1.2 课时2 元素周期律-原子半径、电离能 课件(共29张PPT) 2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共29张PPT)
原子半径、电离能
第一章 原子结构与性质
1、能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小。
2、通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。
元素周期律：指元素的性质随着原子序数的递增而呈周期性变化的规律，元素周期律呈螺旋式上升。
元素周期律内涵丰富多样
核外电子呈周期性变化
结构
性质
决定
决定
原子半径
元素的化合价
元素的金属性和非金属性
原子半径
失e-能力
金属性
（元素/原子的失e-能力）
还原性
（单质的失e-能力）
与H2O/酸(H+)反应置换氢难易
最高价氧化物的水化物碱性
单质的置换反应（强制弱）
原子半径
得e-能力
非金属性
（元素/原子的得e-能力）
氧化性
（单质的得e-能力）
与H2反应难易
简单氢化物的稳定性
最高价氧化物的水化物酸性
单质的置换反应（强制弱）
金属性
非金属性
...
过
渡
元
素
原子半径的决定因素和变化规律
依据量子力学理论，核外电子从原子核附近到离核很远的地方都有可能出现，因此原子并不是一个具有明确“边界”的实体。这就是说，原子并没有经典意义上的半径。那么，原子半径是如何测定的呢？
电子云模型
一、原子半径
同周期：从左→右，
原子半径逐渐 。
同主族：从上→下，
原子半径逐渐 。
减小
增大
一、原子半径
能层
占主导
核电荷数占主导
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，电子之间的排除作用越大，将使原子的半径增大。
注意：这两种作用是同时存在，相互竞争的关系。
特例：rLi>rCl
一、原子半径
原子半径逐渐减小
原子半径逐渐增大
原子半径逐渐减小
原子半径逐渐增大
原子半径逐渐减小
原子半径逐渐增大
原子半径最小
原子半径最大
取决于
能层数越多
能层数相同
核电荷数越大
导致
越小
1.影响因素：
原子半径
电子能层数
核电荷数
导致
越大
电子之间的排斥力也就越大
核对电子的引力也就越大
原子半径____
原子半径____
这两个因素综合的结果使原子半径呈周期性的递变
2.递变规律：
原子半径
同周期
同主族
从左到右，随核电荷数增大，原子半径减小。
从上到下，随电子的能层数增多，原子半径增大。
微粒半径大小
比较三步曲
一看 能层数，层多径大
二看 核电荷数，序大径小
三看 核外电子数，数大径大
粒子类型 比较方法 示例
同种元素的离子半径
能层结构相同的离子
带相同电荷的离子
核电荷数、能层数均不同的离子
阴离子＞原子＞阳离子，
低价阳离子大于高价阳离子。
r(Cl-)___r(Cl)
r(Fe)__r(Fe2+)__r(Fe3+)
＞
＞
＞
核电荷数越大，半径越小。
r(O2-)___r(F-)___r(Na+)
＞
＞
能层数越多，半径越大。
r(Li+)__r(Na+)__r(K)
r(O2-)__r(S2-) __r(Se2-)
＜
＜
＜
＜
可选一种离子参照比较。
比较r(K+)与r(Mg2+)，r(K+)___r(Na+)____r(Mg2+)
＞
＞
试比较 O、F 、 Na 、 Mg 、 Al 的半径大小？
Na>Mg>Al>O>F
试比较O2- 、F- 、Na+ 、Mg2+ 、Al3+ 的半径大小？
O2->F- > Na+ > Mg2+ > Al3+
试比较Na+ 、 Mg2+ 、S2-、Cl-的半径大小？
S2->Cl- > Na+>Mg2+
试比较Al3+ 、 S2-的半径大小？
S2->O2-> Al3+
已知短周期元素的离子aA2＋、 bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是(　　)
A．原子半径：A>B>D>C
B．原子序数：D>C>B>A
C．离子半径：C3－>D－>B＋>A2＋
D．单质的还原性：A>B>D>C
C
气态基态
二、电离能
1.元素第一电离能的概念与意义
_________原子失去一个电子转化为 正离子所需要的 。
气态基态
概念：
符号：
I1
最低能量
单位：kJ/mol
逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1意义：电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的 。第一电离能数值越小，原子越 失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越 失去一个电子。
难易程度
容易
难
同一周期，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大；
从左到右，元素的第一电离能总体上呈现从小到大的变化趋势；
同主族元素自上而下第一电离能逐渐减小。
观察下图，请说明元素的第一电离能随着元素原子序数的递增呈现怎样的变化规律，并从原子结构的角度加以解释。
对同周期元素而言，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，从左到右，元素的第一电离能逐渐增大，表示元素原子越来越难失去电子。
其原因在于同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大，原子核对外层电子的有效吸引作用增强
同主族元素，总体上自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子。
这是因为同主族元素原子的价电子数相同，但自上而下，虽然核电荷数在增加，但原子半径逐渐增大占据主导，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱 。
如图，为什么 B 、 Al 、 O 、 S 等元素的电离能比它们左边元素的电离能低，而使 Li ~Ne 和 Na~Ar 的电离能曲线呈现锯齿状变化？
3s23p4
3s23p3
对于 B 和 Al 这两个锯齿状变化，一般解释为， B 和 Al 的第一电离能失去的电子是 np 能级的，该能级电子的能量比左边 Be 和 Mg 失去的 ns 能级电子的高。对于O和 S 这两个锯齿状变化，一般解释为： N 和 P 的电子排布是半充满的，比较稳定，电离能较高。
一般情况下，第一电离能反常：ⅡA＞ⅢA ；ⅤA＞ⅥA
反常的原因：ⅡA族元素的价电子排布为ns2，p轨道为全空状态，比较稳定。ⅤA族元素的价电子排布为ns2np3，p轨道为半充满状态，比较稳定。这使得它们不易失去电子，第一电离能较大。
思考：第二周期中，第一电离能介于B和N之间的有几种元素？分别是哪几种？
三种，分别是Be、C、O
1.碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？
碱金属电离能越小，碱金属的金属性越强，金属单质越活泼。
碱金属在反应中失去一个电子变成+1价的阳离子，故依据其第一电离能可以判断出金属性强弱。
思考与讨论
2.能否依据这三种金属的的第一电离能大小判断它们的金属性强弱？
不能，因为第一电离能Mg > Al > Na，而金属性Na > Mg > Al。它们之间无对应关系。三者的单质在体现金属性失去电子时，失去的电子数量不同，电子所处的能级也不同，故无法直接比较。
思考与讨论
思考与讨论
3.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。
思考与讨论
4.这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？
4066
713
6282
1239
928
8830
逐级电离能发生“突跃”时，较小的一级所对应的失去的总电子数即为其化合价。
电离能的应用：
判断元素金属性的强弱
判断元素的化合价：
判断核外电子的分层排布情况
电离能越小、金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱。
如果某元素的 Ⅰn+1 >＞ Ⅰn ，则该元素的常见化合价为+n价。
多电子原子中，当电离能的变化出现突变时，电子层数就有可能发生变化。
1、正误判断
(1)第一电离能越大的原子失电子的能力越强( )
(2)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小( )
(3)铝的第一电离能比镁的第一电离能大( )
(4)在所有元素中，氟的第一电离能最大( )
(5)同一周期中，主族元素原子的第一电离能从左到右越来越大( )
(6)同一周期典型金属元素的第一电离能总是小于典型非金属元素的第一电离能( )
×
√
×
×
×
√
2、具有下列价电子构型的原子中，第一电离能最小的是(　　)
A．2s22p4 B．3s23p4 C．4s24p4 D．5s25p4
D
3.将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：
①K Na Li ②B C Be N
③He Ne Ar ④ Na Al S P
Li >Na> K
N> C > Be > B
He >Ne > Ar
P >S >Al> Na
关于元素R的下列推断中，错误的是( )
A. R元素基态原子的电子排布式为
B. R元素位于元素周期表中第ⅡA族
C. R元素的最高正化合价是＋2价
D. R元素的第一电离能高于同周期相邻元素
4. 下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据
A
元素 电离能/(kJ·mol—1) I1 I2 I3 I4 ……
R 740 1 500 7 700 10 500