2020高中化学专题二原子结构与元素的性质第二单元第二课时元素第一电离能和电负性的周期性变化讲义测试苏教版.docx

第二课时元素第一电离能和电负性的周期性变化学习目标1.了解元素电离能、电负性的概念和第一电离能、电负性随原子序数递增的周期性变化的规律。2.了解电离能和电负性的简单应用，能够运用“位置、结构、性质”三者关系解决实际问题。自主学习区对应学生用书P016一、电离能1.概念某元素的气态原子失去一个电子形成1价气态阳离子所需的最低能量叫做该元素的第一电离能。元素第一电离能符号：I1。2.元素第一电离能的意义可以衡量元素的气态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；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。3.第一电离能的变化规律(1)同周期：主族元素从左往右，第一电离能呈增大趋势(有例外)。(2)同主族：从上到下，第一电离能呈减小趋势。(3)元素的第一电离能大小还与其原子的核外电子排布(特别是外围电子排布)有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。例如，Mg的外围电子排布为3s2，s轨道处于全充满状态，P的外围电子排布为3s23p3，p轨道处于半充满状态，因而Mg、P的第一电离能相对较高。二、电负性1.M(g) M2所需的能量是否是其第一电离能的2倍？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。2.以钠、镁、铝为例说明元素的主要化合价与各级电离能的关系。提示：钠原子的第一电离能较低，而第二电离能突跃式变高，也就是说，钠的第一电离能远远小于它的第二电离能。这说明钠原子很容易失去一个电子成为1价的阳离子，从而形成稳定状态，此时原子核对外层电子的吸引作用变得更强，不易再失去第2个电子。因此，钠元素的常见化合价为1价。同理可分析镁和铝。3.按照电负性的递变规律可推测：元素周期表中的电负性最强元素和电负性最弱的元素位于周期表中的哪个位置？提示：根据电负性的递变规律，在周期表中，越往右，电负性越大；越往下，电负性越小，由此可知，电负性最强的元素位于周期表的右上方，最弱的元素位于周期表的左下方。教师点拨区对应学生用书P017一、电离能及其应用 1.电离能(1)第一电离能每个周期的第一种元素(氢和碱金属)第一电离能最小，稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左到右主族元素的第一电离能呈增大的趋势(有反常)。同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。(2)逐级电离能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，以后再失去的电子都是能量较低的电子，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更强，从而电离能越来越大。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。如下表所示：钠、镁、铝的电离能(kJmol1) 2.电离能的应用(1)确定元素核外电子的排布如Li：I1I2I3，表示Li元素原子核外的三个电子排布在两个能层(K、L能层)上，而且最外层上只有一个电子。(2)确定元素在化合物中的化合价如K元素I1I2I3 ，表示K原子容易失去一个电子形成1价阳离子。(3)判断元素的金属性、非金属性强弱I1越大，元素的非金属性就越强；I1越小，元素的金属性就越强。特别提醒由电离能的递变规律可知：同周期主族元素从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，但A族的Be、Mg、Ca的第一电离能较同周期A族的B、Al、Ga的第一电离能要大；A族的N、P、As的第一电离能较同周期A族的O、S、Se的第一电离能要大。这是由于A族元素的最外层电子排布为ns2，为全充满状态，而A族元素的最外层电子排布为ns2np3，为半充满状态，较稳定。练习与实践1.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解析同周期元素从左到右第一电离能呈逐渐增大的趋势，碱金属第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，A正确，C错误；镁的价电子排布为3s2，铝的价电子排布式为3s23p1，镁为全充满状态，较难失去电子，故其第一电离能要大于铝的第一电离能，B错误；根据同主族、同周期主族元素第一电离能的递变规律可以推测，第一电离能KCaI(硒)I(砷)I(硒)I(溴)I(硒)(3)估计1 mol气态钙原子失去最外层一个电子所需能量(E)的范围：_kJEI(硒)、I(溴)I(硒)。(3)根据同主族、同周期第一电离能的变化规律可以推测：I(K)I(Ca)Y，下列说法中错误的是()A.第一电离能Y可能小于XB.气态氢化物的稳定性：HmY强于HnXC.非金属性：XYD.X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价答案B解析A据电负性XY推知，原子序数XY，由于同周期元素，第一电离能Y可能小于X，例如Na的第一电离能小于Mg；也可能是Y大于X，例如Mg的第一电离能大于AlB氢化物稳定性HmY弱于HnXC电负性越大，非金属性越强D电负性值大的吸引电子能力强，在化合物中显负价，电负性值小的吸引电子能力弱，在化合物中显正价4.不能说明X的电负性比Y的电负性大的是()A.与H2化合时X单质比Y单质容易B.X的最高价氧化物的水化物的酸性比Y的最高价氧化物的水化物的酸性强C.X原子的最外层电子数比Y原子最外层电子数多D.X单质可以把Y从其氢化物中置换出来答案C解析X的电负性比Y的电负性大，即X的非金属性强于Y的非金属性，A、B、D均能说明X的非金属性强于Y的非金属性，而C不能，非金属性强弱取决于得电子难易程度而不是最外层电子数目多少。方法规律电负性应用的局限性(1)电负性描述的是原子核对电子吸引能力强弱，并不是把电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。(2)并不是所有电负性差值大于1.7的两元素间形成的化学键一定为离子键，电负性差值小于1.7的元素间一定形成共价键，应注意一些特殊情况。本课小结1.某元素的气态原子失去一个电子形成1价气态阳离子所需要的最低能量叫做该元素的第一电离能。同主族元素从上到下第一电离能变小，同周期主族元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但A与A族出现反常。2.电负性是用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小的，同周期从左到右，主族元素的电负性逐渐变大，同主族从上到下，元素的电负性逐渐变小。学习效果检测对应学生用书P0191.下列原子的价电子排布中，对应第一电离能最大的是()A.ns2np1 B.ns2np2 C.ns2np3 D.ns2np4答案C解析当原子轨道处于全满、半满时，具有的能量较低，原子比较稳定，第一电离能较大。2.元素X的各级电离能数据如下：I1I2I3I4I5I6I/(kJmol1)57818172745115781483118378则元素X的常见价态是()A.1 B.2 C.3 D.6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。3.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，第一电离能是气态原子失去核外一个电子形成1价气态阳离子需要的最小能量；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。故A、B、C均不正确。4.下列说法正确的是()A.第A族元素中，O的电负性最小B.最外层都只有一个电子的原子，其性质一定完全相同C.元素的电负性越大，表示该元素原子在化合物中吸引电子的能力越强D.同一周期，从左到右，主族元素的电负性逐渐减小答案C解析同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则第A族元素中，O的电负性最大，A错误；最外层都只有一个电子的原子，如Na和H，其性质不同，B错误；同一周期，随着原子序数的增大，主族元素的电负性逐渐增大，D错误。5.元素电负性随原子序数的递增而增强的是()A.NaKRb B.NPAsC.OSCl D.SiPCl答案D解析根据同周期主族元素从左到右，元素的电负性逐渐增大；同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小的规律来判断。6.锂和镁在元素周期表中的特殊“对角线”关系，使它们的性质相似。下列有关锂及其化合物叙述正确的是()A.Li2SO4难溶于水B.Li与N2反应产物是Li3NC.LiOH易溶于水D.LiOH与Li2CO3受热都很难分解答案B解析解本题注意抓住锂和镁性质相似，Li2SO4易溶于水，LiOH难溶于水，Li2CO3受热易分解。课时作业对应学生用书P0751.下列是几种原子的基态电子排布，电负性最大的原子是()A.1s22s22p4 B.1s22s22p63s23p3C.1s22s22p63s23p2 D.1s22s22p63s23p64s2答案A解析根据四种原子的基态电子排布可知，选项A有两个电子层，最外层有6个电子，应最容易得到电子，电负性最大。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()A.K、Na、Li B.Al、Mg、NaC.N、O、C D.Cl、S、P答案A解析利用在同周期从左右主族元素第一电离能增大(除A、A族反常外)，原子半径减小；同主族从上下元素第一电离能减小，原子半径增大来判断。3.下列对电负性的理解不正确的是()A.电负性是元素固有的性质，与原子结构无关B.电负性是人为规定的一个相对数值，不是绝对标准C.根据电负性的大小，可判断化合物XY中两元素化合价的正负D.电负性的大小反映了不同元素的原子对键合电子吸引力的大小答案A解析电负性的大小反映了不同元素的原子对键合电子吸引力的大小，与原子结构有关。4.X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm和Yn两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确的是()A.X的原子半径小于YB.X和Y的核电荷数之差为mnC.电负性XYD.第一电离能XY答案D解析Xm和Yn两种离子的核外电子排布相同，则质子数XY，原子半径XY。X比Y更易失电子，第一电离能XY，电负性XY。X与Y的核电荷数之差为mn。5.在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分，下列各对原子形成的化学键中共价键成分最少的是()A.Li，F B.Na，F C.Na，Cl D.Mg，O答案B解析F、Cl、O三者中F的电负性最大，Li、Na、Mg三者中Na的电负性最小，所以共价键成分最少的为B项。6.五种短周期元素的原子半径、最高正化合价及最低负化合价见下表：元素代号LMQRT原子半径/nm0.1600.0890.1430.1020.074化合价2236，22下列叙述正确的是()A.L、M的单质与稀盐酸反应速率LMB.Q、T两元素间可形成两性化合物C.R、T两元素的氢化物稳定性H2RH2TD.L、R两元素的简单离子的核外电子数可能相等答案B解析先由表中提供的数据推出M是铍元素、L是镁元素、Q是铝元素、R是硫元素、T是氧元素。据此可知Q和T形成的化合物是Al2O3，是一种两性化合物，选项B正确。7.同周期的X、Y、Z三种元素，已知其最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是HXO4H2YO4H3ZO4，则下列各判断中正确的是()A.原子半径：XYZB.元素的非金属性：XYZC.气态氢化物稳定性：XYJHC.G元素的单质不存在同素异形体D.I在DB2中燃烧生成两种化合物答案B解析根据元素的化合价，结合其原子半径的大小，可推出A是氟、B是氧、D是碳、E是氯、G是磷、H是铝、I是镁、J是钠。分析可知，A的单质F2与水剧烈反应，不能将E(Cl2)单质从HE3(AlCl3)的溶液中置换出来；G(磷)存在同素异形体(白磷、红磷)；I(镁)在DB2(CO2)中燃烧生成一种化合物MgO和一种单质C。故选项A、C、D均不正确。9.如图为元素周期表中短周期的一部分，关于Y、Z、M的说法正确的是()A.电负性：YZMB.离子半径：MZ2YC.ZM2分子中各原子的最外层均满足8电子稳定结构D.元素Y、Z、M的第一电离能：ZYM答案C解析由图示关系可推知：X为氦元素，Y为氟元素，M为氯元素，Z为硫元素。A项，元素的电负性关系为FClS，错误；B项，离子半径关系为S2ClF，错误；C项，SCl2的电子式为，正确；D项，元素第一电离能大小关系为FClS，错误。10.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种化学元素。(1)写出e元素的核外电子排布式：_。(2)上述第3周期元素中第一电离能(I1)最大的是_(用元素符号表示，下同)，c和f的I1大小关系是_。答案(1)1s22s22p63s23p63d14s2(2)ArMgAl解析周期表中所列13种元素am依次是Na、H、Mg、Sr、Sc、Al、Ge、C、P、O、Te、Cl、Ar，其中Na、Mg、Al、P、Cl、Ar属于第3周期元素，Ar的I1最大。Mg、Al的核外电子排布分别为1s22s22p63s2、1s22s22p63s23p1，Mg中最外电子层为全充满状态，故其I1比Al的I1大。11.已知元素的电负性和原子半径一样，也是元素的一种基本性质。下面给出了14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLi电负性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi电负性1.23.00.93.52.12.51.8试结合元素周期律知识完成下列问题：(1)根据上表给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是_。(2)由上述变化规律可推知，短周期主族元素中，电负性最大的元素是_，电负性最小的元素是_，由这两种元素构成的化合物属于_(填“离子”或“共价”)化合物，并用电子式表示该化合物的形成过程：_。答案(1)元素的电负性随着原子序数的递增呈周期性的变化(或同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)(2)FNa离子解析(1)根据表中的数据，结合题干信息知，电负性是元素的一种基本性质，而元素的性质是随元素的原子序数递增而呈规律性变化的。这样我们可以把表中给出的14种元素的电负性按原子序数由大到小的顺序整理如下：元素LiBeBCNOF电负性1.01.52.02.53.03.54.0元素NaMgAlSiPSCl电负性0.91.21.51.82.12.53.0经过上述整理后可以看出：从39号元素，元素的电负性由小到大；从1117号元素，元素的电负性也是由小到大。所以元素的电负性同原子半径一样随着原子序数的递增呈周期性的变化(即同周期主族元素，从左到右，电负性逐渐增大)。(2)根据上述规律不难得出短周期主族元素中，电负性最大的元素为F，电负性最小的元素为Na，二者形成的化合物NaF为典型的离子化合物，从而不难用电子式表示NaF的形成过程。12.仔细观察示意图：，回答下列问题：(1)B的原子结构示意图为_，B元素位于元素周期表的第_周期_族。(2)铍的最高价氧化物的水化物是_化合物(填“酸性”“碱性”或“两性”)，证明这一结论的有关离子方程式是_。(3)根据周期律知识，硼酸酸性比碳酸_，理由是_。 (4)根据Mg在空气中的燃烧情况，Li在空气中燃烧生成产物为_ (用化学式表示)。答案(1)2A(2)两性Be(OH)22OH BeO2H2O，Be(OH)22H Be22H2O(3)弱硼的非金属性比碳弱(4)Li2O、Li3N解析(1)B是5号元素，原子结构示意图为。(2)Be(OH)2与Al(OH)3的化学性质相似，但差别在于Be的化合价是2价。(3)B比C的非金属性弱。(4)Mg在空气中与O2、CO2、N2反应得MgO、Mg3N2，将Li与Mg类比得答案。