第1章原子结构第3节第1课时电离能及其变化规律-鲁科版高中化学选修3课件

A．1s22s22p5
B．1s22s22p6
C．1s22s22p63s1
D．1s22s22p63s2
【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】 B
3．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 ( )
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________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，又由于核电荷数小于 18， 所以 A 为 Mg。
(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。ⅡA 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，ⅤA 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)。
【答案】 C
7．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
(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 NaOH＞Mg(OH)2。
【答案】 (1)小 大 (2)3 (3)1 (4)Mg(OH)2 (5)弱
3．影响电离能的因素 (1)核电荷数、原子半径对电离能的影响 ①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。 ②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。
[题组·冲关]
题组1 电离能的变化规律
1．下列元素第一电离能大小顺序中，正确的是( )
A．Be>B>Mg
B．B>Mg>Be
C．B>Al>Mg
D．Al<Be<Mg
【解析】 第一电离能呈周期性变化，特别是主族元素规律性相当强。同
周期主族元素从左到右第一电离能增大，同主族元素从上而下第一电离能减小。
但ⅡA 族与ⅢA 族、ⅤA 族与ⅥA 族的第一电离能大小呈现特殊情况，同周期中
【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】 C
6．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( )
①3p 轨道上只有一对成对电子的原子 ②外围电子排布为 3s23p6 的原子
③其 3p 轨道为半充满的原子 ④正三价的阳离子的电子层结构与氖原子结构相
3．ⅡA 族和ⅤA 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，ⅡA 族和ⅤA 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ⅡA 族元素原子最外电子层的 s 轨道处于全充满状态，ⅤA 族元素原子最 外电子层的 p 轨道处于半充满状态，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)。
C．ⅢA 族
D．ⅣA 族
【解析】 由元素原子各级电离能递增数据分析：I3≫I2，所以这种元素最 外层应有 2 个电子，族序数为ⅡA 族。
【答案】 B
3．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
[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。
2．Mg 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)。
第一电离能关系ⅡA 族>ⅢA 族、ⅤA 族>ⅥA 族。 【答案】 A
2．某主族元素原子的第一、二、三、四各级电离能依次为：899 kJ·mol－1、
1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，试分析该元素所在的族序
数为( )
A．ⅠA 族
B．ⅡA 族
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≤I2<I3，表明 K 原子易失去一个电子形成＋1 价阳离子。 (3)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1 越大，元素的非金属性越强；I1 越小，元素的金属性越强。
(1)氮原子的原子半径及第一电离能都比氧原子的大。(√) (2)M(g)→M2＋(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。
【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】 O>S>Se
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 C．Mg 的第一电离能小于 Al 的第一电离能 D．在同一主族，自上而下第一电离能逐渐减小
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】 D
4．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
1．递变规律 (1)
电离能变化规律及其影响因素
[基础·初探]
(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 I2≫I1，说明钠元素常显＋1 价，镁的电离能 I3≫I2，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。 (×)
“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
[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。
【解析】 B 项，I1(Mg)>I1(Al)；C 项，在所有元素中，He 的第一电离能最 大；D 项 ，I1(Na)>I1(K)，I1(Mg)>I1(Na)，故 I1(Mg)>I1(K)。
【答案】 A
4．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 ________。
知
识
点
一
第 3 节 原子结构与元素性质
学
业
分
第 1 课时 电离能及其变化规律
层 测
评
知 识 点 二
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：kJ·mol－1。 2．电离能的分类 M(g) ―第―一―失电―去离―1能个―（e―－I―1）→ M ＋ (g) ―第―二―失电―去离―1能个―（e―－―I2）→ M2 ＋ (g) ―第―三―失电―去离―1能个―（― e－―I3）→ M3＋(g)…且 I1＜I2＜I3。
同
A．①②③④
B．③①②④
C．②③①④
D．②④①③
【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。②是稀有气体 Ar，其第一电离能最大。①是硫原子， ③是磷原子，④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 3p3 半充满结构，较稳定，故 I1(P)>I1(S)。
【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 N＞O，C 不正确。
【答案】 D
2．具有下列电子构型的原子中，第一电离能最大的是( )