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人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构集体备课课件ppt
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这是一份人教版 (2019)选择性必修2第一节 原子结构集体备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了原子半径，一电离能及其应用，答案B等内容，欢迎下载使用。
微思考1元素周期表中同周期主族元素从左到右,原子半径的变化趋势如何?如何解释这种趋势?元素周期表中同主族元素从上到下,原子半径的变化趋势如何?如何解释这种趋势?提示:同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,其主要原因是同周期主族元素的能层数相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引作用也就越大,使原子半径逐渐减小。同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,其原因是电子能层数增加,电子间的排斥作用使原子半径增大的趋势大于核电荷数增加使原子半径减小的趋势。
微训练1下列元素的原子半径如表所示。根据表中数据,推测磷原子的半径(10-10 m)可能是( )。
答案:B解析:磷在元素周期表中位于硅和硫之间,因此半径也介于二者之间(1.02~1.17),选项中符合要求的只有1.15。
二、电离能1.电离能的概念。 气态基态原子 失去一个电子转化为 气态基态正离子 所需要的 最低能量 叫做第一电离能。
2.元素第一电离能的变化规律。(1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素(稀有气体)的第一电离能最大。从左到右,元素的第一电离能总体呈现升高的变化趋势,因此元素原子失去电子越来越困难。(2)同族元素从上到下第一电离能变小,表明从上到下元素原子失去电子越来越容易。(3)同种原子各级电离能逐渐增大。
3.电离能的应用。(2)可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。一般来说,第一电离能数值越 小 ,原子越容易失去一个电子,元素的金属性越 强 。 (2)根据同种元素的各级电离能的变化程度可以预测该元素的化合价。
微判断(1)在所有元素中,氟元素的第一电离能最大。( )(2)铝元素的第一电离能比镁元素的第一电离能大。( )
微训练2下列表示的不同状态的N元素原子中,第一电离能最小的是( )。
答案:B解析:不同状态的N元素原子中,第一电离能最小,说明处于激发态且能量较高,A为基态的氮原子,B、C、D均为激发态的氮原子,其中B表示一个电子在3p能级,能量最高,失去该电子需要的能量最小,则第一电离能最小,故B项正确。
三、电负性1.键合电子和电负性的含义。(1)键合电子:元素相互化合时,原子中用于形成 化学键 的电子。 (2)电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。电负性越大的原子,对 键合电子 的吸引力 越大 。2.衡量标准:以氟的电负性为 4.0 和锂的电负性为 1.0 作为相对标准,得出了各元素的电负性(稀有气体未计)。
3.递变规律(一般情况)。(1)同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐 变大 。 (2)同族元素从上到下,元素的电负性逐渐 变小 。
4.应用:判断金属性、非金属性强弱的依据。
微思考2根据电负性的变化规律分析预测,元素周期表中电负性最大和最小的元素分别是哪种元素(放射性元素除外)?分别位于元素周期表的什么位置?提示:电负性最大的元素为F,位于元素周期表的右上方;电负性最小的元素为Cs,位于元素周期表的左下方。
问题探究下面是前四周期元素的第一电离能示意图及钠、镁、铝的逐级电离能数据。
(1)为什么第ⅢA族Al的第一电离能比同周期第ⅡA族Mg的第一电离能小?第ⅥA族O的第一电离能比同周期第ⅤA族N的第一电离能小?提示:第ⅢA族Al的价层电子排布式为3s23p1,第ⅡA族Mg的价层电子排布式为3s2,3p能级的能量比3s能级的能量高,更容易失去1个电子,且Mg的3s能级为全满结构,故Al的第一电离能比Mg的小。第ⅥA族O的价层电子排布式为2s22p4,第ⅤA族N的价层电子排布式为2s22p3,N的2p能级是半充满状态,比较稳定,第一电离能较高;O失去的是2p能级已经配对的1个电子,配对电子相互排斥,因而第一电离能较小。
(2)为什么同一元素的逐级电离能越来越大?提示:同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1I2、I4>I3、……、In+1>In。
(3)为什么化合物中Na、Mg、Al的化合价分别为+1价、+2价、+3价?提示:Na的I2比I1大很多,电离能差值很大,说明失去第二个电子比失去第一个电子困难得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I3比I2大很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I4比I3大很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
归纳总结1.认识电离能。(1)电离能数值的大小主要取决于核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。(2)第一电离能的变化规律。①一般规律:同周期元素的第一电离能随核电荷数的递增呈增大趋势;同主族元素的第一电离能随核电荷数的递增而减小。②特例:同周期中元素的第一电离能,ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA。
(2)第一电离能的变化规律。
(3)金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全一致。金属活动性顺序表示自左向右,在水溶液中金属原子失去电子越来越困难。金属元素的第一电离能是指气态基态金属原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,它是金属基态原子在气态时活泼性的量度。金属活动性顺序与第一电离能所对应的条件不同,所以两者不完全一致。
2.电离能的应用。(1)比较元素金属性的强弱:一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子排布:电子是分层排布的,内层电子比外层电子难失去,因此元素的电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价:如果In+1≫In,即电离能在In与In+1之间发生突变,通常在3倍以上,则元素的原子易形成+n价离子。例如,某元素的逐级电离能,若I2≫I1,则该元素在化合物中通常显+1价;若I3≫I2,则该元素在化合物中通常显+2价;若I4≫I3,则该元素在化合物中通常显+3价。
典例剖析【例1】 某短周期元素M的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·ml-1)如表所示。有关元素M的说法正确的是( )。
A.M的最高正化合价为+4价B.M元素位于元素周期表中第ⅡA族C.M元素可能属于非金属元素D.M元素基态原子的价层电子排布式为np2
解析:M元素的第三电离能与第二电离能差距最大,故最外层有2个电子,位于第ⅡA族,所以最高正化合价为+2价,故A项错误,B项正确;M元素位于第ⅡA族,可能是Be或者Mg,都是金属元素,故C项错误;Be或者Mg价层电子排布式分别为2s2和3s2,则M元素基态原子的价层电子排布式为ns2,故D项错误。
规律总结元素的各级电离能逐渐增大并且会有突跃,一般第一次突跃前的电离能所对应的电子是最外层电子,对于金属元素来说,该类电子的个数就是该元素的最高正化合价。
学以致用1.某元素的第一电离能至第七电离能(单位:kJ·ml-1)如下表。该元素最有可能位于元素周期表中( )。
A.第ⅠA族B.第ⅡA族C.第ⅢA族D.第ⅣA族答案:C
解析:对比表中电离能数据可知,I1、I2、I3数值相对较小,I4数值突然增大,说明X元素原子中,有3个电子容易失去,因此,该元素的常见化合价为+3价,最有可能位于第ⅢA族。
2.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·ml-1),下列说法不正确的是( )。
A.Q元素可能是其所在周期元素中第一电离能最大的元素B.这五种元素中最容易与氯元素形成离子化合物的是RC.T元素可能在元素周期表的p区D.U元素可能是第ⅠA族的钾元素答案:B
解析:由元素的电离能可以看出,Q的电离能很大,为0族元素,可能是其所在周期元素中第一电离能最大的元素,故A项正确;根据元素的电离能可以看出,这五种元素中最容易与氯元素形成离子化合物的是U,故B项错误;T的第一、第二、第三电离能较小,最外层电子数为3,位于第ⅢA族,在元素周期表的p区,故C项正确;根据R和U的第一电离能可知,二者位于第ⅠA族,故R可能是Na元素,U可能是K元素,故D项正确。
二 电负性的理解与应用
问题探究电负性是用于解释化学反应发生的最著名模型之一,用来描述不同原子吸引键合电子的强度。利用电负性,可以预测不同分子和材料中电荷的近似分布,而不需要复杂的量子力学计算或光谱研究。化学键可以看作是两个原子为争夺电子而进行的“拔河比赛”,用电负性描述不同原子对键合电子的吸引能力的大小。
(1)在化合物中,如何根据电负性的相对大小判断元素化合价的正、负?请分析HClO中各元素的价态。提示:在化合物中,电负性大的元素呈现负价,电负性小的元素呈现正价。HClO中H、O、Cl的电负性分别为2.1、3.5、3.0,根据电负性数据并结合HClO的结构式H—O—Cl可知,O对键合电子的吸引力最大,键合电子偏向O,则HClO中O为-2价,H为+1价,Cl为+1价。
(2)在元素周期表中,某些位于左上和右下位置的两种元素,其单质和化合物的性质相似,如Li和Mg、Be和Al,请从电负性的角度分析其中的原因。提示:元素周期表中位于左上和右下位置的两种元素,电负性数值相近,如Li、Mg的电负性分别为1.0和1.2,Be、Al的电负性均为1.5,说明它们吸引键合电子的能力相当,所以它们的单质和化合物的性质也相似。
(3)电负性是以氟元素的电负性为4.0和锂元素的电负性为1.0作为相对标准计算出来的,下图是部分元素的电负性变化图,请问电负性大约为2.0的元素应该在元素周期表的什么位置?
提示:氟元素的非金属性最强,电负性为4.0,则电负性大约为2.0的元素应该既具有金属性又具有非金属性,应该在金属和非金属的分界线处。
(4)有人说,电负性越大的元素,其非金属性越强,第一电离能也越大。请对上述观点进行评价。提示:元素的电负性越大,非金属性越强,但第一电离能不一定越大,例如电负性NO。
归纳总结1.判断元素的金属性和非金属性。(1)金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)元素的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。(2)一般来说,金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼。
2.判断元素的化合价。(1)电负性小的元素在化合物中对键合电子的吸引力小,元素的化合价易呈现正值。(2)电负性大的元素在化合物中对键合电子的吸引力大,元素的化合价易呈现负值。
3.判断化学键的类型。(1)如果两种成键元素的电负性差值大(一般大于1.7),它们之间主要形成离子键。(2)如果两种成键元素的电负性差值小(一般小于1.7),它们之间主要形成共价键。
典例剖析【例2】 下列不能说明X的电负性比Y的大的是( )。A.X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多B.与H2化合时X单质比Y单质容易C.X单质可以把Y从其氢化物中置换出来D.X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性强答案:A
解析:元素电负性大小与其吸引电子的能力有关,与最外层电子数和原子半径都有关,不能仅从一个方面决定,例如第二周期C、N、O、F,电负性依次增大,氧元素的电负性比碘元素的电负性大,但氧原子最外层电子数小于碘原子最外层电子数,所以X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多不能说明X比Y的电负性大,故A项错误;电负性越大的元素其单质得电子能力越强即氧化性越强,与氢气化合越容易,所以与H2化合时X单质比Y单质容易能说明X比Y的电负性大,故B项正确;电负性越大的元素其吸引电子的能力越强,其单质的
氧化性越强,X单质可以把Y从其氢化物中置换出来能说明X比Y的电负性大,故C项正确;电负性越大的元素其单质得电子能力越强,其最高价含氧酸的酸性越强,X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性强能说明X比Y的电负性大,故D项正确。
【例3】 一般认为如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们通常形成离子键;如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们通常形成共价键。已知下列元素的电负性数值。
判断下列化合物①NaF,②AlCl3,③NO,④MgO,⑤BeCl2,⑥CO2中:
典例剖析一般认为如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们通常形成离子键;如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们通常形成共价键。已知下列元素的电负性数值。
判断下列化合物①NaF、②AlCl3、③NO、④MgO、⑤BeCl2、⑥CO2中:
(1)属于共价化合物的是 。 (2)属于离子化合物的是 。 (3)根据题中的电负性数值可知B和F的电负性之差为2.0,而BF3为共价化合物,怎样解释?答案:(1)②③⑤⑥ (2)①④(3)题中根据电负性之差判断化学键类型属于经验方法,适用于大多数情况,但并非绝对判据。解析:根据表格中的数据分别分析题述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7比较,得出结论。
易错警示根据电负性差值判断化合物类型只是一般规律,并不是所有电负性差值大于1.7的都形成离子化合物,如例2中的BF3,另外还有HF、SiF4等。
学以致用3.下列各组元素按电负性大小排列正确的是( )。A.F>N>OB.O>Cl>FC.As>P>ND.Cl>S>As答案:D解析:电负性的变化规律一般是:同一周期从左到右,元素的电负性逐渐变大;同一主族,自上而下,元素的电负性逐渐变小。电负性大小顺序为F>O>N、F>O>Cl、N>P>As、Cl>S>As。
4.下列说法不正确的是( )。A.第ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小,而第ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度C.元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强D.NaH的存在能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点答案:A
解析:同一主族中,从上到下,元素的电负性逐渐减小,故A项错误;电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度,电负性越小,元素的金属性越强,电负性越大,元素的非金属性越强,故B项正确;元素的电负性越大,原子吸引电子的能力越强,故C项正确;NaH中氢元素的化合价为-1价,说明H与第ⅦA族元素相同易得到电子,所以可支持将氢元素放在第ⅦA族的观点,故D项正确。
1.具有下列核外电子排布式的基态原子,其半径最大的是( )。A.1s22s22p3D.1s22s22p63s23p4答案:C解析:根据原子的核外电子排布式可知,A项中为氮原子,B项中为硼原子,C项中为铝原子,D项中为硫原子。根据原子半径变化规律可知,r(B)>r(N)、r(Al)>r(S)、r(Al)>r(B),故Al原子半径最大。
2.核动力潜艇上的核反应堆内使用液体铝钠合金作载热介质,下列关于Al、Na的分析中正确的是( )。A.原子半径:Al>NaB.第一电离能:Al>NaC.电负性:Na>AlD.基态原子未成对电子数:Na>Al答案:B
解析:同周期自左向右,主族元素的原子半径逐渐减小,故原子半径:AlNa,B项正确。一般来说,同周期自左向右,元素的电负性逐渐增大,故电负性: Na
4.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )。①第三周期第一电离能最小的元素 ②价层电子排布式为2s22p6的元素 ③2p能级为半充满的元素 ④电负性最大的元素A.①②B.③④C.②③D.①④答案:D
解析:第三周期第一电离能最小的元素是钠,易失去电子;价层电子排布式为2s22p6的元素是氖,化学性质不活泼;2p能级为半充满的元素是氮,是非金属元素;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合物的是钠和氟。
5.玉兔二号月球车通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作,下列有关说法不正确的是( )。A.镓的单质可作半导体材料B.砷化镓太阳能电池能将化学能转化为电能C.砷元素的电负性小于磷元素的电负性D.砷的第一电离能比镓的第一电离能大答案:B
解析:镓位于金属和非金属分界线处,单质可作半导体材料,故A项正确;砷化镓太阳能电池,能将太阳能转化为电能,提供能量,故B项错误;非金属性P>As,砷元素的电负性小于磷元素的电负性,故C项正确;As和Ga位于同一周期,一般同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,砷的第一电离能比镓的第一电离能大,故D项正确。
6.有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E位于同一族,它们基态原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同一族,它们基态原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的2倍,C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。A、B、C、D、E五种元素的电负性分别为2.1、3.5、1.5、2.5、0.8,请回答下列问题。
(1)A是 ,B是 ,C是 ,D是 , E是 。(填元素符号,下同) (2)由电负性判断,以上五种元素中金属性最强的是 ,非金属性最强的是 。 (3)当B与A、C、D分别形成化合物时,B显 价,其他元素显 价。 (4)当B与A、C、D、E(与E形成E2B)分别形成化合物时,化合物中有离子键的是 ,有共价键的是 。
答案:(1)H O Al S K(2)K O(3)负 正(4)Al2O3、K2O H2O、H2O2、SO2、SO3
微思考1元素周期表中同周期主族元素从左到右,原子半径的变化趋势如何?如何解释这种趋势?元素周期表中同主族元素从上到下,原子半径的变化趋势如何?如何解释这种趋势?提示:同周期主族元素从左到右,原子半径逐渐减小,其主要原因是同周期主族元素的能层数相同,核电荷数越大,原子核对核外电子的吸引作用也就越大,使原子半径逐渐减小。同主族元素从上到下,原子半径逐渐增大,其原因是电子能层数增加,电子间的排斥作用使原子半径增大的趋势大于核电荷数增加使原子半径减小的趋势。
微训练1下列元素的原子半径如表所示。根据表中数据,推测磷原子的半径(10-10 m)可能是( )。
答案:B解析:磷在元素周期表中位于硅和硫之间,因此半径也介于二者之间(1.02~1.17),选项中符合要求的只有1.15。
二、电离能1.电离能的概念。 气态基态原子 失去一个电子转化为 气态基态正离子 所需要的 最低能量 叫做第一电离能。
2.元素第一电离能的变化规律。(1)每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小,最后一种元素(稀有气体)的第一电离能最大。从左到右,元素的第一电离能总体呈现升高的变化趋势,因此元素原子失去电子越来越困难。(2)同族元素从上到下第一电离能变小,表明从上到下元素原子失去电子越来越容易。(3)同种原子各级电离能逐渐增大。
3.电离能的应用。(2)可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。一般来说,第一电离能数值越 小 ,原子越容易失去一个电子,元素的金属性越 强 。 (2)根据同种元素的各级电离能的变化程度可以预测该元素的化合价。
微判断(1)在所有元素中,氟元素的第一电离能最大。( )(2)铝元素的第一电离能比镁元素的第一电离能大。( )
微训练2下列表示的不同状态的N元素原子中,第一电离能最小的是( )。
答案:B解析:不同状态的N元素原子中,第一电离能最小,说明处于激发态且能量较高,A为基态的氮原子,B、C、D均为激发态的氮原子,其中B表示一个电子在3p能级,能量最高,失去该电子需要的能量最小,则第一电离能最小,故B项正确。
三、电负性1.键合电子和电负性的含义。(1)键合电子:元素相互化合时,原子中用于形成 化学键 的电子。 (2)电负性:用来描述不同元素的原子对键合电子 吸引力 的大小。电负性越大的原子,对 键合电子 的吸引力 越大 。2.衡量标准:以氟的电负性为 4.0 和锂的电负性为 1.0 作为相对标准,得出了各元素的电负性(稀有气体未计)。
3.递变规律(一般情况)。(1)同周期元素从左到右,元素的电负性逐渐 变大 。 (2)同族元素从上到下,元素的电负性逐渐 变小 。
4.应用:判断金属性、非金属性强弱的依据。
微思考2根据电负性的变化规律分析预测,元素周期表中电负性最大和最小的元素分别是哪种元素(放射性元素除外)?分别位于元素周期表的什么位置?提示:电负性最大的元素为F,位于元素周期表的右上方;电负性最小的元素为Cs,位于元素周期表的左下方。
问题探究下面是前四周期元素的第一电离能示意图及钠、镁、铝的逐级电离能数据。
(1)为什么第ⅢA族Al的第一电离能比同周期第ⅡA族Mg的第一电离能小?第ⅥA族O的第一电离能比同周期第ⅤA族N的第一电离能小?提示:第ⅢA族Al的价层电子排布式为3s23p1,第ⅡA族Mg的价层电子排布式为3s2,3p能级的能量比3s能级的能量高,更容易失去1个电子,且Mg的3s能级为全满结构,故Al的第一电离能比Mg的小。第ⅥA族O的价层电子排布式为2s22p4,第ⅤA族N的价层电子排布式为2s22p3,N的2p能级是半充满状态,比较稳定,第一电离能较高;O失去的是2p能级已经配对的1个电子,配对电子相互排斥,因而第一电离能较小。
(2)为什么同一元素的逐级电离能越来越大?提示:同一元素的逐级电离能是逐渐增大的,即I1
(3)为什么化合物中Na、Mg、Al的化合价分别为+1价、+2价、+3价?提示:Na的I2比I1大很多,电离能差值很大,说明失去第二个电子比失去第一个电子困难得多,所以Na容易失去一个电子形成+1价离子;Mg的I1和I2相差不多,而I3比I2大很多,所以Mg容易失去两个电子形成+2价离子;Al的I1、I2、I3相差不多,而I4比I3大很多,所以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
归纳总结1.认识电离能。(1)电离能数值的大小主要取决于核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。(2)第一电离能的变化规律。①一般规律:同周期元素的第一电离能随核电荷数的递增呈增大趋势;同主族元素的第一电离能随核电荷数的递增而减小。②特例:同周期中元素的第一电离能,ⅡA>ⅢA,ⅤA>ⅥA。
(2)第一电离能的变化规律。
(3)金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全一致。金属活动性顺序表示自左向右,在水溶液中金属原子失去电子越来越困难。金属元素的第一电离能是指气态基态金属原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量,它是金属基态原子在气态时活泼性的量度。金属活动性顺序与第一电离能所对应的条件不同,所以两者不完全一致。
2.电离能的应用。(1)比较元素金属性的强弱:一般情况下,元素的第一电离能越小,元素的金属性越强。(2)确定元素原子的核外电子排布:电子是分层排布的,内层电子比外层电子难失去,因此元素的电离能会发生突变。(3)确定元素的化合价:如果In+1≫In,即电离能在In与In+1之间发生突变,通常在3倍以上,则元素的原子易形成+n价离子。例如,某元素的逐级电离能,若I2≫I1,则该元素在化合物中通常显+1价;若I3≫I2,则该元素在化合物中通常显+2价;若I4≫I3,则该元素在化合物中通常显+3价。
典例剖析【例1】 某短周期元素M的各级电离能数据(用I1、I2……表示,单位为kJ·ml-1)如表所示。有关元素M的说法正确的是( )。
A.M的最高正化合价为+4价B.M元素位于元素周期表中第ⅡA族C.M元素可能属于非金属元素D.M元素基态原子的价层电子排布式为np2
解析:M元素的第三电离能与第二电离能差距最大,故最外层有2个电子,位于第ⅡA族,所以最高正化合价为+2价,故A项错误,B项正确;M元素位于第ⅡA族,可能是Be或者Mg,都是金属元素,故C项错误;Be或者Mg价层电子排布式分别为2s2和3s2,则M元素基态原子的价层电子排布式为ns2,故D项错误。
规律总结元素的各级电离能逐渐增大并且会有突跃,一般第一次突跃前的电离能所对应的电子是最外层电子,对于金属元素来说,该类电子的个数就是该元素的最高正化合价。
学以致用1.某元素的第一电离能至第七电离能(单位:kJ·ml-1)如下表。该元素最有可能位于元素周期表中( )。
A.第ⅠA族B.第ⅡA族C.第ⅢA族D.第ⅣA族答案:C
解析:对比表中电离能数据可知,I1、I2、I3数值相对较小,I4数值突然增大,说明X元素原子中,有3个电子容易失去,因此,该元素的常见化合价为+3价,最有可能位于第ⅢA族。
2.根据下列五种元素的电离能数据(单位:kJ·ml-1),下列说法不正确的是( )。
A.Q元素可能是其所在周期元素中第一电离能最大的元素B.这五种元素中最容易与氯元素形成离子化合物的是RC.T元素可能在元素周期表的p区D.U元素可能是第ⅠA族的钾元素答案:B
解析:由元素的电离能可以看出,Q的电离能很大,为0族元素,可能是其所在周期元素中第一电离能最大的元素,故A项正确;根据元素的电离能可以看出,这五种元素中最容易与氯元素形成离子化合物的是U,故B项错误;T的第一、第二、第三电离能较小,最外层电子数为3,位于第ⅢA族,在元素周期表的p区,故C项正确;根据R和U的第一电离能可知,二者位于第ⅠA族,故R可能是Na元素,U可能是K元素,故D项正确。
二 电负性的理解与应用
问题探究电负性是用于解释化学反应发生的最著名模型之一,用来描述不同原子吸引键合电子的强度。利用电负性,可以预测不同分子和材料中电荷的近似分布,而不需要复杂的量子力学计算或光谱研究。化学键可以看作是两个原子为争夺电子而进行的“拔河比赛”,用电负性描述不同原子对键合电子的吸引能力的大小。
(1)在化合物中,如何根据电负性的相对大小判断元素化合价的正、负?请分析HClO中各元素的价态。提示:在化合物中,电负性大的元素呈现负价,电负性小的元素呈现正价。HClO中H、O、Cl的电负性分别为2.1、3.5、3.0,根据电负性数据并结合HClO的结构式H—O—Cl可知,O对键合电子的吸引力最大,键合电子偏向O,则HClO中O为-2价,H为+1价,Cl为+1价。
(2)在元素周期表中,某些位于左上和右下位置的两种元素,其单质和化合物的性质相似,如Li和Mg、Be和Al,请从电负性的角度分析其中的原因。提示:元素周期表中位于左上和右下位置的两种元素,电负性数值相近,如Li、Mg的电负性分别为1.0和1.2,Be、Al的电负性均为1.5,说明它们吸引键合电子的能力相当,所以它们的单质和化合物的性质也相似。
(3)电负性是以氟元素的电负性为4.0和锂元素的电负性为1.0作为相对标准计算出来的,下图是部分元素的电负性变化图,请问电负性大约为2.0的元素应该在元素周期表的什么位置?
提示:氟元素的非金属性最强,电负性为4.0,则电负性大约为2.0的元素应该既具有金属性又具有非金属性,应该在金属和非金属的分界线处。
(4)有人说,电负性越大的元素,其非金属性越强,第一电离能也越大。请对上述观点进行评价。提示:元素的电负性越大,非金属性越强,但第一电离能不一定越大,例如电负性N
归纳总结1.判断元素的金属性和非金属性。(1)金属元素的电负性一般小于1.8,非金属元素的电负性一般大于1.8,而位于非金属三角区边界的“类金属”(如锗、锑等)元素的电负性则在1.8左右,它们既有金属性,又有非金属性。(2)一般来说,金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼。
2.判断元素的化合价。(1)电负性小的元素在化合物中对键合电子的吸引力小,元素的化合价易呈现正值。(2)电负性大的元素在化合物中对键合电子的吸引力大,元素的化合价易呈现负值。
3.判断化学键的类型。(1)如果两种成键元素的电负性差值大(一般大于1.7),它们之间主要形成离子键。(2)如果两种成键元素的电负性差值小(一般小于1.7),它们之间主要形成共价键。
典例剖析【例2】 下列不能说明X的电负性比Y的大的是( )。A.X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多B.与H2化合时X单质比Y单质容易C.X单质可以把Y从其氢化物中置换出来D.X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性强答案:A
解析:元素电负性大小与其吸引电子的能力有关,与最外层电子数和原子半径都有关,不能仅从一个方面决定,例如第二周期C、N、O、F,电负性依次增大,氧元素的电负性比碘元素的电负性大,但氧原子最外层电子数小于碘原子最外层电子数,所以X原子的最外层电子数比Y原子的最外层电子数多不能说明X比Y的电负性大,故A项错误;电负性越大的元素其单质得电子能力越强即氧化性越强,与氢气化合越容易,所以与H2化合时X单质比Y单质容易能说明X比Y的电负性大,故B项正确;电负性越大的元素其吸引电子的能力越强,其单质的
氧化性越强,X单质可以把Y从其氢化物中置换出来能说明X比Y的电负性大,故C项正确;电负性越大的元素其单质得电子能力越强,其最高价含氧酸的酸性越强,X的最高价氧化物对应的水化物的酸性比Y的最高价氧化物对应的水化物的酸性强能说明X比Y的电负性大,故D项正确。
【例3】 一般认为如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们通常形成离子键;如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们通常形成共价键。已知下列元素的电负性数值。
判断下列化合物①NaF,②AlCl3,③NO,④MgO,⑤BeCl2,⑥CO2中:
典例剖析一般认为如果两种成键元素的电负性差值大于1.7,它们通常形成离子键;如果两种成键元素的电负性差值小于1.7,它们通常形成共价键。已知下列元素的电负性数值。
判断下列化合物①NaF、②AlCl3、③NO、④MgO、⑤BeCl2、⑥CO2中:
(1)属于共价化合物的是 。 (2)属于离子化合物的是 。 (3)根据题中的电负性数值可知B和F的电负性之差为2.0,而BF3为共价化合物,怎样解释?答案:(1)②③⑤⑥ (2)①④(3)题中根据电负性之差判断化学键类型属于经验方法,适用于大多数情况,但并非绝对判据。解析:根据表格中的数据分别分析题述各化合物中两种元素的电负性的差值与1.7比较,得出结论。
易错警示根据电负性差值判断化合物类型只是一般规律,并不是所有电负性差值大于1.7的都形成离子化合物,如例2中的BF3,另外还有HF、SiF4等。
学以致用3.下列各组元素按电负性大小排列正确的是( )。A.F>N>OB.O>Cl>FC.As>P>ND.Cl>S>As答案:D解析:电负性的变化规律一般是:同一周期从左到右,元素的电负性逐渐变大;同一主族,自上而下,元素的电负性逐渐变小。电负性大小顺序为F>O>N、F>O>Cl、N>P>As、Cl>S>As。
4.下列说法不正确的是( )。A.第ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小,而第ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大B.电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度C.元素的电负性越大,表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强D.NaH的存在能支持可将氢元素放在第ⅦA族的观点答案:A
解析:同一主族中,从上到下,元素的电负性逐渐减小,故A项错误;电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度,电负性越小,元素的金属性越强,电负性越大,元素的非金属性越强,故B项正确;元素的电负性越大,原子吸引电子的能力越强,故C项正确;NaH中氢元素的化合价为-1价,说明H与第ⅦA族元素相同易得到电子,所以可支持将氢元素放在第ⅦA族的观点,故D项正确。
1.具有下列核外电子排布式的基态原子,其半径最大的是( )。A.1s22s22p3D.1s22s22p63s23p4答案:C解析:根据原子的核外电子排布式可知,A项中为氮原子,B项中为硼原子,C项中为铝原子,D项中为硫原子。根据原子半径变化规律可知,r(B)>r(N)、r(Al)>r(S)、r(Al)>r(B),故Al原子半径最大。
2.核动力潜艇上的核反应堆内使用液体铝钠合金作载热介质,下列关于Al、Na的分析中正确的是( )。A.原子半径:Al>NaB.第一电离能:Al>NaC.电负性:Na>AlD.基态原子未成对电子数:Na>Al答案:B
解析:同周期自左向右,主族元素的原子半径逐渐减小,故原子半径:Al
4.下列各元素,最易形成离子化合物的是( )。①第三周期第一电离能最小的元素 ②价层电子排布式为2s22p6的元素 ③2p能级为半充满的元素 ④电负性最大的元素A.①②B.③④C.②③D.①④答案:D
解析:第三周期第一电离能最小的元素是钠,易失去电子;价层电子排布式为2s22p6的元素是氖,化学性质不活泼;2p能级为半充满的元素是氮,是非金属元素;电负性最大的元素是氟,非金属性最强,故最易形成离子化合物的是钠和氟。
5.玉兔二号月球车通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作,下列有关说法不正确的是( )。A.镓的单质可作半导体材料B.砷化镓太阳能电池能将化学能转化为电能C.砷元素的电负性小于磷元素的电负性D.砷的第一电离能比镓的第一电离能大答案:B
解析:镓位于金属和非金属分界线处,单质可作半导体材料,故A项正确;砷化镓太阳能电池,能将太阳能转化为电能,提供能量,故B项错误;非金属性P>As,砷元素的电负性小于磷元素的电负性,故C项正确;As和Ga位于同一周期,一般同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势,砷的第一电离能比镓的第一电离能大,故D项正确。
6.有A、B、C、D、E五种元素,它们的核电荷数依次增大,且都小于20。其中C、E是金属元素;A和E位于同一族,它们基态原子的最外层电子排布式为ns1。B和D也属于同一族,它们基态原子最外层的p能级电子数是s能级电子数的2倍,C原子最外层电子数等于D原子最外层电子数的一半。A、B、C、D、E五种元素的电负性分别为2.1、3.5、1.5、2.5、0.8,请回答下列问题。
(1)A是 ,B是 ,C是 ,D是 , E是 。(填元素符号,下同) (2)由电负性判断,以上五种元素中金属性最强的是 ,非金属性最强的是 。 (3)当B与A、C、D分别形成化合物时,B显 价,其他元素显 价。 (4)当B与A、C、D、E(与E形成E2B)分别形成化合物时,化合物中有离子键的是 ,有共价键的是 。
答案:(1)H O Al S K(2)K O(3)负 正(4)Al2O3、K2O H2O、H2O2、SO2、SO3
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