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《物质结构与性质》高考热点-- 电离能与电负性

1．了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。

2．了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。

一、电离能

元素基态的气态原子失去1个电子而变成气态+1价阳离子，这时要吸收的能量叫做元素的第一电离能（I1），通常叫做电离能，又叫做电离势。由气态+1价阳离子再失去1个电子而变成气态+2价阳离子，这时要吸收的能量叫做第二电离能（I2）。以下I3、I4等可以依此类推。逐级电离能逐步长高。

一、电离能

知识规律：

①用X射线作为激发光源照射到样品上，使元素原子中某个“轨道”上的电子突然受光激发，这时原子中其他电子的运动按理都要发生变化。假定这些其他电子来不及调整它们的运动状态而被“冻结”在各自的轨道上，于是被激轨道上的电子的结合能就近似等于该轨道能的绝对值，也就是该电子的电离能。

②由中性原子失去的第一个电子，是指从基态原子中失去处于最高能级的那个电子。一般电子所处轨道的轨道能级随电子层数n的增大而升高，而电离能却随之降低，即表示该电子越容易失去。

③用元素的I1可以衡量元素金属性的强弱。I1越小，原子越容易失去电子，该元素的金属性越强。

④元素的电离能表征原子核外电子的行为，因而它必定呈现周期性变化。一般地，同一周期元素的I1基本上随原子序数的递增而增大，同一主族元素的I1从上到下一般趋于减小，这些都和元素金属性递变规律一致。有时候也有一些反常和交错的现象，这跟过渡元素和镧系元素半径的收缩或出现轨道全充满、半充满状态等因素有关。

二、电负性

原子在分子中吸引成键电子能力相对大小的量度。

知识规律：

①元素电负性的值是个相对的量，它没有单位。电负性大的元素吸引电子能力强，反之就弱。同周期主族元素电负性从左到右逐渐增大，同主族元素的电负性从上到下逐渐减小。

②根据元素电负性大小可以判别化合物分子中键的性质。两种元素的电负性差值（X A-X B）越大，形成键的极性越强。鲍林曾对A—B键的离子性大小提出如下经验方程式。

离子性=

当键的离子性为50%时，相当于两元素电负性差值X A-X B=1.665。因此，习惯上就以电负性差值ΔX大于或小于1.7作为判断该A—B键的离子性或共价性的依据。当ΔX＞1.7时，多数属于离子键；当ΔX＜1.7时，多数属于共价键。离子键和共价键没有严格的界限。

例题1．（08年海南化学·23）在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误

．．的是

A．最易失去的电子能量最高

B．电离能最小的电子能量最高

C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量

D．在离核最近区域内运动的电子能量最低

解析：选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。答案：C

例2．（09年海南化学·19.3）下列说法中错误

．．的是:

A．SO2、SO3都是极性分子

B．在NH4+和[Cu(NH3)4]2+中都存在配位键

C．元素电负性越大的原子，吸引电子的能力越强

D．原子晶体中原子以共价键结合，具有键能大、熔点高、硬度大的特性

解析：A选项中，SO3是平面三角形的分子，为非极性分子，明显错误。答案：A 例3．（09年福建理综·30）[化学——物质结构与性质]（13分）

Q、R、X、Y、Z五种元素的原子序数依次递增。已知：①Z的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素；②Y原子价电子（外围电子）排布m s n m p n③R原子核外L层电子数为奇数；④Q、X原子p轨道的电子数分别为2和4。

请回答下列问题：

（1）Z2＋的核外电子排布式是。

（2）在[Z(NH3)4]2＋离子中，Z2＋的空间轨道受NH3分子提供的形成配位键。

（3）Q与Y形成的最简单气态氢化物分别为甲、乙，下列判断正确的是。

a.稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙

b.稳定性：甲>乙，沸点：甲>乙

c.稳定性：甲<乙，沸点：甲<乙

d.稳定性：甲<乙，沸点：甲>乙

（4）Q、R、Y三种元素的第一电离能数值由小到大的顺序为（用元素符号作答）

（5）Q的一种氢化物相对分子质量为26，其中分子中的σ键与π键的键数之比为。

（6）五种元素中，电负性最大与最小的两种非金属元素形成的晶体属于。

解析：本题考查物质结构与性质。29号为Cu。Y价电子：m s n m p n中n只能取2，又为短周期，则Y可能为C或Si。R的核外L层为数，则可能为Li、B、N或F。Q、X的p轨道为2和4，则C（或Si）和O(或S)。因为五种元素原子序数依次递增。故可推出：Q为C，R 为N，X为O，Y为Si。（1）Cu的价电子排布为3d104s1，失去两个电子，则为3d9。（2）Cu2

＋可以与NH

3形成配合物，其中NH3中N提供孤对电子，Cu提供空轨道，而形成配位键。（3）Q、Y的氢化物分别为CH4和SiH4，由于C的非金属性强于Si，则稳定性CH4>SiH4。因为SiH4的相对分子质量比CH4大，故分子间作用力大，沸点高。（4）C、N和Si中，C、Si位于同一主族，则上面的非金属性强，故第一电离能大，而N由于具有半充满状态，故第一电离能比相邻元素大，所以N>C>Si。（5）C、H形成的相对分子质量的物质为C2H2，结构式为H-C≡C-H，单键是σ键，叁键中有两个是σ键一个π键，所以σ键与π键数之比为3︰2。（6）

电负性最大的非元素是O，最小的非金属元素是Si，两者构成的SiO2，属于原子晶体。

答案：（1）1s22s22p63s23p63d9（2）孤对电子（孤电子对）

（3）b （4）Si < C

例4．（2003上海25）下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别表示一种化学元素

⑴下列（填写编号）组元素可能都是电的良导体。

①a、c、h ②b、g、k ③c、h、l ④d、e、f

⑵如果给核外电子足够的能量，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。核外电子离开该原子或离子所需要的能量主要受两大因素的影响：

A、原子核对核外电子的吸引力；

B、形成稳定结构的倾向

（2）下表是一些气态原子失去核外不同电子所需的能量（KJ/mol）：

①通过上述信息和表中的数据分析为什么锂原子失去核外第二个电子时所需的能量要远远大于失去第一个电子所需的能量。＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

②表中X可能为以上13种元素中的＿＿＿＿＿＿＿（填写字母）元素。用元素符号表示X和j形成化合物的化学式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；Y是周期表中＿＿＿＿＿＿族元素。

③以上13种元素中，＿＿（填写字母）元素原子失去核外第一个电子需要的能量最多。

答案：（1）①④（2）①Li原子失去一个电子后，Li＋已经形成稳定结构，此时再失去一个电子很困难②aNa2O和Na2O2 ③IIIA或第三主族④m

点评：试题通过给出新信息打掉气态原子核外第一个电子所耗掉能量的数据，让考生通过自学掌握划分电子层的新方法是一种对自学能力知识迁移能力的考查。这种考查形式实质上是元素周期律的迁移应用。

1、（2000上海25不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量（设其为Ｅ）如下图所示。试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。