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高中化学选修3 《物质结构与性质》导学案第一章原子结构与性质一、本章学习目标1．了解原子结构的构造原理，知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1～36号)原子核外电子的排布。
2．了解能量最低原理，知道基态与激发态，知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁产生原子光谱。
3．了解原子核外电子的运动状态，知道电子云和原子轨道。
4．认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值。
5．能说出元素电离能、电负性的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质。
6．从科学家探索物质构成奥秘的史实中体会科学探究的过程和方法，在抽象思维、理论分析的过程中逐步形成科学的价值观。
复习总结必修中学习的原子核外电子排布规律：(1)核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
(3)原于最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。
说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。
例如；当M层是最外层时，最多可排8个电子；当M层不是最外层时，最多可排18个电子一、能层与能级由必修的知识，我们已经知道多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外可以分为：第一、二、三、四、五、六、七……能层符号表示K、L、M、N、O、P、Q……能量由低到高例如：钠原子有11个电子，分布在三个不同的能层上，第一层2个电子，第二层8个电子，第三层1个电子。
由于原子中的电子是处在原子核的引力场中，电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。
理论研究证明，原子核外每一层所能容纳的最多电子数如下：能层一二三四五六七……符号K L M N O P Q……最多电子数 2 8 18 32 50……即每层所容纳的最多电子数是：2n2(n：能层的序数) ，但是同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、F)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。
2 元素金属性、非金属性强弱的判断方法集锦1.元素的金属性强弱判断方法(1)单质跟水或酸置换出氢的反应越容易发生,说明其金属性越强。
(2)最高价氧化物对应水化物的碱性越强,说明其金属性越强。
(3)金属间的置换反应：依据氧化还原反应的规律,金属甲能从金属乙的盐溶液里置换出乙,说明甲的金属性比乙强。
(4)金属活动性顺序表――――――――――――――――――――→K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H )Cu Hg Ag Pt Au金属性逐渐减弱(5)金属阳离子氧化性的强弱：阳离子的氧化性越强,对应金属的金属性就越弱。
(6)原电池反应中的正负极：两金属同时作原电池的电极,负极的金属性较强。
(7)元素的第一电离能的大小：元素的第一电离能数值越小,元素的原子越易失去电子,元素的金属性越强。
但元素的外围电子排布影响元素的第一电离能。
如Mg(3s 2为全充满状态,稳定)的第一电离能大于Al 的第一电离能。
(8)元素电负性越小,元素失电子能力越强,元素金属性越强。
2.元素的非金属性强弱判断方法(1)单质跟氢气化合的难易程度、条件及生成氢化物的稳定性：越容易跟H 2化合,生成的氢化物也就越稳定,氢化物的还原性也就越弱,说明其非金属性也就越强。
(2)最高价氧化物对应水化物的酸性越强,说明其非金属性越强。
(3)非金属单质间的置换反应。
例如,Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2,说明Cl 的非金属性大于I 。
(4)元素的原子对应阴离子的还原性越强,元素的非金属性越弱。
(5)元素的第一电离能的数值越大,表明元素失电子的能力越弱,得电子的能力越强,元素的非金属性越强。
但元素的外围电子排布影响元素的第一电离能。
如I 1(P)>I 1(S),但非金属性：P<S 。
(6)元素电负性越大,元素得电子的能力越强,元素的非金属性越强。
【典例4】 具有下列特征的元素,一定是非金属元素的是( ) A.对应氢氧化物是两性氢氧化物 B.具有负化合价C.最高价氧化物对应的水化物是酸D.具有可变化合价解析 在化合物中金属元素只能显正化合价,非金属元素可以显正化合价和负化合价；过渡元素(金属)也具有可变化合价(如Fe ＋2、Fe ＋3)；KMnO 4对应的含氧酸中Mn 显＋7价,为金属元素。
第2课时元素周期律(一)[学习目标定位] 1.能描述电离能的含义。
2.熟知元素原子半径及元素第一电离能的周期性变化。
3.能熟练比较微粒半径大小,能用电离能说明元素的某些性质。
一微粒半径的大小比较1.比较判断下列各组微粒半径的大小,并说明原因。
(1)Ba>Sr,同族元素,Ba比Sr多一层电子。
(2)Ca>Sc,同周期元素,Sc核电荷数大。
(3)S2－>S,同一元素,电子数越多,半径越大。
(4)Na＋>Al3＋,具有相同的电子层结构的离子,核电荷数越大,半径越小。
(5)Pb2＋>Sn2＋,同族元素的离子,所带电荷相同,电子层数越多,半径越大。
(6)Fe2＋>Fe3＋,同一元素的离子,电子越少,正电荷数越高,半径越小。
2.微粒半径大小的判断方法规律(1)同周期元素的原子半径、最高价阳离子半径、最低价阴离子半径：随着核电荷数增多,都依次减小(稀有气体除外)。
(2)同主族元素的原子半径、相同价态阳离子半径和阴离子半径：随着核电荷数增多,都依次增大。
(3)核外电子排布(即电子层结构)相同的离子半径：随核电荷数增多,半径依次减小。
(4)同种元素形成的粒子半径：阳离子<中性原子<阴离子且阳离子价态越高,半径越小。
如：Fe3＋<Fe2＋<Fe,Cl<Cl－,H＋<H<H－。
(5)核电荷数和电子数都不同的粒子,一般要找参考物。
如比较Al3＋和S2－,可找出与Al3＋电子数相同,与S2－同一主族的元素O2－来比较,因为Al3＋<O2－,且O2－<S2－,故Al3＋<S2－。
[归纳总结]在中学要求的范畴内可按“三看”规律来比较微粒半径的大小“一看”电子层数：当电子层数不同时,电子层越多,半径越大。
“二看”核电荷数：当电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小。
“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时,核外电子数越多,半径越大。
[活学活用]1.下列关于微粒半径的说法正确的是()A.电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径B.核外电子层结构相同的单核粒子,半径相同C.质子数相同的不同单核粒子,电子数越多半径越大D.原子序数越大,原子半径越大答案 C解析由于同周期主族元素原子半径逐渐减小,故ⅦA族的原子半径不一定比上一周期ⅠA族元素原子半径大,如r(Li)>r(S)>r(Cl)；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子,半径是不同的；质子数相同的不同单核粒子,阴离子半径>原子半径>阳离子半径；同周期主族元素,原子序数增大,原子半径减小。
2.X、Y、Z是3种短周期元素,其中X、Y位于同一族,Y、Z处于同一周期,X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍。
Z原子的核外电子数比Y原子的少1。
下列说法正确的是()A.原子半径由大到小的顺序为Z>Y>XB.Y元素最高价氧化物对应的水化物的化学式为H3YO4C.X的简单离子半径大于Y的简单离子半径D.Ca2＋的半径大于Y的简单离子半径答案 A解析由X是短周期元素,X原子的最外层电子数是其电子层数的3倍,推断X为氧元素；由X、Y位于同一族可推断Y为硫元素；Z原子的核外电子数比Y原子的少1,可知Z为磷元素。
根据同周期元素从左到右原子半径依次减小可知,r(Z)>r(Y),根据同主族元素从上到下原子半径逐渐增大可知,r(Y)>r(X),故A正确；硫元素最高价氧化物对应的水化物的化学式为H2SO4,故B错误；r(O2－)<r(S2－),故C错误；Ca2＋与S2－的电子层结构相同,核电荷数Ca2＋>S2－,故r(S2－)>r(Ca2＋),故D错误。
二元素的电离能1.元素第一电离能的概念与意义(1)概念：气态电中性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。
元素第一电离能符号：I1。
即A(g)===A＋(g)＋e－I1基态基态(2)元素第一电离能的意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
第一电离能数值越小,原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大,原子越难失去一个电子。
(3)气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能,第三电离能和第四、第五电离能依此类推。
由于原子失去电子形成离子后,若再失去电子会更加困难,因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……2.元素第一电离能变化规律(1)第一电离能的变化趋势如下图所示：(2)观察分析上图,总结元素第一电离能的变化规律①对同一周期的元素而言,碱金属元素的第一电离能最小,稀有气体元素的第一电离能最大；从左到右,元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势,表示元素原子越来越难失去电子。
②同主族元素,自上而下第一电离能逐渐减小,表明自上而下原子越来越易失去电子。
③具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高,其电离能数值较大。
如稀有气体的电离能在同周期元素中最大,N为半充满、Mg为全充满状态,其电离能均比同周期相邻元素大。
3.电离能的应用(1)根据电离能数据,确定元素核外电子的排布。
如Li：I1≪I2<I3,表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层),且最外层上只有一个电子。
(2)根据电离能数据,确定元素在化合物中的化合价。
如K：I1≪I2<I3,表明K原子易失去一个电子形成＋1价阳离子。
(3)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大,元素的非金属性越强；I1越小,元素的金属性越强。
[归纳总结](1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。
(2)第一电离能的变化规律[活学活用]3.下列各组元素按第一电离能递增的顺序排列的是()A.Li、Be、BB.Al、Si、PC.N、O、FD.Li、Na、K答案 B解析A选项中Be的第一电离能大于B；C选项中N的第一电离能大于O；D选项中第一电离能：Li>Na>K。
4.元素则元素X的常见价态是()A.＋1B.＋2C.＋3D.＋6答案 C解析对比表中电离能数据可知,I1、I2、I3电离能数值相对较小,至I4数值突然增大,说明元素X的原子中,有3个电子容易失去,因此,该元素的常见化合价为＋3。
(1)微粒半径大小是电子层数和核电荷数共同作用的结果,电子层数增多,使微粒半径增大,核电荷数增多,微粒半径减小。
(2)元素的第一电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。
一般情况下,第一电离能越小,越易失电子,金属性越强,非金属性越弱；第一电离能越大,越难失电子,金属性越弱,非金属性越强(提醒：元素为全充满、半充满及全空电子构型的具有特殊性)。
当堂检测1.第三周期元素中,微粒半径最大的是()A.NaB.Na＋C.S2－D.Cl－答案 A解析A、B、C、D的微粒结构示意图分别为,,,,显然A、C、D 的半径大于B,A、C、D三项电子层数相同,由于核电荷数由A到D越来越大,所以A的半径最大。
2.下列四种粒子中,半径按由大到小排列顺序正确的是()①基态X的原子结构示意图②基态Y的价电子排布式：3s23p5③基态Z2－的电子排布图④W基态原子有2个能层,电子式为·W··A.①>②>③>④B.③>④>①>②C.③>①>②>④D.①>②>④>③答案 C解析由题意可知：X、Y、Z2－、W分别为S、Cl、S2－、F。
S、Cl、S2－、F粒子半径大小排列顺序为r(S2－)>r(S)>r(Cl)>r(F),故C项正确。
3.短周期元素X和Y,可形成离子化合物,X的阳离子与Y的阴离子相差一个电子层,下列叙述正确的是()A.X和Y一定位于周期表中同一周期B.X一定是金属元素,Y一定是非金属元素C.X的最高价一定比Y的最高价低D.X的原子半径一定比Y的大答案 B解析题意没有具体说出X的阳离子比Y的阴离子多一个电子层,还是少一个电子层。
例如,H －和Na＋是相差一个电子层,但不位于同一周期；形成离子型化合物,且是两种原子形成,则其中一种必须是金属元素,另一种为非金属元素；金属的价态(短周期)最高为＋3价,而非金属价态最低为－4价,最高为＋7价；由H和Na的例子判断A、C、D错误。
4.下列叙述正确的是()A.通常,同周期元素中ⅦA族元素的第一电离能最大B.在同一主族中,自上而下元素的第一电离能逐渐减小C.第ⅠA、ⅡA族元素的原子,其原子半径越大,第一电离能越大D.主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等答案 B解析通常,同周期元素中碱金属元素第一电离能最小,稀有气体元素最大,故A错；同一主族,自上而下第一电离能逐渐减小,而同主族元素随着原子序数的增加,原子半径增大,失电子能力增强,第一电离能逐渐减小,故B正确,C错；主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数不一定和它的族序数相等,如F、O,故D错。
5.电离能是指由气态原子或气态离子失去电子需要的能量。
从中性原子中移去第一个电子所需要的能量为第一电离能(I1),移去第二个电子所需要的能量为第二电离能(I2),依此类推。
现有5种元素A、B、C、D、E,,其I1～I3分别如下表。
根据表中数据判断其中的金属元素有________,稀有气体元素有________,最活泼的金属是________,显二价的金属是________。
答案BCD E B D解析电离能是指由气态原子或气态离子失去电子需要的能量。
电离能越小,说明该原子易失去电子,金属性越强；电离能越大,说明该原子不易失去电子,非金属性越强。
表中B、C、D三种元素的第一电离能相对比较小,应该属于金属元素；E元素的第一电离能最大,应该属于稀有气体元素；B元素的第一电离能最小,应该是所列的元素中最活泼的金属元素；D元素第二电离能与第三电离能相差很大,说明D元素的原子很容易失去2个电子,应该是显二价的金属元素。
40分钟课时作业[基础过关]一、微粒半径大小的比较与判断1.下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是()A.Na、K、RbB.F、Cl、BrC.Mg2＋、Al3＋、Zn2＋D.Cl－、Br－、I－答案 C解析同主族元素,从上到下,原子半径(离子半径)逐渐增大,故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同,核电荷数越大半径越小,Mg2＋、Al3＋电子层数相同但铝的核电荷数大,所以Al3＋的半径小,故C项不符合。
2.下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是()A.MgI2B.KBrC.BaI2D.NaF答案 A解析题目中阳离子半径由小到大的顺序为r(Mg2＋)<r(Na＋)<r(K＋)<r(Ba2＋),阴离子半径由大到小的顺序为r(I－)>r(Br－)>r(F－)；r(阳)/r(阴)最小的应取r(阳)最小的r(Mg2＋)与r(阴)最大的r(I－),故A项正确。
