电离能及其变化规律教案设计-鲁科版高中化学选修3

第1课时 电离能及其变化规律

目标与素养：1.理解电离能的概念及第一电离能的周期性变化规律。(宏观辨识与微观探析)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。(科学探究)

一、电离能及其意义 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)――――――――――→第一电离能（I 1）

失去1个e

－

M ＋

(g)―――――――――→第二电离能（I 2）

失去1个e

－

M 2＋

(g)

――――――――――→第三电离能（I 3）

失去1个e

－

M 3＋

(g)…且I 1＜I 2＜I 3。

3．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)运用电离能数值可以判断金属原子在气态时失去电子的难易程度。 二、电离能变化规律及其影响因素 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．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(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)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。(×)

(4)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．下列关于电离能的说法正确的是( )

A．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

B．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

C．Na原子在不同状态失去1个电子所需能量相同

D．同一原子的电离能大小I1＞I2＞I3

A[B项镁的电离能I3≫I2，则镁常显＋2价；C项Na原子在基态和激发态时失去1个电子所需能量不相同；D项对同一原子的电离能来说I1

3．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

D[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。]

影响电离能的因素

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．影响电离能的因素

电离能的数值大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径以及原子的电子构型。

(1)一般来说，同一周期的元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数逐渐增大，原子的半径逐渐减小，核对最外层电子的引力逐渐加大，因此，越靠右的元素越不易失去电子，电离能也就越大。

(2)同一主族元素电子层数不同，最外层电子数相同，原子半径逐渐增大起主要作用，因此半径越大，核对最外层电子的引力越小，越易失去电子，电离能也就越小。

(3)电子构型是影响电离能的第三个因素

某些元素具有全充满或半充满的电子构型，稳定性也较高，如ⅡA族Be、Mg等元素原子的最外层s原子轨道全满，p原子轨道全空，ⅤA族N、P等元素原子p原子轨道为半充满状态，0族元素(He除外)原子p原子轨道为全满状态，均稳定，所以它们比左右相邻的元素的第一电离能大。

3．逐级电离能

(1)定义：原子的＋1价气态基态离子再失去1个电子所需要的最低能量叫做第二电离能，依次类推。可以表示为：

M(g)===M＋(g)＋e－I1(第一电离能)；

M＋(g)===M2＋(g)＋e－I2(第二电离能)；

M2＋(g)===M3＋(g)＋e－I3(第三电离能)。

(2)变化规律

①同一元素的逐级电离能是逐渐增大的，即I1I2、I4>I3、……、I n＋1>I n。

②元素的逐级电离能逐渐增大并且会发生一个突变即突然增大多倍，这是由于电子是分层排布的，主族元素几乎不能失去内层电子的缘故。如Na原子的I1、I2、I3的值分别是(单位为kJ·mol－1)496、4 562、6 912，在I1和I2之间发生突变。

【典例1】第一电离能I1是指气态原子X(g)处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋(g)所需的能量。下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图(其中12

号至17号元素的有关数据缺失)。

(1)认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断Na～Ar元素中，Al的第一电离能的大小范围为________

(2)从图中分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1变化规律是

____________________________________________________________。

(3)图中第一电离能最小的元素在周期表中的位置是第________周期________族。

[解析](1)由图可以看出，同周期的ⅠA族元素的第一电离能最小，而ⅢA族元素的第一电离能小于ⅡA族元素的第一电离能，故Na

[答案](1)Na Mg

(2)从上到下依次减小

(3)5 ⅠA

解答此类问题的关键是从图中获取数据信息，找出变化规律，对元素的电离能进行横向(同周期)和纵向(同主族)的比较和分析。

1．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

A[同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大，故A正确，C不正确。由于Mg的价电子构型为3s2，而Al为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的，B不正确。钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D不正确。]