同主族元素，隨著電子層數遞增，其原子半徑逐漸增大。例：r(Li)r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)電子層結構相同的微粒，核電荷數越大，半徑越小。例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)帶相同電荷的離子，電子層數越多，半徑越大。例：r(Li＋)r(Na＋)>r(Mg2＋)
目標二：認識元素的電離能變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p22內容，完成下列問題。 1．電離能和第一電離能、第二電離能的區別？第一電離能有何意義？ 2.前四周期元素第一電離能(I1)的變化如圖所示。 ①仔細觀察第一電離能變化示意圖,說一說元素第一電離能的總體變化趨勢是什么樣的 ②同一周期從左到右，第一電離能如何變化？同主族從上到下，第一電離能為什么逐漸減小？ ③為什么ⅡA族，ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰的元素？ 3.下表的數據從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。 元素NaMgAl電離能 （kJ·mol—1） 4967385784 5621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293
為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數據跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯系？ 任務2：比較金屬活潑性常用的方法有以下兩種： 常見金屬在溶液中的活動性順序為 第一電離能數值(kJ·mol－1) 鎂738鋁577
將相同的鎂片和鋁片分別加入等量等濃度的鹽酸中，鎂片上生成氣泡的速率比鋁片要快很多，這說明鎂比鋁在鹽酸溶液中更活潑，但是兩者的另外一個能夠衡量金屬性強弱的數值——電離能的數值大小卻正好相反，產生這個差異的原因是什么？ 2.如何利用電離能判斷金屬性與非金屬性強弱 如何判斷同一元素各級電離能之間的大小關系
目標三：認識元素的電負性的周期性變化并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p25-p26內容，完成下列問題。 1.電負性是以氟元素的電負性4.0作為標準計算出來的，請問電負性大約為2的元素應該在周期表的什么位置？ 2．同周期，從左到右，元素的電負性如何變化？同主族，從上到下，元素的電負性又如何變化？ 3.不同元素的原子在化合物中吸引電子的能力大小可用電負性表示，若電負性越大，則原子吸引電子的能力越大，在所形成的分子中成為顯負電性的一方。如圖為周期表中主族元素的電負性數據： ①分析上表中的數據，元素電負性的數值大小與元素金屬性、非金屬性強弱有何關系？推測周期表中電負性最大的應是哪種元素？ ②以第三周期和堿金屬元素為例，判斷同周期主族元素電負性的變化規律是什么？同主族元素電負性的變化規律是什么？ 【方法小結】 電負性的應用 任務2： 1.①電負性的研究對象和第一電離能的研究對象一樣嗎？ ②電負性越大的元素，非金屬性越強嗎？第一電離能越大嗎？ 2.①經驗規則告訴我們，當形成化學鍵的兩個原子元素的電負性差值大于1.7時，所形成的一般為離子鍵，當小于1.7時，形成的一般是共價鍵，根據表格中的數據，判斷AlCl3形成化學鍵的類型是什么？你能進一步判斷AlBr3形成化學鍵的類型嗎？并說明你判斷的理由？ ②電負性是衡量元素原子對鍵合電子吸引力的大小，以NH3為例，化合物中不同元素表現的化合價與其電負性有何關系？ ③結合電負性數值判斷乙醇中兩個碳的化合價分別是多少
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
2新授課
第一章 原子結構與元素性質
第5課時 元素性質及其變化規律
【學習目標】
1.認識原子半徑的變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 2.認識元素的電離能變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 3.認識元素的電負性的周期性變化并能從電子排布的角度進行解釋。
【學習活動】
學習任務
目標一：認識原子半徑的變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p20內容，完成下列問題。 1.影響原子半徑的主要因素有哪些？如何影響？ 參考答案：影響因素：一是電子的能層數，二是核電荷數。能層越多，電子之間的負電排斥使原子的半徑增大；而核電荷數越大，核對電子的引力就越大，使原子的半徑減小。 2.元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？ 參考答案：同周期主族元素從左到右，原子半徑逐漸減小。其主要原因是：同周期主族元素電子的能層數相同，從左到右，核電荷數的增加使核對電子的吸引增強而引起原子半徑減小的趨勢，大于最外層電子數的增加使電子間的排斥增強而引起原子半徑增大的趨勢。 3.元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢如何？如何解釋這種趨勢？ 參考答案：同主族元素從上到下，原子半徑逐漸增大。其主要原因是：同主族元素從上到下，電子能層數的增加使電子間的排斥增強而引起原子半徑增大的趨勢，大于核電荷數的增加使核對電子的吸引增強而引起原子半徑減小的趨勢。 任務2：元素的原子半徑及相應的比例模型： 1.電子層數多的原子半徑一定大嗎 參考答案：不一定,例如鋰原子比氯原子少一個電子層,但是原子半徑大于氯原子。 2.舉例說明電子層結構相同的微粒,其微粒半徑大小的比較有什么規律 參考答案：電子層結構相同的微粒,核電荷數越大,原子核對外層電子的吸引作用越大,其微粒半徑越小。例如:r(N3-)>r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)。 3.元素周期表中元素原子得失電子能力有什么規律 試從原子半徑和價電子數角度進行定性解釋。 參考答案：同周期元素原子的電子層數相同,從左到右原子半徑逐漸減小,原子核對外層電子的吸引作用逐漸增強。因此,除稀有氣體元素外,從左到右,元素原子失去電子的能力越來越弱,獲得電子的能力越來越強。同主族元素原子的價電子數相同,但自上而下原子半徑逐漸增大,原子核對外層電子的吸引作用逐漸減弱。因此,自上而下,金屬元素原子失去電子的能力越來越強,非金屬元素原子獲得電子的能力越來越弱。同周期元素和同主族元素原子結構遞變的綜合結果是:位于元素周期表中金屬元素與非金屬元素分界線周圍元素的原子獲得或失去電子的能力都不強。 4．為什么過渡元素的原子半徑在同一周期內變化幅度不大？ 參考答案：同一周期過渡元素增加的電子都分布在(n－1)d軌道上，電子間的排斥作用與核對電子吸引作用大致相當，所以過渡元素的原子半徑在同一周期內變化幅度不大。 【知識拓展】 原子半徑同周期元素，隨著原子序數遞增，其原子半徑逐漸減小(稀有氣體除外)。例：r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)同主族元素，隨著電子層數遞增，其原子半徑逐漸增大。例：r(Li)r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)電子層結構相同的微粒，核電荷數越大，半徑越小。例：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)帶相同電荷的離子，電子層數越多，半徑越大。例：r(Li＋)r(Na＋)>r(Mg2＋)
目標二：認識元素的電離能變化規律并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p22內容，完成下列問題。 1．電離能和第一電離能、第二電離能的區別？第一電離能有何意義？ 參考答案：電離能是指氣態基態原子或氣態基態離子失去一個電子所需要的最小能量。第一電離能是元素原子失去一個電子的電離能，在此基礎上再失去一個電子的電離能稱為第二電離能。 第一電離能可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度，第一電離能數值越小，原子越容易失去一個電子。 2.前四周期元素第一電離能(I1)的變化如圖所示。 ①仔細觀察第一電離能變化示意圖,說一說元素第一電離能的總體變化趨勢是什么樣的 參考答案：同一周期的元素,從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現從小到大的變化趨勢;同主族元素,總體上自上而下第一電離能逐漸減小。 ②同一周期從左到右，第一電離能如何變化？同主族從上到下，第一電離能為什么逐漸減小？ 參考答案：同周期元素的第一電離能，從左到右遞變的總趨勢是依次增大，原因是核電荷數增多，而能層數不變，核電荷對核外電子的吸引力增大。 同主族元素的第一電離能，從上到下遞變的總趨勢是依次降低，原因是核外電子的層數增加而且原子半徑遞增，核電荷對最外層電子的吸引力降低。 ③為什么ⅡA族，ⅤA族元素的第一電離能大于相鄰的元素？ 參考答案：當原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空(p0、d0、f0)或半充滿(p3、d5、f7)或全充滿(p6、d10、f14)結構時原子處于能量較低狀態(即洪特規則特例)，所以失電子所需能量較大，即I1較大。ⅡA族元素原子滿足ns2np0、ⅤA族元素原子滿足ns2np3，故它們的第一電離能大于相鄰元素。 3.下表的數據從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。 元素NaMgAl電離能 （kJ·mol—1） 4967385784 5621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293
為什么原子的逐級電離能越來越大？這些數據跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯系？ 參考答案：隨著電子的逐個失去，陽離子所帶的正電荷數越來越大，再要失去一個電子需克服的電性引力也越來越大，消耗的能量也越來越多，所以原子的逐級電離能越來越大。 鈉的第一電離能比第二電離能小很多，說明失去第一個電子比失去第二個電子容易得多，所以鈉容易失去一個電子形成+1價鈉離子；鎂的第一電離能和第二電離能相差不多，但第二電離能比第三電離能小很多，說明鎂容易失去兩個電子形成+2價鎂離子；鋁的第一電離能、第二電離能、第三電離能相差不多，但第三電離能比第四電離能小很多，說明鋁容易失去三個電子形成+3價鋁離子 任務2：比較金屬活潑性常用的方法有以下兩種： 常見金屬在溶液中的活動性順序為 第一電離能數值(kJ·mol－1) 鎂738鋁577
將相同的鎂片和鋁片分別加入等量等濃度的鹽酸中，鎂片上生成氣泡的速率比鋁片要快很多，這說明鎂比鋁在鹽酸溶液中更活潑，但是兩者的另外一個能夠衡量金屬性強弱的數值——電離能的數值大小卻正好相反，產生這個差異的原因是什么？ 參考答案：由于金屬活動性順序與電離能所對應的條件不同，所以二者并不完全一致。電離能是氣態原子或氣態離子失去一個電子所需的最小能量，而金屬活動性是指金屬單質在溶液中的活潑性，受電離能和其他能量變化總和的影響，故二者并不完全一致。 2.如何利用電離能判斷金屬性與非金屬性強弱 如何判斷同一元素各級電離能之間的大小關系 參考答案：一般情況下,元素的第一電離能越小,元素的金屬性越強。 同一元素的逐級電離能的大小關系為I1目標三：認識元素的電負性的周期性變化并能從電子排布的角度進行解釋。 任務1：閱讀教材p25-p26內容，完成下列問題。 1.電負性是以氟元素的電負性4.0作為標準計算出來的，請問電負性大約為2的元素應該在周期表的什么位置？ 參考答案：電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。 氟元素非金屬性最強為4.0，則電負性大約為2的元素應該既具有金屬性又具有非金屬性，應該在金屬和非金屬的分界線處。 2．同周期，從左到右，元素的電負性如何變化？同主族，從上到下，元素的電負性又如何變化？ 參考答案：同周期從左到右，元素的電負性逐漸變大；同主族從上到下，元素的電負性逐漸變小。 3.不同元素的原子在化合物中吸引電子的能力大小可用電負性表示，若電負性越大，則原子吸引電子的能力越大，在所形成的分子中成為顯負電性的一方。如圖為周期表中主族元素的電負性數據： ①分析上表中的數據，元素電負性的數值大小與元素金屬性、非金屬性強弱有何關系？推測周期表中電負性最大的應是哪種元素？ 參考答案：元素的電負性數值越大，元素的非金屬性越強，元素的電負性數值越小，元素的金屬性越強；元素周期表中電負性最大的元素是F。 ②以第三周期和堿金屬元素為例，判斷同周期主族元素電負性的變化規律是什么？同主族元素電負性的變化規律是什么？ 參考答案：上表中第三周期主族元素從Na→Cl，電負性從0.9→3.0，逐漸增大，故同一周期主族元素從左到右，電負性逐漸增大。堿金屬元素從Li→Cs，電負性從1.0→0.7，逐漸減小，故同一主族從上而下，電負性逐漸減小。 【方法小結】 電負性的應用 任務2：1.①電負性的研究對象和第一電離能的研究對象一樣嗎？ 參考答案：第一電離能研究所有元素，包括稀有氣體；電負性研究原子對鍵合電子的吸引力大小，稀有氣體很少形成共價鍵，故不做研究。 ②電負性越大的元素，非金屬性越強嗎？第一電離能越大嗎？ 提示：元素電負性越大，非金屬性越強，但第一電離能不一定越大，例如電負性N＜O，而第一電離能N＞O。 2.①經驗規則告訴我們，當形成化學鍵的兩個原子元素的電負性差值大于1.7時，所形成的一般為離子鍵，當小于1.7時，形成的一般是共價鍵，根據表格中的數據，判斷AlCl3形成化學鍵的類型是什么？你能進一步判斷AlBr3形成化學鍵的類型嗎？并說明你判斷的理由？ 參考答案：AlCl3中，Cl與Al的電負性的差值是3.0－1.5＝1.5＜1.7，故AlCl3形成的是共價鍵。由于Br的電負性小于Cl，故AlBr3中Br與Al的電負性的差值小于1.5(小于1.7)，AlBr3中形成的也是共價鍵。 ②電負性是衡量元素原子對鍵合電子吸引力的大小，以NH3為例，化合物中不同元素表現的化合價與其電負性有何關系？ 參考答案：NH3分子中，電負性較大的N元素表現負價，電負性較小的H表現正價。 ③結合電負性數值判斷乙醇中兩個碳的化合價分別是多少 參考答案：與氧原子直接相連的碳化合價為-1價,另一個碳化合價為-3價。
【學習總結】
回顧本課所學，畫出思維導圖
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