2.2（第一课时）原子核外电子排布的周期性及元素第一电离能的周期性变化 学案（含答案）

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1、2.2元素性质的递变规律第一课时原子核外电子排布的周期性及元素第一电离能的周期性变化明课程标准扣核心素养1.认识元素第一电离能的周期性变化，知道原子核外电子排布呈现周期性变化是导致元素性质周期性变化的原因。2.知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征，了解元素周期律(表)的应用价值。宏观辨识与微观探析：能辨识元素第一电离能的相对大小，并能从微观原子核外电子排布特别是价电子排布视角进行解释。证据推理与模型认知：构建元素第一电离能的周期性变化认知模型，并能用该模型解释元素金属性的递变规律。 1原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化。请根据原子核外电子排布的周期性变化规

2、律，填写下表，归纳同周期元素性质变化规律。主族AAAAAAA原子核外价电子排布最高正化合价最低负化合价化合价的变化规律金属性和非金属性的变化规律原子半径的变化规律提示：主族AAAAAAA原子核外价电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5最高正化合价1234567最低负化合价4321化合价的变化规律最高正化合价17(O，F除外)，最低负化合价41金属性和非金属性的变化规律同一周期主族元素从左到右，元素的金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强原子半径的变化规律同一周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小2填写下表。主族最外层电子排布周期AAAAAAA第1周期第2周期

3、第3周期提示：族最外层电子排布周期AAAAAAA第1周期1s1第2周期2s12s22s22p12s22p22s22p32s22p42s22p5第3周期3s13s23s23p13s23p23s23p33s23p43s23p5问题探讨1根据上表，你能归纳出核外电子排布的周期性变化的内容是什么？提示：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。2元素周期表中区是如何划分的？Fe、Cu、Br元素分别位于哪个区域？提示：根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区、f区。Fe、Cu、Br元素分别位于d区、ds区、p区。1

4、原子核外电子排布的周期性变化规律每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。2周期的划分与核外电子排布原子核外电子排布与元素周期表中周期划分的联系如下表所示：周期能级组能级组内原子轨道最多容纳的电子数元素数目11s2222s2p8833s3p8844s3d4p181855s4d5p181866s4f5d6p3232由上表可以看出：一个能级组最多能容纳的电子数是其所包含原子轨道数目的两倍，等于一个周期所包含的元素种数，所以周期表中的7个周期分别对应7个能级组。各周期所包含的元素种数分别是2、8、8、18、18、32、32。周期与电子层数n相关，最外电子层

5、数为n时，该原子对应元素属于第n周期。3族的划分与外围电子排布族外围电子排布主族ns12或ns2np15副族(n1)d15ns12或(n1)d10ns120族1s2或ns2np6族(n1)d69ns12(钯除外)4核外电子排布与元素周期表的分区分区元素位置价电子排布式元素种类及性质特点s区A族、A族ns12元素原子的外围电子分布在s轨道上，属于活泼金属元素(H除外)，为碱金属元素和碱土金属元素p区AA族及0族ns2np16(He除外)元素原子的外围电子最后填入np轨道上，为非金属元素和少数金属元素；除0族外，随着最外层电子数目的增加，原子越来越难失去电子，越来越容易得到电子d区BB族(镧系、锕

6、系除外)及族(n1)d19ns12(Pd除外)(n1)d轨道不同程度地参与化学键的形成，为过渡金属元素ds区B族、B族(n1) d10ns12元素原子的(n1)d轨道为全充满电子的轨道，为过渡金属元素f区镧系和锕系(n2)f014(n1) d02ns2镧系元素的化学性质非常相近，锕系元素的化学性质也非常相近1某元素基态原子的电子排布式为Ar3d74s2，它在元素周期表中的位置是()A第4周期B族 B第4周期B族C第4周期B族 D第4周期族解析：选D由Ar3d74s2可知该元素位于第4周期，又由价电子数为9知其位于第4周期第9纵列，为族元素。2下列是某几种元素原子的原子结构示意图、核外电子排布式

7、、轨道表示式或外围电子排布式，分别判断其元素符号、原子序数并指出其在周期表中的位置。元素元素符号原子序数区周期族A1s22s22p63s1BC3d104s1DNe3s23p4E解析：由电子排布式判断A为11号元素Na；由原子结构示意图可知x26，B为26号元素Fe；由外围电子排布式判断C为29号元素Cu；由电子排布式判断D为16号元素S；由基态原子的轨道表示式判断E为17号元素Cl。答案：A：Na11s3AB：Fe26d4C：Cu29ds4BD：S16p3AE：Cl17p3A 1元素第一电离能的概念是什么？元素第一电离能与元素失电子能力、元素的金属性之间有什么关联？提示：某元素的气态原子失去一

8、个电子形成1价气态阳离子所需要的最低能量，叫作该元素的第一电离能。元素的第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子，一般来说，元素的金属性越强。2根据136号元素的第一电离能，总结同周期(以第2、3周期为例)、同主族(以A、A族为例)元素第一电离能的变化规律，并尝试解释其原因。提示：同周期主族元素具有相同的电子层数，随着核电荷数的递增，最外层电子数增加，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，第一电离能呈现增大的趋势。同主族元素的原子最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，第一电离能逐渐减小。问题探讨1.观察第3周期元素第一电离能的大小，发现

9、镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫大，试运用核外电子排布的规律进行解释。提示：Mg的外围电子排布为3s2，s轨道处于全充满的稳定状态，P的外围电子排布为3s23p3，p轨道处于半充满的稳定状态，难失电子，故Mg、P的第一电离能相对较高。2钠、镁元素的第一、二、三电离能元素I1/(kJmol1)I2/(kJmol1)I3/(kJmol1)Na4964 5626 912Mg7381 4517 733请根据上表，分析Na、Mg分别易失去几个电子，为什么？提示：NaNa、MgMg2Na、Mg2外层原子轨道均处于全满的稳定状态，再失去电子很难，表现为元素的电离能数值突变。元素第一电离能的变化规律及

10、电离能的应用(1)碱金属原子最外层只有一个电子，失去一个电子后达稳定结构，所以碱金属的第一电离能较小；稀有气体原子最外层电子排布已经达稳定结构，失去一个电子很困难，所以稀有气体具有较大的第一电离能。(2)同周期元素随核电荷数递增，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子吸引力增大，原子失电子能力减弱，即第一电离能有增大的趋势，但是原子轨道上如果全空、全充满和半充满时能量最低，原子能量越低，其第一电离能越大。如第2周期第一电离能：BeB，NO；第3周期第一电离能：MgAl，PS。(3)同种元素的第一电离能最小，第二电离能较大， 第三电离能更大，即I1I2I3。(4)电离能的应用根据电离能数据，确定元素

11、核外电子的排布。如Li：I1I2I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个电子层上(K、L电子层)，且最外层上只有一个电子。根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如K：I1I2Al。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原子的外围电子排布分别为2s22p4、2s22p3，N原子的2p轨道半充满，结构比较稳定，所以第一电离能大。(3)由A、B元素的各级电离能可看出，A、B两元素容易失去两个电子形成2价金属阳离子，故A、B元素属于A族的元素，由同主族元素电离能变化规律可知，B元素为镁元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s2

12、。答案：(1)大5(2)1s22s22p2N原子的2p轨道达到半充满结构，比较稳定(3)1s22s22p63s22下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母均为前四周期元素。试回答下列问题：(1)o、p两种元素的部分电离能数据如下表所示：元素op电离能/ (kJmol1)I1771763I21 5091 561I33 2482 957比较两元素的I2、I3可知，气态o2再失去一个电子比气态p2再失去一个电子难。对此，你的解释是_。 (2)表中所列的某主族元素的电离能情况如下表所示，则该元素是上述元素中的_(填元素符号)。I1578 kJmol1I21 817 kJmol1I32 745 kJmo

13、l1I411 575 kJmol1I514 830 kJmol1解析：(1)o为Mn元素，其基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，基态Mn2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，其3d能级为半充满状态，相对比较稳定，当失去第三个电子时比较困难，而基态p2的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6，其3d能级再失去一个电子即为半充满状态，形成相对比较稳定的结构，故其失去第三个电子比较容易。(2)由表中数据可知，该元素的电离能I4远大于I3，故为第A族元素。答案：(1)Mn2的3d轨道电子排布为半充满状态，比较稳定(2)Al分级训练课课过关_1下列原

14、子中，第一电离能最大的是()AB BCCAl DSi解析：选B硼和碳在同周期，碳的第一电离能大，铝和硅也在同周期，硅的第一电离能大，碳和硅在同主族，碳的第一电离能大，综上所述，碳的第一电离能最大。2若某原子在处于能量最低状态时，外围电子排布式为4d15s2，下列说法错误的是()A该元素可能有3价B该元素位于第5周期副族C该元素原子核外共有39个不同运动状态的电子D该元素基态原子第N能层上还有5个空轨道解析：选D根据核外电子排布规律，该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2。外围电子排布为4d15s2，该元素可能有3价，故A正确；该元素原子核外有

15、5个电子层，位于第5周期第B族，故B正确；该元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p64d15s2，由此可见：该元素原子中共有39个电子，原子核外共有39个不同运动状态的电子，故C正确；该元素第N层的电子排布为4s24p64d1，d有5个轨道，基态原子第N能层上还有4个空轨道，故D错误。3下列各组元素中，按原子半径依次减小、元素的第一电离能逐渐升高的顺序排列的是()AK、Na、Li BAl、Mg、NaCN、O、C DCl、S、P解析：选AB、D项中元素的原子半径逐渐增大；C项中原子半径：CNO，第一电离能：NOC。4具有下列电子构型的元素中，第一电离能最小的是

16、()Ans2np3 Bns2np4Cns2np5 Dns2np6解析：选Bns2np3为半充满稳定结构，第一电离能为ns2np3ns2np4，对于题给四个选项，其第一电离能由小到大顺序为ns2np4ns2np3ns2np5ns2np6，即第一电离能最小的电子构型为ns2np4的元素。5下表是元素周期表中前六周期，表中的字母分别代表一种化学元素。(1)上述元素中，原子中未成对电子数最多的是_(填字母序号)，写出该元素基态原子的核外电子排布式：_。(2)根据下表所提供的电离能(单位：kJmol1)，回答下列问题。锂XYI1520496580I27 2964 5621 820I311 7996 9122 750I49 54311 600表中X可能为以上13种元素中的_(填字母序号)元素。用元素符号表示X和j形成的一种化合物的化学式：_。Y是周期表中第_族元素。解析：(1)i元素最外层电子排布式为3s23p3，有3个未成对电子，未成对电子数最多。(2)由表中数据可以看出，Li和X的I1均比各自的I2、I3小很多，说明X与Li同主族，且X的I1比Li的I1小，说明X的金属性比Li的强，则X为Na(即a)。由Y的电离能数据可以看出，它的I1、I2、I3比I4小得多，故Y属于第A族元素。答案：(1)i1s22s22p63s23p3(2)aNa2O(或Na2O2)A