走進奇妙的化學世界2022-2023選擇性必修2第一章原子結構與性質第二節原子結構與元素的性質元素周期律

學習

目標PART01PART02能從原子結構的角度理解原子半徑、元素第一電離能之間的遞變規律，能利用遞變規律比較原子(離子)半徑、元素第一電離能的相對大小。通過原子半徑、元素第一電離能遞變規律的學習，建立“結構決定性質”的認知模型，并能利用認知模型解釋元素性質的規律性和特殊性。第2課時原子半徑及其變化規律一、元素周期律1.相關等式①原子序數=核電荷數=質子數=原子的核外電子數

②主族序數=最外層電子數=價電子數

=該元素的最高正化合價（除氧氟）③周期數=該元素的原子的電子層數復習回顧2.元素主要化合價的周期性變化取決于原子最外層電子數的周期性變化第一周期第二周期第三周期①同周期從左到右：最高正價＋1→＋7；最低負價-4→-1→0；

(O和F無最高正價)③非金屬：最高正價＋|最低負價|＝8(H、O、F除外)②最高正價＝主族序數＝最外層電子數(O、F除外)金屬無負價；H最高價為＋1最低價為－1；O無最高正價，最低價為－2；F無正化合價，最低價為－1。寫出ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氫化物和最高價氧化物對應的水化物的通式。

1B

AlSiGeAs

Sb

Te

2

3

4

5

6

7ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA0

Po

At非金屬性逐漸增強

金屬性逐漸減弱金屬性逐漸增強非金屬區

金屬區0族元素最強

非金屬性逐漸減弱最強3.元素金屬性和非金屬性的周期性變化（1）金屬性的比較方法①最高價氧化物對應的水化物（堿）的堿性越強，金屬性越強。②與水或酸反應的劇烈程度，越劇烈，反應放出的氫氣越快，金屬性越強。（2）非金屬性的比較方法①最高價氧化物對應的水化物（含氧酸）的酸性越強，非金屬性越強。②與氫氣反應的難易程度，越容易反應，非金屬性越強。③氫化物的穩定性，越穩定，非金屬性越強。原子半徑和離子半徑元素周期律的本質是:隨著原子序數的遞增,原子核外電子排布呈周期性變化。元素周期律的內涵豐富多樣，下面，我們來討論原子半徑、電離能和電負性的周期性變化。

電子在核外運動沒有固定軌道，只是概率分布不同，因此原子沒有一個明確的界面。人們假定原子呈球體，借助相鄰原子的核間距來確定原子半徑。根據原子之間的作用力不同，將原子半徑分為共價半徑、金屬半徑、范德華半徑。二.原子半徑共價半徑：同種元素的兩個原子以共價單鍵結合時，它們核間距的一半即是該原子的共價半徑。Cl2Br2198pm228pmCl的共價半徑99pmBr的共價半徑114pm金屬半徑：

金屬單質的晶體中，兩個最相鄰的金屬原子核間距的一半即是該金屬原子的金屬半徑。286pm鋁原子的金屬半徑143pm金屬鋁范德華半徑：

稀有氣體原子之間以范德華力相互接近，低溫下稀有氣體單質在以晶體存在時，兩個相鄰原子核間距的一半即是范德華半徑。D=2r1.影響原子半徑大小的因素電子的能層數核電荷數電子的能層越多，電子之間的排斥作用將使原子的半徑增大。核電荷數越大，核對電子的吸引作用也就越大，將使原子的半徑減小。同一周期，從左往右原子半徑由大到小呈現周期性變化。同一主族，從上往下原子半徑由小到大遞變。

觀察元素周期表中主族元素的原子半徑變化有何規律？常見原子的半徑核電荷數越大，核對電子的吸引作用也就越大，將使原子的半徑減小。電子的能層越多，電子之間的排除作用越大，將使原子的半徑增大。你能解釋元素周期表中主族元素原子半徑呈現周期性變化的原因了嗎？注意：這兩種作用是同時存在，相互競爭的關系。原子半徑同周期同主族從左到右，隨核電荷數增大，原子半徑減小。從上到下，隨電子的能層數增多，原子半徑增大。原子半徑取決于電子的能層數核電荷數原子半徑越大能層數越多能層數相同核電荷數越大核對電子的引力也就越大導致原子半徑越小(1)影響因素(2)遞變規律小結：原子能層數多的元素的原子半徑是否一定大于原子能層數少的元素的原子半徑？【答案】不一定，原子半徑的大小由核電荷數與原子的能層數兩個因素綜合決定，如堿金屬元素的原子半徑比它下一周期鹵素原子的半徑大。主族元素原子半徑的周期性變化【思考與討論】2．比較Na與Na＋、Cl與Cl－的半徑大小，并說明理由。3．具有相同電子層結構的離子，如O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋的半徑大小關系如何？為什么？【答案】r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。電子層結構相同的微粒，核電荷數越大，原子核對電子的引力越大，其微粒半徑越小。【知識拓展】比較以下簡單離子的半徑大小？②r(Al3＋)r(O2－)＜①r(Cl－)r(Br－)＜③r(Fe3＋)r(Fe2＋)＜核外電子排布相同的離子，越得電子半徑越大，反之越小。電子能層數越多，半徑越大。電子能層數一致，核電荷數越小，半徑越大。電子能層數、核電荷數均一致，電子數越大，半徑越大。

r(N3-)＞r(O2-)＞r(F-)＞r(Na＋)＞r(Mg2＋)＞r(Al3＋)

r(P3-)＞r(S2-)＞r(Cl-)＞r(K＋)＞r(Ca2＋)

常見題型：

核外電子排布相同的離子半徑比較電子的能層數原子半徑越大能層數越多特例：rLi>rAl核電荷數能層數相同原子半徑越大核電荷數越小①②核外電子數原子半徑越大核外電子數越多核電荷數和能層數都相同③

比較微粒半徑的一般思路(1)“一層”:先看電子層數,電子層數越多,微粒半徑一般越大。(2)“二核”:若電子層數相同則看核電荷數,核電荷數越大,微粒半徑越小。(3)“三電子”:若電子層數、核電荷數均相同,則看核外電子數,電子數多的半徑大。規律總結例1：比較原子（離子）半徑大小的方法(1)r(Na)

r(Mg)

r(Al)

r(Si)

r(P)

r(S)

r(Cl)(2)

r(Li)

r(Na)

r(K)

r(Rb)

r(Cs)(3)

r(K)

r(Al)>>>>>><<<<>(4)

r(Cl－)

r(Cl)，

r(Fe)

r(Fe2＋)

r(Fe3＋)(5)

r(O2－)

r(F－)

r(Na＋)

r(Mg2＋)

r(Al3＋)(6)

r(Li＋)

r(Na＋)

r(K＋)

r(Rb＋)

r(Cs＋)；r(O2-)

r(S2-)

r(Se2-)

r(Te2-)(7)

r(K＋)

r(Na＋)

r(Mg2＋)>>>>>>><<<<<<<>>若短周期元素的離子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的電子層結構。(1)四種元素在周期表中的相對位置如何？提示短周期元素的離子：aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的電子層結構，則：a－2＝b－1＝c＋3＝d＋1，且A、B在周期表中C、D的下一周期。(2)原子序數從大到小的順序是什么？提示a＞b＞d＞c。(3)離子半徑由大到小的順序是什么？提示C3－＞D－＞B＋＞A2＋。深度思考3。微粒半徑大小規律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(Na)<r(K)<r(Rb)<r(Cs)離子半徑同種元素的粒子半徑：陰離子大于原子，原子大于陽離子，低價陽離子大于高價陽離子。例：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)離子半徑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(K＋)<r(Rb＋)<r(Cs＋)，r(O2－)<r(S2－)<r(Se2－)<r(Te2－)核電荷數、電子層數均不同的離子可選一種離子參照比較。例：比較r(K＋)與r(Mg2＋)可選r(Na＋)為參照：r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)解析:由四種元素基態原子的電子排布式可知,①為S原子,②為P原子,③為N原子,④為F原子,其中P、S元素處于第三周期,P原子的核電荷數小于S,則P的原子半徑大于S;N和F元素處于第二周期,N原子的核電荷數小于F,則N的原子半徑大于F;S原子比N原子多一個電子層,則S的原子半徑大于N原子,綜上所述,原子半徑由大到小的順序為P>S>N>F。1.四種元素基態原子的電子排布式如下:①1s22s22p63s23p4;②1s22s22p63s23p3;③1s22s22p3;④1s22s22p5。四種原子按半徑由大到小的順序排列正確的是(

)A.①>②>③>④ B.②>①>③>④C.②>①>④>③

D.①>②>④>③B2。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，則下列敘述正確的是

(

)A．原子半徑：A>B>D>CB．原子序數：D>C>B>AC．離子半徑：C3－>D－>B＋>A2＋D．單質的還原性：A>B>D>C【解析】aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都是短周期元素的離子，其原子序數不會超過18，因而它們都是主族元素。由于它們的電子層結構相同，因而C、D位于A、B的上一周期，為非金屬元素，且原子序數D>C，A、B為金屬元素且原子序數A>B，因而四種元素的原子序數由大到小的順序為A>B>D>C，B項錯誤；由于A、B在C、D的下一周期，又是原子半徑較大的金屬元素，因而A、B的原子半徑肯定比C、D的大，由同周期元素原子半徑的遞變規律知B>A>C>D，A項錯誤；電子層結構相同的離子，陰離子半徑必大于陽離子半徑，且帶負電荷越多半徑越大，陽離子帶正電荷越多半徑越小，故離子半徑由大到小的順序為C3－>D－>B＋>A2＋，C項正確；單質中同周期的A、B為金屬，A原子序數大于B，故還原性應為B>A。同周期非金屬元素C、D，C的原子序數小于D，C的還原性應大于D，D項錯誤。【答案】C【方法技巧】具有相同電子層結構的粒子遵循“序大徑小”的規律，即原子序數越大，粒子半