2021-2022学年人教版（2019）高中化学选择性必修二1.2.2 元素周期律(一) 原子半径电离能 课件 （27张ppt）

(共27张PPT)
第2课时 元素周期律（一）
了解原子半径的递变规律
理解电离能及电离能的递变规律并能加以运用
教学目标
新知导学
新知导学
？
原子半径
电子的能层数
核 电 荷 数
原子半径是被哪些因素决定的？
1
2
3
4
核电荷数越大，核对电子的吸引作用也就越大，将使原子的半径减小
电子的能层越多，电子之间的排斥作用越大，将使原子的半径增大
原子半径
同周期
同周期元素，随着原子序数递增，其原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)
①r(Na)>r(Mg)>r(Al)>r(Si)>r(P)>r(S)>r(Cl)
同主族
同主族元素，随着电子层数递增，其原子半径逐渐增大
②r(Li)参照物
不是同周期也不是同主族的元素原子可借助某种原子参照比较
③r(K)>r(Na)，r(Na)>r(Al)，则r(K)>r(Al)
对点练习
1．具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是 (　　)
A． 1s22s22p3
B． 1s22s22p1
C． 1s22s22p63s23p1
D． 1s22s22p63s23p4
【解析】根据原子的核外电子排布式可知，A中原子为氮(N)，B中原子为硼(B)，C中原子为铝(Al)，D中原子为硫(S)。根据原子半径变化规律可知，r(B)>r(N)、r(Al)>r(S)、r(Al)>r(B)，Al原子半径最大，C正确。
C
对点练习
2．若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是(　　)
A． 离子半径：Am＋B． 原子半径：AC． A的原子序数比B的大m＋n
D．b＝a－n－m
【解析】因为aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序数比B的大m＋n；由上式可知b＝a－m－n；核外电子层结构相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径：Am＋B。
B
离子半径
(1) 同种元素的粒子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子
(4) 核电荷数、能层数均不同的离子可选一种离子参照比较
r(Cl－)>r(Cl)
(2) 能层结构相同的微粒，核电荷数越大，半径越小
r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)
(3) 带相同电荷的离子，能层数越多，半径越大
r(Li＋) < r(Na＋) < r(K＋)＜r(Rb＋)＜r(Cs＋)
r(K＋)与r(Mg2＋) ：r(K＋)>r(Na＋)，而r(Na＋) >r(Mg2＋)，即r(K＋)>r(Mg2＋)
r(Na)> r(Na＋)
电离能
表示：I1
第一电离能
气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需的最低能量
条件：(1)气态 (2)电中性 (3)基态 (4)失去一个电子
单位：kJ·mol-1
电离能
电离能
？
电离能
ⅠA
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
0族
？
(2) 同一周期从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势
第一电离能变化规律
(3) 同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小
(1) 每个周期的第一种元素(氢和碱金属)的第一电离能最小，最后一种(稀有气体)元素的第一电离能最大
元素原子越来越难失去电子
元素原子越来越易失去电子
深度思考
为什么B、Al等元素的第一电离能比它们左边元素小？
氧元素的第一电离能比氮元素的第一电离能小
ⅡA
ⅢA
？
ⅤA
ⅥA
B元素原子失去的电子是2p电子，2p电子的能量比2s电子的高；同理，Al元素的第一电离能比Mg元素的第一电离能小。
氧元素的第一电离能是失去已经成对的2p电子所需的能量，成对电子的相互排斥的能量比核电荷增加吸引2p电子的能量大，导致氧的第一电离能反比氮的第一电离能低；另氮原子的电子排布是半充满的，比较稳定。
深度思考
为什么B、Al等元素的第一电离能比它们左边元素小？
氧元素的第一电离能比氮元素的第一电离能小
思考讨论
(1) 碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么关系
碱金属元素的第一电离能越小，原子越容易失电子，碱金属的活泼性越强。
Na Mg Al
电离能 (kJ·mol-1) 496 738 578
4 562 1 451 1 817
6 912 7 733 2 745
9543 10 540 11 575
13 353 13 630 14 830
(2) 为什么原子的逐级电离能越来越大
随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多，导致原子的逐级电离能越来越大。
(3) 这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系
钠的第一电离能比第二电离能小很多，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，钠易失去一个电子形成+1价钠离子；镁的第一电离能和第二电离能相差不多，但第二电离能比第三电离能小很多，说明镁容易失去两个电子形成+2价镁离子；铝的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不多，但第三电离能比第四电离能小很多，说明铝容易失去三个电子形成+3价铝离子。
(4) 数据的突跃变化说明了什么
电离能的突跃变化说明核外电子是分能层排布的。
思考讨论
知识拓展
逐级电离能
(1) 原子的+1价气态基态离子再失去1个电子所需要的最低能量叫做第二电离能
M(g)=M+(g)+e- I1(第一电离能)
M+(g)=M2+(g)+e- I2(第二电离能)
M2+(g)=M3+(g)+e- I3(第三电离能)
(2) 变化规律
①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1< I2< I3<…
②当相邻逐级电离能突然变大时，说明失去的电子所在电子层发生了变化
电离能的应用
1．判断元素金属性的强弱
若某元素的In+1 In，则该元素的常见化合价为+n价。
电离能越小、金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
2． 判断元素的化合价（I1、I2……表示各级电离能）
钠元素I2 I1，其常见化合价为+1价
多电子原子元素的电离能出现突变时，电子层数就有可能发生变化。
3．判断核外电子的分层排布情况
同周期元素从左向右，元素的第一电离能并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半充满和全充满状态时，第一电离能就会反常的大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。
电离能的应用
4． 反映元素原子的核外电子排布特点
1．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是(　　)
①3p轨道上只有一对成对电子的原子
②外围电子排布式为3s23p6的原子
③3p轨道为半充满的原子
④正三价阳离子与氖相同的原子
A． ①②③④ B． ③①②④ C． ②③①④ D． ②④①③
C
对点练习
【解析】由题意知，①是硫原子，②是稀有气体元素氩原子，③是磷原子，④是铝原子。根据元素第一电离能变化规律知铝的第一电离能最小，S的核电荷数虽然比P大，但磷原子3p轨道半充满，比较稳定，故P的第一电离能大于S，同一周期中，稀有气体元素原子第一电离能最大，故选C。
对点练习
2．如表所示是第三周期部分元素的电离能(单位：kJ·mol－1)，下列说法正确的是(　　)
A． 甲的金属性比乙强
B． 乙的常见化合价为＋1
C． 丙不可能为非金属元素
D． 丁一定为金属元素
A
对点练习
【解析】甲、乙、丙、丁为第三周期元素，由题给表格数据可知，甲的I1 I2，说明甲最外层有1个电子，易失去1个电子达到稳定结构，所以甲为Na，乙的I2 I3，说明乙易失去2个电子达到稳定结构，所以乙为Mg，故甲的金属性比乙强，A正确；乙的常见化合价应为＋2，B不正确；丙的I1、I2、I3相差不大且丙失去电子较难，所以可能是非金属元素，C不正确；丁失去电子比丙还难，而第三周期只有3种金属元素，可知丁一定是非金属元素，D不正确。
对点练习
A． X元素可能为＋4价
B． X可能为非金属
C． X为第五周期元素
D． X与氯反应时最可能生成的阳离子为X3＋
【解析】由图像知，该元素的I4 I3，故该元素最外层有3个电子，易形成＋3价阳离子，A、B错误，D正确；无法确定该元素是否位于第五周期，C错误。
3．某元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是(　　)
D
对点练习
课堂小结
元素周期律
原子半径
电 离 能
同周期元素，从左到右，原子半径逐渐减小
同主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大
同周期从左到右，呈现从小到大的变化趋势
同主族元素，自上而下逐渐减小