高中化學 第1章 原子結(jié)構(gòu) 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)律學案 魯科版選修

1、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1理解電離能的概念及第一電離能的周期性變化規(guī)律。(重點)2能運用電離能解釋元素的性質(zhì)及第一電離能與原子半徑、核外電子排布周期性變化的關(guān)系。(難點)電 離 能基礎(chǔ)初探教材整理1電離能及其分類1電離能(1)概念：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。(2)符號：I，單位：kJmol1。2電離能的分類M(g)M(g)M2(g)M3(g)且I1I2I3。(1)氮原子的原子半徑及第一電離能都比氧原子的大。()(2)M(g)M2(g)2e所需能量不是第二電離能。()(3)Na原子在不同狀態(tài)失去1個電子所需能量相同。()(4)原子的電離能大小I1I

2、2I3。()教材整理2電離能的意義1電離能越小，該氣態(tài)原子越容易失去電子。2電離能越大，該氣態(tài)原子越難失去電子。3運用電離能可以判斷金屬原子在氣態(tài)時失去電子的難易程度?！暗谝浑婋x能大的元素的金屬性一定比第一電離能小的元素的金屬性弱?！边@種說法對嗎？【提示】不對。核心突破1理解電離能的定義時要把握兩點：一是氣態(tài)(原子或離子)；二是最小能量。2對于同一元素：I3I2I1。3運用電離能的數(shù)值可以判斷金屬原子在氣態(tài)時失去電子的難易程度。題組沖關(guān)1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

3、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【解析】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不正確。【答案】D2具有下列電子構(gòu)型的原子中，第一電離能最大的是()A1s22s22p5B1s22s22p6C1s22s22p63s1D1s22s22p63s2【解析】A、B、C、D四項對應(yīng)元素分別是F、Ne、Na、Mg，稀有氣體最不易失電子。【答案】B3元素原子得失電子的能力與元素在元素周期表中的位置存在

4、著一定的聯(lián)系。在元素周期表中，最容易失電子的元素的位置在 ()A右下角B左上角C右上角D左下角【解析】同周期主族元素，從左向右原子失電子能力逐漸減弱；同主族元素，從上到下原子失電子能力逐漸增強?！敬鸢浮緿4從元素原子的第一電離能數(shù)據(jù)的大小可以判斷出() 【導學號：】A元素原子得電子的難易B元素的主要化合價C元素原子失電子的難易D核外電子是分層排布的【解析】第一電離能僅表示失去一個電子時的能量，所以看不出化合價、核外電子的排布情況?！敬鸢浮緾電 離 能 變 化 規(guī) 律 及 其 影 響 因 素基礎(chǔ)初探1遞變規(guī)律(1)(2)同種元素的原子，電離能逐級增大。2影響因素 (1)同周期元素，堿金屬元素的第

5、一電離能最小，稀有氣體元素的最大。()(2)同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小，金屬性逐漸增強。()(3)鈉的電離能I2I1，說明鈉元素常顯1價，鎂的電離能I3I2，則鎂常顯1和2價。()(4)因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能依次增大。()合作探究探究背景電離能數(shù)值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的排布。探究問題1同周期主族元素自左而右，第一電離能漸變情況如何？【提示】逐漸增大的趨勢。2Mg與Na、Al，P與Si、S第一電離能大小關(guān)系如何？【提示】I1(Mg)I1(Na)，I1(Mg)I1(Al)，I1(P)I1(Si)，I1(P)I1(S)。3A

6、族和A族元素的第一電離能比同周期相鄰元素的第一電離能高的原因是什么？【提示】在同一周期元素第一電離能的遞變過程中，A族和A族元素作為特例出現(xiàn)，第一電離能分別比同周期相鄰元素的第一電離能都高，這主要是因為A族元素原子最外電子層的s軌道處于全充滿狀態(tài)，A族元素原子最外電子層的p軌道處于半充滿狀態(tài)，根據(jù)洪特規(guī)則均屬于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，故這兩個主族的元素原子相對較難失去第1個電子，第一電離能相對較大，屬于電離能周期性變化的特例，例如：I1(Na)I1(Mg)、I1(Mg)I1(Al)；I1(Si)I1(P)、I1(P)I1(S)。核心突破1元素第一電離能的變化趨勢圖元素的第一電離能的周期性變化2變化規(guī)律

7、(1)同族元素隨著原子序數(shù)的增加，第一電離能減小，自上而下原子越來越容易失去電子。(2)同周期元素隨著原子序數(shù)的增加，第一電離能總體增大，自左到右元素原子越來越難失去電子。(3)過渡元素第一電離能的變化不太規(guī)則，隨著原子序數(shù)的增加從左到右略有增加。3影響電離能的因素(1)核電荷數(shù)、原子半徑對電離能的影響同一周期的元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右核電荷數(shù)增大，原子的半徑減小，核對外層電子的引力加大，因此，越靠右的元素，越不易失去電子，電離能也就越大，即同周期元素從左到右，元素的第一電離能總體有增大的趨勢。同一族元素電子層數(shù)不同，最外層電子數(shù)相同，原子半徑增大起主要作用，因此原子半徑越大，核對電子

8、引力越小，越易失去電子，電離能也就越小。(2)核外電子排布對電離能的影響各周期中稀有氣體元素的電離能最大，原因是稀有氣體元素的原子具有相對穩(wěn)定的8電子(He為2電子)最外層構(gòu)型。A族元素原子最外電子層的s軌道處于全充滿狀態(tài)，p軌道處于全空狀態(tài)，A族元素原子最外電子層的p軌道處于半充滿狀態(tài)，故這兩個主族的元素原子的第一電離能分別比同周期相鄰元素的第一電離能都高，屬于電離能周期性變化的特例。例如I1(Na)I1(Mg)、I1(Mg)I1(Al)；I1(Si)I1(P)、I1(P)I1(S)。4電離能的應(yīng)用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素核外電子的排布。如Li：I1I2I3，表明Li原子核外的三個電子

9、排布在兩個電子層上(K、L電子層)，且最外層上只有一個電子。(2)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素在化合物中的化合價。如K：I1I2BMgBBMgBeCBAlMgDAlBeA族、A族A族。【答案】A2某主族元素原子的第一、二、三、四各級電離能依次為：899 kJmol1、1 757 kJmol1、14 840 kJmol1、18 025 kJmol1，試分析該元素所在的族序數(shù)為()AA族BA族CA族DA族【解析】由元素原子各級電離能遞增數(shù)據(jù)分析：I3I2，所以這種元素最外層應(yīng)有2個電子，族序數(shù)為A族?！敬鸢浮緽3下列說法中正確的是()A第3周期所含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

10、能大C在所有的元素中，F(xiàn)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【解析】B項，I1(Mg)I1(Al)；C項，在所有元素中，He的第一電離能最大；D項 ，I1(Na)I1(K)，I1(Mg)I1(Na)，故I1(Mg)I1(K)?！敬鸢浮緼4原子的第一電離能是指氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量，O、S、Se原子的第一電離能由大到小的順序為_?！窘馕觥吭谥芷诒碇?，同主族元素從上到下失電子能力增強，第一電離能依次減小。【答案】OSSe5已知某原子的各級電離能數(shù)值如下：I1577 kJmol1，I21 817 kJmol1，I32 745 kJmol1，I

11、411 578 kJmol1，則該元素的化合價為()A1價B2價C3價D4價【解析】第三電離能到第四電離能發(fā)生突躍，所以元素呈現(xiàn)3價?！敬鸢浮緾6具有下列電子層結(jié)構(gòu)的原子，其第一電離能由大到小排列正確的是()3p軌道上只有一對成對電子的原子外圍電子排布為3s23p6的原子其3p軌道為半充滿的原子正三價的陽離子的電子層結(jié)構(gòu)與氖原子結(jié)構(gòu)相同ABCD【解析】本題考查同周期元素第一電離能的遞變規(guī)律，題中所述結(jié)構(gòu)的原子都是第三周期元素。是稀有氣體Ar，其第一電離能最大。是硫原子，是磷原子，是鋁原子。根據(jù)規(guī)律I1(Al)最小，S雖然在P的右邊，但磷原子3p軌道是3p3半充滿結(jié)構(gòu)，較穩(wěn)定，故I1(P)I1(

12、S)?！敬鸢浮緾7現(xiàn)有核電荷數(shù)小于18的元素A，其電離能數(shù)據(jù)如表所示(I1表示失去第1個電子的電離能，In表示失去第n個電子的電離能，單位為eV)序號I1I2I3I4I5I6電離能7.64415.0380.12109.3141.2186.5序號I7I8I9I10I11電離能224.9266.0327.9367.41 761(1)電子離核越遠，能量越高，電離能越_(填“大”或“小”)；陽離子核電荷數(shù)越高，再失去電子時，電離能越_(填“大”或“小”)。(2)上述11個電子分屬_個電子層。(3)去掉11個電子后，該元素還有_個電子。(4)該元素的最高價氧化物對應(yīng)的水化物的化學式是_。(5)該元素的最

13、高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性比核外電子排布式為1s22s22p63s1的元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的堿性_(填“強”、“弱”)。【解析】(1)電子離核越遠，能量越高，受原子核的引力越小，失去電子越容易，則電離能越小。陽離子核電荷數(shù)越高，離子半徑越小，原子核對核外電子的引力越大，失電子越難，則電離能越大。(2)據(jù)題目數(shù)據(jù)，I1、I2較小，I3突然增大，說明最外層有2個電子，I3到I10變化較小，但I11突然增大，說明次外層有8個電子，又由于核電荷數(shù)小于18，所以A為Mg。(3)Mg原子去掉11個電子后，還有1個電子。(4)Mg元素的最高價氧化物對應(yīng)水化物的化學式為Mg(OH)2。(5)電子排布為1