【化學(xué)】原子半徑及電離能 課件 2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第一章原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)

原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì)

課時(shí)21.了解原子半徑的周期性變化規(guī)律。2.知道電離能的概念與表示方法。3.理解電離能與原子半徑的關(guān)系，并掌握電離能的周期性變化及規(guī)律。根據(jù)已學(xué)知識(shí)回顧：元素周期律的內(nèi)涵豐富多彩，在元素周期表中，原子核電荷數(shù)、電子層數(shù)、原子半徑、元素金屬性與非金屬性、原子得電子與失電子能力有什么周期性的變化規(guī)律呢？一、原子半徑核電荷數(shù)越大，核對(duì)電子的吸引作用也就越大，將使原子的半徑減小。電子的能層越多，電子之間的排除作用越大，將使原子的半徑增大。原子半徑電子的能層數(shù)核電荷數(shù)因素【思考與討論】1.元素周期表中的同周期主族元素從左到右，原子半徑的變化趨勢(shì)如何？如何解釋這種趨勢(shì)？元素周期表中同周期主族元素從左到右，原子半徑依次減小。解釋：同周期，原子半徑大小主要影響因素為核電荷數(shù)，從左到右，原子核外電子的能層不變，而原子核電荷數(shù)依次增加，原子核對(duì)電子的吸引作用就越大，使原子的半徑減小。2.元素周期表中的同主族元素從上到下，原子半徑的變化趨勢(shì)如何？如何解釋這種趨勢(shì)？元素周期表中同主族元素從上到下，原子半徑依次增大。解釋：同主族，原子半徑大小主要影響因素為電子的能層數(shù)，從上到下，原子核外電子的能層依次增加，電子的能層越多，電子之間的排斥作用將使原子的半徑增大。【規(guī)律總結(jié)】比較微粒半徑的一般思路(1)“一層”：先看電子層數(shù),電子層數(shù)越多,微粒半徑一般越大。(2)“二核”：若電子層數(shù)相同則看核電荷數(shù),核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小。(3)“三電子”：若電子層數(shù)、核電荷數(shù)均相同,則看核外電子數(shù),電子數(shù)多的半徑大。練一練1.下列各組粒子半徑大小的比較錯(cuò)誤的是(

)A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+C.Mg2+>Na+>F- D.Cl->F->FC2.比較下列離子半徑大小(1)r(Cl－)

r(Cl)，r(Fe)

r(Fe2＋)

r(Fe3＋)(2)r(O2－)

r(F－)

r(Na＋)

r(Mg2＋)

r(Al3＋)r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)二、電離能2.表示方法氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去了一個(gè)電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。保持“最低能量”的條件：“氣態(tài)”、“基態(tài)”、“電中性”、”失去一個(gè)電子“等。思考：什么又叫第二電離能？第三電離能？第四？第五？······1.概念用符號(hào)

I1

表示，單位：kJ/molN(g)＝N＋(g)＋e－I1（第一電離能）N＋(g)＝N2＋(g)＋e－

I2（第二電離能）N2＋(g)＝N3＋(g)＋e－

I3（第三電離能）

......一價(jià)氣態(tài)正離子再失去一個(gè)電子所需要的能量叫做第二電離能,符號(hào)I2。以此類推，第三、第四電離能……元素的第一電離能越小，越易失去電子，元素金屬性越強(qiáng)；元素的第一電離能越大，越難失去電子，元素金屬性越弱?！舅伎肌吭氐牡谝浑婋x能大小與原子失電子的難易有何關(guān)系？【討論】觀察右圖，思考原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律呢？同學(xué)之間相互交流并作分享。第一電離能/kJ·mol－1原子序數(shù)024681012141618202224262830323436385254565001000150020002500HHeLiBeLaBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrTeIXeCsBa每個(gè)周期的第一種元素（氫和堿金屬）的第一電離能最小，最后一種元素（稀有氣體）的第一電離能最大；同族元素從上到下第一電離能變小，如He、Ne、Ar、Kr、Xe的第一電離能依次下降，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一電離能也依次下降。元素的第一電離能的周期性特點(diǎn)：規(guī)律小結(jié)：（1）同主族：從上到下，元素第一電離能逐漸減小。（2）同周期：從左到右，元素第一電離能總體呈增大趨勢(shì)。中間有反常。【思考】為什么B、Al、O、S等元素的電離能比它們左邊元素的電離能低，而使Li—Ni和Na—Ar的電離能曲線呈現(xiàn)鋸齒狀變化？第一電離能/kJ·mol－1原子序數(shù)024681012141618202224262830323436385254565001000150020002500HHeLiBeLaBCNOFNeNaMgAlSiPSClArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbSrTeIXeCsBa對(duì)于B和Al這兩個(gè)鋸齒狀變化，一般的解釋為：B和Al的第一電離能失去的電子是np能級(jí)的，該能級(jí)的能量比左邊的位于ns能級(jí)的能量高。對(duì)于O和S這兩個(gè)鋸齒狀變化，有兩種解釋，其一是N和P的電子排布式半充滿的，比較穩(wěn)定，電離能較高；其二是O和S失去的是已經(jīng)配對(duì)的電子，配對(duì)電子相互排斥，因而電離能較低。哪一種解釋更合理？需要做定量計(jì)算才能判斷。資料卡片（1）原子核對(duì)核外電子的引力（即原子半徑）（2）原子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢(shì)影響元素的第一電離能大小的因素：（1）堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？【思考與討論】堿金屬元素，從上到下，原子半徑逐漸增大，越易失去電子，第一電離能減小，元素金屬性增強(qiáng)，堿金屬的活潑性增強(qiáng)。元素LiNaKRbI1（kJ·mol－1)587.1496418.6402.9（2）下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級(jí)失去電子的電離能。為什么原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大？這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有什么聯(lián)系？元素NaMgAl電離能（kJ·mol-1）49673857845621451181769127733274595431054011575133531363014830166101799518376201142170323293為什么原子的逐級(jí)電離能越來(lái)越大？思考與討論：原子的逐級(jí)電離能逐漸增大，即I1<I2<I3<I4<·······解釋：因?yàn)殡S著電子的逐個(gè)失去，陽(yáng)離子所帶的正電荷數(shù)越來(lái)越大，再要失去一個(gè)電子需克服的電性引力也越來(lái)越大，消耗的能量也越來(lái)越多。所以原子的逐級(jí)電離能逐漸增大。這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價(jià)有什么聯(lián)系？思考與討論：NaMgAl電離能（kJ·mol－1）I1496738578I2456214511817I3691277332745I495431054011575I5133531363014830I6166101799518376I7201142170323293鈉、鎂、鋁的最高化合價(jià)分別是＋1、＋2、＋3同一元素的不同電離能變化規(guī)律：（1）逐級(jí)增大，且存在突躍。（2）根據(jù)主族元素原子不同級(jí)電離能的突躍性變化，判斷元素性質(zhì)（通常價(jià)態(tài)）、元素在周期表中的位置等。練一練1．關(guān)于元素第一電離能元素性質(zhì)的下列說(shuō)法中，不正確的是（）A．第一電離能越小，元素金屬越強(qiáng)B．第一電離能越小，該元素原子的能量越高C．第一電離能越大，該元素的非金屬性強(qiáng)D．第一電離能失去的電子，一定是最外層上的電子C2．下列說(shuō)法正確的是(

)A．第三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A3.

根據(jù)有關(guān)知識(shí)，回答下列問(wèn)題。（1）化學(xué)元素（0族和放射性元素除外）中，第一電離能最小的元素是

（填元素符號(hào)，下同），第一電離能最大的元素是

，電負(fù)性最大的元素是

。（2）銅的原子序數(shù)是29，其價(jià)電子排布式為

。（3）Be的第一電離能大于B的第一電離能，這是因?yàn)?/p>

。答案：（1）

CsFF（2）3d104s1

（3）Be的2s能級(jí)為全滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，而B(niǎo)失去一個(gè)電子后變?yōu)?s能級(jí)全滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以B的第一電離能比Be的小。

4．第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(jué)(g)處于基態(tài)時(shí)，失去一個(gè)電子成為氣態(tài)陽(yáng)離子X(jué)＋(g)所需的能量。下圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖(其中12號(hào)至17號(hào)元素的有關(guān)數(shù)據(jù)缺失)。

(1)認(rèn)真分析上圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律，推斷Na～Ar元素中，Al的第一電離能的大小范圍為_(kāi)___<Al<

；(填元素符號(hào))Na

Mg

(2)從上圖分析可知，同一主族元素原子的第一