化学：1.2.2《元素周期律》学案（1）（新人教版选修3）

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第2节 原子结构与元素的性质
第二课时
【学习目标】
1.掌握原子半径的变化规律
2.能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质
3.进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系
4.认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系
5.认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值
【学习过程】21世纪教育网
【课前预习】
1.气态原子或离子 叫电离能，常用符号 表示，单位为 叫第一电离能。
2.根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子 ，反之，电离能越大，表示在气态时该原子 ，同一周期从左到右，元素的第一电离能总体上具有 的趋势，同一主族从上到下，第一电离能 。
【知识梳理】
二、元素周期律
(1)原子半径
〖探究〗观察下列图表分析总结：
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元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？
【归纳总结】
(2)电离能
1.第一电离能I1： 态电 性基态原子失去 个电子，转化为气态基态正离子所需要的 叫做第一电离能。第一电离能越大，金属活动性越 。
同一元素的第二电离能 第一电离能。
2.如何理解第二电离能I2、第三电离能I3 、I4、I5…… ？分析下表：
【思考总结】21世纪教育网
1、原子的第一电离能有什么变化规律呢？碱金属元素的第一电离能有什么变化规律呢？为什么Be的第一电离能大于B，N的第一电离能大于O，Mg的第一电离能大于Al，Zn的第一电离能大于Ga？第一电离能的大小与元素的金属性和非金属性有什么关系？碱金属的电离能与金属活泼性有什么关系？
2、阅读分析表格数据：
Na Mg Al
各级电离能(KJ/mol) 496 738 578
4562 1415 1817
6912 7733 2745
9543 10540 11575
13353 13630 14830
16610 17995 18376
20114 21703 23293
为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据与钠、镁、铝的化合价有什么关系？
数据的突跃变化说明了什么？
【总结归纳】21世纪教育网
1、递变规律
周一周期 同一族
第一电离能
2．第一电离能越小，越易 电子，金属的活泼性就越 。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越 。
3．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要的最低能量叫做第一电离能(用I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用I2表示)，依次类推，可得到I3、I4、I5……同一种元素的逐级电离能的大小关系：
即一个原子的逐级电离能是逐渐 的。这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，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。
4. Be有价电子排布为 ，是全充满结构，比较稳定，而B的价电子排布为 、比Be不稳定，因此失去第一个电子B比Be ，第一电离能小。镁的第一电离能比铝的大，磷的第一电离能比硫的大，为什么呢？
5、Na的I1，比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成十2价离子；Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所以A1容易失去三个电子形成+3价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。
【典题解悟】
例题1.不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为E）如图所示，试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。
（1）同主族内不同元素的E值的变化特点是 。各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律。
（2）同周期内，随原子序数的增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是 （填写编号）。
①E（砷）＞E（硒） ②E（砷）＜E（硒）
③E（溴）＞E（硒） ④E（溴）＞E（硒）
（3）估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围： ＜E＜ 。
（4）10号元素E值较大的原因是
解析：此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力。
（1）同主族元素最外层电子数相同，随着原子核电荷数逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，所以失去最外层电子所需能量逐渐减小。
（2）根据图像可知，同周期元素E（氮）＞E（氧），E（磷）＞E（硫），E值出现反常现象。故可推知第四周期E（砷）＞E（硒）。但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出现反常。所以E（溴）＞E（硒）。此处应填①、③。
（3）1mol 气态Ca原子失去最外层一个电子比同周期元素钾要难，比同主族元素Mg要容易，故其E值应在419～738之间。
（4）10号元素是Ne，它的原子最外层已经成为8电子稳定结构，故其E值较大。
答案：（1）随着原子序数的增大，E值变小　周期性。
（2）①、③
（3）419、438或填E（钾）、E（镁）
（4）10号元素是氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8个电子稳定结构。
例2.下列说法正确的是（ ）
A.第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小
B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大
C.在所有元素中，氟的电离能最大
D.钾的第一电离能比镁的第一电离能大
解析：考查元素第一电离能的变化规律，一般同周期从左到右第一电离能逐渐增大，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大故A正确C不正确；但有反常，第ⅢA和VA族元素比同周期相邻两种元素第一电离能都低。同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小。，由于核外价电子排布镁为3S2，Al为3S23P1，故Al的第一电离能小于Mg的，所以B错误；根据同主族同周期规律可以推测：第一电离能K答案：A
【当堂检测】
1．下列元素中哪一个基态原子的第一电离能最大？（ ）
A Be B B C C D N
2．在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是 ( )
A ns2np3 B ns2np5 C ns2np4 D ns2np6
3．下列各组微粒按半径逐渐增大，还原性逐渐增强的顺序排列的是（ ）
A Na、K、Rb B F、Cl、Br C Mg2+、Al2+、Zn2+ D Cl-、Br-、I-
4．除去气态原子中的一个电子使之成为气态+1价阳离子时所需外界提供的能量叫做该元素的第一电离能。图是周期表中短周期的一部分，其中第一电离能最小的元素是________.
5．元素周期表第二周期Li到Ne原子的电离势总的趋势是怎样变化的( )
A 从大变小 B 从小变大
C 从Li到N逐渐增加，从N到Ne逐渐下降 D 没有多大变化
6．下列第三周期元素的离子中，半径最大的是 ( )
A Na+ B Al3+ C S2- D Cl-
7. 原子半径的大小取决于二个相反因素：一是 ，另一个因素是 。
8．比较硼、氮、氧第一电离能大小，并说明理由。
9.下表是元素周期表的一部分。表中所列的字母分别代表某一化学元素。
（1）下列 （填写编号）组元素的单质可能都是电的良导体。
①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f
（2）如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚面离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：
1．原子核对核外电子的吸引力 2．形成稳定结构的倾向
下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（KJ·mol-）:
锂 X Y
失去第一个电子 519 502 580
失去第二个电子 7296 4570 1820
失去第三个电子 11799 6920 2750
失去第四个电子 9550 11600
①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。
②表中X可能为以上13种元素中的 （填写字母）元素。用元素符号表示X和j形成化合物的化学式 。
③Y是周期表中 族元素。
④以上13种元素中， （填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。
10.设想你去外星球做了一次科学考察，采集了该星球上十种元素单质的样品，为了确定这些元素的相对位置以便系统地进行研究，你设计了一些实验并得到了下列结果：
单质 A B C D E F G H I J
熔点/℃ -150 550 160 210 -50 370 450 300 260 250
与水反应 √ √ √ √
与酸反应 √ √ √ √ √ √
与氧气反应 √ √ √ √ √ √ √ √
不发生化学反应 √ √
对于A元素的原子质量 1.0 8.0 15.6 17.1 23.8 31.8 20.0 29.6 3.9 18.0
按照元素性质的周期性递变规律，试确定以上十种元素的相对位置，并填入下表：
A
B
H
参考答案
1 D 2 C 3AD 4 C 5 B 6 C
7. 电子的能层数 核电核数
8.硼: 电子结构为: [He], 失去 的一个电子, 达到 全充满的稳定结构, 所以, I1 比较小.
N 氮:电子结构为: [He], 为半充满结构, 比较稳定, 不易失去其上的电子, I1 突然增大.
O 氧:电子结构为: [He], 失去的一个电子, 即可达到半充满稳定结构, 所以 I1 有所降低.(反而小于氮的第一电离能)
9.（1）①④
（2）①Li原子失去一个电子后，Li+已形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难
②a Na2O和Na2O2 ③IIIA或第三主族 ④m
10.
A
I B
C D J G E
H F
w.w.w.k.s.5.u.c.o.m
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