3、原子结构与元素性质 (2).ppt

第一章第三节原子结构与元素性质 量子力学原子结构模型发展史 第一章第三节原子结构与元素性质第一课时电离能 学习目标 1 知识与技能目标 了解电离能的概念与内涵 认识主族元素电离能的变化规律 知道电离能与元素化合价的关系 使学生体会原子结构与与元素周期律的本质联系 2 过程与方法目标 让学生体会用定量思想认识元素的性质 3 情感态度与价值观目标 引导学生在量子力学模型的基础上 对 结构 位置 性质 关系的认识有一个本质的提升 学习重点 电离能的含义和变化规律的理解 学习难点 对电离能的应用的理解 1请同学们写出第3周期和VA族元素原子的价电子排布 2根据写出的价电子排布分析元素周期表中元素原子得失电子能力的变化规律并解释 族 周期 IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA 运用结论分析下面几组元素的原子得失电子能力的强弱 1 RbNaSClLiMg 学以致用 同主族 同周期 如何比较呢 在科学研究和生产实践中 仅有定性的分析往往是不够的 为此 人们用电离能 电负性来定量的衡量或比较原子得失电子能力的强弱 表1 3 2第三周期元素 除Ar 的第一电离能的变化 表1 3 3VA族元素的第一电离能的变化 结合上表请分析 1 电离能描述的是元素的哪种性质 2 你能分析第一电离能的数值和性质的关系吗 想一想 1 什么是电离能 2 符号 单位和表示方法 3 元素第一电离能大小与原子失电子能力有何关系 交流研讨 一 电离能及其变化规律1 定义 2 符号 单位 分类及表示式 3 意义 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 I M g M g e I1 第一电离能 表示原子或离子失去电子的难易程度 电离能越小 该气态原子越容易失去电子 电离能越大 气态时该原子越难失去电子 故可判断金属原子在气态时失电子的难易程度 M g M2 g e I2 第二电离能 M2 g M3 g e I3 第三电离能 KJ mol 而处于基态的气态原子失去一个电子 生成 1价气态阳离子所需的能量称为第一电离能 1 已知1molM g e M g 时所需的最低能量为738kJ 则M元素的I1 2 已知钠元素的I1 496kJ mol 则1molNa g e Na g 时所需的最低能量为 738kJ mol 496kJ M g M2 g 2e 所需能量是不是第二电离能 思考感悟 提示 由第二电离能概念知M g M2 g e 所需能量为第二电离能 而不是失去2个e 所需要的能量 小试牛刀 观察分析下图元素第一电离能的变化情况 寻找它们的变化有哪些规律 从原子结构的角度分析为什么 同时你是否还能发现一些问题 结合课本 请讨论总结 合作探究 规律和问题 1 在同一周期中第一电离能最小的是碱金属元素 最大的是稀有气体元素 3 同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小 4 在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能 2 同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势 1 在同一周期中第一电离能最小的是碱金属元素 最大的是稀有气体元素 为什么 因为碱金属元素原子的外围电子排布式为nS1 在同周期中 除稀有气体 原子半径最大 核对外层电子引力最小 最容易失去最外层的一个电子 所以碱金属元素的第一电离能在同一周期中最小 而稀有气体元素原子的外围电子排布式为nS2nP6 He为1S2 是稳定结构 在同一周期中最难失去电子 所以在同一周期中稀有气体的第一电离能最大 提示 从它们的原子的外围电子排布式和原子结构的特点来思考 2 同一周期元素的第一电离能从左到右元素的第一电离能总体上是呈增大趋势 为什么 提示 从原子结构的变化来解释 因为同一周期从左到右随着核电荷数的增加 元素原子半径减少 核对外层电子引力逐渐增大 失电子所需的能量呈增加趋势 即元素的第一电离能呈增大趋势 3 同一主族元素的第一电离能从上到下 元素第一电离能逐渐减小 为什么 提示 从同主族的原子结构变化来回答 因为同一主族从上到下 随着核电荷数的增加 电子层数增加 原子半径增大 核对外层电子的引力减小 失电子所需的能量减小 元素第一电离能逐渐减小 4 在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电离能 为什么 提示 请同学们先写出Be B N O Mg Al P S的电子排布式 并作比较 Be 1S22S22P0 B 1S22S22P1 N 1S22S22P3 O 1S22S22P4 Mg 1S22S22P63S23P0 Al 1S22S22P63S23P1 P 1S22S22P63S23P3 S 1S22S22P63S23P4 重点探究 洪特特例 由洪特特例知 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 或半充满 p3 d5 f7 或全充满 p6 d10 f14 结构时原子处于能量较低状态 即洪特规则特例 所以失电子所需能量较大 即I1较大 而Be N Mg P元素的原子结构恰好满足这一点 所以导致它们的第一电离能大于它们相邻元素 小结 3 4 元素第一电离能的变化规律 同一周期从左到右元素的第一电离能总体上是呈逐渐增大趋势 反常 同一主族从上到下 元素第一电离能逐渐减小 即元素第一电离能随着元素核电荷数的递增呈现周期性变化 知识整合 例1 O S Se 2 2013 山东高考节选 第一电离能介于B N之间的第二周期元素有 种 3 1 判断下列元素间的第一电离能的大小 NaK ON NP FNe MgAl SP ClS 2 将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列 1 KNaLi 2 BCBeN 3 HeNeAr 答案 1 LiNaK 2 NCBeB 3 HeNeAr 迁移应用 举一反三 变式训练 B 问题1 已知锂 为什么锂元素的I2远大于I1 而镁元素的I3远大于I1 I2 用所学的原子结构或离子结构知识解释 问题2 观察并思考 为什么钠元素的常见价态为 1价 镁元素的为 2价 铝元素的为 3价 化合价与原子结构有什么关系 1 提示锂离子和镁离子的电子排布式为 Li 1S2是稳定结构 Mg2 1S22S22P6 它的P轨道为全充满 结构稳定 如果它们再要失去电子 所需的能量就很大 2 分析结果 钠原子的第一电离能较低 而第二电离能突越式变高 也就是说 I2 I1 这是由于层与层之间电离能相差很大 电离能数值在层与层电子之间呈突跃性变化 这说明钠原子很容易失去一个电子成为 1价阳离子 形成稀有气体元素原子的稳定状态后 核对外层电子的有效吸引作用变得更强 不再失去第2个电子 因此 钠元素的常见化合价为 1价 同理分析镁和铝 交流研讨 电离能与元素的化合价 判断金属原子在气态时失电子的难易 电离能越小 表明该原子越易失去电子 拓展应用 根据同一原子的逐级电离能突跃判断元素的化合价 同时也是核外电子分层排布的有力证明 知识升华 1 2013 镇江高二调研 已知X Y是主族元素 I为电离能 单位是kJ mol 根据下表所列数据判断错误的是 A 元素X的常见化合价是 1价B 元素X与氯形成化合物时 化学式可能是XClC 元素Y是 A族的元素D 若元素Y处于第3周期 它可与冷水剧烈反应 成功体验 D 随原子序数递增 第一电离能呈周期性变化 同周期从左到右有增大趋势 两处反常 A族 A族 同主族从上到下逐渐减小 第一电离能的递变又导致元素金属性周期性变化 第一电离能的周期性变化是由于原子结构周期性变化的结果 知识整合 结构决定性质 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 氟的电离能最大D 钾的第一电离能比镁的第一电离能大2 下列原子的价电子排布中 对应于第一电离能最大的是 A ns2np1B ns2np2C ns2np3D ns2np4 3 周期表第二周期原子序数相连的X Y Z三种元素的连续电离能 kJ mol 如下表 下列叙述正确的是 A X的原子电子层结构为1s22s1B Y为 A族元素 其元素符号为MgC Z的价电子数为3D X的原子半径小于Y的原子半径 A C AC 自我检测 4 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 E 砷 E 硒 E 砷 E 硒 E 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 随着原子序数的增大E值变