元素第一電離能的周期性變化

1、元素第一電離能的周期性變化元素第一電離能的周期性變化常熟市中學(xué)高一化學(xué)組常熟市中學(xué)高一化學(xué)組知識復(fù)習(xí)知識復(fù)習(xí)：請同學(xué)們回憶一下：我們學(xué)過的元素請同學(xué)們回憶一下：我們學(xué)過的元素主要主要性質(zhì)有哪性質(zhì)有哪些？它們各有怎樣的遞變規(guī)律？些？它們各有怎樣的遞變規(guī)律？1.金屬性：金屬性：同一周期從左到右金屬性逐漸減弱；同一周期從左到右金屬性逐漸減弱；同一主族從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)。同一主族從上到下金屬性逐漸增強(qiáng)。2.非金屬性：非金屬性：同一周期從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)；同一周期從左到右非金屬性逐漸增強(qiáng)；同一主族從上到下非金屬性逐漸減弱。同一主族從上到下非金屬性逐漸減弱。3.元素主要化合價：元素主要化合價：正

2、價：從正價：從1變變到到7，負(fù)價：從，負(fù)價：從4變變到到14.原子半徑：原子半徑：同一周期從左到右原子半徑逐漸減??；同一周期從左到右原子半徑逐漸減??；同一主族從上到下原子半徑逐漸增大。同一主族從上到下原子半徑逐漸增大。5.元素第一電離能的周期性變化元素第一電離能的周期性變化2.問：問：元素第一電離能大小與原子失電子能力有何元素第一電離能大小與原子失電子能力有何關(guān)系？關(guān)系？1.元素第一電離能定義：元素第一電離能定義：元素第一電離能是指元素第一電離能是指氣態(tài)氣態(tài)原子原子失去一個電子形成失去一個電子形成1價氣態(tài)陽離子所需的價氣態(tài)陽離子所需的最最低能量低能量。元素第一電離能的周期性變化元素第一電離能的

3、周期性變化第一電離能越小，原子越易失去第一個電子；第一電離能越小，原子越易失去第一個電子；第一電離能越大，原子越難失去第一個電子。第一電離能越大，原子越難失去第一個電子。思維拓寬：思維拓寬：你能說出什么是第二電離能、第三電你能說出什么是第二電離能、第三電離能離能.嗎？討論后回答。嗎？討論后回答。用符號用符號I1表示；用式子：表示；用式子：M(g)e M+ (g)表示表示;單位：單位：KJ/mol。如：鈉元素的如：鈉元素的I1=496KJ/mol是是指指Na（g）e Na（g）時所需的最小能量為時所需的最小能量為496KJ/mol。第二電離能第二電離能：是指：是指1價氣態(tài)離子失去一個電子價氣態(tài)離

4、子失去一個電子形成形成2價氣態(tài)離子所需的最低能量稱該元素的價氣態(tài)離子所需的最低能量稱該元素的第二電離能。用第二電離能。用I2表示。類似用表示。類似用I3、I4.表示元素表示元素的第三、四的第三、四.電離能等。電離能等。觀察分析下表電離能數(shù)據(jù)回答問題：觀察分析下表電離能數(shù)據(jù)回答問題：元素元素I1 KJ/molI2 KJ/molI3 KJ/molLi520729511815Mg73814517733問題：問題： 解釋為什么鋰元素易形成解釋為什么鋰元素易形成Li，而不易形成而不易形成Li2；鎂鎂元素元素易形成易形成Mg2，而不易形成而不易形成Mg3？ 參考答案：從表中數(shù)據(jù)可知：參考答案：從表中數(shù)據(jù)可

5、知：Li元素的元素的I2遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于I1，因此因此Li容易失去第一個電子，而不易失去第二個電子；容易失去第一個電子，而不易失去第二個電子；即即Li易形成易形成Li，而不易形成而不易形成Li2 。鎂元素的鎂元素的I1、I2相相差不大，差不大，I3遠(yuǎn)大于它們，說明鎂容易失去兩個電子，遠(yuǎn)大于它們，說明鎂容易失去兩個電子，而不易失去第三個電子，因此鎂易形成而不易失去第三個電子，因此鎂易形成Mg2，而不而不易形成易形成Mg3。觀察分析下圖元素第一電離能的變化情況，觀察分析下圖元素第一電離能的變化情況，尋找尋找它們的它們的變化有哪些規(guī)律？同時你是否還能發(fā)現(xiàn)一些問題？請討變化有哪些規(guī)律？同時你是否還能發(fā)現(xiàn)一

6、些問題？請討論總結(jié)。論總結(jié)。3.元素第一電離能的變化規(guī)律元素第一電離能的變化規(guī)律規(guī)律規(guī)律和問題：和問題： 1.總體上：金屬元素的第一電離能都總體上：金屬元素的第一電離能都 ，非金屬元，非金屬元素和稀有氣體元素的第一電離能都素和稀有氣體元素的第一電離能都 。較大較大較小較小2.同一周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢。同一周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢。3.同一主族元素的第一電離能從上到下逐漸減小。同一主族元素的第一電離能從上到下逐漸減小。4.在同一周期中第一電離能最小的是堿金屬元素，最大的在同一周期中第一電離能最小的是堿金屬元素，最大的是稀有氣體元素是稀有氣體元素。5.在第二周期中在

7、第二周期中Be和和N元素及第三周期中元素及第三周期中Mg和和P的第一的第一電離能大于相鄰的元素的第一電離能電離能大于相鄰的元素的第一電離能?？偨Y(jié)一下總結(jié)一下為什么為什么？為什么為什么？為什么為什么?為什么為什么？為什么為什么？第二周期元素的第一電離能第二周期元素的第一電離能第三周期元素的第一電離能第三周期元素的第一電離能注意觀察第二、第三周期中的注意觀察第二、第三周期中的Be、N和和Mg、P元元素第一電離能與相鄰元素的第一電離能的大小關(guān)素第一電離能與相鄰元素的第一電離能的大小關(guān)系：系：1.總體上：金屬元素的第一電離能都總體上：金屬元素的第一電離能都 較小較小 ，非金屬元素和稀有氣體元素的第一電

8、離能都非金屬元素和稀有氣體元素的第一電離能都 較大較大 ；為什么？；為什么？參考解答：因為金屬元素原子的最外層電子數(shù)都參考解答：因為金屬元素原子的最外層電子數(shù)都比較少，容易失去電子，所以金屬元素的第一電比較少，容易失去電子，所以金屬元素的第一電離能都比較小；而非金屬元素原子的最外層電子離能都比較小；而非金屬元素原子的最外層電子比較多，不容易失去電子，稀有氣體元素原子外比較多，不容易失去電子，稀有氣體元素原子外圍電子排布式為圍電子排布式為nS2nP6（He為為1S2），），是穩(wěn)定結(jié)是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，更難失去電子，因此它們的第一電離能都比構(gòu)，更難失去電子，因此它們的第一電離能都比較大。較大。友情提示：從

9、比較金屬元素、非金屬元素及稀有氣體友情提示：從比較金屬元素、非金屬元素及稀有氣體元素的最外層電子數(shù)多少元素的最外層電子數(shù)多少入手入手。2.同一周期元素的第一電離能同一周期元素的第一電離能 從左到右元素的第從左到右元素的第一電離能總體上是呈增大趨勢。一電離能總體上是呈增大趨勢。 為什么？為什么？提示：從原子結(jié)構(gòu)的變化來解釋。提示：從原子結(jié)構(gòu)的變化來解釋。參考答案：因為同一周期從左到右隨著核電荷參考答案：因為同一周期從左到右隨著核電荷數(shù)的增加，元素原子半徑減少，核對外層電子數(shù)的增加，元素原子半徑減少，核對外層電子引力逐漸增大，失電子所需的能量呈增加趨勢，引力逐漸增大，失電子所需的能量呈增加趨勢，即

10、元素的第一電離能呈增大趨勢。即元素的第一電離能呈增大趨勢。3.同一主族元素的第一電離能同一主族元素的第一電離能 從上到下，元素從上到下，元素第一電離能逐漸減小。第一電離能逐漸減小。 為什么為什么?提示：從同主族的原子結(jié)構(gòu)變化來回答。提示：從同主族的原子結(jié)構(gòu)變化來回答。參考答案：因為同一主族從上到下，隨著核電荷參考答案：因為同一主族從上到下，隨著核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)增加，原子半徑增大，核對數(shù)的增加，電子層數(shù)增加，原子半徑增大，核對外層電子的引力減小，失電子所需的能量減小，外層電子的引力減小，失電子所需的能量減小，元素第一電離能逐漸減小。元素第一電離能逐漸減小。4.在同一周期中第一電離能最小的

11、是堿金屬元在同一周期中第一電離能最小的是堿金屬元素，最大的是稀有氣體元素。素，最大的是稀有氣體元素。為什么？為什么？參考答案：因為堿金屬元素原子的外圍電子排布參考答案：因為堿金屬元素原子的外圍電子排布式為式為nS1，在同周期中在同周期中（除（除稀有氣體）原子半徑最稀有氣體）原子半徑最大，核對外層電子引力最小，大，核對外層電子引力最小，最容易失去最外層最容易失去最外層的一個電子，所以堿金屬元素的第一電離能在同的一個電子，所以堿金屬元素的第一電離能在同一周期中最小。而稀有氣體元素原子的外圍電子一周期中最小。而稀有氣體元素原子的外圍電子排布式為排布式為nS2nP6（He為為1S2），），是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，

12、在同是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在同一周期中最難失去電子，所以在同一周期中稀有一周期中最難失去電子，所以在同一周期中稀有氣體的第一電離能最大。氣體的第一電離能最大。提示：從它們的原子的外圍電子排布式提示：從它們的原子的外圍電子排布式和和原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)的特的特點來思考。點來思考。5.在第二周期中在第二周期中Be和和N元素及第三周期中元素及第三周期中Mg和和P的第一電離能大于它們相鄰的元素的第一電的第一電離能大于它們相鄰的元素的第一電離能。為什么？離能。為什么？提示：請同學(xué)們先寫出提示：請同學(xué)們先寫出Be、B、N、O、Mg、Al、P、S的電子排布式，并作比較。的電子排布式，并作比較。 Be：1S2 2S22P0

13、 （B：1S2 2S22P1） N：1S2 2S22P3 (O：1S2 2S22P4) Mg：1S2 2S22P6 3S23P0 (Al：1S2 2S22P6 3S23P1) P：1S2 2S22P6 3S23P3 (S：1S2 2S22P6 3S23P4) 我們知道：當(dāng)原子核外電子排布在我們知道：當(dāng)原子核外電子排布在能量相等的軌道能量相等的軌道上形成全空（上形成全空（P0、d0、f0）或半充滿（或半充滿（p3、d5、f7）或全或全充滿（充滿（p6、d10、f14）結(jié)構(gòu)時原子處于能量較低狀態(tài)（即結(jié)構(gòu)時原子處于能量較低狀態(tài)（即洪特規(guī)則特例），所以失電子所需能量較大，即洪特規(guī)則特例），所以失電子所

14、需能量較大，即I1較大。較大。而而Be、N、Mg、P元素的原子結(jié)構(gòu)恰好滿足這一點，所元素的原子結(jié)構(gòu)恰好滿足這一點，所以導(dǎo)致它們的第一電離能大于它們相鄰元素。以導(dǎo)致它們的第一電離能大于它們相鄰元素。3.元素第一電離能的變化規(guī)律元素第一電離能的變化規(guī)律同一周期同一周期從左到右元素的第一電離能總體上是呈從左到右元素的第一電離能總體上是呈逐漸增大趨勢；逐漸增大趨勢；同一主族同一主族從上到下，元素第一電離能逐漸減小。從上到下，元素第一電離能逐漸減小。即元素第一電離能隨著元素核電荷數(shù)的遞增呈即元素第一電離能隨著元素核電荷數(shù)的遞增呈現(xiàn)周期性變化?，F(xiàn)周期性變化。4.電離能知識的應(yīng)用：電離能知識的應(yīng)用：問題問題

15、1：為什么鋰元素的：為什么鋰元素的I2遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于I1，而鎂元素的而鎂元素的I3遠(yuǎn)大于遠(yuǎn)大于I1、I2？用所學(xué)的原子結(jié)構(gòu)或離子結(jié)構(gòu)用所學(xué)的原子結(jié)構(gòu)或離子結(jié)構(gòu)知識解釋。知識解釋。提示：鋰離子和鎂離子的電子提示：鋰離子和鎂離子的電子排布式為：排布式為：Li： 1S2 是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Mg2：1S2 2S22P6,它它的的P軌道為軌道為全充滿，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如果全充滿，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。如果它們它們再要失去電子，所需的能量就再要失去電子，所需的能量就很大。很大。問題問題2：判斷下列元素間的第一電離能的大?。号袛嘞铝性亻g的第一電離能的大?。篘a K; O N; N P; F Ne; Mg Al； S P

16、; Cl S；Cl Ar。問題問題3：將下列元素按第一電離能由大到小的順序排列：將下列元素按第一電離能由大到小的順序排列：（1） K Na Li; (2) B C Be N; (3) He Ne Ar ；（；（4）Na Al S P答案答案（1） Li Na K ； （2）N C Be B(3) He Ne Ar; (4) P S Al Na問題問題4：短周期元素：短周期元素A、B，A元素的最外層電子數(shù)等于最元素的最外層電子數(shù)等于最內(nèi)層上的電子數(shù)；內(nèi)層上的電子數(shù)；B元素最外層電子數(shù)是最內(nèi)層上電子數(shù)元素最外層電子數(shù)是最內(nèi)層上電子數(shù)的的3倍。試判斷倍。試判斷A、B可能有的元素并寫出它們的原子電可能

17、有的元素并寫出它們的原子電子排布式；比較當(dāng)子排布式；比較當(dāng)A、B在同一周期時它們的第一電離能在同一周期時它們的第一電離能 數(shù)值大小關(guān)系。數(shù)值大小關(guān)系。提示提示:A元素有：元素有：Be：1S2 2S2或或 Mg: 1S2 2S22P6 3S2 B元素有：元素有：O: 1S2 2S22P4或或 S: 1S2 2S22P6 3S23P4 第一電離能：第一電離能：Be O; Mg S。問題問題5：有短周期兩種金屬元素：有短周期兩種金屬元素A、B，已知已知MA:MB=9:8,分別取分別取A、B金屬與鹽酸反應(yīng)，當(dāng)放出等物質(zhì)的量氫氣時，金屬與鹽酸反應(yīng)，當(dāng)放出等物質(zhì)的量氫氣時，耗耗A、B的物質(zhì)的量比時的物質(zhì)的

18、量比時nA：nB2:3。試推斷試推斷A、B元素元素的名稱，寫出各原子核外電子的電子排布式和軌道表示式，的名稱，寫出各原子核外電子的電子排布式和軌道表示式，并比較它們的第一電離能的大小。并比較它們的第一電離能的大小。提示：由題中條件可推出提示：由題中條件可推出A元素的化合價為元素的化合價為3價，價，B元元素的化合價為素的化合價為2價；再根據(jù)條件可算出價；再根據(jù)條件可算出A、B的摩爾質(zhì)的摩爾質(zhì)量分別為量分別為27g/mol、24g/mol，A為為Al元素，元素，B為為Mg元素。元素。拓展思考題拓展思考題：1.用表中提供的數(shù)據(jù)解釋：為什么鈉原子的最外層電子用表中提供的數(shù)據(jù)解釋：為什么鈉原子的最外層電子數(shù)是數(shù)是1而鎂原子的最外層電子數(shù)為而鎂原子的最外層電子數(shù)為2？參考答案：鈉元素參考答案：鈉元素I1遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于I2、I3，說明鈉原子核外有說明鈉原子核外有一個電子離核遠(yuǎn)，受核的引力小