1、1第 1 课时 电离能及其变化规律学习目标定位 1.知道原子结构与元素性质间的关系规律。2.正确理解元素电离能的含义及其变化规律，会用电离能的概念分析解释元素的某些性质。一 元素的电离能及其变化规律1元素的电离能(1)电离能的概念：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能，常用符号 I 表示，单位为 kJmol1 。电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子；反之，电离能越大，表示在气态时该原子越难失去电子。(2)第一电离能是处于基态的气态原子 失去一个电子，生成1 价气态阳离子所需要的能量，符号为 I1。M(g)=M (g)e I1原子为基态时，失去电子时消耗的能量最低。(
2、3)第二电离能是由1 价气态阳离子再失去一个电子形成2 价气态阳离子所需要的能量，符号为 I2。依次还有第三电离能 I3，第四电离能 I4等。M (g)=M2 (g)e I2M2 (g)=M3 (g)e I3同一元素的电离能按 I1、 I2、 I3顺序，变化规律是依次增大。2元素第一电离能变化规律(1)元素第一电离能的变化趋势如下图所示：(2)观察分析上图，回答下列问题：同一周期元素的第一电离能有怎样的变化规律？其原因是什么？答案 同一周期，从左到右，第一电离能总体上逐渐增大，表示元素原子越来越难失去电子。原因：随着核电荷数增大，原子半径逐渐减小，核对外层电子的有效吸引作用依次增强。2同一主族
3、元素的第一电离能有怎样的变化规律？其原因是什么？答案 同一主族，自上而下，第一电离能逐渐减小，表明元素原子越来越容易失去电子。原因：同主族元素原子的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱。过渡元素的第一电离能变化有何特点？其原因是什么？答案 过渡元素的第一电离能变化不太规则，同一周期，从左到右，第一电离能略有增加。原因：对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在( n1)d 或( n2)f 轨道上，原子核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。氮、磷、镁、锌等元素的第一电离能的变化出现反常的原因是什么？答案 能量相同的轨道具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素
4、稳定性较高，其第一电离能数值较大。如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N、P 的 p 轨道为半充满，Mg 的 p 轨道为全空状态，Zn 的 d 轨道为全充满，其第一电离能均比同周期相邻元素大。归纳总结1电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。2同周期元素，随着 Z 增大， I1增大。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。同主族元素，随着 n 增大， I1减小。3当相邻逐级电离能突然变大时说明电子的电子层发生了变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。活学活用1下列说法中不正确的是( )A同族元素，随着电子层数的增加， I1
5、逐渐增大B同周期元素，随着核电荷数的增加， I1逐渐增大C通常情况下，电离能 I13s，因而先失去 3p 轨道上的电子，而 C 项 3s23p3中 3p 轨道半充满，是较稳定状态，因而更难失去第 1 个电子。当堂检测1下列关于电离能的理解中错误的是( )A电离能可以表示原子或离子失去电子的难易程度B某原子的电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子C第二电离能是气态1 价阳离子失去一个电子所需要的最小能量D电离能跟金属活动性顺序是对应的答案 D解析 电离能小的元素原子易失电子，大的易得电子，所以 A、B 对；C 为第二电离能的定义，C 对；D 中，电离能有时并不和金属活动性顺序一一对应，像
6、Na 和 Ca，因为二者的环境不一样。2下列各组元素，按原子半径依次减小、元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是( )AK、Na、Li BAl、Mg、NaCN、O、C DCl、S、P答案 A解析 本题考查了元素第一电离能的递变规律。由同周期从左到右，元素的第一电离能逐渐增大知，B、C、D 选项中均逐渐降低；同主族中，从上到下，第一电离能逐渐减小，5故 A 逐渐升高。A 族中的 Be、Mg、Ca 及A 族的 N、P、As 第一电离能出现反常现象。3下列选项中，第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为( )A1s 2 B1s 22s1C1s 22s2 D1s 22s22p1答案 B解析 I2最大的元
7、素失去的应是内层上已达稳定结构的电子层上的电子。4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kJmol1 )I1 I2 I3 I4 R 740 1500 7700 10500 下列关于元素 R 的判断中一定正确的是( )AR 的最高正价为3 价BR 元素位于元素周期表中第A 族CR 元素的原子最外层共有 4 个电子DR 元素基态原子的电子排布式为 1s22s2答案 B解析 由表中数据 I3I2知其最高正价为 2 价，R 元素位于A 族，最外层有 2 个电子，R 不一定是 Be 元素。5短周期元素 X 和 Y 可形成离子化合物，X 的阳离子与 Y 的阴离子相差一个
8、电子层，下列叙述正确的是( )AX 和 Y 一定位于周期表中同一周期BX 一定是金属元素，Y 一定是非金属元素CX 的最高价一定比 Y 的最高价低DX 的原子半径不一定比 Y 的大答案 B解析 题意没有具体说出 X 的阳离子比 Y 的阴离子多一个电子层，还是少一个电子层。例如， H 和 Na 是相差一个电子层，但不位于同一周期；形成离子型化合物，且是两种原子形成，则其中一种必须是金属元素，另一种为非金属元素；金属的价态(短周期)最高为3 价，而非金属价态最低为4 价，最高为7 价。40 分钟课时作业基础过关一、电离能及其变化规律1下列有关电离能的说法中，正确的是( )A第一电离能越大的原子失电
9、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6C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 A 项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；B 项电离能是气态原子或离子失去核外一个电子需要的最低能量；C 项从总的变化趋势上看，同一周期中第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如 NO。2下列叙述中正确的是( )A同周期元素中，A 族元素的原子半径最大BA 族元素的原子，其半径越大，越容易得到电子C同一元素的电离能 I1I2I3I4D同一周期中，碱金属元素的第一电离能最小答案 D解析 本题主
10、要考查元素周期表中，同周期、同主族元素性质的一些递变规律。同周期，从左到右，原子半径逐渐减小，得电子能力逐渐增强。A 项错，在同周期元素中A 族元素的原子半径最小；B 项不正确，因为在同主族元素中，原子半径越大，越难得电子；同一元素的电离能逐渐增大， I1I1， I3突跃式变大，即失去 2 个电子后，再失去电子变为3 价阳离子却非常困难，说明元素 M 失去 2个电子后达到稳定结构。(2)Mn2 为 3d5 的半充满状态，很难失去电子，而 Fe2 为 3d6，失去一个电子，即变为半充满的 3d5状态，所以 Fe2 比 Mn2 易失去电子。能力提升10如图是部分元素原子的第一电离能 I1随原子序数
11、变化的曲线图。请回答以下问题：(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将 NaAr 之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。9(2)由图分析可知，同一主族元素原子的第一电离能 I1变化规律是_。(3)图中 5 号元素在周期表中的位置是_。(4)图中出现的元素中最活泼的金属元素为_。(5)写出图中 6 号元素的价电子排布式_。答案 (1)(2)从上到下依次减小(3)第 3 周期第A 族(4)Rb(5)3s23p5解析 (1)参考第 2 周期 LiNe 的图像作图。(2)同主族元素第一电离能 I1 变化规律是从上到下依次减小。(3)图中 5 号元素在周期表中的位置是第 3 周期第A
12、族。(4)因同主族元素随着原子序数的增加 I1逐渐减小，而 1 个周期中第A 族元素的电离能最小，故图中所列的最活泼的金属为 Rb。(5)图中 6 号元素为 Cl，电子排布式为 1s22s22p63s23p5，故价电子排布式为 3s23p5。11不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量 I1如下图所示。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。10(1)同主族内不同元素原子的 I1变化的特点是_，各主族中 I1的这种变化特点体现了元素性质的_变化规律。(2)同周期内，随原子序数增大， I1增大。但个别元素的 I1出现反常，试预测下列关系中正确的是_(填序号)。
13、 I1(砷) I1(硒) I1(砷) I1(硒) I1(溴) I1(硒)， I1(溴) I1(硒)。(3)10 号元素是稀有气体元素氖，已达到稳定结构，此时失去一个电子就需要很高的能量。12下表是几种短周期金属元素原子的逐级电离能：元素 X Y ZI1 519 502 580I2 7296 4570 1820I3 11799 6920 2750电离能(kJmol1 )I4 9550 11600请仔细阅读表中信息，回答下列问题：(1)由表中数据可知，从第一电离能到第四电离能，原子的逐级电离能越来越大，原因11是_。(2)X 的元素符号是_，Z 元素常见的最高正化合价是_。答案 (1)随着电子的逐
14、渐失去，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(2)Li 3解析 (1)随着核外电子的不断失去，原子核对核外电子的吸引力逐渐增大，再失去电子越来越难，故电离能逐级增大。(2)X 原子核外有 3 个电子故为 Li 元素；Z 元素的I4I3I2I1，所以 Z 元素原子容易失去 3 个电子，呈3 价。拓展探究13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。a、c、h b、g、k c、h、l d、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而离去。核外
15、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：原子核对核外电子的吸引力；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(kJmol 1 )：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：_。表中 X 可能为以上 13 种元素中的_(填写字母)元素，则该元素属于_区元素。用元素符号表示 X 和 j 所能形成的化合物的化学式是_。Y 是周期表中_族元素。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。答案 (1) (2)锂原子失去核外第一个电子后即达到稳定结构，所以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 a s Na2O(或 Na2O2) A m
