（人教版选修3）第一章
《原子结构与性质》教学设计
第二节
原子结构与元素的性质
（第二课时
原子半径
电离能）
课题：1.2.2
原子半径
电离能
课时
1
授课班级
教
学
分
析
本课时为人教版选修三第四章第二节《原子结构与性质》内容。本节内容分为两部分：第一部分在复习原子结构及元素周期表相关知识的基础上，从原子核外电子排布的特点出发，结合元素周期表进一步探究元素在周期表中的位置与原子结构的关系。第二部分在复习元素的核外电子排布、元素的主要化合价、元素的金属性与非金属性周期性变化的基础上，进一步从原子半径、电离能以及电负性等方面探究元素性质的周期性变化规律。教学过程中应注意帮助学生根据元素原子核外电子排布特点，以及从原子半径、电离能及电负性等方面加深对元素周期律、元素周期表及元素“位—构—性”三者关系的理解。本节内容共分三课时完成，本课时为第二课时，主要学习电离能概念、原子结构对原子半径和电离能影响等知识。
本课时的教学可在复习随着元素原子的核电荷数的递增，核外电子排布、化合价、金属性和非金属性等发生周期性的变化等知识的基础上，利用数据、图表进行教学，如利用教科书中图1—20引导学生推出原子半径的变化规律：同一周期元素从左到右，原子半径逐渐减小；同一主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。利用教科书中图1—21探索元素的第一电离能的变化规律。
在讨论交流、问题探究的基础上，引导学生总结原子半径、第一电离能发生周期性变化的规律，进一步题会利用数据和图表探索规律的思想方法。对于电离能概念的教学应突出电离能与元素性质间的关系。在了解电离能概念和概念要点的基础上，重点引导学生认识、理解元素电离能与元素性质间的关系。通过教科书中图1-21列举的Li
~
Ne、Na
~
Ar第一电离能数值，讨论元素的第一电离能与元素金属性、非金属性的关系。通过“学与问”表格中所列的Na、Mg、Al的逐级电离能的数据引导学生寻找其中的规律并分析：Na、Mg、Al的电离能为什么会逐渐增大？Na、Mg、Al的逐级电离能数据为什么会出现突变？这与它们的化合价有何关系？等等。从而加深学生对电离能与元素性质关系的理解。?
教
学
目
标
知识与技能
1．通过阅读课本、观察分析图表，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，明确同周期、同主族元素原子半径的变化规律。
2.通过讨论交流、问题探究，知道影响同周期、同主族元素原子半径的变化趋势的原因，能比较常见微粒半径大小，知道电离能与元素的金属性、化合价的关系，认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系。
3.通过问题探究、讨论交流、抽象概括等活动，进一步提高信息加工能力、逻辑思维能力、推理能力，体会利用数据和图表探索规律的思想方法。
过程与方法
通过阅读思考、讨论交流、问题探究等活动，体验科学探究的过程，探索在学习化学知识的过程中如何将知识系统化，便于归纳和整理，掌握规范答题的方法和技巧。
情感态度价值观
通过探索解答具体问题的思路和方法,提升将零散知识整合成完整知识的能力，培养发现问题、分析问题和解决问题的能力，养成良好的学习习惯，形成不断探索的科学品质。
教学重点
电离能概念及元素的原子半径、元素的第一电离能的周期性变化
教学难点
电离能与元素性质的关系
教学过程
教学步骤、内容
教学方法
【情景导入】元素的性质随核电核数递增发生周期性的递变，称为元素周期律。元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们将对元素的原子半径、电离能和电负性等性质的周期性变化规律进行探讨。
【板书】二、元素周期律
【板书】活动一、原子结构对原子半径的影响
【思考】阅读教材P16-17、观察教材图1-20，思考原子半径大小取决于哪些因素？
【交流】决定原子半径大小的因素有①电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子半径增大；②核电荷数：核电荷数越大，原子核对电子的引力也就越大，将使原子半径缩小。
【讨论】在元素周期表中同周期、同主族元素原子半径的变化有何规律？
【交流1】①原子的能层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性递变。
【交流2】②同周期主族元素：从左到右，电子能层数不变，但随核电荷数的逐渐增大核对电子的引力增大，从而使原子半径逐渐减小。
【交流3】③同主族元素：从上到下，电子能层数逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子能层数的影响成为主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大。
【问题探究1】（1）如何比较离子半径大小？
【交流1】①同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例如：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)。
【交流2】②电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
【交流3】③带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如：r(Li＋)【交流4】④核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)可选r(Na＋)为参照r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。
【问题探究2】（2）粒子半径大小与哪些因素有关？比较粒子半径大小的一般思路时什么？
【交流1】①微粒半径的大小与多种因素有关，比较复杂，其中主要受微粒的电子层数、核电荷数、核外电子数的影响，如果在比较微粒半径大小时，运用“求同比异”的方法，往往便于理解与记忆。
【交流2】②“三看”比较粒子半径大小：“一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。,“二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。,“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
【问题探究3】（3）电子的能层数越多，元素原子的半径就越大吗？
【交流】不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。
【典例1】1．下列关于微观粒子半径的说法正确的是( )
A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同
C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D．原子序数越大，原子半径越大
【答案】 C
【解析】 由于同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，故第三周期ⅦA族元素原子半径不一定比上一周期
Ⅰ
A族元素原子半径大，如r(Li)＞r(Cl)，故A项错误；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，故B项错误；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径＞原子半径＞阳离子半径，故C项正确；原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是呈周期性变化的，故D项错误。
【典例2】已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－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>C>D
B．原子序数：d>c>b>a
C．离子半径：C>D>B>A
D．元素的第一电离能：A>B>D>C
【答案】 C
【解析】 A、B、C、D都是短周期元素，其原子序数不会超过18，因而它们都是主族元素。由于它们的电子层结构相同，因而C、D位于A、B的上一周期，为非金属元素，且原子序数d>c，A、B为金属元素，原子序数a>b，因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为a>b>d>c；由于A、B在C、D的下一周期，又是原子半径较大的金属元素，因而A、B的原子半径肯定比C、D的原子半径大，由同周期元素原子半径的递变规律知：r(B)>r(A)>r(C)>r(D)；电子层结构相同的离子，阴离子半径必大于阳离子半径，且带负电荷越多，半径越大，阳离子带正电荷越多，半径越小，故离子半径由大到小的顺序为C>D>B>A；同一周期的A、B为金属元素，A原子序数大于B，故第一电离能A>B，同一周期非金属元素C、D，C的原子序数小于D，第一电离能D>C，但金属元素的第一电离能比非金属元素的小，故元素的第一电离能：D>C>A>B。故正确答案为C。
【板书】活动二、原子结构对电离能的影响
【思考】阅读教材P17页最后一自然段内容，思考第一电离能的定义及第一电离能大小与原子得失电子的关系是什么？
【交流1】（1）概念：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。
【交流2】（2）第一电离能的意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，元素金属性越强。
【讨论1】（1）观察教材P18页图1—21，分析相关数据，思考元素第一电离能变化有何规律？
【投影观察】观察图中数据。
【交流1】①对同一周期的元素而言，第一种(碱金属和氢)元素的第一电离能最小，最后一种(稀有气体)元素的第一电离能最大。
【交流2】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，表示元素原子越来越难失去电子。但第ⅡA和ⅤA族有反常，第一电离能均比相邻两个族略高。
【交流3】②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。
【讨论2】（2）原子的逐级电离能大小有何特点？原因是什么？
【交流1】①原子的逐级电离能越来越大。首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子多数是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引力更强，从而使电离能越来越大。
【交流2】②当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中电离能有很大的差距。
【讨论3】（3）影响原子电离能的因素有哪些？
【交流1】电离能的数值大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径以及原子的电子排布。
【交流2】①一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子的半径减小，核对最外层电子的引力加大，因此，越靠右的元素越不易失去电子，电离能也就越大。
【交流3】②同一主族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。
【交流4】③电子排布是影响电离能的第三个因素。某些元素具有全充满或半充满的电子排布，稳定性也较高，其电离能数值较大。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大；ⅡA族Be、Mg等元素原子的最外层s原子轨道全满，p原子轨道全空，ⅤA族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态，均稳定，所以它们比右侧相邻的元素的第一电离能大，出现反常。
【问题探究1】（1）电离能在核外电子排布、元素的化合价及判断金属性和非金属性强弱方面分别有哪些具体应用？
【交流1】①根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布。如Li：I1?I2【交流2】②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如K：I1?I2【交流3】③判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。
【问题探究2】（2）M(g)M2＋所需的能量是否是其第一电离能的2倍？
【交流】应远大于其第一电离能的2倍。因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能最小，再失去的电子是能量较低的电子，且失去电子后离子所带正电荷对电子吸引力更强，从而使电离能越来越大。
【问题探究3】（3）同一周期元素的第一电离能并不是严格递增的，如第一电离能B【交流1】①对同一周期的元素而言，第一种(碱金属和氢)元素的第一电离能最小，最后一种(稀有气体)元素的第一电离能最大；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，表示元素原子越来越难失去电子。但第ⅡA和ⅤA族有反常，第一电离能均比相邻两个族略高。
【交流2】②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。
【问题探究4】（4）下表的数据从上到下是钠、镁、铝原子逐级失去电子的电离能，为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？
NaMgAl4967385784
5621
4511
8176
9127
7332
7459
54310
54011
57513
35313
63014
83016
61017
99518
37620
11421
70323
293
【交流1】特点：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)，从正一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的最低能量叫做第二电离能(用I2表示)，以此类推，可得I3、I4…同一种元素的逐级电离能的大小关系为：I1【交流2】原因：随着电子逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再失去一个电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗的能量也越来越多。钠的最外电子层的电子数为1，所以I1比I2小得多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以钠容易失去一个电子形成＋1价的阳离子；Mg的最外电子层的电子数是2，故I1和I2相差不大，而I2和I3相差很大，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价的阳离子；Al的最外电子层的电子数是3，所以I1、I2、I3相差不大，所以Al容易失去三个电子形成＋3价的阳离子。
【典例1】下列有关电离能的说法，正确的是( )
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
【答案】 D
【解析】 第一电离能是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需要的最低能量；元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。
【典例2】下列叙述中正确的是( )
A．第三周期所含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，氟的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
【答案】 A
【解析】 同周期中碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大，故A正确，C不正确；由于镁的外围电子排布为3s2(3s能级全满，3p能级全空)，而Al的外围电子排布为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁，B不正确；钾比镁活泼，更易失电子，钾的第一电离能小于镁，D错误。
【课堂检测】1．下列关于粒子半径的说法中，正确的是( )
A．电子层数少的元素，其原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子的半径相同
C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D．原子序数越大，原子半径越大
【答案】 C
【解析】 A项，第ⅦA族元素原子的半径不一定比上一周期第ⅠA族元素原子的半径大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；B项，Na＋与F－的核外电子层结构相同，但两者半径：r(Na＋)2．元素X的各级电离能数据(单位：kJ·mol－1)如下：
I1I2I3I4I5I65781
8172
74511
57814
83118
378
则元素X的常见价态是( )
A．＋1价
B．＋2价
C．＋3价
D．＋6价
【答案】 C
【解析】 对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，至I4电离能数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3
价。
3．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠
B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C．最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D．对于同一元素而言，原子的逐级电离能越来越大
【答案】 B
【解析】 A项正确，钾与钠同主族，第一电离能越小，金属性越强；B项错误，在轨道处于全充满或半充满状态时出现反常情况，如Be比B、Mg比Al、N比O、P比S的第一电离能都要大一些；C项正确，最外层电子排布为ns2np6是稀有气体元素的原子，本身已达稳定结构，第一电离能较大；D项正确，因为原子失电子带正电荷，电子越来越难失去，尤其是达到稳定结构以后。
4.通常情况下，原子核外p能级、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”、“半满”、“全满”的时候一般更加稳定，称为洪特规则特例。根据洪特规则特例，下列说法不正确的是( )
A．元素硼(B)的第一电离能大于元素铍(Be)的第一电离能
B．元素磷(P)的第一电离能大于元素硫(S)的第一电离能
C．基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2
D．26Fe2＋容易失电子转变成26Fe3＋，表现出较强的还原性
【答案】 A
【解析】 元素铍的外围电子排布为2s2,2p轨道是全空状态，而元素硼的外围电子排布为2s22p1，故第一电离能：铍>硼，A错；磷元素为3p轨道半满状态，B正确；基态铜的电子排布式中3d轨道全满，C正确；＋2价铁的外围电子排布为3d6，不够稳定，而＋3价铁的外围电子排布为3d5，是半满状态，稳定，D正确。
【课后巩固】教材P22页4、5、6
【课后提升】1.
下列四种粒子中，半径按由大到小的排列顺序是(
)
①基态X的原子结构示意图：
②基态Y的价电子排布式：3s23p5
③基态Z2－电子排布图：
④W基态原子有2个能层，电子式：
A.
③>①>②>④
B.
③>②>①>④
C.
①>③>④>②
D.
①>④>③>②
【答案】
A
【解析】
①根据结构示意图可知X为S；②基态Y的价电子排布式：3s23p5可知Y为Cl；③根据基态Z2－的电子排布图可知Z2－为S2-；④根据W基态原子有2个能层，电子式：
可知W为F；电子层数越多，半径越大，则FS2-；综上半径大小关系为S2->S>Cl>F即③>①>②>④；A正确；正确选项A。
2．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亚层上只有一对成对电子的原子
②外围电子构型为3s23p6的原子
③其3p轨道为半满的原子
④正三价的阳离子与氖相同
A．①②③④
B．③①②④
C．②④①③
D．②③①④
【答案】 D
【解析】 本题考查同周期元素第一电离能的递变规律。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周期性变化。上述结构的原子都是第三周期元素。②是稀有气体，其第一电离能最大，①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。根据规律得铝的第一电离能最小，硫的核电荷数虽然比磷大1，但磷原子3p亚层是半充满，比较稳定，故磷的第一电离能大于硫。
3．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：①原子半径AB，③原子序数A>B，④原子最外层电子数AA．①②⑦
B．③④⑥
C．③⑤
D．③④⑤⑥⑦
【答案】 B
【解析】 “A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构”，则A在B的下一周期。①错误，因A原子半径大于同一主族的上一周期的原子的半径，该原子的半径又大于同一周期的B原子的半径，所以原子半径A>B；②错误，离子具有相同的电子层结构时，核电荷数越大，离子半径越小；⑦错误，A的第一电离能小于B的第一电离能。
4.已知原子序数依次增大的X、Y、Z、R、W、T六种前20号元素，X、Y原子的最外层电子数与其电子层数相等，Y、T位于同主族，R的最外层电子数是次外层的3倍，W无正价，甲的化学式为ZX3，是一种有刺激性气味的气体，乙是由X、Z、W组成的盐。下列说法正确的是( )
A．由X、Z、W组成的盐为NH4F
B．气态氢化物的稳定性：WC．原子半径：WD．ZR2、TR2两化合物中R的化合价相同
【答案】 A
【解析】 R的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故R为O；X、Y原子的最外层电子数与其电子层数相等，原子序数均小于O，且X的原子序数小于Y，则X为H、Y为Be；W无正价，则W为F；甲的化学式为ZX3，是一种有刺激性气味的气体，则Z为N，甲为NH3；乙是由X、Z、W组成的盐，则乙为NH4F；Y，T位于同主族，则T为Mg或Ca。由X、Z、W组成的盐为NH4F，A项正确；非金属性：N5．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。
I1I2I3I4……7401
5007
70010
500
下列关于元素R的判断中一定正确的是( )
①R的最高正价为＋3价
②R元素位于元素周期表中第ⅡA族
③R元素第一电离能大于同周期相邻元素
④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【答案】 B
【解析】 由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有2个电子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg元素，故①错误，②正确；短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，故其第一电离能大于同周期相邻主族元素，③正确。
6．开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态Cl原子中，电子占据的最高能层符号为____________，该能层具有的原子轨道数为_________。
②Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为________________________。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中，离子半径：Li＋
_________
(填“>”“＝”或“<”)H－。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如表所示：
I1/(kJ·mol－1)I2/(kJ·mol－1)I3/(kJ·mol－1)I4/(kJ·mol－1)I5/(kJ·mol－1)7381
4517
73310
54013
630
则M是____________(填元素符号)。
【答案】
（1）①M
9
②H>B>Li
（2）①
<
Mg
【解析】
(1)①Cl原子核外电子数为17，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，由此可得基态Cl原子中电子占据的最高能层为第三能层，符号为M，该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，共有9个原子轨道。②元素的非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。(2)①核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，其离子半径越小。锂的核电荷数为3，氢的核电荷数为1，Li＋、H－的核外电子数都为2，所以半径：Li＋知识
结构
与
板书
设计
第二节
原子结构与元素的性质
第二课时
原子半径
电离能
二、元素周期律
1、原子结构对原子半径的影响
（1）同周期主族元素：从左到右，原子半径逐渐减小。
（2）同主族元素：从上到下，原子半径逐渐增大。
（3）原子的能层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性递变。
2、原子结构对电离能的影响
（1）概念：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。
（2）意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
（3）特点：①同周期：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。但第ⅡA和ⅤA族有反常。
②同主族：自上而下第一电离能逐渐减小。
教学
回顾
本节课是在教师引领下，学生基于图表分析展开知识建构，采用问题教学法作为主要教学策略。首先创设问题情境引领学生回顾元素周期律，运用周期律去解决问题，进而产生矛盾冲突，激发学生进一步求知的欲望，从而引入本节课的主题。接着，采用教师引导、学生自主归纳、思考总结的方式完成“电离能”相关概念的学习。然后，在教师引导下，以学生为主体，基于图表分析展开三组问题的探究，从而完成对“电离能及其变化规律”这一重难点的突破。随后，采用任务驱动的方式，引导学生解决三个问题，进而完成对“电离能的应用”的知识学习。最后，设置了两道习题来检测学生的学习情况，并提出下节课要解决的问题。整节课的教学，在教师引导下，学生充分运用了图表这一学习工具，开展对“电离能及其变化规律”的知识建构，与此同时使培养了学生观察图表、提取与加工信息、归纳和整理等多种的综合应用能力，有效地提升了学生的科学探究能力，为学生的终身发展奠定良好的基础。第一章
《原子结构与性质》导学案
第二节
原子结构与元素的性质
（第二课时
原子半径
电离能）
【学习目标】1．通过阅读课本、观察分析图表，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，明确同周期、同主族元素原子半径的变化规律。
通过讨论交流、问题探究，知道影响同周期、同主族元素原子半径的变化趋势的原因，能比较常见微粒半径大小，知道电离能与元素的金属性、化合价的关系，认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系。
3.通过问题探究、讨论交流、抽象概括等活动，进一步提高信息加工能力、逻辑思维能力、推理能力，体会利用数据和图表探索规律的思想方法。
【学习重点】电离能概念及元素的原子半径、元素的第一电离能的周期性变化
【学习难点】电离能与元素性质的关系
【自主学习】
旧知回顾：1．影响原子半径大小的因素：原子核外电子的
能层(电子层)
越多，电子之间的负电排斥将使原子的半径
增大
；原子
核电荷数
越大，核对电子的引力也就越大，将使原子的半径
缩小
。
2．原子半径大小的变化规律：同周期主族元素从左到右，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
。
新知预习：第一电离能I1：
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。由气态＋1价阳离子再失去1个电子而变成气态＋2价阳离子所吸收的能量叫
第二
电离能（I2），I3I4依次类推。电离能越大，越
难失
电子。
【同步学习】
情景导入：元素的性质随核电核数递增发生周期性的递变，称为元素周期律。元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们将对元素的原子半径、电离能和电负性等性质的周期性变化规律进行探讨。
二、元素周期律
活动一、原子结构对原子半径的影响
1.阅读思考：阅读教材P16-17、观察教材图1-20，思考原子半径大小取决于哪些因素？
【温馨提示】决定原子半径大小的因素有①电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的负电排斥将使原子半径增大；②核电荷数：核电荷数越大，原子核对电子的引力也就越大，将使原子半径缩小。
2.讨论交流：在元素周期表中同周期、同主族元素原子半径的变化有何规律？
【温馨提示】①原子的能层数和核电荷数的综合结果使各种原子的半径发生周期性递变。
②同周期主族元素：从左到右，电子能层数不变，但随核电荷数的逐渐增大核对电子的引力增大，从而使原子半径逐渐减小。
③同主族元素：从上到下，电子能层数逐渐增多，虽然核电荷数增大，但电子能层数的影响成为主要因素，所以从上到下原子半径逐渐增大。
3.问题探究：（1）如何比较离子半径大小？
【温馨提示】①同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。例如：r(Cl－)>r(Cl)，r(Fe)>r(Fe2＋)>r(Fe3＋)。
②电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2－)>r(F－)>r(Na＋)>r(Mg2＋)>r(Al3＋)。
③带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如：r(Li＋)④核电荷数、电子层数均不同的离子可选一种离子参照比较。例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)可选r(Na＋)为参照r(K＋)>r(Na＋)>r(Mg2＋)。
（2）粒子半径大小与哪些因素有关？比较粒子半径大小的一般思路时什么？
【温馨提示】①微粒半径的大小与多种因素有关，比较复杂，其中主要受微粒的电子层数、核电荷数、核外电子数的影响，如果在比较微粒半径大小时，运用“求同比异”的方法，往往便于理解与记忆。
②“三看”比较粒子半径大小：“一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。,“二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。,“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
（3）电子的能层数越多，元素原子的半径就越大吗？
【温馨提示】不一定，原子半径的大小由核电荷数与电子的能层数两个因素综合决定，如碱金属元素的原子半径比它下一周期卤素原子的半径大。
【对应训练】1．下列关于微观粒子半径的说法正确的是( )
A．电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相同
C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D．原子序数越大，原子半径越大
【答案】 C
【解析】 由于同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小，故第三周期ⅦA族元素原子半径不一定比上一周期
Ⅰ
A族元素原子半径大，如r(Li)＞r(Cl)，故A项错误；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，故B项错误；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径＞原子半径＞阳离子半径，故C项正确；原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是呈周期性变化的，故D项错误。
2.已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－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>C>D
B．原子序数：d>c>b>a
C．离子半径：C>D>B>A
D．元素的第一电离能：A>B>D>C
【答案】 C
【解析】 A、B、C、D都是短周期元素，其原子序数不会超过18，因而它们都是主族元素。由于它们的电子层结构相同，因而C、D位于A、B的上一周期，为非金属元素，且原子序数d>c，A、B为金属元素，原子序数a>b，因而四种元素的原子序数由大到小的顺序为a>b>d>c；由于A、B在C、D的下一周期，又是原子半径较大的金属元素，因而A、B的原子半径肯定比C、D的原子半径大，由同周期元素原子半径的递变规律知：r(B)>r(A)>r(C)>r(D)；电子层结构相同的离子，阴离子半径必大于阳离子半径，且带负电荷越多，半径越大，阳离子带正电荷越多，半径越小，故离子半径由大到小的顺序为C>D>B>A；同一周期的A、B为金属元素，A原子序数大于B，故第一电离能A>B，同一周期非金属元素C、D，C的原子序数小于D，第一电离能D>C，但金属元素的第一电离能比非金属元素的小，故元素的第一电离能：D>C>A>B。故正确答案为C。
活动二、原子结构对电离能的影响
1.阅读思考：阅读教材P17页最后一自然段内容，思考第一电离能的定义及第一电离能大小与原子得失电子的关系是什么？
【温馨提示】（1）概念：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。
（2）第一电离能的意义：衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，元素金属性越强。
2.讨论交流：（1）观察教材P18页图1—21，分析相关数据，思考元素第一电离能变化有何规律？
【温馨提示】观察图中数据可知：
①对同一周期的元素而言，第一种(碱金属和氢)元素的第一电离能最小，最后一种(稀有气体)元素的第一电离能最大.
②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，表示元素原子越来越难失去电子。但第ⅡA和ⅤA族有反常，第一电离能均比相邻两个族略高。
③同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子。
（2）原子的逐级电离能大小有何特点？原因是什么？
【温馨提示】①原子的逐级电离能越来越大。首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子多数是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引力更强，从而使电离能越来越大。
②当电离能突然变大时说明电子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中电离能有很大的差距。
（3）影响原子电离能的因素有哪些？
【温馨提示】电离能的数值大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径以及原子的电子排布。
①一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子的半径减小，核对最外层电子的引力加大，因此，越靠右的元素越不易失去电子，电离能也就越大。
②同一主族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。
③电子排布是影响电离能的第三个因素。某些元素具有全充满或半充满的电子排布，稳定性也较高，其电离能数值较大。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大；ⅡA族Be、Mg等元素原子的最外层s原子轨道全满，p原子轨道全空，ⅤA族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态，均稳定，所以它们比右侧相邻的元素的第一电离能大，出现反常。
3.问题探究：（1）电离能在核外电子排布、元素的化合价及判断金属性和非金属性强弱方面分别有哪些具体应用？
【温馨提示】①根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布。如Li：I1?I2②根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如K：I1?I2③判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。
（2）M(g)M2＋所需的能量是否是其第一电离能的2倍？
【温馨提示】应远大于其第一电离能的2倍。因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能最小，再失去的电子是能量较低的电子，且失去电子后离子所带正电荷对电子吸引力更强，从而使电离能越来越大。
（3）同一周期元素的第一电离能并不是严格递增的，如第一电离能B【温馨提示】能量相同的原子轨道在全满、半满、全空时体系能量最低，原子较稳定，因此，价电子排布处于半满的轨道的元素，其第一电离能比邻近原子的第一电离能大，如N原子的第一电离能大于O原子的第一电离能。
（4）下表的数据从上到下是钠、镁、铝原子逐级失去电子的电离能，为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、镁、铝的化合价有什么联系？
Na
Mg
Al
496
738
578
4
562
1
451
1
817
6
912
7
733
2
745
9
543
10
540
11
575
13
353
13
630
14
830
16
610
17
995
18
376
20
114
21
703
23
293
【温馨提示】①特点：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)，从正一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的最低能量叫做第二电离能(用I2表示)，以此类推，可得I3、I4…同一种元素的逐级电离能的大小关系为：I1②原因：随着电子逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越多，再失去一个电子需要克服的电性吸引力越来越大，消耗的能量也越来越多。钠的最外电子层的电子数为1，所以I1比I2小得多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以钠容易失去一个电子形成＋1价的阳离子；Mg的最外电子层的电子数是2，故I1和I2相差不大，而I2和I3相差很大，所以Mg容易失去两个电子形成＋2价的阳离子；Al的最外电子层的电子数是3，所以I1、I2、I3相差不大，所以Al容易失去三个电子形成＋3价的阳离子。
【对应训练】1．下列有关电离能的说法，正确的是( )
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
【答案】 D
【解析】 第一电离能是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需要的最低能量；元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。
2.下列叙述中正确的是( )
A．第三周期所含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，氟的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
【答案】 A
【解析】 同周期中碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大，故A正确，C不正确；由于镁的外围电子排布为3s2(3s能级全满，3p能级全空)，而Al的外围电子排布为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁，B不正确；钾比镁活泼，更易失电子，钾的第一电离能小于镁，D错误。
【课堂检测】1．下列关于粒子半径的说法中，正确的是( )
A．电子层数少的元素，其原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子的半径相同
C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越大
D．原子序数越大，原子半径越大
【答案】 C
【解析】 A项，第ⅦA族元素原子的半径不一定比上一周期第ⅠA族元素原子的半径大，如r(Li)>r(S)>r(Cl)；B项，Na＋与F－的核外电子层结构相同，但两者半径：r(Na＋)2．元素X的各级电离能数据(单位：kJ·mol－1)如下：
I1
I2
I3
I4
I5
I6
578
1
817
2
745
11
578
14
831
18
378
则元素X的常见价态是( )
A．＋1价
B．＋2价
C．＋3价
D．＋6价
【答案】 C
【解析】 对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，至I4电离能数值突然增大，说明元素X的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价为＋3
价。
3．下列关于元素第一电离能的说法不正确的是( )
A．钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能，故钾的活泼性强于钠
B．因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能必依次增大
C．最外层电子排布为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子，第一电离能较大
D．对于同一元素而言，原子的逐级电离能越来越大
【答案】 B
【解析】 A项正确，钾与钠同主族，第一电离能越小，金属性越强；B项错误，在轨道处于全充满或半充满状态时出现反常情况，如Be比B、Mg比Al、N比O、P比S的第一电离能都要大一些；C项正确，最外层电子排布为ns2np6是稀有气体元素的原子，本身已达稳定结构，第一电离能较大；D项正确，因为原子失电子带正电荷，电子越来越难失去，尤其是达到稳定结构以后。
4.通常情况下，原子核外p能级、d能级等原子轨道上电子排布为“全空”、“半满”、“全满”的时候一般更加稳定，称为洪特规则特例。根据洪特规则特例，下列说法不正确的是( )
A．元素硼(B)的第一电离能大于元素铍(Be)的第一电离能
B．元素磷(P)的第一电离能大于元素硫(S)的第一电离能
C．基态铜(Cu)原子的电子排布式为[Ar]3d104s1而不是[Ar]3d94s2
D．26Fe2＋容易失电子转变成26Fe3＋，表现出较强的还原性
【答案】 A
【解析】 元素铍的外围电子排布为2s2,2p轨道是全空状态，而元素硼的外围电子排布为2s22p1，故第一电离能：铍>硼，A错；磷元素为3p轨道半满状态，B正确；基态铜的电子排布式中3d轨道全满，C正确；＋2价铁的外围电子排布为3d6，不够稳定，而＋3价铁的外围电子排布为3d5，是半满状态，稳定，D正确。
【课后巩固】教材P22页4、5、6
【课后提升】1.
下列四种粒子中，半径按由大到小的排列顺序是(
)
①基态X的原子结构示意图：
②基态Y的价电子排布式：3s23p5
③基态Z2－电子排布图：
④W基态原子有2个能层，电子式：
A.
③>①>②>④
B.
③>②>①>④
C.
①>③>④>②
D.
①>④>③>②
【答案】
A
【解析】
①根据结构示意图可知X为S；②基态Y的价电子排布式：3s23p5可知Y为Cl；③根据基态Z2－的电子排布图可知Z2－为S2-；④根据W基态原子有2个能层，电子式：
可知W为F；电子层数越多，半径越大，则FS2-；综上半径大小关系为S2->S>Cl>F即③>①>②>④；A正确；正确选项A。
2．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亚层上只有一对成对电子的原子
②外围电子构型为3s23p6的原子
③其3p轨道为半满的原子
④正三价的阳离子与氖相同
A．①②③④
B．③①②④
C．②④①③
D．②③①④
【答案】 D
【解析】 本题考查同周期元素第一电离能的递变规律。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周期性变化。上述结构的原子都是第三周期元素。②是稀有气体，其第一电离能最大，①是硫原子，③是磷原子，④是铝原子。根据规律得铝的第一电离能最小，硫的核电荷数虽然比磷大1，但磷原子3p亚层是半充满，比较稳定，故磷的第一电离能大于硫。
3．A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，有关两元素的下列叙述：①原子半径AB，③原子序数A>B，④原子最外层电子数AA．①②⑦
B．③④⑥
C．③⑤
D．③④⑤⑥⑦
【答案】 B
【解析】 “A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构”，则A在B的下一周期。①错误，因A原子半径大于同一主族的上一周期的原子的半径，该原子的半径又大于同一周期的B原子的半径，所以原子半径A>B；②错误，离子具有相同的电子层结构时，核电荷数越大，离子半径越小；⑦错误，A的第一电离能小于B的第一电离能。
4.已知原子序数依次增大的X、Y、Z、R、W、T六种前20号元素，X、Y原子的最外层电子数与其电子层数相等，Y、T位于同主族，R的最外层电子数是次外层的3倍，W无正价，甲的化学式为ZX3，是一种有刺激性气味的气体，乙是由X、Z、W组成的盐。下列说法正确的是( )
A．由X、Z、W组成的盐为NH4F
B．气态氢化物的稳定性：WC．原子半径：WD．ZR2、TR2两化合物中R的化合价相同
【答案】 A
【解析】 R的最外层电子数是次外层的3倍，原子只能有2个电子层，最外层电子数为6，故R为O；X、Y原子的最外层电子数与其电子层数相等，原子序数均小于O，且X的原子序数小于Y，则X为H、Y为Be；W无正价，则W为F；甲的化学式为ZX3，是一种有刺激性气味的气体，则Z为N，甲为NH3；乙是由X、Z、W组成的盐，则乙为NH4F；Y，T位于同主族，则T为Mg或Ca。由X、Z、W组成的盐为NH4F，A项正确；非金属性：N5．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(用I1、I2……表示，单位为kJ·mol－1)。
I1
I2
I3
I4
……
740
1
500
7
700
10
500
下列关于元素R的判断中一定正确的是( )
①R的最高正价为＋3价
②R元素位于元素周期表中第ⅡA族
③R元素第一电离能大于同周期相邻元素
④R元素基态原子的电子排布式为1s22s2
A．①②
B．②③
C．③④
D．①④
【答案】 B
【解析】 由表中数据可知，R元素的第三电离能与第二电离能的差距最大，故最外层有2个电子，最高正价为＋2价，位于第ⅡA族，可能为Be或Mg元素，故①错误，②正确；短周期第ⅡA族(ns2np0)的元素，因p轨道处于全空状态，比较稳定，故其第一电离能大于同周期相邻主族元素，③正确。
6．开发新型储氢材料是开发利用氢能的重要研究方向。
(1)Ti(BH4)3是一种储氢材料，可由TiCl4和LiBH4反应制得。
①基态Cl原子中，电子占据的最高能层符号为____________，该能层具有的原子轨道数为_________。
②Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为________________________。
(2)金属氢化物是具有良好发展前景的储氢材料。
①LiH中，离子半径：Li＋
_________
(填“>”“＝”或“<”)H－。
②某储氢材料是短周期金属元素M的氢化物。M的部分电离能如表所示：
I1/(kJ·mol－1)
I2/(kJ·mol－1)
I3/(kJ·mol－1)
I4/(kJ·mol－1)
I5/(kJ·mol－1)
738
1
451
7
733
10
540
13
630
则M是____________(填元素符号)。
【答案】
（1）①M
9
②H>B>Li
（2）①
<
Mg
【解析】
(1)①Cl原子核外电子数为17，基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p5，由此可得基态Cl原子中电子占据的最高能层为第三能层，符号为M，该能层有1个s轨道、3个p轨道、5个d轨道，共有9个原子轨道。②元素的非金属性越强其电负性越大，非金属性最强的是H元素，其次是B元素，最小的是Li元素，所以Li、B、H元素的电负性由大到小的排列顺序为H>B>Li。(2)①核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，其离子半径越小。锂的核电荷数为3，氢的核电荷数为1，Li＋、H－的核外电子数都为2，所以半径：Li＋【我的思】
。（人教版选修3）1.2.2《原子半径
电离能》课时训练试题
（时间：40分钟
满分：100分）
一、单项选择题：本题包括12小题，每小题5分，共60分。
1．气态原子生成＋1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能。元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度。下列有关说法不正确的是( )
A．一般来说，元素的第一电离能越大，其金属性越弱
B．元素N的第一电离能大于元素O的第一电离能
C．金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关
D．金属单质跟酸反应的难易，除跟该金属元素的第一电离能有关外，还与该单质中固态金属原子以及该金属原子失去电子后在水溶液里形成水合离子的变化有关
【答案】
C
2.下列有关微粒半径的大小比较错误的是( )
A．K＞Na＞Li
B．Na＋＞Mg2＋＞Al3＋
C．Mg2＋＞Na＋＞F－
D．Cl－＞F－＞F
【答案】 C
【解析】 A项，同一主族元素的原子，从上到下原子半径逐渐增大；B项，核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小；C项，应为Mg2＋＜Na＋＜F－；D项，Cl－比F－多一个电子层，故半径Cl－＞F－，F－比F多一个电子，故半径F－＞F。
3．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是( )
A．1s22s22p63s23p3
B．1s22s22p3
C．1s22s22p5
D．1s22s22p63s23p4
【答案】 A
【解析】 电子排布式中，所含最大能级序数(电子层数)越大，原子半径越大，最大能级序数相同时，所含的电子越多，半径越小，故半径最大的是A。
4．下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是( )
A．Na、K、Rb
B．F、Cl、Br
C．Mg2＋、Al3＋、Zn2＋
D．Cl－、Br－、I－
【答案】 C
【解析】 同主族元素，从上到下，原子半径(离子半径)逐渐增大，故A、B、D三项中的各微粒的半径逐渐增大；电子层数相同，核电荷数越大半径越小，Mg2＋、Al3＋电子层数相同但铝的核电荷数大，所以Al3＋的半径小，故C项微粒半径不是逐渐增大。
5．下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是( )
A．NaF
B．MgI2
C．BaI2
D．KBr
【答案】 B
【解析】 题中阳离子半径由小到大的顺序为r(Mg2＋)r(Br－)>r(F－)；要使r(阳)/r(阴)最小，应取r(阳)最小的与r(阴)最大的相比，即r(Mg2＋)/r(I－)最小。
6．已知下列元素的原子半径：
原子
N
S
O
Si
半径r/10－10m
0.75
1.02
0.74
1.17
根据以上数据，磷原子的半径可能是( )
A．0.8×10－10m
B．1.10×10－10m
C．1.20×10－10m
D．0.7×10－10m
【答案】 B
【解析】 P元素在第三周期中S元素和Si元素之间，即P的原子半径在1.02×10－10～1.17×10－10m之间，故只有B正确。
7．下列说法中正确的是（ ）
A．第三周期所包含的元素中钠的原子半径最小
B．钠的第一电离能比镁的第一电离能大
C．在所有元素中，氟的电负性最大
D．电子云示意图中的每个小黑点都表示一个电子
【答案】 C
【解析】 同一周期，从左到右，原子半径逐渐减小，第三周期所包含的元素中钠的原子半径最大，A错误；同一周期，从左到右，虽然有个别特殊性，但总体上元素第一电离能是逐渐增大的，钠的第一电离能比镁的第一电离能小，B错误；电负性就是以氟作为标准的，氟的电负性最大是正确的；电子云示意图中的小黑点的疏密代表电子在这一区域出现机会的大小，D不对。
8．根据表中信息，下列叙述正确的是( )
短周期元素代号
L
M
Q
R
T
原子半径/nm
0.160
0.143
0.089
0.104
0.066
主要化合价
＋2
＋3
＋2
＋6，－2
－2
A.氢化物的热稳定性：H2TB．单质与稀盐酸反应的速率：LC．离子半径：R2－D．M与T形成的化合物既能与强酸反应，又能与强碱反应
【答案】 D
【解析】 从化合价入手，R应为S元素，T为O元素，M为Al元素，结合半径的大小可知，L、Q为第ⅡA族元素，L为Mg，Q为Be。
9．在下面的电子构型中，通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型( )
A．ns2np3
B．ns2np4
C．ns2np5
D．ns2np6
【答案】 B
【解析】 电子构型为ns2np4的原子失去一个电子后形成ns2np3的稳定结构，因而其第一电离能最小。
10．下列说法中正确的是( )
A．第三周期所含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，氟的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
【答案】 A
【解析】 同周期从左到右，第一电离能总体呈由小到大的变化趋势，故同周期的第ⅠA族元素的第一电离能最小，0族元素的最大，故C错；但由于ns2的全满、np3的半满结构较稳定，故第ⅡA族元素和第ⅤA族元素的第一电离能比其相邻两个族的都高，故B错；I1(K)11.
下列说法正确的是( )
A.
元素的第一电离能越大，其金属性一定越强
B.
元素的第一电离能越小，其金属性一定越强
C.
金属单质跟酸反应的难易，只跟该金属元素的第一电离能有关
D.
金属单质跟酸反应越容易，表明元素的电负性越小
【答案】 D
【解析】 一般说来，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强，但是第一电离能大小还与原子的价电子构型有关，所以第一电离能不能作为衡量金属性强弱的依据，A
、B均错误；金属单质跟酸反应的难易与金属元素的第一电离能有关，但并不是绝对的，没有必然的联系，C错误；金属单质跟酸反应越容易，元素的金属性就越强，表明元素的电负性就越小，D正确；正确选项D。
12.有X、Y两种元素，原子序数≤20，X的原子半径小于Y，且X、Y原子的最外层电子数相同。下列说法正确的是( )
A．若X(OH)n为强碱，则Y(OH)n也一定为强碱
B．若HnXOm为强酸，则X的氢化物溶于水一定显酸性
C．若X元素形成的单质是X2，则Y元素形成的单质一定是Y2
D．若Y的最高正价为＋m，则X的最高正价一定为＋m
【答案】 A
【解析】 本题主要考查同主族元素的性质递变规律。由于X、Y原子的最外层电子数相同，且X的原子半径小于Y，所以X、Y同主族，且X位于Y的上面。由于同主族元素最高价氧化物对应水化物的碱性从上到下逐渐增强，A项正确；由HNO3为强酸而氨水呈弱碱性可知B项不正确；第ⅥA族元素氧的单质为O2，而硫的单质却有S8、S6、S4、S2等形式，又如，氮元素形成的单质是N2，而磷元素不能形成P2，C项不正确；第ⅥA族元素，氧无最高正化合价，而硫的最高正价为＋6价，故D项不正确。
二、非选择题：本体包括3小题，共40分。
13．(12分)下表列出了前20号元素中某些元素性质的一些数据：
试回答下列问题：
(1)以上10种元素中，第一电离能最小的是________(填编号)。
(2)上述⑤、⑥、⑦三种元素中的某两种元素形成的化合物中，每一个原子都满足8e－稳定结构的物质可能是___________________(写分子式)。元素⑨和⑩形成的化合物的化学式为___________；元素①的原子价电子排布式是__________。
(3)①、⑥、⑦、⑩四种元素的气态氢化物的稳定性，由强到弱的顺序是______________(填化学式)。
(4)③和⑨两元素比较，非金属性较弱的是___________(填名称)，可以验证你的结论的是下列中的_________(填序号)。
A．气态氢化物的挥发性
B．单质分子中的键能
C．两元素的电负性
D．含氧酸的酸性
E．氢化物中X—H键的键长(X代表③和⑨两元素)
F．两单质在自然界中的存在形式
【答案】
（1）②
（2）PCl3、CCl4
Si3N4
3s23p4
（3）HCl>H2S>PH3>SiH4
（4）氮元素
C
【解析】
由题意可知，10种元素是前20号元素，根据表中数据，可推出①S，②K，③O，④Al，⑤C，⑥P，⑦Cl，⑧Na，⑨N，⑩Si。(1)一般来说，在同一周期中，自左至右，元素的第一电离能逐渐增大；同一主族中，从上向下，元素的第一电离能逐渐减小。故在10种元素中，第一电离能最小的是②K。
(2)C、P、Cl中的某两种元素形成的化合物中，PCl3或CCl4分子中的每一个原子都满足8e－稳定结构；元素⑨和⑩形成的化合物是Si3N4；S元素的原子价电子排布式是3s23p4。
(3)元素的非金属性越强，形成的气态氢化物越稳定，非金属性强弱为Cl>S>P>Si，故其氢化物稳定性为HCl>H2S>PH3>SiH4。
(4)氧元素和氮元素相比，非金属性较弱的是氮元素，可通过C项验证。
14.（12分）不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的最低能量，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，并完成下列问题。
(1)同主族内不同元素的E值的变化特点是__________________________。
(2)同一周期内，随着原子序数的增大，E值增大，但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是________(填编号)。
①E(砷)＞E(硒)
②E(砷)＜E(硒)
③E(溴)＞E(硒)
④E(溴)＜E(硒)
(3)估计1
mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量E值的范围：________＜E＜________。
(4)10号元素E值较大的原因是_______________________________________________
_______________________________________________。
【答案】 (1)随着原子序数增大，E值变小
(2)①③ (3)485 738 (4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构
【解析】 (1)从1H、3Li、11Na、19K等同主族元素可以看出，同主族元素随着原子序数增大，E值变小。(2)从第二、三周期看，第ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两元素E值都低，可以推出E(砷)＞E(硒)、E(溴)＞E(硒)。(3)据同主族、同周期元素E值变化规律可知，E(K)＜E(Ca)＜E(Mg)。(4)10号元素(Ne)原子的最外层电子排布已达8电子稳定结构。
15．（16分）根据电离能变化的规律填空：
(1)N、O、S元素中第一电离能最大的是________(填元素符号)，Cu的价层电子轨道示意图为________________。
(2)①Cl所在周期中第一电离能最大的主族元素是________。
②第一电离能Si________S(用“＞”或“＜”填空)。
(3)前四周期原子序数依次增大的元素A、B、C、D中，A和B的价电子层中未成对电子均只有1个，并且A－和B＋的电子相差为8；与B位于同一周期的C和D，它们价电子层中的未成对电子数分别为4和2，且原子序数相差为2。四种元素中第一电离最小的是________。
(4)N、Al、Si、Zn四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
电离能
I1
I2
I3
I4
……
In(kJ/mol)
578
1
817
2
745
11
578
……
则该种元素是________。
(5)原子的第一电离能是指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，O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为________。
(6)①第一电离能的大小：Mg________Al。
②元素的第一电离能：Al________Si。
③如图是部分短周期元素化合价与原子序数的关系。则元素的第一电离能W________R(填“＞”或“＜”)。
【答案】 (1)N
(2)①Cl ②＜ (3)K (4)Al (5)O＞S＞Se (6)①＞ ②＜ ③＜
【解析】 (1)同周期元素第一电离能从左到右呈逐渐增大的趋势，同主族元素第一电离能自上而下逐渐减小，但由于N元素p轨道为半充满结构，相对稳定，故第一电离能N大于O，O大于S。Cu的价层电子轨道示意图为：
(2)Cl元素位于第三周期，第三周期元素的第一电离能随着原子序数的增大呈现增大的趋势，但ⅡA族和ⅤA族元素由于处于全满和半满的稳定结构，故比相邻族元素的第一电离能都大，故第三周期元素，第一电离能由小到大的顺序为Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl，所以第一电离能最大的元素为Cl，而第一电离能S＞Si。(3)C的价电子层未成对电子为4，则BCD在第四周期，在第四周期中，原子序数相差2且未成对电子数分别为4、2的元素价电子排布为3d64s2、3d84s2，因原子序数B＞A，A－和B＋的电子相差为8，则A为F元素，B为K元素；则C为Fe元素，D为Ni元素，故第一电离能最小的是K元素。(4)从表中原子的第一至第四电离能可以看出，元素的第一、第二、第三电离能都较小，而第四电离能远大于第三电离能，所以原子最外层有3个电子，故为铝元素。(5)同主族元素，从上往下第一电离能逐渐减小，所以其顺序是O＞S＞Se。(6)镁原子的s轨道全充满，属于较为稳定的状态，第一电离能大于铝；同周期从左向右，元素的第一电离能有增大趋势，故第一电离能Al＜Si；从图中可看出，W为S元素，R为Cl元素，第一电离能S＜Cl。
