1.2.3 電離能及其變化規(guī)律 課件 高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

選擇性必修2(人教版2019)2023-2024學(xué)年第一章

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)第3課時(shí)電離能及其變化規(guī)律思考

元素周期表中元素原子得失電子能力呈現(xiàn)的遞變規(guī)律是什么？如何利用原子半徑和價(jià)電子數(shù)進(jìn)行解釋？（1）除稀有氣體元素外，同周期從左到右，元素原子獲得電子的能力越來越強(qiáng)（失去電子的能力越來越弱）（2）同主族自上而下，金屬元素原子失去電子的能力越來越強(qiáng)（非金屬元素原子獲得電子的能力越來越弱）在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，僅有定性的分析往往是不夠的，為此人們用電離能、電負(fù)性來定量的衡量或比較原子得失電子能力的強(qiáng)弱。閱讀課本第22頁內(nèi)容，了解電離能的概念和含義，分析電離能描述的是元素的哪種性質(zhì)？并分析第一電離能的數(shù)值和性質(zhì)的關(guān)系？電離能

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第3課時(shí)電離能及其變化規(guī)律PART01PART02能從原子結(jié)構(gòu)的角度理解原子半徑、元素第一電離能之間的遞變規(guī)律，能利用遞變規(guī)律比較原子(離子)半徑、元素第一電離能的相對(duì)大小。通過原子半徑、元素第一電離能遞變規(guī)律的學(xué)習(xí)，建立“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型，并能利用認(rèn)知模型解釋元素性質(zhì)的規(guī)律性和特殊性。1、電離能定義：氣態(tài)基態(tài)原子或氣態(tài)基態(tài)離子失去一個(gè)電子所需要的最小能量。常用符號(hào)I表示，單位為kJ/mol。2、第一電離能：基態(tài)氣態(tài)原子失去一個(gè)電子形成+1價(jià)氣態(tài)陽離子所需的能量，叫做該元素的第一電離能，用符號(hào)I1表示.M（g)→M+（g)+e-;

I1第二電離能：M+

（g)

→M2+

（g)+e-

;I2

第三電離能：M2+

（g)

→M3+

（g)+e-

;I3

3.意義：判斷金屬元素的原子在氣態(tài)時(shí)失去電子的難易程度，數(shù)值越小越易失電子。[任務(wù)一]認(rèn)識(shí)電離能1、鈉原子失去一個(gè)電子，吸收能量還是放出能量？為什么？2、氣態(tài)鋁原子失去一個(gè)電子變氣態(tài)Al+

，吸收的能量為577.5kJ/mol，若氣態(tài)Al+再失去一個(gè)電子所要吸收的能量還是577.5kJ/mol嗎？為什么？3、分析Al的電離能數(shù)據(jù)，你發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律？試用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)加以解釋，并推測(cè)同一元素不同級(jí)電離能的變化規(guī)律。元素I1I2I3I4I5Al577.51816.72744.81157714842同一元素不同能級(jí)電離能變化規(guī)律：逐級(jí)增大，且存在突躍。判斷元素通常價(jià)態(tài)【思考與討論】1、試推測(cè)比較Na、Mg、Al的第一電離能大小，并從原子半徑和核電荷數(shù)角度加以解釋。據(jù)你推測(cè)，第三周期元素第一電離能的主要變化趨勢(shì)是怎樣的？2、對(duì)照第三周期元素的第一電離能變化趨勢(shì)，你還發(fā)現(xiàn)了哪些問題？試用原子結(jié)構(gòu)知識(shí)加以解釋。3、對(duì)照1-36號(hào)元素第一電離能變化趨勢(shì)圖，你又發(fā)現(xiàn)了哪些新規(guī)律及問題？5101520253035原子序數(shù)I1HHeLiNeNaArKKr【思考與討論】堿金屬的第一電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系？已知堿金屬元素（Li、Na、K、Rb、Cs）位于周期表s區(qū)IA族，價(jià)電子為ns1。堿金屬的第一電離能越小，原子越容易失去最外層的一個(gè)電子，堿金屬的活潑性越強(qiáng)。為什么堿金屬的第一電離能，隨著原子序數(shù)的遞增而減?。恳阎獕A金屬元素（Li、Na、K、Rb、Cs）位于周期表s區(qū)IA族，價(jià)電子為ns1。提示：與原子半徑有關(guān)。隨著堿金屬原子序數(shù)增大，原子半徑增大，原子核對(duì)最外層電子的引力越小，越容易失去電子，第一電離能越小。為什么同周期IIA族元素原子的第一電離能比IA族的更大？以Na、Mg為例。提示：類比原子半徑大小變化。同周期原子的電子層數(shù)相同，隨著核電荷數(shù)增大，原子核對(duì)最外層電子的引力增強(qiáng)，越難失去電子，第一電離能越大。影響因素核電荷數(shù)同周期原子核電荷數(shù)越大、半徑越小，核對(duì)外層電子引力越大，越難失電子，電離能越大。原子半徑同族原子半徑越大，原子核對(duì)外層電子的引力越小，越易失電子，電離能越小。第一電離能HeNeArHLiNaBeBCNOFMgAlSiPSCl

在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一電離能大于相鄰的元素的第一電離能。為什么？（1）所失電子的能級(jí)：能量：3s2<3p1（2）價(jià)層電子排布：全空、半滿、全滿狀態(tài)更穩(wěn)定，所需能量高。B和Al的第一電離能反常偏低的原因：請(qǐng)先寫出Be與B、Mg與Al的核外電子排布式：Be1s22s2B1s22s22p1Mg1s22s22p63s2Al1s22s22p63s23p1B、Al最外層的np電子能量比左邊Be、Mg最外層的ns電子高，更容易失去，電離能更小?！舅伎寂c討論】O和S的第一電離能反常偏低的原因：請(qǐng)先寫出N與P、O與S的價(jià)層電子排布圖（軌道表示式）：2s2pO3s3pS②O、S失去的為已配對(duì)電子，配對(duì)電子相互排斥，更容易失去，造成第一電離能偏低。2s2pN3s3pP①N、P的p能級(jí)電子處于半充滿穩(wěn)定狀態(tài)，造成第一電離能偏高?！舅伎寂c討論】影響因素核電荷數(shù)電子層數(shù)相同，核電荷數(shù)越多、半徑越小、核對(duì)外層電子引力越大、越不易失去電子，電離能越大。原子半徑同族原子半徑越大、原子核對(duì)外層電子的引力越小，越易失電子，電離能越小。第一電離能電子構(gòu)型核外電子排布會(huì)影響電離能的大小，出現(xiàn)反?，F(xiàn)象。

如：（B、Al）（O、S）

以ⅡA、ⅦA族為例，同主族元素的第一電離能變化有何規(guī)律？以二、三周期為例，同周期元素的第一電離能變化有何規(guī)律？（1）同主族元素的原子，隨著核電

荷數(shù)的增大，I1逐漸減小。（2）同周期元素的原子，隨著核電荷數(shù)的增大，I1呈增大趨勢(shì)。元素的第一電離能的周期性【思考與討論】從原子結(jié)構(gòu)角度解釋為何呈現(xiàn)這樣的規(guī)律？（1）同主族原子半徑增大，核對(duì)最外層電子的吸引力減小，I1逐漸減小。（2）同周期原子半徑減小，核對(duì)最外層電子的吸引力增大，I1呈增大趨勢(shì)。元素的第一電離能的周期性但有反?，F(xiàn)象！同周期同主族從左到右，元素的第一電離能呈逐漸從上到下，元素的第一電離能ⅡA＞ⅢA；ⅤA＞ⅥA反常：增大趨勢(shì)逐漸減小第一電離能第一電離能變化規(guī)律ns2np3半充滿ⅢA第一電離能失去的電子是np能級(jí)，該能級(jí)電子的能量比ⅡA失去的ns能級(jí)電子的高。ⅤA排布是半充滿，比較穩(wěn)定失去電子所需的能量高，第一電離能大【隨堂檢測(cè)】1.判斷下列元素間的第一電離能的大小

Na

KN

PF

NeCl

SMg

AlO

N>><<2.I1只表示失去1個(gè)電子，并不能完全體現(xiàn)金屬性。比如I1(Mg)＞I1(Al)，但鎂的金屬性反比鋁強(qiáng)?！痢獭痢獭痢痢蘉(g)=M+(g)+e-I1（第一電離能）M+(g)=M2+(g)+e-I2（第二電離能）M2+(g)=M3+(g)+e-I3（第三電離能）逐級(jí)失去電子的電離能電離能kJ·molNaMgAl第一電離能496738578第二電離能456214511817第三電離能691277332745第四電離能95431054011575第五電離能133531363014830第六電離能166101799518376第七電離能201142170323293元素的逐級(jí)電離能數(shù)據(jù)結(jié)論根據(jù)以上數(shù)據(jù)，你能得出什么結(jié)論？（請(qǐng)說出兩條）（1）電離能的數(shù)值逐級(jí)增大；（2）同一能層的電子的電離能相差較小；不同能層的電子電離能相差較大。電離能的差別大小反映了電子的分層排布。電離能kJ·molNaMgAl第一電離能496738578第二電離能456214511817第三電離能691277332745第四電離能95431054011575第五電離能133531363014830第六電離能166101799518376第七電離能201142170323293元素的逐級(jí)電離能數(shù)據(jù)解釋：原子失去電子后形成陽離子，所帶正電荷對(duì)電子的吸引力更強(qiáng)，所以原子的逐級(jí)電離能越來越大。結(jié)論：同一能層的電子的電離能相差較?。徊煌軐拥碾娮与婋x能相差較大。1、用來判斷原子失去的電子數(shù)目和形成的陽離子所帶的電荷數(shù)（元素的化合價(jià)、元素種類）。[任務(wù)二]電離能的應(yīng)用①判斷元素的金屬性強(qiáng)弱如：第IA族堿金屬元素的第一電離能從上到下逐漸變小，則原子越容易失電子，堿金屬元素的金屬性逐漸增強(qiáng)，堿金屬的活潑性越強(qiáng)。元素電離能NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575②判斷元素的化合價(jià)規(guī)律：若某元素的In+1?In，則該元素的常見化合價(jià)為+n價(jià)例：觀察分析下表電離能數(shù)據(jù)回答：元素I1KJ/molI2KJ/molI3KJ/molLi520729511815Mg73814517733試解釋為什么鋰元素易形成Li＋，而不易形成Li2＋；鎂元素易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？從表中數(shù)據(jù)可知：Li元素的I2遠(yuǎn)大于I1，因此Li容易失去第一個(gè)電子，而不易失去第二個(gè)電子；即Li易形成Li＋，而不易形成Li2＋。鎂元素的I1、I2相差不大，I3遠(yuǎn)大于它們，說明鎂容易失去兩個(gè)電子，而不易失去第三個(gè)電子，因此鎂易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋。多電子原子元素的電離能出現(xiàn)突變時(shí)，電子層數(shù)就有可能發(fā)生變化2、用來推斷原子核外電子排布。

如果I2>>I1，則原子易形成+1價(jià)陽離子而不易形成+2價(jià)陽離子；如I3>>I2>I1，即I在I2和I3之間突然增大，則元素易形成+2價(jià)陽離子。1、有一種元素的逐級(jí)電離能數(shù)據(jù)如下：電離能I1I2I3I4……kJ·mol-15781817274511578……當(dāng)它與氯氣反應(yīng)時(shí)最可能生成的陽離子是()A.X+B.X2+C.X3+D.X4+

C2、將下列元素按第一電離能由大到小的順序排列：①KNaLi②BCBeN③HeNeAr④NaAlSPLi>Na>KN>C>Be>BHe>Ne>ArP>S>Al>Na3、分析下列圖表，回答問題。(1)N、Al、Si、Ge四種元素中，有一種元素的電離能數(shù)據(jù)如下：電離能I1I2I3I4…In/kJ·mol－15781817274511575…則該元素是_____(填寫元素符號(hào))。Al(2)短周期某主族元素M的電離能情況如圖所示。則M元素位于周期表的第_____族。ⅡA4、請(qǐng)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