魯科版選修3 第1章第3節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)（第1課時） 學案.doc

第3節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第1課時 電離能及其變化規(guī)律學習目標定位1.知道原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)間的關(guān)系規(guī)律。2.正確理解元素電離能的含義及其變化規(guī)律，會用電離能的概念分析解釋元素的某些性質(zhì)。一、元素的電離能及其變化規(guī)律1元素的電離能(1)電離能的概念：氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需要的_叫做電離能，常用符號_表示，單位為_。(2)第一電離能是指處于_原子失去_電子，生成_價氣態(tài)陽離子所需要的能量，符號為i1。m(g)=m(g)ei1(3)第二電離能是指由_陽離子再失去_電子形成_價氣態(tài)陽離子所需要的能量，符號為i2。依次還有第三電離能i3，第四電離能i4等。m(g)=m2(g)ei2m2(g)=m3(g)ei3同一元素的電離能按i1、i2、i3順序，變化規(guī)律是_。2電離能的意義電離能越小，表示在氣態(tài)時該原子越_失去電子；反之，電離能越大，表示在氣態(tài)時該原子_失去電子。因此，運用電離能數(shù)值可以判斷金屬原子在氣態(tài)時_的難易程度。3元素第一電離能變化規(guī)律(1)元素第一電離能的變化趨勢如下圖所示：(2)觀察分析上圖，回答下列問題：同一周期，從左到右，元素的第一電離能總體上逐漸_，表示元素原子越來越_失去電子。原因：隨著核電荷數(shù)增大，_。同一主族，自上而下，元素的第一電離能逐漸_，表明元素原子越來越_失去電子。原因：_。過渡元素的第一電離能變化_，同一周期，從左到右，第一電離能略有_。原因：對這些元素的原子來說，增加的電子大部分排布在_軌道上，原子核對外層電子的有效吸引作用變化不是太大。同周期a族和a族元素的第一電離能的變化出現(xiàn)反常的原因是：_。1.電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的核外電子排布。(1)核電荷數(shù)、原子半徑對電離能的影響同周期元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右核電荷數(shù)增大，原子半徑減小，i1總體上有增大的趨勢。堿金屬元素的i1最小，稀有氣體元素的i1最大。同主族元素從上到下，原子半徑增大起主要作用，元素的i1逐漸減小。(2)核外電子層排布對電離能的影響某原子或離子具有全充滿、半充滿的電子排布時，電離能較大。如a族元素、a族元素比同周期左右相鄰元素的i1都大，原因是第a族最外層ns2全充滿，a族最外層np3半充滿，比較穩(wěn)定。各周期稀有氣體元素的i1最大，原因是稀有氣體元素的原子各軌道具有全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。zn(3d104s2)比同周期相鄰元素的電離能大。2元素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(jié)果。1請回答下列問題：(1)元素的第一電離能：al_(填“”或“”，下同)si，si_s。(2)第一電離能介于b、n之間的第2周期元素有_種。(3)依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律，參照右圖b、f元素的位置，用小黑點標出c、n、o三種元素的相對位置。(4)s、n、o三種元素第一電離能由大到小的順序為_。(5)根據(jù)元素周期律，原子半徑ga_(填“大于”或“小于”，下同)as，第一電離能ga_as。2下列原子的價電子排布式中，對應(yīng)的第一電離能最大的是()a3s23p1 b3s23p2 c3s23p3 d3s23p4二、電離能的應(yīng)用1堿金屬元素隨核電荷數(shù)增大，元素的第一電離能_，堿金屬元素的金屬性逐漸_，一般來說，元素的第一電離能越小，元素的金屬性_。2下表為na、mg、al的電離能(kjmol1)。元素電離能namgali1496738577i24 5621 4511 817i36 9127 7332 745i49 54310 54011 575分析上表中各元素電離能的變化，回答下列問題：(1)為什么同一元素的電離能逐級增大？(2)鈉原子為什么容易失去1個電子成為1價的陽離子？(3)上表中能夠說明鎂、鋁原子通常分別形成mg2、al3的依據(jù)是什么？3根據(jù)鋰元素逐級電離能數(shù)據(jù)可知，i1i2in1，則該元素最高化合價為n價；若各級電離能都較大，則為稀有氣體元素。4(1)元素銅和鎳的第二電離能如下表元素cuni第二電離能i2(kjmol1)1 9581 753i2(cu)i2(ni)的原因是_。(2)mn、fe均為第4周期過渡金屬元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：元素mnfe電離能/kjmol1i1717759i21 5091 561i33 2482 957錳元素位于第4周期第b族。請寫出基態(tài)mn2的價電子排布式_，比較兩元素的i2、i3可知，氣態(tài)mn2再失去1個電子比氣態(tài)fe2再失去1個電子難，對此你的解釋是_。1下列關(guān)于電離能的理解中錯誤的是()a電離能可以表示原子或離子失去電子的難易程度b某原子的電離能越小，表示在氣態(tài)時該原子越容易失去電子c第二電離能是氣態(tài)1價陽離子失去一個電子所需要的最小能量d電離能跟金屬活動性順序是對應(yīng)的2下列有關(guān)電離能的說法中，正確的是()a第一電離能越大的原子失電子的能力越強b第一電離能是元素的原子失去核外第一個電子需要的能量c同一周期中，主族元素原子第一電離能從左到右越來越大d可通過一種元素各級電離能的數(shù)值，判斷元素可能的化合價3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4下列關(guān)于元素第一電離能的說法不正確的是()a鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉b因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增大c最外層電子排布為ns2np6(當只有k層時為1s2)的原子，第一電離能較大d對于同一元素而言，原子的電離能i1i2i35下圖表示前18號元素的原子序數(shù)和氣態(tài)原子失去核外第一個電子所需的能量(kjmol1)的變化圖像。其中a、b、c各點表示的元素是()an、s、p bf、cl、oche、ne、ar dsi、c、b6請完成下列各題：(1)mg元素的第一電離能比al元素的_，第2周期元素中，元素的第一電離能比鈹大的有_種。(2)碳原子的核外電子排布式為_。與碳同周期的非金屬元素n的第一電離能大于o的第一電離能，原因是_。(3)a、b均為短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù)，寫出b原子的電子排布式：_。電離能/kjmol1i1i2i3i4a9321 82115 39021 771b7381 4517 73310 540(4)根據(jù)下表所列元素的各級電離能i/kjmol1的數(shù)據(jù)，下列判斷中錯誤的是_(填字母)。元素i1i2i3i4x5004 6006 9009 500y5801 8002 70011 600a.元素x的常見化合價為1價b元素y可能為a族元素c元素x與氯形成化合物時，化學式可能是xcld元素y在化學性質(zhì)上與錫相似答案精析新知導學一、1(1)最小能量ikjmol1(2)基態(tài)的氣態(tài)一個1(3)1價氣態(tài)一個2依次增大2容易越難失去電子3(2)增大難原子半徑逐漸減小，核對外層電子的有效吸引作用依次增強減小容易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不太規(guī)則增加(n1)d或(n2)fa族的元素原子的最外層原子軌道為ns2全充滿穩(wěn)定狀態(tài)；a族元素原子的最外層原子軌道為np3半充滿的穩(wěn)定狀態(tài)活學活用1(1)os(5)大于小于2c二、1減小增強越強2(1)原子失電子時，首先失去的是能量最高的電子，故第一電離能較小，原子失去電子后變成陽離子，離子半徑變小，核電荷對電子的引力增強，從而使電離能逐級增大。(2)鈉原子的i2i1，說明鈉原子很容易失去1個電子成為1價陽離子，形成na為1s22s22p6穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，核對外層電子的有效吸引作用變得更強。因此，鈉元素常見價態(tài)為1價。(3)說明鎂原子通常形成2價陽離子的依據(jù)是i3i2。說明鋁原子通常形成3價陽離子的依據(jù)是i4i3。3兩1活學活用3(1)al(2)a解析(1)因為i4i3，所以該元素原子最外層有3個電子，為鋁元素。(2)元素m的各級電離能逐漸增大，i1和i2差別較小，但i3i2i1，i3突躍式變大，即失去2個電子后，再失去電子變?yōu)?價陽離子卻非常困難，說明元素m失去2個電子后達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。4(1)cu失去的是全充滿穩(wěn)定的3d10電子，ni失去的是4s1電子(2)3d5由mn2轉(zhuǎn)化為mn3時，3d能級由較穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的3d4狀態(tài)需要的能量較多；而fe2轉(zhuǎn)化為fe3時，3d能級由不穩(wěn)定的3d6狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩^穩(wěn)定的3d5半充滿狀態(tài)需要的能量相對要少解析(1)cu的原子序數(shù)為29，cu的價電子排布式為3d104s1，cu的價電子排布式為3d10,3d軌道全充滿，屬于穩(wěn)定狀態(tài)；ni的原子序數(shù)為28，ni的價電子排布式為3d84s2，ni的價電子排布式為3d84s1,4s軌道只有1個電子，故ni的第二電離能相對較小。(2)b元素的族序數(shù)價電子數(shù)，周期序數(shù)電子層數(shù)，所以基態(tài)mn原子價電子排布式為3d54s2，mn2的價電子排布式為3d5。mn2為3d5的半充滿狀態(tài)，很難失去電子，而fe2為3d6，失去一個電子，即變?yōu)榘氤錆M的3d5狀態(tài)，所以氣態(tài)mn2再失去一個電子比氣態(tài)fe2再失去一個電子難。達標檢測1d電離能小的元素原子易失電子，大的易得電子，所以a、b項正確；c項為第二電離能的定義，正確；d項，電離能有時并不和金屬活動性順序一一對應(yīng)。2d元素原子的第一電離能越大，表示該元素的原子越難失去電子，a項不正確；電離能是氣態(tài)原子或離子失去核外一個電子需要的最低能量，b項不正確；從總的變化趨勢上看，同一周期中第一電離能從左到右逐漸增大，但有反常，如no，c項不正確。3a同周期中堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體最大，a項正確，c項不正確；由于mg價電子排布為3s2，而al為3s23p1，故鋁的第一電離能小于mg的，b項不正確；d中鉀比鎂更易失電子，鉀的第一電離能小于鎂的，d項不正確。4b第一電離能越小，表明該元素原子越易失去電子，活潑性越強，a項正確；同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，第一電離能一般來說依次增大，但有反常，如第一電離能：no、mgal，b項錯誤；c項所述元素為零族元素，性質(zhì)穩(wěn)定，第一電離能都較大。5ca、b、c的第一電離能是各自周期中最大的，即最難失電子，故a、b、c是各自周期中的稀有氣體元素he、ne、ar。6(1)大5(2)1s22s22p2n原子的2p軌道達到半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定(3)1s22s22p63s2(4)d解析(1)mg的價電子排布式為3s2,3s為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；al的價電子排布式為3s23p1,3p軌道不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素第一電離能mgal。第2周期元素的第一電離能比be元素第一電離能大的元素有c、n、o、f、ne共5種。(2)o原子和n原子的價電子排布分別為2s22p4,2s22p3，n原子的2p軌道半充滿，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以第一