2018-2019学年鲁科版高中化学选修3：第3节第1课时电离能及其变化规律学案（含答案）

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1、第 1 课时 电离能及其变化规律1理解电离能的概念及第一电离能的周期性变化规律。(重点)2能运用电离能解释元素的性质及第一电离能与原子半径、核外电子排布周期性变化的关系。(难点)电 离 能基础初探教材整理 1 电离能及其分类1电离能(1)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。(2)符号： I，单位：kJmol 1 。2电离能的分类M(g) M (g) M2 (g) M3 (g) 第 一 电 离 能 （ I1） 失 去 1个 e 第 二 电 离 能 （ I2） 失 去 1个 e 第 三 电 离 能 （ I3） 失 去 1个 e且 I1 I2 I3。(1)氮原子的原子半径及第一电离

2、能都比氧原子的大。()(2)M(g)M 2 (g)2e 所需能量不是第二电离能。()(3)Na 原子在不同状态失去 1 个电子所需能量相同。()(4)原子的电离能大小 I1 I2 I3。()教材整理 2 电离能的意义1电离能越小，该气态原子越容易失去电子。2电离能越大，该气态原子越难失去电子。3运用电离能可以判断金属原子在气态时失去电子的难易程度。“第一电离能大的元素的金属性一定比第一电离能小的元素的金属性弱。 ”这种说法对吗？【提示】 不对。核心突破1理解电离能的定义时要把握两点：一是气态(原子或离子)；二是最小能量。2对于同一元素： I3 I2 I1。3运用电离能的数值可以判断金属原子在气

3、态时失去电子的难易程度。题组冲关1下列有关电离能的说法中，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可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价【解析】 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，A 不正确；电离能是气态原子或离子失去核外一个电子需要的最低能量，B 不正确；从总的变化趋势上看，同一周期中第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如 NO，C 不正确。【答案】 D2具有下列电子构型的原子中，第一电离能最大的是( )A1s 22s22p5 B1s

4、22s22p6C1s 22s22p63s1 D1s 22s22p63s2【解析】 A、B、C、D 四项对应元素分别是 F、Ne、Na、Mg，稀有气体最不易失电子。【答案】 B3元素原子得失电子的能力与元素在元素周期表中的位置存在着一定的联系。在元素周期表中，最容易失电子的元素的位置在 ( )A右下角 B左上角C右上角 D左下角【解析】 同周期主族元素，从左向右原子失电子能力逐渐减弱；同主族元素，从上到下原子失电子能力逐渐增强。【答案】 D4从元素原子的第一电离能数据的大小可以判断出( ) 【导学号：66240007】A元素原子得电子的难易B元素的主要化合价C元素原子失电子的难易D核外电子是分层

5、排布的【解析】 第一电离能仅表示失去一个电子时的能量，所以看不出化合价、核外电子的排布情况。【答案】 C电 离 能 变 化 规 律 及 其 影 响 因 素基础初探1递变规律(1)(2)同种元素的原子，电离能逐级增大。2影响因素(1)同周期元素，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的最大。()(2)同主族元素，自上而下第一电离能逐渐减小，金属性逐渐增强。()(3)钠的电离能 I2I1，说明钠元素常显 1 价，镁的电离能 I3I2，则镁常显1 和2 价。()(4)因同周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，故第一电离能依次增大。()合作探究探究背景电离能数值大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及

6、原子的核外电子的排布。探究问题1同周期主族元素自左而右，第一电离能渐变情况如何？【提示】 逐渐增大的趋势。2Mg 与 Na、Al，P 与 Si、S 第一电离能大小关系如何？【提示】 I1(Mg) I1(Na)， I1(Mg) I1(Al)， I1(P) I1(Si)， I1(P) I1(S)。3A 族和A 族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能高的原因是什么？【提示】 在同一周期元素第一电离能的递变过程中，A 族和A 族元素作为特例出现，第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高，这主要是因为A 族元素原子最外电子层的 s 轨道处于全充满状态，A 族元素原子最外电子层的 p 轨道处

7、于半充满状态，根据洪特规则均属于相对稳定的状态，故这两个主族的元素原子相对较难失去第 1 个电子，第一电离能相对较大，属于电离能周期性变化的特例，例如： I1(Na) I1(Mg)、I1(Mg) I1(Al)； I1(Si) I1(P)、 I1(P) I1(S)。核心突破1元素第一电离能的变化趋势图元素的第一电离能的周期性变化2变化规律(1)同族元素随着原子序数的增加，第一电离能减小，自上而下原子越来越容易失去电子。(2)同周期元素随着原子序数的增加，第一电离能总体增大，自左到右元素原子越来越难失去电子。(3)过渡元素第一电离能的变化不太规则，随着原子序数的增加从左到右略有增加。3影响电离能的

8、因素(1)核电荷数、原子半径对电离能的影响同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子的半径减小，核对外层电子的引力加大，因此，越靠右的元素，越不易失去电子，电离能也就越大，即同周期元素从左到右，元素的第一电离能总体有增大的趋势。同一族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径增大起主要作用，因此原子半径越大，核对电子引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。(2)核外电子排布对电离能的影响各周期中稀有气体元素的电离能最大，原因是稀有气体元素的原子具有相对稳定的 8电子(He 为 2 电子)最外层构型。A 族元素原子最外电子层的 s 轨道处于全充满状态，p轨道处于全空状态，A

9、族元素原子最外电子层的 p 轨道处于半充满状态，故这两个主族的元素原子的第一电离能分别比同周期相邻元素的第一电离能都高，属于电离能周期性变化的特例。例如 I1(Na) I1(Mg)、 I1(Mg) I1(Al)； I1(Si) I1(P)、 I1(P) I1(S)。4电离能的应用(1)根据电离能数据，确定元素核外电子的排布。如 Li： I1 I2 I3，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。(2)根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。如 K： I1 I2BMg BBMgBeCBAlMg DAlA 族、A 族A 族。【答案】 A2某主族

10、元素原子的第一、二、三、四各级电离能依次为：899 kJmol1 、1 757 kJmol1 、14 840 kJmol 1 、18 025 kJmol 1 ，试分析该元素所在的族序数为( )AA 族 BA 族CA 族 DA 族【解析】 由元素原子各级电离能递增数据分析： I3I2，所以这种元素最外层应有2 个电子，族序数为A 族。【答案】 B3下列说法中正确的是( )A第 3 周期所含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在所有的元素中，F 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【解析】 B 项， I1(Mg)I1(Al)；C 项，在所有元素中，He 的第一

11、电离能最大；D 项 ， I1(Na)I1(K)， I1(Mg)I1(Na)，故 I1(Mg)I1(K)。【答案】 A4原子的第一电离能是指气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量，O、S、Se 原子的第一电离能由大到小的顺序为_。【解析】 在周期表中，同主族元素从上到下失电子能力增强，第一电离能依次减小。【答案】 OSSe题 组 2 电 离 能 的 影 响 因 素 及 应 用5下列叙述错误的是( )A第一电离能的周期性递变规律是原子核外电子排布周期性变化的结果B通常情况下，原子第二电离能高于第一电离能CMg 的第一电离能小于 Al 的第一电离能D在同一主族，自上而下第

12、一电离能逐渐减小【解析】 元素第一电离能与核外电子排布有关，当原子核外电子排布形成全空、半满、全满时原子能量较低，该元素有较大的第一电离能。【答案】 C6具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是( )3p 轨道上只有一对成对电子的原子 外围电子排布为 3s23p6的原子 其 3p 轨道为半充满的原子 正三价的阳离子的电子层结构与氖原子结构相同A BC D【解析】 本题考查同周期元素第一电离能的递变规律，题中所述结构的原子都是第三周期元素。是稀有气体 Ar，其第一电离能最大。是硫原子，是磷原子，是铝原子。根据规律 I1(Al)最小，S 虽然在 P 的右边，但磷原子 3p 轨道是

13、 3p3半充满结构，较稳定，故 I1(P)I1(S)。【答案】 C7现有核电荷数小于 18 的元素 A，其电离能数据如表所示( I1表示失去第 1 个电子的电离能， In表示失去第 n 个电子的电离能，单位为 eV)序号 I1 I2 I3 I4 I5 I6电离能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5序号 I7 I8 I9 I10 I11 电离能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 (1)电子离核越远，能量越高，电离能越_(填“大”或“小”)；阳离子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越_(填“大”或“小”)。(2)上述 11 个电子分属_

14、个电子层。(3)去掉 11 个电子后，该元素还有_个电子。(4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是_。(5)该元素的最高价氧化物对应水化物的碱性比核外电子排布式为 1s22s22p63s1的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性_(填“强” 、 “弱”)。【解析】 (1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小。阳离子核电荷数越高，离子半径越小，原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。(2)据题目数据， I1、 I2较小， I3突然增大，说明最外层有 2 个电子， I3到 I10变化较小，但 I11突然增大，说明次外层有 8 个电子，又由于核电

15、荷数小于 18，所以 A 为 Mg。(3)Mg 原子去掉 11 个电子后，还有 1 个电子。(4)Mg 元素的最高价氧化物对应水化物的化学式为 Mg(OH)2。(5)电子排布为 1s22s22p63s1的元素为钠，与 Mg 同周期且在 Mg 的左边，所以碱性NaOHMg(OH) 2。【答案】 (1)小 大 (2)3 (3)1 (4)Mg(OH) 2 (5)弱【规律方法】 通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。电离能也是原子核外电子排布的实验佐证，根据电离能的数值可以判断核外电子的分层排布，层与层之间电离能相差较大，电离能数值呈突跃性变化，同层内电离能差别较小。还可以利用电离能来判断金属元素的化合价。