2019-2020年高中化學集體備課 《第一章 原子結構與性質(zhì)》第二節(jié) 原子結構與元素的性質(zhì)教案 蘇教版選修3.doc
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2019-2020年高中化學集體備課 《第一章 原子結構與性質(zhì)》第二節(jié) 原子結構與元素的性質(zhì)教案 蘇教版選修3 課題:第二節(jié) 原子結構與元素的性質(zhì)(2) 授課班級 課 時 教 學 目 的 知識 與 技能 1、掌握原子半徑的變化規(guī)律 2、能說出元素電離能的涵義,能應用元素的電離能說明元素的某些性質(zhì) 3、進一步形成有關物質(zhì)結構的基本觀念,初步認識物質(zhì)的結構與性質(zhì)之間的關系 4、認識主族元素電離能的變化與核外電子排布的關系 5、認識原子結構與元素周期系的關系,了解元素周期系的應用價值 過程 與 方法 情感 態(tài)度 價值觀 重 點 電離能得定義及與原子結構之間的關系 難 點 電離能得定義及與原子結構之間的關系 知 識 結 構 與 板 書 設 計 二、元素周期律 1、原子半徑 2、電離能 (1)定義:氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需要的最小能量叫做電離能. ①常用符號I表示,單位為KJ?mol-1 ②意義:通常用電離能來表示原子或離子失去電子的難易程度。 (2)元素的第一電離能:處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去1個電子,生成+1價氣態(tài)陽離子所需要的能量稱為第一電離能,常用符號I1表示。 (5) 電離能的應用 、根據(jù)電離能數(shù)據(jù),確定元素核外電子的排布 根據(jù)電離能數(shù)據(jù),確定元素在化合物中的化合價。 判斷元素的金屬性、非金屬性強弱 教學過程 教學步驟、內(nèi)容 教學方法、手段、師生活動 [引入]我們知道元素性質(zhì)是由元素原子結構決定的,那具體影響哪些性質(zhì)呢? [講]元素的性質(zhì)指元素的金屬性和非金屬性、元素的主要化合價、原子半徑、元素的第一電離能和電負性。 [學與問]元素周期表中,同周期的主族元素從左到右,最高化合價和最低化合價、金屬性和非金屬性的變化規(guī)律是什么? [投影小結]同周期主族元素從左到右,元素最高化合價和最低化合價逐漸升高,金屬性逐漸減弱,非金屬性逐漸增強。 [講]元素的性質(zhì)隨核電荷數(shù)遞增發(fā)生周期性的遞變,稱為元素周期律。元素周期律的內(nèi)涵豐富多樣,下面,我們來討論原子半徑、電離能和電負性的周期性變化。 [板書]二、元素周期律 1、原子半徑 [投影]觀察圖1—20分析: [學與問]1.元素周期表中同周期主族元素從左到右,原子半徑的變化趨勢如何?應如何理解這種趨勢? 2.元素周期表中,同主族元素從上到下,原子半徑的變化趨勢如何?應如何理解這種趨勢? [小結]同周期主族元素從左到右,原子半徑逐漸減小。其主要原因是由于核電荷數(shù)的增加使核對電子的引力增加而帶來原子半徑減小的趨勢大于增加電子后電子間斥力增大帶來原子半徑增大的趨勢。 同主族元素從上到下,原子半徑逐漸增大。其主要原因是由于電子能層增加,電子間的斥力使原子的半徑增大。 [講]原子半徑的大小取決于兩個相反的因素:一是電子的能層數(shù),另一個是核電荷數(shù)。顯然電子的能層數(shù)越大,電子間的負電排斥將使原子半徑增大,所以同主族元素隨著原子序數(shù)的增加,電子層數(shù)逐漸增多,原子半徑逐漸增大。而當電子能層相同時,核電荷數(shù)越大,核對電子的吸引力也越大,將使原子半徑縮小,所以同周期元素,從左往右,原子半徑逐漸減小。 [問]那么,粒子半徑大小的比較有什么規(guī)律呢? [投影小結]1、原子半徑大小比較:電子層數(shù)越多,其原子半徑越大。當電子層數(shù)相同時,隨著核電荷數(shù)增加,原子半徑逐漸減小。最外層電子數(shù)目相同的原子,原子半徑隨核電荷數(shù)的增大而增大 2、核外電子排布相同的離子,隨核電荷數(shù)的增大,半徑減小。 3、同種元素的不同粒子半徑關系為:陽離子<原子<陰離子,并且價態(tài)越高的粒子半徑越小。 [過渡]那么,什么叫電離能呢,電離能與元素的金屬性間有什么樣的關系呢? [板書]2、電離能 (1)定義:氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需要的最小能量叫做電離能. ①常用符號I表示,單位為KJ?mol-1 ②意義:通常用電離能來表示原子或離子失去電子的難易程度。 [講]原子為基態(tài)原子,保證失去電子時消耗能量最低。電離能用來表示原子或分子失去電子的難易程度。電離能越大,表示原子或離子越難失電子;電離能越小,表示原子或離子易失電子, [點擊試題]已知Na元素的I1=496 KJmol-1,則Na (g) -e- →Na +(g) 時所需最低能量為 . [板書](2)元素的第一電離能:處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去1個電子,生成+1價氣態(tài)陽離子所需要的能量稱為第一電離能,常用符號I1表示。 [講]氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。上述表述中的“氣態(tài)”“基態(tài)”“電中性”“失去一個電子”等都是保證“最低能量”的條件。 [投影] [問]讀圖l—21。堿金屬原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律呢? [講]從圖l—2l可見,每個周期的第一個元素(氫和堿金屬)第一電離能最小,最后一個元素(稀有氣體)的第一電離能最大;同族元素從上到下第一電離能變小(如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的第一電離能依次下降,H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一電離能也依次下降)。 [學與問]1、金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系? [講]第一電離能越小,越易失去電子,金屬的活潑性就越強。因此堿金屬元素的第一電離能越小,金屬的活潑性就越強。 [講]同周期元素:堿金屬元素的第一電離能最小,稀有氣體元素的第一電離能最大;從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢,表示元素原子越來越難失去電子。短周期元素的這種遞變更為明顯,這是同周期元素原子電子層數(shù)相同,但隨著核電荷數(shù)增大和原子半徑減小,核對外層電子的有效吸引作用依次增強的必然結果。 同主族元素:自上而下第一電離能逐漸減小,表明自上而下原子越來越容易失去電子電子。這是因為同主族元素原子的價電子數(shù)相同,原子半徑逐漸增大,原子核對核外電子的有效吸引作用逐漸減弱。過渡元素的第一電離能的變化不太規(guī)則,隨元素原子序數(shù)的增加從左到右略有增加。這是因為對這些元素的原子來說,增加的電子大部分排布在(n-1)d軌道上,核對外層電子的有效吸引作用變化不是太大。 [板書](3)電離能的變化規(guī)律: 同周期元素:從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢,表示元素原子越來越難失去電子。 同主族元素:自上而下第一電離能逐漸減小,表明自上而下原子越來越容易失去電子電子。 [講]總之,第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子半徑、核外電子排布周期性變化的結果 [思考與交流] Be的第一電離能大于B,N的第一電離能大于O,Mg的第一電離能大于Al,Zn的第一電離能大于Ga? Be有價電子排布為2s2,是全充滿結構,比較穩(wěn)定,而B的價電子排布為2s22p1,、比Be不穩(wěn)定,因此失去第一個電子B比Be容易,第一電離能小 [講]但值得我們注意的是:元素第一電離能的周期性變化規(guī)律中的一些反常:同一周期,隨元素核電荷數(shù)的增加,元素第一電離能呈增大的趨勢。主族元素:左-右:第一電離能依次明顯增大(但其中有些曲折)。反常的原因:多數(shù)與全空(p0、d0)、全滿(p6、d10)和半滿(p3、d5)構型是比較穩(wěn)定的構型有關。當原子核外電子排布在能量相等的軌道上形成全空、半充滿和全充滿結構時,原子的能量較低,該元素具有較大的第一電離能。故磷的第一電離能比硫的大,Mg的第一電離能比Al的第一電離能大。 [講]在同周期元素中,稀有氣體的第一電離能最大。金屬越活潑,金屬元素的第一電離能越小,非金屬越活潑,非金屬元素的第一電離能越大。 [點擊試題]不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所需要的能量(設其為E)如圖所示,試根據(jù)元素在周期表中的位置,分析圖中曲線的變化特點,并回答下列問題。 (1)同主族內(nèi)不同元素的E值的變化特點是 。各主族中E值的這種變化特點體現(xiàn)了元素性質(zhì)的 變化規(guī)律。 (2)同周期內(nèi),隨原子序數(shù)的增大,E值增大。但個別元素的E值出現(xiàn)反常現(xiàn)象,試預測下列關系中正確的是 (填寫編號)。 ①E(砷)>E(硒) ②E(砷)<E(硒) ③E(溴)>E(硒) ④E(溴)>E(硒) (3)估計1mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍: <E< 。 (4)10號元素E值較大的原因是 解析:此題考查了元素第一電離能的變化規(guī)律和學生的歸納總結能力。 (1)同主族元素最外層電子數(shù)相同,隨著原子核電荷數(shù)逐漸增大,原子核對最外層電子的吸引力逐漸減小,所以失去最外層電子所需能量逐漸減小。 (2)根據(jù)圖像可知,同周期元素E(氮)>E(氧),E(磷)>E(硫),E值出現(xiàn)反?,F(xiàn)象。故可推知第四周期E(砷)>E(硒)。但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出現(xiàn)反常。所以E(溴)>E(硒)。此處應填①、③。 (3)1mol 氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子比同周期元素鉀要難,比同主族元素Mg要容易,故其E值應在419~738之間。 (4)10號元素是Ne,它的原子最外層已經(jīng)成為8電子穩(wěn)定結構,故其E值較大。 答案:(1)隨著原子序數(shù)的增大,E值變小 周期性。(2)①、③(3)419、438或填E(鉀)、E(鎂)(4)10號元素是氖,該元素原子的最外層電子排布已達到8個電子穩(wěn)定結構。 [學與問]2、下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。為什么原子的逐級電離能越來越大?這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯(lián)系? [講]氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能(用I1表示),從一價氣態(tài)基態(tài)正離子中再失去一個電子所需消耗的能量叫做第二電離能(用I2表示),依次類推,可得到I3、I4、I5……同一種元素的逐級電離能的大小關系:I1- 配套講稿:
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