高中化学 第1章 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教案 鲁科版选修3-鲁科版高二选修3化学教案VIP免费

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．元素第一电离能的概念与意义(1)概念：①电离能：气态原子或气态离子失去一个电子所需的最小能量。符号：I，单位：kJ·mol－1。②逐级电离能：第一电离能：处于基态的气态原子失去一个电子转化为正一价气态离子所需要的能量叫做第一电离能。元素第一电离能符号：I1。第二电离能：气态正一价离子再失去一个电子成为气态正二价离子所需的能量叫做第二电离能；第三电离能和第四、第五电离能依此类推。通常情况下，第一电离能小于第二电离能小于第三电离能……(2)意义：可以衡量元素的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。2．元素第一电离能变化规律(1)每个周期的第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈增大趋势。(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐减小。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①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。②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)核外电子排布对电离能的影响某原子或离子具有全充满、半充满或全空时的电子排布时，电离能较大。如第ⅡA族元素、第ⅤA族元素比同周期左右相邻元素的I1都大，原因是第ⅡA族元素最外层ns2全充满，第ⅤA族元素最外层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。例1下列有关电离能的说法，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．同主族元素，随原子序数的递增，第一电离能逐渐减小答案D解析①第一电离能是气态电中性原子失去核外第一个电子需要的能量；②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；③从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1(N)>I1(O)。例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()A．3s23p1B．3s23p2C．3s23p3D．3s23p4答案C解析由于能量3p>3s，因而先失去3p轨道上的电子，而C项3s23p3中3p轨道半充满，是较稳定状态，因而更难失去第1个电子。方法规律(1)影响电离能大小的因素主要有核电荷数、原子半径和核外电子排布。(2)比较元素电离能大小时，要特别注意原子轨道在全充满、半充满和全空时元素的电离能较大。二、电离能的应用1．碱金属元素随核电荷数增大，元素的第一电离能减小，碱金属元素的金属性逐渐增强，一般来说，元素的第一电离能越小，元素的金属性越强。2．下表为Na、Mg、Al的电离能(kJ·mol－1)。元素电离能NaMgAlI1496738578I2456214511817I3691277332745I495431054011575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？答案原子失电子时，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，原子核对电子的引力增强，从而使电离能逐级增大。(2)钠原子为什么容易失去1个电子成为＋1价的阳离子？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＋为1s22s22p6稳定结构后，原子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)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？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＋3价阳离子的依据是I4≫I3。3...