2018-2019学年高中化学 第1章 原子结构 第3节 第1课时 电离能及其变化规律学案 鲁科版选修3

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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kJ·mol－1。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－　

2、I1原子为基态时，失去电子时消耗的能量最低。(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：①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

3、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。③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(n－1)d或(n－2)f轨道上，原子核对外层

4、电子的有效吸引作用变化不是太大。④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

5、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I1

6、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　同周期中碱金属的第一电离能最小，稀有气体的第一电离能最大，故A正确，C不正确；由于镁的价电子排布为3s2(3p轨道全空)，而Al的价电子排布为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的，B不正确；钾比镁活泼更易失电子，钾的第一电离能小于镁，D错误。二　电离能的应用1．比较金属的活泼性和元素的金属性碱金属元素的第一电离能越小，碱金属元素的原子越容易失去电子，碱金属的活泼性越强；一般情况下，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强。2．判断原子易失去电子的数目和元

7、素的化合价下表为Na、Mg、Al的电离能(kJ·mol－1)。　　　　　元素　　　　　NaMgAlI1496738577I2456214511817I3691277332745I495431054011575分析上表中各元素电离能的变化，回答下列问题：(1)钠原子为什么容易失去1个电子成为＋1价的阳离子？答案　钠原子的I2≫I1，说明钠原子很容易失去1个电子成为＋1价阳离子，形成Na＋：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。一般情况下，钠原子不能形成＋2价阳离子。(2)上表中能够说明镁、铝原

8、子通常分别形成Mg2＋、Al3＋的依据是什么？答案　说明镁原子通常形成＋2价阳离子的依据是I3≫I2。说明铝原子通常形成＋