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第2課時 元素周期律,一、原子半徑 1.影響原子半徑大小的因素：,負電排斥,增大,越大,縮小,2.原子半徑的遞變規(guī)律：,電子的能,層數,越大,越小,二、電離能 1.第一電離能的概念：___________基態(tài)原子失去_____電子 轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的_________叫做第一電離能。 2.第一電離能的變化規(guī)律： (1)同一周期，從左到右，元素的第一電離能呈_________的 趨勢。 (2)同一主族，從上到下，元素的第一電離能_________。,氣態(tài)電中性,一個,最低能量,逐漸增大,逐漸減小,三、電負性和“對角線規(guī)則” 1.電負性： (1)定義：用來描述不同元素的原子對_________吸引力的大 小。電負性越大的原子，對_________的吸引力_____。 (2)衡量標準：以氟的電負性為4.0作為相對標準。 (3)遞變規(guī)律。 ①同周期，自左向右，元素的電負性逐漸_____。 ②同主族，自上而下，元素的電負性逐漸_____。,鍵合電子,鍵合電子,越大,變大,變小,(4)應用：判斷金屬性和非金屬性的強弱。 ①金屬的電負性一般小于1.8。 ②非金屬的電負性一般大于1.8。 ③電負性在1.8左右的，既表現_______，又表現_________。,金屬性,非金屬性,2.對角線規(guī)則：在元素周期表中，某些主族元素與其_______ 的主族元素的有些性質是相似的，被稱為“對角線規(guī)則”。 例如： X和Y就是對角線關系。,右下方,1.辨析下列說法的正誤： (1)電子的能層數多的元素的原子半徑一定比電子的能層數少 的元素原子半徑大。 ( ) 分析：元素原子半徑與電子的能層數和核電荷數有關。在最 外層電子數相同時，電子的能層數越大半徑越大；在電子的 能層數相同時，核電荷數越大半徑越??；不同周期不同主族 元素的原子半徑需要通過數值和遞變規(guī)律確定。,×,(2)原子失去2個電子所需要的能量是其第一電離能的2倍。 ( ) 分析：原子失去第2個電子所需要的能量不確定，由原子核外 電子排布決定，有的是第1個電子能量的數倍，有的比第1個 電子能量大一些。 (3)一般認為元素的電負性小于1.8的為金屬元素，大于1.8的 為非金屬元素。 ( ) 分析：元素的金屬性和非金屬性與元素的電負性的關系：以 1.8為界，在1.8附近的元素既有金屬性又有非金屬性。,×,√,(4)C、N、O的第一電離能的大小關系：CNO。 ( ) 分析：同周期元素的第一電離能隨著原子序數的遞增而呈逐漸增大的趨勢，但是氮元素(ⅤA族)為半滿狀態(tài)，第一電離能偏大，大小順序為CON。,×,2.下列元素原子半徑依次增大的是 ( ) A.C、N、O、F B.Mg、Al、Si、S C.B、Be、Mg、Na D.Mg、Na、K、Ca 【解析】選C。同周期自左向右，原子半徑逐漸減??；同主族自上而下，原子半徑逐漸增大。,3.下列敘述不正確的是 ( ) A.第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子核外電子排布周期性變化的結果 B.通常情況下，原子第二電離能高于第一電離能 C.Be的第一電離能小于B的第一電離能 D.在同一主族中，自上而下第一電離能逐漸減小,【解析】選C。元素的第一電離能與其核外電子排布有關。當原子核外電子排布形成全空、半滿和全滿時原子能量最低，該元素有較大的第一電離能。Be價電子排布為2s2全滿而B為2s22p1，則第一電離能BBe。,4.下列各組元素按電負性大小的順序排列，正確的是 ( ) A.FNO B.OClF C.AsPH D.ClSAs 【解析】選D。據元素電負性變化規(guī)律，同周期內，隨原子序數遞增，電負性逐漸增大，A項中，電負性ON，B項中FO，故A、B錯誤。同主族內，隨原子序數遞增，電負性逐漸減小，C項中AsS，S的電負性大于與As同主族的P的電負性，故D正確。,5.X元素的陽離子與Y元素的陰離子具有相同的電子層結構，下列敘述正確的是 ( ) A.原子序數XY，D錯。,6.下列關于粒子半徑的說法正確的是 ( ) A.電子層數少的元素的原子半徑一定小于電子層數多的元素的原子半徑 B.核外電子層結構相同的單核粒子，半徑相同 C.質子數相同的不同單核粒子，電子數越多半徑越大 D.原子序數越大，原子半徑越大,【解析】選C。由于同周期主族元素原子半徑隨原子序數增大而逐漸減小，故ⅦA族的原子半徑不一定比上一周期ⅠA族元素原子半徑大，如r(Li)r(S)r(Cl)。對于核外電子層結構相同的單核離子和原子，半徑是不同的。質子數相同的不同單核粒子，陰離子半徑原子半徑陽離子半徑。原子序數增大，原子半徑不是一直增大，而是周期性變化。,一、微粒半徑大小比較 1.微粒半徑大小的比較方法： (1)同周期元素的原子半徑隨核電荷數的增大而減小(稀有氣體除外)。如NaMgAlSiPSCl。 (2)同主族元素的原子半徑隨核電荷數的增大而增大。如LiNaKRbCs。 (3)同主族元素的離子半徑隨核電荷數的增大而增大。如F-Cl-Br-I-。,(4)電子層結構相同的離子半徑隨核電荷數的增大而減小。如F-Na+Mg2+Al3+。 (5)同一元素不同價態(tài)的微粒半徑，價態(tài)越高微粒半徑越小。如FeFe2+Fe3+。,2.微粒半徑大小比較的規(guī)律： (1)同周期原子半徑隨著核電荷數(或原子序數)的增大而減小(稀有氣體除外)。 (2)同周期元素的離子(核外電子排布相同)半徑隨著核電荷數(或原子序數)的增加而減小。 (3)電子層結構相同的離子半徑(包括陰陽離子)隨核電荷數(或原子序數)的增加而減小。,(4)同主族元素的原子半徑隨核電荷數(或原子序數)的增加而增大。 (5)同主族元素的離子半徑隨核電荷數(或原子序數)的增加而增大。 (6)同一元素不同價態(tài)的離子半徑，化合價高的離子半徑小。 (7)核電荷數不同，電子層結構不同的陰陽離子半徑的相對大小，可以借助元素周期表推斷。,【點撥】 微粒半徑大小比較的關鍵 (1)不同周期不同主族元素原子半徑比較，先看周期再看主族。 (2)對于離子的半徑比較，要借助于電子層結構相同的離子半徑變化規(guī)律和元素周期律進行判斷。 (3)同一元素的陽離子半徑小于原子半徑；陰離子半徑大于原子半徑。,【微思考】 (1)第3周期離子半徑最小的是什么？ 提示：陽離子半徑：Na+Mg2+Al3+；陰離子半徑P3-S2-Cl-；可以通過元素周期表同主族的離子半徑過渡Cl-F-，F- Al3+，進而確定Al3+半徑最小。,(2)同周期、同主族元素的原子半徑變化的原因是什么？ 提示：同周期元素原子序數增大，電子層數相同，原子核對電子束縛能力逐漸增強，原子半徑逐漸減小；同主族自上而下，原子序數逐漸增大，電子層數逐漸增多，原子核對電子束縛能力逐漸減小，原子半徑逐漸增大。,【典題訓練】(2014·臨沂高二檢測)下列關于粒子半徑大小關系的判斷不正確的是 ( ) ①r(Li+)r(Na+)r(K+)r(Rb+)r(Cs+) ②r(F)r(Cl)r(Br)r(I) ③r(Na+)r(Mg2+)r(Al3+)r(F-)r(O2-) ④r(Fe2+)r(Fe3+)r(Fe) A.②③④ B.①④ C.③④ D.①②③,【解題指南】解答本題時要注意以下兩點： (1)同周期、同主族原子半徑(離子半徑)的變化規(guī)律。 (2)具有相同電子層結構的離子半徑變化規(guī)律。 【解析】選C。同主族元素的原子或離子半徑隨著電子層數增多，半徑依次增大，①②正確；具有相同的電子層結構的陰陽離子半徑隨著原子序數的增大而逐漸減小，r(Al3+)r(Mg2+) r(Na+)r(F-)r(O2-)，③錯誤；對于同一元素，陽離子半徑小于原子半徑，化合價越高半徑越小，④錯誤。,【方法規(guī)律】“三看”法快速判斷簡單微粒半徑大小 “一看”電子層數：最外層電子數相同時，電子層數越多，粒子半徑越大。 “二看”核電荷數：當電子層結構相同時，核電荷數越大，半徑越小。 “三看”核外電子數：當電子層數和核電荷數均相同時，核外電子數越多，半徑越大。,【變式訓練】已知短周期元素的離子aA2+、bB+、cC3-、dD-都具有相同的電子層結構，則下列敘述中正確的是 ( ) A.原子半徑：ABDC B.原子序數：dcba C.離子半徑：C3-D-B+A2+ D.單質的還原性：ABDC,【解析】選C。A選項中，如果電子層結構相同，則A、B是同一周期元素且A在B之后，根據同一周期元素原子半徑大小的變化規(guī)律可知，原子半徑BA，同理可以推出C、D在A、B的上一周期，且C在D的前面，由此得出原子半徑大小順序為BACD，故A錯誤；由A、B、C、D的相對位置，可以確定原子序數為abdc，故B錯誤；依據“電子層結構相同的離子，原子序數越大，離子半徑越小”的規(guī)律來判斷，離子半徑大小順序為C3-D-B+A2+，故C正確；同樣由A、B在同一周期，隨著原子序數的遞增(B到A)，金屬性逐漸減弱(BA)來判斷，D錯誤。,二、電離能的遞變規(guī)律及應用 1.電離能的遞變規(guī)律： (1)第一電離能：元素的第一電離能呈現周期性變化。 ①同周期的元素：從左到右，第一電離能總體上呈現逐漸增大的趨勢，表示元素原子失電子越來越難。 ②同主族的元素：自上而下第一電離能逐漸減小，表示元素的原子失電子越來越容易。,③同一周期中，第ⅡA族元素的第一電離能比第ⅢA族元素的第一電離能要大，第ⅤA族元素的第一電離能比第ⅥA族元素的第一電離能要大，這是因為第ⅡA族元素的最外層p軌道全空，第ⅤA族元素的最外層p軌道半滿，全空和半滿狀態(tài)相對穩(wěn)定。,(2)逐級電離能。 ①原子各級電離能越來越大：原子失電子時，首先失去的是能量最高的電子，故第一電離能比較小，以后再失去電子都是能級較低的電子，所需要的能量多；同時，失去電子后，原子核對電子的吸引力更強，因此電離能越來越大，即I1I2I3……,②各級電離能逐級遞增中有突躍現象：同一能層的電子，能量相差不大，從同一個能層逐漸失去一個電子時，所需要的能量差別不是太大。不同能層的兩個電子失去時，所需要的能量有很大的差距。故逐級電離能間有突躍現象，如Na的I1和I2之間、Mg的I2和I3之間、Al的I3和I4之間，都有突躍現象。利用電離能的突躍現象，可以判斷核外電子的分層排布情況，如下表所示：,鈉、鎂、鋁的電離能(kJ·mol-1),2.電離能的應用： (1)用來衡量原子失去電子的難易，比較元素的金屬性強弱。一般地，元素的第一電離能越小，金屬性越強。 (2)判斷元素的主要化合價：元素的各級電離能逐漸增大并且會有突躍，一般第一次突躍前的電離能所對應的電子是最外層電子，對于金屬元素來說，該類電子的個數就是該元素的最高正化合價，如鈉原子的I1、I2、I3分別是496、4 562、 6 912(單位是kJ·mol-1)，在I1和I2之間發(fā)生了突躍，這也說明鈉原子最外層只有一個電子，在化合物中一般呈現+1價。,【警示】 電離能規(guī)律的常見誤區(qū) (1)電離能可以定量衡量原子失電子能力，要注意失去多個電子時，第一電離能就不一定特別大(鈉、鎂和鋁的第一電離能)。 (2)在電離能的遞變規(guī)律應用時，特別注意半滿、全滿和全空時，電離能出現異常。,【微思考】 (1)第一電離能小的元素的金屬性就一定強嗎？ 提示：第一電離能小的元素的金屬性不一定強，例如鋁的第一電離能比鎂的第一電離能小，但是鋁的金屬性不如鎂。,(2)為什么鈉元素常見價態(tài)為+1價，鎂元素的為+2價，鋁元素的為+3價？ 提示：鈉元素的第一電離能較低，而第二電離能突躍式變高，也就是說，鈉的第一電離能遠遠小于第二電離能，這說明鈉原子容易失去一個電子成為+1價的陽離子，從而形成稀有氣體原子的相對穩(wěn)定狀態(tài)，此時原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強，不容易再失去第二個電子，因此鈉元素的常見價態(tài)為+1價。同理可分析鎂和鋁。,【典題訓練】 根據下列五種主族元素的電離能數據(單位kJ·mol-1)，回答各題。,(1)在元素周期表中，最有可能處于同一主族的元素是 。 A.Q和R B.S和T C.T和V D.R和T E.R和V (2)它們的氯化物的化學式，最有可能正確的是 。 A.QCl2 B.RCl C.SCl3 D.TCl E.VCl4,(3)下列元素，最有可能與Q元素位于同一族的是 。 A.硼 B.鈹 C.鋰 D.氫 E.氦 (4)在這五種元素中，最容易與氯元素形成離子化合物的是 。 A.Q B.R C.S D.T E.V (5)利用表中數據，V元素最有可能是下列元素中的 。 A.H B.Li C.Na D.K,【解題指南】解答本題要注意以下3點： (1)若In?I(n+1)，說明最外層有n個電子。 (2)同一主族元素的最外層電子數都相同。 (3)活潑金屬與活潑非金屬容易形成離子化合物。,【解析】由表中數據知，各級電離能發(fā)生突變的情況是R：I2?I1，S：I3?I2，T：I4?I3，V：I2?I1，它們的化合價依次為+1、+2、+3、+1，Q的第一電離能比其余元素第一電離能明顯高很多，最有可能為稀有氣體元素。 (1)五種元素中，只有R和V電離能發(fā)生突躍的情況相同。 (2)Q可能是稀有氣體元素，其他元素的氯化物的化學式可能是RCl、SCl2、TCl3、VCl。,(3)Q可能是稀有氣體元素，與氦都位于0族。 (4)第一電離能越小，元素的金屬性越強，越易形成離子化合物，V的第一電離能最小。 (5)V顯+1價，電離能很小，最有可能是K。 答案：(1)E (2)B (3)E (4)E (5)D,【互動探究】(1)Q元素的第一電離能較高的原因是什么？ 提示：Q元素可能為稀有氣體元素，最外層已經達到穩(wěn)定結構，很難失去電子，所以第一電離能很高。 (2)R元素可能是Li嗎？ 提示：不可能。R元素的價態(tài)為+1價，位于ⅠA族，但由于表中出現了I4，而Li只有三個電子，最多有I3。,【變式訓練】(2014·太原高二檢測)下表是第3周期部分元素的電離能(單位：kJ·mol-1)數據。,根據以上數據分析，下列說法正確的是 ( ) A.甲的金屬性比乙弱 B.乙的化合價為+1價 C.丙一定為非金屬元素 D.丁一定為金屬元素,【解析】選C。根據電離能數據可知，甲元素的第二電離能遠遠大于第一電離能，因此甲元素為ⅠA族鈉元素；乙元素的I1、I2、I3之間均沒有大的突變，故乙應為鋁元素；丙和丁元素的第一電離能均大于甲和乙的第一電離能，且二者其余的電離能相差不大，這就決定一定不是ⅢA族元素。由于同周期自左向右非金屬性增強，所以二者均為非金屬元素。,【加固訓練】下列說法正確的是 ( ) A.第3周期所含的元素中鈉的第一電離能最小 B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大 C.在所有元素中，氟的第一電離能最大 D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大,【解析】選A。同周期元素從左到右第一電離能呈逐漸增大的趨勢，堿金屬第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大，A正確，C錯誤；鎂的價電子排布為3s2，鋁的為3s23p1，鎂為3p全空狀態(tài)，較難失去電子，故其第一電離能要大于鋁的第一電離能，B錯誤；根據同主族、同周期元素第一電離能的遞變規(guī)律可以推測，第一電離能KCaMg，D錯誤。,三、電負性的遞變規(guī)律和應用 1.電負性的遞變規(guī)律：元素的電負性呈現周期性變化。 (1)同周期，自左向右，元素原子的電負性逐漸增大。 (2)同主族，自上而下，元素原子的電負性逐漸變小。,2.電負性的應用： (1)判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱。 ①金屬元素的電負性一般小于1.8，非金屬元素的電負性一般大于1.8，而位于金屬、非金屬分界線兩側的元素的電負性則在1.8左右，它們既有金屬性，又有非金屬性。 ②金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑。,③電負性數值小的元素在化合物中吸引電子能力弱，元素的化合價為正值； 電負性數值較大的元素在化合物中吸引電子能力較強，元素的化合價為負值。,(2)判斷化學鍵的類型：一般地，如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1.7，它們通常形成離子鍵；如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，它們通常形成共價鍵，且電負性數值差值越大，共價鍵的極性越強。,(3)對角線規(guī)則：在元素周期表中，某些主族元素與其右下方的主族元素(如圖)的有些性質是相似的(如硼和硅的含氧酸鹽都能形成玻璃且互熔)，被稱為“對角線規(guī)則”。 Li、Mg的電負性分別為1.0、1.2；Be、Al的電負性分別為1.5、1.5；B和Si的電負性分別為2.0、1.8。它們的電負性接近，說明它們對鍵合電子的吸引力相當，表現出的性質相似。,【點撥】 (1)根據電負性變化規(guī)律可以判斷元素的電負性數值的范圍，(同周期和同主族元素電負性變化規(guī)律)。 (2)電負性在1.8左右的元素既有金屬性也有非金屬性，但一般不說是兩性元素。 (3)對角線規(guī)則僅限于第2、3周期三對元素組，處于對角線的元素及其化合物具有相似的化學性質。 (4)在判斷化學鍵的類型時，注意特殊個例。,【微思考】 (1)按照電負性的遞變規(guī)律，能否推導出周期表中電負性最大的元素在周期表中的位置？ 提示：能。同周期，從左到右，元素的電負性逐漸增大；同主族，自上而下，元素的電負性逐漸變小，由此可見，電負性最大的元素在元素周期表的右上角(0族除外)。,(2)如果兩個成鍵元素的電負性差值大于1.7，一定形成離子化合物。這種說法正確嗎？ 提示：不正確。并不是所有電負性差值大于1.7的元素都形成離子化合物，如H的電負性為2.1，F的電負性為4.0，電負性差值為1.9，但HF為共價化合物，應注意這些特殊情況。,【典題訓練】(2014·臨沂高二檢測)下表給出的是原子序數小于20的16種元素的電負性數值：,,請仔細分析數據，回答下列問題： (1)預測周期表中電負性最大的元素應為 。 (2)根據表中所給數據分析，同主族內的不同元素的電負性變化規(guī)律是 。 (3)經驗規(guī)律告訴我們：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，形成的一般為共價鍵。試推斷AlBr3中形成的化學鍵的類型是 ，并說明理由： 。,【解題指南】解答本題時應注意以下兩點： (1)元素電負性呈現周期性變化。 (2)依據電負性判斷化學鍵類型的規(guī)律。,【解析】觀察數據的變化可知：元素的非金屬性越強，該元素的電負性越大；元素的金屬性越強，該元素的電負性越小。由于氟元素的非金屬性最強，所以氟的電負性最大。要判斷AlBr3中的化學鍵類型，根據題給信息，即要比較Al和Br的電負性的差值。雖然題目中沒有給出Br的電負性，但由于Br的非金屬性比Cl的非金屬性弱，我們可以得知Br的電負性比Cl的電負性小，從而得出Al和Br二者電負性差值小于1.7。,答案：(1)F (2)從上到下電負性逐漸減小 (3)共價鍵 因為Al和Cl的電負性差為1.5，而Br的電負性比Cl的小，Al和Br的電負性差應小于1.7,【誤區(qū)警示】電負性應用的局限性 (1)電負性描述的是原子核對電子吸引能力強弱；并不是把電負性1.8作為劃分金屬和非金屬的絕對標準。 (2)元素電負性的值是相對量，沒有單位。 (3)并不是所有電負性差值大于1.7的兩元素間形成的化學鍵一定為離子鍵，電負性差值小于1.7的元素間一定形成共價鍵，應注意一些特殊情況。,【變式訓練】(2014·廈門高二檢測)不能說明X的電負性比Y的電負性大的是 ( ) A.與H2化合時X單質比Y單質容易 B.X的最高價氧化物的水化物的酸性比Y的最高價氧化物的水化物的酸性強 C.X原子的最外層電子數比Y原子最外層電子數多 D.X單質可以把Y從其氫化物中置換出來,【解析】選C。本題考查元素單質及其化合物與元素電負性的關系。X的電負性比Y的電負性大，即X的非金屬性強于Y的非金屬性，A、B、D均能說明X的非金屬性強于Y的非金屬性，而C不能，非金屬性強弱取決于得電子難易程度而不是最外層電子數目的多少。,【加固訓練】(2014·綿陽高二檢測)元素周期表中能穩(wěn)定存在且電負性相差最大的兩種元素形成的化合物的化學式為 ( ) A.HI B.LiI C.CsF D.KI 【解析】選C。電負性最強的元素在元素周期表的右上角即氟元素，電負性最小的元素在元素周期表的左下角即銫元素(穩(wěn)定存在的，鈁元素具有放射性)，所以形成化合物的化學式為CsF。,