2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第3節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 第1課時學(xué)案 魯科版選修3.doc

《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第3節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 第1課時學(xué)案 魯科版選修3.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 第1章 原子結(jié)構(gòu) 第3節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì) 第1課時學(xué)案 魯科版選修3.doc（14頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

第1課時　電離能及其變化規(guī)律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.知道原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)間的關(guān)系規(guī)律。2.正確理解元素電離能的含義及其變化規(guī)律，會用電離能的概念分析解釋元素的某些性質(zhì)。 一、元素的電離能及其變化規(guī)律 1．元素第一電離能的概念與意義 (1)概念： ①電離能：氣態(tài)原子或氣態(tài)離子失去一個電子所需的最小能量。符號：I，單位：kJmol－1。 ②逐級電離能： 第一電離能：處于基態(tài)的氣態(tài)原子失去一個電子轉(zhuǎn)化為正一價氣態(tài)離子所需要的能量叫做第一電離能。元素第一電離能符號：I1。 第二電離能：氣態(tài)正一價離子再失去一個電子成為氣態(tài)正二價離子所需的能量叫做第二電離能；第三電離能和第四、第五電離能依此類推。 通常情況下，第一電離能小于第二電離能小于第三電離能…… (2)意義：可以衡量元素的原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個電子。 2．元素第一電離能變化規(guī)律 (1)元素第一電離能的變化趨勢如下圖所示： (2)觀察分析上圖，回答下列問題： ①對同一周期的元素而言，從左到右，元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢，表示元素原子越來越難失去電子。 ②同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小，表明自上而下原子越來越易失去電子。 ③具有全充滿、半充滿及全空的電子構(gòu)型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大。如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大，N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。 1.電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的核外電子排布。 (1)核電荷數(shù)、原子半徑對電離能的影響 ①同周期元素具有相同的電子層數(shù)，從左到右核電荷數(shù)增大，原子半徑減小，I1總體上有增大的趨勢。堿金屬元素的I1最小，稀有氣體元素的I1最大。 ②同主族元素從上到下，原子半徑增大起主要作用，元素的I1逐漸減小。 (2)核外電子排布對電離能的影響 某原子或離子具有全充滿、半充滿或全空時的電子排布時，電離能較大。如第ⅡA族元素、第ⅤA族元素比同周期左右相鄰元素的I1都大，原因是第ⅡA族元素最外層ns2全充滿，第ⅤA族元素最外層np3半充滿，比較穩(wěn)定。各周期稀有氣體元素的I1最大，原因是稀有氣體元素的原子各軌道具有全充滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。Zn(3d104s2)比同周期相鄰元素的電離能大。 2．元素第一電離能的周期性遞變規(guī)律是原子半徑、核外電子排布周期性變化的結(jié)果。 例1　下列有關(guān)電離能的說法，正確的是(　　) A．第一電離能越大的原子失電子的能力越強 B．第一電離能是元素的原子失去核外第一個電子需要的能量 C．同一周期中，主族元素原子第一電離能從左到右越來越大 D．同主族元素，隨原子序數(shù)的遞增，第一電離能逐漸減小 答案　D 解析　①第一電離能是氣態(tài)電中性原子失去核外第一個電子需要的能量；②元素原子的第一電離能越大，表示該元素的原子越難失去電子；③從總的變化趨勢上看，同一周期中元素的第一電離能從左到右逐漸增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。 例2　下列原子的價電子排布式中，對應(yīng)的第一電離能最大的是(　　) A．3s23p1 B．3s23p2 C．3s23p3 D．3s23p4 答案　C 解析　由于能量3p>3s，因而先失去3p軌道上的電子，而C項3s23p3中3p軌道半充滿，是較穩(wěn)定狀態(tài)，因而更難失去第1個電子。 方法規(guī)律 (1)影響電離能大小的因素主要有核電荷數(shù)、原子半徑和核外電子排布。 (2)比較元素電離能大小時，要特別注意原子軌道在全充滿、半充滿和全空時元素的電離能較大。 二、電離能的應(yīng)用 1．堿金屬元素隨核電荷數(shù)增大，元素的第一電離能減小，堿金屬元素的金屬性逐漸增強，一般來說，元素的第一電離能越小，元素的金屬性越強。 2．下表為Na、Mg、Al的電離能(kJmol－1)。 　　　　　元素 電離能 Na Mg Al I1 496 738 578 I2 4 562 1 451 1 817 I3 6 912 7 733 2 745 I4 9 543 10 540 11 575 分析上表中各元素電離能的變化，回答下列問題： (1)為什么同一元素的電離能逐級增大？ 答案　原子失電子時，首先失去的是能量最高的電子，故第一電離能較小，原子失去電子后變成陽離子，離子半徑變小，原子核對電子的引力增強，從而使電離能逐級增大。 (2)鈉原子為什么容易失去1個電子成為＋1價的陽離子？ 答案　鈉原子的I2?I1，說明鈉原子很容易失去1個電子成為＋1價陽離子，形成Na＋為1s22s22p6穩(wěn)定結(jié)構(gòu)后，原子核對外層電子的有效吸引作用變得更強。因此，鈉元素常見價態(tài)為＋1價。 (3)上表中能夠說明鎂、鋁原子通常分別形成Mg2＋、Al3＋的依據(jù)是什么？ 答案　說明鎂原子通常形成＋2價陽離子的依據(jù)是I3?I2。說明鋁原子通常形成＋3價陽離子的依據(jù)是I4?I3。 3．根據(jù)鋰元素逐級電離能數(shù)據(jù)可知，I1?I2I1，I3突躍式變大，即失去2個電子后，再失去電子變?yōu)椋?價陽離子卻非常困難，說明元素M失去2個電子后達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 1．下列關(guān)于電離能的理解中錯誤的是(　　) A．電離能可以表示原子或離子失去電子的難易程度 B．某原子的電離能越小，表示在氣態(tài)時該原子越容易失去電子 C．第二電離能是氣態(tài)＋1價陽離子失去一個電子所需要的最小能量 D．電離能跟金屬活動性順序是對應(yīng)的 答案　D 解析　電離能小的元素原子易失電子，大的易得電子，所以A、B項正確；C項為第二電離能的定義，正確；D項，電離能有時并不和金屬活動性順序一一對應(yīng)。 2．下列說法正確的是(　　) A．第3周期所含的元素中鈉的第一電離能最小 B．鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大 C．在所有元素中，氟的第一電離能最大 D．鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大 答案　A 解析　同周期中堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體最大，A項正確，C項不正確；由于Mg價電子排布為3s2，而Al為3s23p1，故鋁的第一電離能小于Mg的，B項不正確；D中鉀比鎂更易失電子，鉀的第一電離能小于鎂的，D項不正確。 3．下圖表示前18號元素的原子序數(shù)和氣態(tài)原子失去核外第一個電子所需的能量(kJmol－1)的變化圖像。其中A、B、C各點表示的元素是(　　) A．N、S、P B．F、Cl、O C．He、Ne、Ar D．Si、C、B 答案　C 解析　A、B、C的第一電離能是各自周期中最大的，即最難失電子，故A、B、C是各自周期中的稀有氣體元素He、Ne、Ar。 4．元素周期表第3周期所含主族元素中，第一電離能最大和最小的兩元素形成的化合物是(　　) A．Na2S B．MgCl2 C．NaCl D．AlCl3 答案　C 解析　第3周期主族元素中，第一電離能最大的元素為Cl，第一電離能最小的元素為Na，二者形成的化合物為NaCl。 5．請完成下列各題： (1)Mg元素的第一電離能比Al元素的________，第2周期元素中，元素的第一電離能比鈹大的有________種。 (2)碳原子的核外電子排布式為___________________________________________。 與碳同周期的非金屬元素N的第一電離能大于O的第一電離能，原因是______________ ________________________________________________________________________。 (3)A、B均為短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù)，寫出B原子的電子排布式：________________________。 電離能/kJmol－1 I1 I2 I3 I4 A 932 1 821 15 390 21 771 B 738 1 451 7 733 10 540 答案　(1)大　5　(2)1s22s22p2　N原子的2p軌道達(dá)到半充滿結(jié)構(gòu)，比較穩(wěn)定　(3)1s22s22p63s2 解析　(1)Mg的價電子排布式為3s2,3s為全充滿穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Al的價電子排布式為3s23p1,3p軌道不是穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。元素第一電離能Mg＞Al。第2周期元素的第一電離能比Be元素第一電離能大的元素有C、N、O、F、Ne共5種。(2)O原子和N原子的價電子排布分別為2s22p4,2s22p3，N原子的2p軌道半充滿，結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，所以第一電離能大。(3)由A、B元素的各級電離能可看出，A、B兩元素容易失去兩個電子形成＋2價金屬陽離子，故A、B元素屬于ⅡA族的元素，由同主族元素電離能變化規(guī)律可知，B元素為鎂元素，其原子的電子排布式為1s22s22p63s2。 [對點訓(xùn)練] 題組1　電離能及其變化規(guī)律 1．下列說法中不正確的是(　　) A．同主族元素，隨著電子層數(shù)的增加，I1逐漸減小 B．同周期元素，隨著核電荷數(shù)的增加，I1逐漸增大 C．通常情況下，電離能I1I1(硒)?、贗1(砷)I1(硒) ④I1(溴)I1(硒)，I1(溴)>I1(硒)。 (3)10號元素是稀有氣體元素氖，已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，此時失去一個電子就需要很高的能量。 (4)根據(jù)同主族、同周期元素第一電離能的變化規(guī)律可以推測：1 mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子比同周期元素鉀要難，比同主族元素Mg要容易，故其E值應(yīng)在E(鉀)與E(鎂)之間。