1.4 元素周期律(一)

元素周期律（一 ）
教学目标
了解元素的电离能的含义 。
理解元素原子半径、元素第一电离能的周期性变化 。
能熟练比较微粒半径大小，能用电离能说明元素的某些性质 。
教学重点
电离能与元素性质的关系；原子半径、第一电离能的周期性变化 。 教学难点
电离能与元素性质的关系 。
这节课我们利用前面所学知识，来深入学习元素周期律。首先 回顾一下必修2中的内容：
原子半径
元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电 离能的周期性变化：
同周期元素，从左往右，原子半径_逐__渐__减__小___ ； 同主族元素，从上往下，原子半径_逐__渐__增__大___ 。 你能解释这样的递变规律吗 ？
原子半径
原子半径大小取决于2个因素 ： ①电子的能层数
规律：层越多，半径越大___ ； 原因：层越多，电子之间的负电排斥将使原子半径增大 。
比失去第二个电子容易得多，所以Na容易失 去一个电子形成+1价离子。
Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所 以Mg容易失去两个电子形成+2价离子。
用电离能解释性质
Al的I1、I2、I3相差不多，而I3比I4小很多，所 以Al容易失去三个电子形成+3价离子。
由此可知，当相邻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。
元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高和最低 化合价、金属性和非金属性的变化有什么变化规律？
以第三周期为例 ：
自左向右，最高正价逐__渐___升__高__，最低负价逐___渐__升__高__； 金属性_逐__渐__减__弱__，非金属性_逐__渐__增__强__。 元素的性质随核电荷数递增发生周期性变化，称为元__素__周__期___律__ 。
拓展练习
(2)元素的第一电离能：Al_<___(填“>”或“<”)Si 。 (3)第一电离能介于B、N之间的第二周期元素有_3___种 。 (4)S、N、O三种元素第一电离能由大到小的顺序为N__>_O__>__S__ 。
拓展练习
分析下列图表，回答问题。 (1)N、Al、Si、Ge四种元素中，有一种元素的电离能数据如下：
所以，有如下推论
：
<
>
<
<
离子半径
>
>
>
>
>
减小 大
离子半径 小结：
微粒半径大小 取决于
电子能层数 核电荷数
核外电子数
规律：
a）能层数不同时，层数越多，原子半径越大； b）能层数相同时，核电荷数越大，原子半径越小； c）能层、核电荷数都相同时，电子数越多，微粒半径越大 。
练习
比较下列微粒的半径的大小
：
（1）Ca > Al
<
>
电离能变化规律
接下来，我们来讨论电离能的周期性变化，什么是电离能 ？ _气__态__、电__中___性__、基___态__的原子，失去一___个__电__子___，转化为气__态___、 _基__态__正离子所需要的最低能量，叫做第__一___电__离__能___，用符号I1表 示，单位为kJ/mol。
练习 有人把氢在周期表中的位置从ⅠA移至Ⅶ A，怎样从电子随核电荷数递增呈现周期性变化，给 出具体例子对这种变化进行陈述。
练习 元素的化合价为什么会随原子的核电荷数递增呈现周期性的变 化？
练习 通过调查研究，写出调查报告《元素周期律的科学价值》。
8.原子的电离能是逐级变大___的，同一电子层中电离能相__近___， 不同电子层中电离能有大很___的差距。
微粒半径与电离能 +2
+1 +3
电离能变化规律
问题1：为什么原子的电离能逐级变大 ？因为首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小， 以后再失去电子都是能级低较___的电子，所需要的能多量___；同 时失去电子后，阳离子所带的正电荷对电子的引强力变___，从而 电离能越来越大。
电离能变化规律 问题2：这些数据与钠、镁、铝的化合 价有何关系？ Na的I1和I2差值很大，说明失去第一个电子
例如，卤素的原子半径比它上一周期的碱金属原子半径小（Cl： 0.099 nm，Li：0.152 nm）。
原子半径 这两个因素的综合结果使各种原子的半径发生周期性递变。例 如主族元素的原子半径：
离子半径
此外，能层数、核电荷数都相同时，电子数越多，微粒半径 越大___。
原因：因电子运动要占据一定空间，则电子数越多，微粒半径 越大。
拓展练习
微粒半径与电离能
1.原子半径大小取决于电___子__能__层__数___和核___电__荷__数___这2个因素 。2.这2个因素的作用是相__反___的，能层越多，原子半径越大___；核 电荷数越大，原子半径小越___。
3.能层数、核电荷数都相同时，电子数越多，微粒半径越大___ 。4.电离能的含义：气__态___、电__中___性__、基__态___的原子，失去 _一__个__电___子__，转化为气___态__、基__态___正离子所需要的最低能量，叫 做第_一__电__离___能____。
自上而下，第一电离能越小，越易失电子，金属的活泼性就越强 。
电离能变化规律 仔细观察下图，电离能：第ⅡA族>第ⅢA族，第ⅤA族> 第ⅥA族。这种反常现象如何解释？
电离能变化规律 下表从上到下是钠、镁、铝的第一、二、三、四……电离 能（书上P18）。思考：为什么电离能逐级变大？这些数 据与钠、镁、铝的化合价有何关系？
微粒半径与电离能 5.同周期元素的电离能，从左到右逐渐增__大___；同主族元素的电 离能，自上而下逐减渐小_____。
6.一般情况下，第一电离能越小，元素的金属性越强___ 。 7.由于ⅡA、ⅤA族电子排布分别为全__充__满___、半__充__满___稳定结构， 故其第一电离能大___于__同周期的ⅢA和ⅥA族元素。
拓展练习 2．下列各组微粒半径大小的比较，正确的是( D )
拓展练习
1.下列说法正确的是( A )A.第三周期所含的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
拓展练习
请回答下列问题 ：(1)依据第二周期元素第一电离能的变化规律，参照下图B、F 元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置。
拓展练习 (3)下表是第三周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数 据。
下列说法正确的是_A__(填序号)。 A.甲的金属性比乙 强 C.丙不可能为非金属元
B.乙的化合价为+1 价 D.丁一定为金属元素
拓展练习 (4)Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素，两元素的部分电离能 数据列于下表：
用电离能解释性质
综上，电离能有如下几方面的应用 ：a）比较元素金属性的强 弱一般情况下，元素的第一电离能越小，其金属性越强 。
b）确定元素原子的核外电子层排 布由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此元 素的电离能会发生突变。
用电离能解释性质 c）确定元素的化合 价
+n
+2
+1 +3
从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需要的能量叫做第 二 电离能，用I2表示。依次类推，可得到I3、I4……
电离能变化规律 如图，原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢 ？
同周期，从左到右呈递增趋势（最小的是碱金属，最大的是稀 有气体）。同主族，自上而下第一电离能逐渐减小。
电离能变化规律 碱金属族的电离能与其活泼性存在什么关系 ？
C. C微粒是稀有气体元素的原子 .D. 原子半径关系是：A
拓展练习 1．下列关于微粒半径的说法正确的是( C )A．电子层数少的元素原子半径一定小于电子层数多的元素原 子半径
B．核外电子层结构相同的单核粒子，半径相 同C．质子数相同的不同单核粒子，电子数越多半径越 大D．原子序数越大，原子半径越 大
拓展练习 2.第三周期元素中，微粒半径最大的是( C )
拓展练习
下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是( A
)
A.LiI
B.NaBr
C.KCl
D.CsF
拓展练习
C A.原子半径 AB.>原B子>D序>数C d>c>b>a
D.单质的还原性 A>B>D>C
拓展练习
BC A.原子序数关系： C>B>A
则该元素是_A__l_(填写元素符号)。 (2)短周期某主族元素M的电离能情况如图所示。则M元素位于周期表的第_Ⅱ__A_族 。
拓展练习
2．在下面的电子结构中,第一电离能最小的原子可能是 C ()
拓展练习 3.在第二周期中，B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到 小的排列顺序正确的是A( )
拓展练习 6.回答下列问题：
(1)碳原子的核外电子排布式为____________。与碳同周期的非金
属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是 _N__原__子__的___2_p_轨___道__达__到__半___充__满__结__构___，__比__较__稳_____。 (定2)A、B均为短周期金属元素。依据下表数据，写出B原子的电 子排布式：______________。
原子半径
②核电荷数 规律：核电荷数越多，核对核外电子的引力越大___（使电子向 核收缩），则原子半径小越___。
原子半径
是否能层数多的元素原子半径一定大于能层数少的元素 ？ 不一定，原子半径的大小由核电荷数与能层数共同决定，能 层数多使原子半大径___，而核电荷数多则使原子半小径___，二 者作用相反。