高中化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)課件131電離能及其變化規(guī)律課件（47張）

第1課時電離能及其變化規(guī)律第1章

第3節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)間的關(guān)系規(guī)律。2.正確理解元素電離能的含義及其變化規(guī)律，會用電離能的概念分析解釋元素的某些性質(zhì)。內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)——新知探究

點點落實達(dá)標(biāo)檢測——當(dāng)堂檢測

鞏固反饋新知導(dǎo)學(xué)1.元素的電離能(1)電離能的概念：氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需要的________叫做電離能，常用符號

表示，單位為

。(2)第一電離能是指處于

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。M(g)===M＋(g)＋e－

I1一、元素的電離能及其變化規(guī)律最小能量kJ·mol－1I基態(tài)的氣態(tài)一個＋1(3)第二電離能是指由

陽離子再失去

電子形成

價氣態(tài)陽離子所需要的能量，符號為I2。依次還有第三電離能I3，第四電離能I4等。M＋(g)===M2＋(g)＋e－

I2M2＋(g)===M3＋(g)＋e－

I3同一元素的電離能按I1、I2、I3……順序，變化規(guī)律是

。2.電離能的意義電離能越小，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

失去電子。因此，運用電離能數(shù)值可以判斷金屬原子在氣態(tài)時

的難易程度。＋1價氣態(tài)一個＋2依次增大容易越難失去電子3.元素第一電離能變化規(guī)律(1)元素第一電離能的變化趨勢如下圖所示：相關(guān)視頻(2)觀察分析上圖，回答下列問題：①同一周期，從左到右，元素的第一電離能總體上逐漸

，表示元素原子越來越

失去電子。原因：隨著核電荷數(shù)增大，_______________________________________

。②同一主族，自上而下，元素的第一電離能逐漸

，表明元素原子越來越

失去電子。原因：_________________________________________________________________________________________。增大難原子半徑逐漸減小，核對外層電子的有效吸引作用依次增強減小容易同主族元素原子的價電子數(shù)相同，原子半徑逐漸增大，原子核對核外電子的有效吸引作用逐漸減弱③過渡元素的第一電離能變化

，同一周期，從左到右，第一電離能略有

。原因：對這些元素的原子來說，增加的電子大部分排布在_______________軌道上，原子核對外層電子的有效吸引作用變化不是太大。④同周期ⅡA族和ⅤA族元素的第一電離能的變化出現(xiàn)反常的原因是：____

。不太規(guī)則增加(n－1)d或(n－2)fⅡA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)；ⅤA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)歸納總結(jié)1.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排布。(1)核電荷數(shù)、原子半徑對電離能的影響①同周期元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右核電荷數(shù)增大，原子半徑減小，I1總體上有增大的趨勢。堿金屬元素的I1最小，稀有氣體元素的I1最大。②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。(2)核外電子層排布對電離能的影響某原子或離子具有全充滿、半充滿的電子排布時，電離能較大。如ⅡA族元素、ⅤA族元素比同周期左右相鄰元素的I1都大，原因是第ⅡA族最外層ns2全充滿，ⅤA族最外層np3半充滿，比較穩(wěn)定。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)定結(jié)構(gòu)。Zn(3d104s2)比同周期相鄰元素的電離能大。2.元素第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子半徑、核外電子排布周期性變化的結(jié)果。1.請回答下列問題：(1)元素的第一電離能：Al_____(填“>”或“<”，下同)Si，Si_____S。答案解析活學(xué)活用<<解析同一周期主族元素的第一電離能自左向右有增大趨勢，故元素的第一電離能Al<Si<S。(2)第一電離能介于B、N之間的第2周期元素有___種。答案解析解析同周期元素的第一電離能從左到右呈增大的趨勢，但由于氮原子的2p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定，氮元素的第一電離能比氧的大，鈹原子的2s軌道處于全充滿狀態(tài)，其電離能比硼的大，所以符合要求的元素有Be、C、O。3(3)依據(jù)第2周期元素第一電離能的變化規(guī)律，參照下圖B、F元素的位置，用小黑點標(biāo)出C、N、O三種元素的相對位置。答案解析答案N>O>S(4)S、N、O三種元素第一電離能由大到小的順序為________。解析(3)和(4)同周期元素的第一電離能從左到右呈增大趨勢，但基態(tài)N原子2p軌道容納3個電子，處于半滿穩(wěn)定狀態(tài)，N元素的第一電離能大于O元素的第一電離能。故第一電離能B<C<O<N<F。O、S屬于同一主族，且S元素的原子序數(shù)大于O元素，S元素的第一電離能小于O元素的第一電離能，所以第一電離能大小順序是N>O>S。(5)根據(jù)元素周期律，原子半徑Ga_____(填“大于”或“小于”，下同)As，第一電離能Ga______As。答案解析解析同周期從左到右原子半徑逐漸減小，第一電離能總體呈增大趨勢。Ga的原子半徑大于As的，故Ga的第一電離能小于As的。大于小于易錯提醒易錯提醒同周期主族元素從左到右，元素的第一電離能呈增大趨勢，但ⅡA族元素和ⅤA族元素的第一電離能比同周期相鄰元素的第一電離能大。2.下列原子的價電子排布式中，對應(yīng)的第一電離能最大的是A.3s23p1

B.3s23p2C.3s23p3

D.3s23p4√答案解析方法規(guī)律解析由于能量3p>3s，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。方法規(guī)律

(1)影響電離能大小的因素主要有核電荷數(shù)、原子半徑和核外電子排布。(2)比較元素電離能大小時，要特別注意原子軌道在全充滿、半充滿和全空時元素的電離能較大。1.堿金屬元素隨核電荷數(shù)增大，元素的第一電離能

，堿金屬元素的金屬性逐漸

，一般來說，元素的第一電離能越小，元素的金屬性

。2.下表為Na、Mg、Al的電離能(kJ·mol－1)。二、電離能的應(yīng)用元素電離能NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575減小增強越強分析上表中各元素電離能的變化，回答下列問題：(1)為什么同一元素的電離能逐級增大？答案原子失電子時，首先失去的是能量最高的電子，故第一電離能較小，原子失去電子后變成陽離子，離子半徑變小，核電荷對電子的引力增強，從而使電離能逐級增大。(2)鈉原子為什么容易失去1個電子成為＋1價的陽離子？答案鈉原子的I2?I1，說明鈉原子很容易失去1個電子成為＋1價陽離子，形成Na＋為1s22s22p6穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，核對外層電子的有效吸引作用變得更強。因此，鈉元素常見價態(tài)為＋1價。答案(3)上表中能夠說明鎂、鋁原子通常分別形成Mg2＋、Al3＋的依據(jù)是什么？答案說明鎂原子通常形成＋2價陽離子的依據(jù)是I3?I2。說明鋁原子通常形成＋3價陽離子的依據(jù)是I4?I3。答案3.根據(jù)鋰元素逐級電離能數(shù)據(jù)可知，I1?I2<I3，表明鋰原子核外的三個電子排布在

個電子層上，且最外層上只有

個電子。兩1電離能的應(yīng)用(1)判斷元素金屬性、非金屬性的強弱(2)確定元素核外電子的排布當(dāng)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。(3)確定元素的化合價如果

，即電離能在In與In＋1之間發(fā)生突變，則元素的原子易形成＋n價離子，并且主族元素的最高化合價為＋n價。某元素的逐級電離能，若I2?I1，則該元素通常顯＋1價；若I3?I2，則該元素通常顯＋2價，若I4?I3，則該元素通常顯＋3價。關(guān)鍵提醒稀有氣體的各級電離能都比較大。歸納總結(jié)3.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：活學(xué)活用答案解析電離能I1I2I3I4…In/kJ·mol－15781817274511578…則該元素是___(填寫元素符號)。Al解析因為I4?I3，所以該元素原子最外層有3個電子，為鋁元素。(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。答案解析ⅡA解析元素M的各級電離能逐漸增大，I1和I2差別較小，但I(xiàn)3?I2>I1，I3突躍式變大，即失去2個電子后，再失去電子變?yōu)椋?價陽離子卻非常困難，說明元素M失去2個電子后達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。根據(jù)元素逐級電離能確定元素最高化合價的方法,若In＋1?In>In－1，則該元素最高化合價為＋n價；若各級電離能都較大，則為稀有氣體元素。歸納總結(jié)4.(1)元素銅和鎳的第二電離能如下表元素CuNi第二電離能I2(kJ·mol－1)19581753I2(Cu)>I2(Ni)的原因是_____________________________________________________。Cu＋失去的是全充滿穩(wěn)定的3d10電子，Ni＋失去的是4s1電子解析Cu的原子序數(shù)為29，Cu的價電子排布式為3d104s1，Cu＋的價電子排布式為3d10,3d軌道全充滿，屬于穩(wěn)定狀態(tài)；Ni的原子序數(shù)為28，Ni的價電子排布式為3d84s2，Ni＋的價電子排布式為3d84s1,4s軌道只有1個電子，故Ni的第二電離能相對較小。答案解析(2)Mn、Fe均為第4周期過渡金屬元素，兩元素的部分電離能數(shù)據(jù)列于下表：錳元素位于第4周期第ⅦB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_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案解析元素MnFe電離能/kJ·mol－1I1717759I215091561I3324829573d5

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方法規(guī)律解析ⅦB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。方法規(guī)律方法規(guī)律根據(jù)核外電子排布可以解釋：Fe3＋比Fe2＋穩(wěn)定，Cu2O比CuO穩(wěn)定等。學(xué)習(xí)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測1.下列關(guān)于電離能的理解中錯誤的是A.電離能可以表示原子或離子失去電子的難易程度B.某原子的電離能越小，表示在氣態(tài)時該原子越容易失去電子C.第二電離能是氣態(tài)＋1價陽離子失去一個電子所需要的最小能量D.電離能跟金屬活動性順序是對應(yīng)的12345解析電離能小的元素原子易失電子，大的易得電子，所以A、B項正確；C項為第二電離能的定義，正確；D項，電離能有時并不和金屬活動性順序一一對應(yīng)?！檀鸢附馕?2.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項不正確；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項不正確；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N＞O，C項不正確。√123456答案解析3.下列說法正確的是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.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12345√答案解析6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，A項正確，C項不正確；由于Mg價電子排布為3s2，而Al為3s23p1，故鋁的第一電離能小于Mg的，B項不正確；D中鉀比鎂更易失電子，鉀的第一電離能小于鎂的，D項不正確。4.下列關(guān)于元素第一電離能的說法不正確的是A.鉀元素的第一電離能小于鈉元素的第一電離能，故鉀的活潑性強于鈉B.因同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，故第一電離能必依次增大C.最外層電子排布為ns2np6(當(dāng)只有K層時為1s2)的原子，第一電離能較大D.對于同一元素而言，原子的電離能I1<I2<I3…12345√答案解析6123456解析第一電離能越小，表明該元素原子越易失去電子，活潑性越強，A項正確；同周期元素的原子半徑從左到右逐漸減小，第一電離能一般來說依次增大，但有反常，如第一電離能：N>O、Mg>Al，B項錯誤；C項所述元素為零族元素，性質(zhì)穩(wěn)定，第一電離能都較大。A.N、S、P B.F、Cl、OC.He、Ne、Ar D.Si、C、B12345√答案解析65.下圖表示前18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(kJ·mol－1)的變化圖像。其中A、B、C各點表示的元素是123456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。答案解析1234566.請完成下列各題：(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大的有___種。解析Mg的價電子排布式為3s2,3s為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Al的價電子排布式為3s23p1,3p軌道不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素第一電離能Mg＞Al。第2周期元素的第一電離能比Be元素第一電離能大的元素有C、N、O、F、Ne共5種。大5答案解析123456(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O原子和N原子的價電子排布分別為2s22p4,