202X學年高中化學第1章原子結(jié)構(gòu)第3節(jié)第1課時電離能及其變化規(guī)律課件魯科版選修3

1、第1章第3節(jié) 原子構(gòu)造與元素性質(zhì)1.了解電離能的概念與內(nèi)涵，認識主族元素電離能的變化規(guī)律。2.運用電離能解釋元素的某些性質(zhì)。目標導航根底知識導學重點難點探究隨堂達標檢測欄目索引1.同周期規(guī)律：各元素原子的電子層數(shù)一樣，從左到右原子半徑逐漸 ，有效核電荷數(shù)依次增大，原子核對電子的吸引作用逐漸 ，因而原子失電子能力，得電子能力 。2.同主族規(guī)律：各元素原子價電子數(shù)一樣，自上而下原子半徑逐漸 ，原子核對最外層電子的吸引作用逐漸 ，所以金屬元素原子失電子能力 ，非金屬元素原子得電子的能力 。一、主族元素原子得、失電子的能力 根底知識導學答案減小增強減弱增強增大減弱增強減弱答案議一議根據(jù)元素周期律能否比

2、較Li、Mg元素原子失電子能力的強弱？答案不能比較，因為失電子能力答案不能比較，因為失電子能力LiBe，MgBe或或NaMg，NaLi，無法比較無法比較Li、Mg元素原子失電子能力的強弱。元素原子失電子能力的強弱。二、電離能及其變化規(guī)律答案1.概念氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去 所需要的最小能量叫做電離能，常用符號 表示，單位是 。2.意義判斷金屬原子在氣態(tài)時失去電子的難易程度。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)時該原子越電子。一個電子IkJmol1容易難失去答案3.分類(1)第一電離能是處于 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。表示為M(

3、g)=M(g)eI1(2)第二電離能是由陽離子再失去 形成_ _所需要的能量，符號為I2。表示為M(g)=M2(g)eI2(3)依次還有第三電離能I3，第四電離能I4等。4.元素逐級電離能的變化規(guī)律同一元素的電離能按I1、I2、I3順序逐級 ?；鶓B(tài)的氣態(tài)1個11價氣態(tài)一個電子陽離子2價氣態(tài)增大答案5.元素第一電離能的變化規(guī)律元素第一電離能呈現(xiàn) 性變化。(1)同周期從左到右，元素的第一電離能總體上呈現(xiàn) 的趨勢。(2)同主族自上而下，元素的第一電離能逐漸 。(3)同周期從左到右，過渡元素的第一電離能變化不太規(guī)那么，第一電離能略有 。周期增大減小增加相關視頻答案議一議1.由課本圖135及圖136數(shù)據(jù)

4、可知：A族和A族元素的第一電離能比同周期相鄰元素都高，這是什么原因？答案同周期中，答案同周期中，A族元素的價電子排布為族元素的價電子排布為ns2，A族元素的價電子族元素的價電子排布為排布為ns2np3，分別為全充滿和半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以失去一個，分別為全充滿和半充滿狀態(tài)，比較穩(wěn)定，所以失去一個電子需要的能量大，所以第一電離能比同周期相鄰元素要高。電子需要的能量大，所以第一電離能比同周期相鄰元素要高。2.元素第一電離能小的元素，其金屬性一定強嗎？答案答案不一定。如鋁的第一電離能比鎂的第一電離能小，但鋁的金屬性不如鎂的金屬性強。答案3.根據(jù)Na、Mg、Al的電離能數(shù)據(jù)，答復：(1)為什么同一

5、元素的電離能逐級增大？答案答案同一元素的逐級電離能是逐漸增大的，即I1I2I3I2、I4I3In1In。返回答案(2)為什么Na、Mg、Al的化合價分別為1、2、3價？答案答案Na的I1比I2小很多，電離能差值很大，說明失去第一個電子比失去第二個電子容易得多，所以Na容易失去一個電子形成1價離子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去兩個電子形成2價離子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以Al容易失去三個電子形成3價離子。一、電離能及其變化規(guī)律 重點難點探究1.影響電離能的因素電離能數(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的排布

6、。2.電離能的遞變規(guī)律(1)元素的第一電離能元素的第一電離能呈現(xiàn)周期性變化同周期元素具有一樣的電子層數(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(而非逐漸增大，因A、A族元素出現(xiàn)特殊情況)。同一周期堿金屬元素的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。A族元素、A族元素比同周期左右相鄰元素的I1都大，這是因為A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)。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)定構(gòu)造。(2)逐級電離能通常情況下

7、元素的電離能逐級增大。因為離子的電荷越來越多，離子半徑越來越小，陽離子對電子的吸引能力越強，所以失去這些電子逐漸變難，需要的能量越來越大。當相鄰逐級電離能突然變大時，說明其電子層發(fā)生了變化，即同一電子層中電離能相近，不同電子層中電離能有很大的差距。答案例1 1 請答復以下問題：(1)(1)依據(jù)第2 2周期元素第一電離能的變化規(guī)律，參照右圖B B、F F元素的位置，用小黑點標出C C、N N、O O三種元素的相對位置。答案答案(2)元素的第一電離能：Al_Si(填“或“)。解析解析同一周期元素自左向右第一電離能有增大趨勢，第一電離能AlSi。OS。NOS解析答案解題反思同周期A族元素和A族元素的

8、第一電離能只比相鄰元素的第一電離能大。變式訓練1 以下原子的價電子排布式中，對應的第一電離能最大的是( )A.3s23p1 B.3s23p2C.3s23p3 D.3s23p4解析答案解析解析由于能量3p3s，因而先失去3p軌道上的電子，而C項3s23p3中3p軌道半充滿，是較穩(wěn)定狀態(tài)，因而更難失去第1個電子。C解題反思比較電離能大小時，特別注意原子軌道在全充滿、半充滿和全空時，電離能較大。二、元素電離能的應用1.比較元素金屬性的強弱一般情況下，元素的第一電離能越小，元素的金屬性越強。2.確定元素原子的核外電子層排布由于電子是分層排布的，內(nèi)層電子比外層電子難失去，因此元素的電離能會發(fā)生突變。3.

9、確定元素的化合價如果 ，即電離能在In與In1之間發(fā)生突變，那么元素的原子易形成n價離子，并且主族元素的最高化合價為n價(或只有n價、0價)。某元素的逐級電離能，假設I2I1，那么該元素通常顯1價；假設I3I2，那么該元素通常顯2價，假設I4I3，那么該元素通常顯3價。關鍵提醒稀有氣體的各級電離能都比較大。解析答案例2 2 分析以下圖表，答復以下問題。(1)N(1)N、AlAl、SiSi、GeGe四種元素中，有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下：電離能I1I2I3I4In/kJmol15781 8172 74511 578那么該元素是_(填寫元素符號)。解析解析因為I4I3，所以該元素原子最外層有3個電

10、子，為鋁元素。Al解析答案(2)短周期某主族元素M的電離能情況如下圖。那么M元素位于周期表的第_族。解析元素解析元素M的各級電離能逐漸增大，的各級電離能逐漸增大，I1和和I2差異較小，但差異較小，但I3I2I1，I3突躍式變大，即失去突躍式變大，即失去2個電子后，再失去電子變?yōu)閭€電子后，再失去電子變?yōu)?價陽離子卻非常價陽離子卻非常困難，說明元素困難，說明元素M失去失去2個電子后到達穩(wěn)定構(gòu)造。個電子后到達穩(wěn)定構(gòu)造。A解題反思根據(jù)元素逐級電離能判斷元素化合價的方法，假設In1In那么該元素的常見化合價為n價。變式訓練2 根據(jù)下表所列元素的各級電離能I/kJmol1的數(shù)據(jù)，以下判斷中錯誤的選項是()

11、返回解析答案元素I1I2I3I4X500460069009500Y5801800270011600A.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)上與錫相似返回解析解析根據(jù)數(shù)據(jù)分析：X中I2I1，可知X最外層只有1個電子，X常見化合價為1價，與Cl元素形成XCl，位于A族，故A、C正確；Y中I4I3，Y易呈3價，故Y最外層有3個電子，位于A族，B正確；因為錫在A族，所以Y的化學性質(zhì)不能與錫相似， D不正確。答案答案D1.以下說法正確的選項是()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.

12、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 隨堂達標檢測解析答案解析解析同周期中堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體最大，故A正確，C不正確；由于Mg價層電子排布為3s2，而Al為3s23p1，故鋁的第一電離能小于Mg的，B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不正確。答案答案A2.以下原子的第一電離能最大的是()A.B B.C C.Al D.SiB答案3.同周期元素具有以下價電子排布的原子中，第一電離能最小的是()A.ns2np3 B.ns2np4C.ns2np5 D.ns2np6B解析答案解析解析ns2np3處在半充滿狀態(tài)，處在半充滿狀態(tài)，ns2

13、np6處在全充滿狀態(tài)，均是能量較低的處在全充滿狀態(tài)，均是能量較低的狀態(tài)，不易失去電子，而狀態(tài)，不易失去電子，而ns2np4和和ns2np5比較，比較，ns2np4容易失去一個電子容易失去一個電子變成變成ns2np3半充滿的較穩(wěn)定狀態(tài)，因此更容易失去電子，第一電離能最小，半充滿的較穩(wěn)定狀態(tài)，因此更容易失去電子，第一電離能最小，故故B正確。正確。4.以下有關電離能的說法中，正確的選項是()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D解析答

14、案解析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。5.以下圖表示前20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( )解析答案A.N、S、P B.F、Cl、OC.He、Ne、Ar D.Si、C、B解析解析A、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。答案答案C6.請完成以下各題：(1)M

15、g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。解析答案解析解析Mg的價電子排布式為的價電子排布式為3s2，3s為全充滿穩(wěn)定構(gòu)造。為全充滿穩(wěn)定構(gòu)造。Al的價電子排的價電子排布式為布式為3s23p1，3p軌道不是穩(wěn)定構(gòu)造。元素第一電離能軌道不是穩(wěn)定構(gòu)造。元素第一電離能MgAl；第；第2周周期元素的第一電離能比期元素的第一電離能比Be元素第一電離能大的元素有元素第一電離能大的元素有C、N、O、F、Ne共共5種。種。大5(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_ 。解析答案解析解析O原子和原子和N原子的價電子排

16、布分別為原子的價電子排布分別為2s22p4、2s22p3，N原子的原子的2p軌軌道半充滿，構(gòu)造比較穩(wěn)定，所以第一電離能大。道半充滿，構(gòu)造比較穩(wěn)定，所以第一電離能大。1s22s22p2N原子的2p軌道到達半充滿構(gòu)造，比較穩(wěn)定(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：_。解析答案解析解析由A、B元素的各級電離能可看出，A、B兩元素容易失去兩個電子形成2價金屬陽離子，故A、B元素屬于A族的元素，由同主族元素電離能變化規(guī)律可知，B元素為鎂元素，其原子的電子排布式為1s22s22p63s2。電離能/kJmol1I1I2I3I4A9321 82115 39021 771B738

17、1 4517 73310 5401s22s22p63s2(4)Mn、Fe均為第4周期過渡金屬元素，兩元素的局部電離能數(shù)據(jù)列于下表：解析答案錳元素位于第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_。元素MnFeI1717759I21 5091 561I33 2482 957答案答案 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解析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。解析答案(5)下表