鲁科版选修3 第1章第3节 原子结构与元素性质（第1课时） 学案.doc

第3节 原子结构与元素性质第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_叫做电离能，常用符号_表示，单位为_。(2)第一电离能是指处于_原子失去_电子，生成_价气态阳离子所需要的能量，符号为i1。m(g)=m(g)ei1(3)第二电离能是指由_阳离子再失去_电子形成_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)ei2m2(g)=m3(g)ei3同一元素的电离能按i1、i2、i3顺序，变化规律是_。2电离能的意义电离能越小，表示在气态时该原子越_失去电子；反之，电离能越大，表示在气态时该原子_失去电子。因此，运用电离能数值可以判断金属原子在气态时_的难易程度。3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，从左到右，元素的第一电离能总体上逐渐_，表示元素原子越来越_失去电子。原因：随着核电荷数增大，_。同一主族，自上而下，元素的第一电离能逐渐_，表明元素原子越来越_失去电子。原因：_。过渡元素的第一电离能变化_，同一周期，从左到右，第一电离能略有_。原因：对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在_轨道上，原子核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。同周期a族和a族元素的第一电离能的变化出现反常的原因是：_。1.电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。(1)核电荷数、原子半径对电离能的影响同周期元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子半径减小，i1总体上有增大的趋势。碱金属元素的i1最小，稀有气体元素的i1最大。同主族元素从上到下，原子半径增大起主要作用，元素的i1逐渐减小。(2)核外电子层排布对电离能的影响某原子或离子具有全充满、半充满的电子排布时，电离能较大。如a族元素、a族元素比同周期左右相邻元素的i1都大，原因是第a族最外层ns2全充满，a族最外层np3半充满，比较稳定。各周期稀有气体元素的i1最大，原因是稀有气体元素的原子各轨道具有全充满的稳定结构。zn(3d104s2)比同周期相邻元素的电离能大。2元素第一电离能的周期性递变规律是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果。1请回答下列问题：(1)元素的第一电离能：al_(填“”或“”，下同)si，si_s。(2)第一电离能介于b、n之间的第2周期元素有_种。(3)依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照右图b、f元素的位置，用小黑点标出c、n、o三种元素的相对位置。(4)s、n、o三种元素第一电离能由大到小的顺序为_。(5)根据元素周期律，原子半径ga_(填“大于”或“小于”，下同)as，第一电离能ga_as。2下列原子的价电子排布式中，对应的第一电离能最大的是()a3s23p1 b3s23p2 c3s23p3 d3s23p4二、电离能的应用1碱金属元素随核电荷数增大，元素的第一电离能_，碱金属元素的金属性逐渐_，一般来说，元素的第一电离能越小，元素的金属性_。2下表为na、mg、al的电离能(kjmol1)。元素电离能namgali1496738577i24 5621 4511 817i36 9127 7332 745i49 54310 54011 575分析上表中各元素电离能的变化，回答下列问题：(1)为什么同一元素的电离能逐级增大？(2)钠原子为什么容易失去1个电子成为1价的阳离子？(3)上表中能够说明镁、铝原子通常分别形成mg2、al3的依据是什么？3根据锂元素逐级电离能数据可知，i1i2in1，则该元素最高化合价为n价；若各级电离能都较大，则为稀有气体元素。4(1)元素铜和镍的第二电离能如下表元素cuni第二电离能i2(kjmol1)1 9581 753i2(cu)i2(ni)的原因是_。(2)mn、fe均为第4周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于下表：元素mnfe电离能/kjmol1i1717759i21 5091 561i33 2482 957锰元素位于第4周期第b族。请写出基态mn2的价电子排布式_，比较两元素的i2、i3可知，气态mn2再失去1个电子比气态fe2再失去1个电子难，对此你的解释是_。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2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3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4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(当只有k层时为1s2)的原子，第一电离能较大d对于同一元素而言，原子的电离能i1i2i35下图表示前18号元素的原子序数和气态原子失去核外第一个电子所需的能量(kjmol1)的变化图像。其中a、b、c各点表示的元素是()an、s、p bf、cl、oche、ne、ar dsi、c、b6请完成下列各题：(1)mg元素的第一电离能比al元素的_，第2周期元素中，元素的第一电离能比铍大的有_种。(2)碳原子的核外电子排布式为_。与碳同周期的非金属元素n的第一电离能大于o的第一电离能，原因是_。(3)a、b均为短周期金属元素。依据下表数据，写出b原子的电子排布式：_。电离能/kjmol1i1i2i3i4a9321 82115 39021 771b7381 4517 73310 540(4)根据下表所列元素的各级电离能i/kjmol1的数据，下列判断中错误的是_(填字母)。元素i1i2i3i4x5004 6006 9009 500y5801 8002 70011 600a.元素x的常见化合价为1价b元素y可能为a族元素c元素x与氯形成化合物时，化学式可能是xcld元素y在化学性质上与锡相似答案精析新知导学一、1(1)最小能量ikjmol1(2)基态的气态一个1(3)1价气态一个2依次增大2容易越难失去电子3(2)增大难原子半径逐渐减小，核对外层电子的有效吸引作用依次增强减小容易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不太规则增加(n1)d或(n2)fa族的元素原子的最外层原子轨道为ns2全充满稳定状态；a族元素原子的最外层原子轨道为np3半充满的稳定状态活学活用1(1)os(5)大于小于2c二、1减小增强越强2(1)原子失电子时，首先失去的是能量最高的电子，故第一电离能较小，原子失去电子后变成阳离子，离子半径变小，核电荷对电子的引力增强，从而使电离能逐级增大。(2)钠原子的i2i1，说明钠原子很容易失去1个电子成为1价阳离子，形成na为1s22s22p6稳定结构后，核对外层电子的有效吸引作用变得更强。因此，钠元素常见价态为1价。(3)说明镁原子通常形成2价阳离子的依据是i3i2。说明铝原子通常形成3价阳离子的依据是i4i3。3两1活学活用3(1)al(2)a解析(1)因为i4i3，所以该元素原子最外层有3个电子，为铝元素。(2)元素m的各级电离能逐渐增大，i1和i2差别较小，但i3i2i1，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。4(1)cu失去的是全充满稳定的3d10电子，ni失去的是4s1电子(2)3d5由mn2转化为mn3时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；而fe2转化为fe3时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对要少解析(1)cu的原子序数为29，cu的价电子排布式为3d104s1，cu的价电子排布式为3d10,3d轨道全充满，属于稳定状态；ni的原子序数为28，ni的价电子排布式为3d84s2，ni的价电子排布式为3d84s1,4s轨道只有1个电子，故ni的第二电离能相对较小。(2)b元素的族序数价电子数，周期序数电子层数，所以基态mn原子价电子排布式为3d54s2，mn2的价电子排布式为3d5。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，所以气态mn2再失去一个电子比气态fe2再失去一个电子难。达标检测1d电离能小的元素原子易失电子，大的易得电子，所以a、b项正确；c项为第二电离能的定义，正确；d项，电离能有时并不和金属活动性顺序一一对应。2d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，a项不正确；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，b项不正确；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，c项不正确。3a同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大，a项正确，c项不正确；由于mg价电子排布为3s2，而al为3s23p1，故铝的第一电离能小于mg的，b项不正确；d中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，d项不正确。4b第一电离能越小，表明该元素原子越易失去电子，活泼性越强，a项正确；同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，第一电离能一般来说依次增大，但有反常，如第一电离能：no、mgal，b项错误；c项所述元素为零族元素，性质稳定，第一电离能都较大。5ca、b、c的第一电离能是各自周期中最大的，即最难失电子，故a、b、c是各自周期中的稀有气体元素he、ne、ar。6(1)大5(2)1s22s22p2n原子的2p轨道达到半充满结构，比较稳定(3)1s22s22p63s2(4)d解析(1)mg的价电子排布式为3s2,3s为全充满稳定结构；al的价电子排布式为3s23p1,3p轨道不是稳定结构。元素第一电离能mgal。第2周期元素的第一电离能比be元素第一电离能大的元素有c、n、o、f、ne共5种。(2)o原子和n原子的价电子排布分别为2s22p4,2s22p3，n原子的2p轨道半充满，结构比较稳定，所以第一