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第3节 原子结构与元素性质

并能用以说明元素的某些性质。

第1课时 电离能及其变化规律

学习目标 1.知道原子结构与元素性质间的关系和变化规律。2.掌握元素电离能的含义及其变化规律，

一、主族元素原子得失电子能力的规律

人们可以定性地从____________和____________来分析周期表中元素原子得失电子能 力所呈现的递变规律，同周期各元素原子的电子层数________，从左到右原子半径逐渐

________，有效核电荷数依次________，原子核对电子的吸引作用逐渐________，因而原子____电子的能力越来越弱，____电子的能力越来越强。同主族元素价电子数相同，但自

上而下原子半径逐渐________，原子核对最外层电子吸引作用逐渐________。所以金属元素原子____电子的能力越来越强，非金属元素的原子____电子的能力越来越弱。位于元素

周期表中金属元素与非金属元素分界线附近的元素原子得失电子的能力________。 二、电离能及其变化规律 1．概念

气态原子或气态离子________一个电子所需要的________能量。常用符号________表示，单位为____________。

2．分类

＋第二电离能(I2)第三电离能(I3)M(g)――→M(g)――→__________――→____________ 3．意义

电离能数值可以判断____________在________时____________的难易，电离能越小，表明气态时该原子__________________。

4．影响因素

电离能数值的大小取决于原子的________________、________________及原子的 ________________。 5．规律

(1)同周期元素，__________元素的第一电离能最小，____________元素的第一电离能最大，从左到右，总体呈现____________的趋势。

(2)同主族元素，从上到下第一电离能逐渐________。 (3)同种元素的原子，电离能逐级________。 6．应用

(1)可以用来判断金属原子在________时________________的难易。

(2)可以根据同一原子的逐级电离能的跃迁判断元素的________，例：如果I2?I1，元素易呈现________

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价。

1．下列说法中不正确的是( )

A．同族元素，随着电子层数的增加，I1逐渐增大 B．同周期元素，随着核电荷数的增加，I1逐渐增大 C．通常情况下，电离能I1

3．下列原子的价电子排布式中，对应的第一电离能最大的是( ) A．3s3p B．3s3p C．3s3p D．3s3p

4．Li、Be、B原子各失去一个电子，所需要的能量相差并不是很大，但最难失去第二个电子的原子估计是( )

A．Li B．Be C．B D．相差不大

5．某元素的逐级电离能(kJ·mol)分别为740、1 500、7 700、10 500、13 600、18 000、21 700，当它与氯反应时最可能生成的阳离子是( )

A．X B．X C．X D．X

3＋

4＋

＋

2＋

－1

2

3

2

4

2

1

2

2

练基础落实

知识点一 电离能的概念

1．关于电离能的下列理解中错误的是( ) A．电离能可以表示原子或离子失去电子的难易程度

B．某原子的电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子 C．第二电离能是气态＋1价阳离子失去一个电子所需要的最小能量 D．电离能跟金属活动性顺序是对应的

2．气态中性原子的原子核外电子排布式发生如下变化，吸收能量最多的是( ) A．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p B．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p C．1s2s2p3s3p→1s2s2p3s3p

D．1s2s2p3s3p3d4s4p→1s2s2p3s3p3d4s4p 知识点二 电离能的变化规律

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1

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2

2

2

2

6

2

1

3．下列各组元素，按原子半径依次减小，元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是( ) A．K、Na、Li B．Al、Mg、Na C．N、O、C D．Cl、S、P

4．下列元素中各基态原子的第一电离能最大的是( ) A．Be B．B C．C D．N 知识点三 电离能的应用

5．元素A的各级电离能数据如下：

I1 578 I2 1 817 I3 2 745 I4 11 578 I5 14 831 I6 18 378 I/kJ·mol－1 则元素A的常见价态是( ) A．＋1 B．＋2 C．＋3 D．＋6

6．某元素M的逐级电离能(kJ·mol)分别为580，1 820，2 750，11 600。该元素氧化物的化学式最可能是( )

A．MO B．MO2 C．MO3 D．M2O3 练方法技巧

巧用电离能的数据推断元素的性质和化合价

7．根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol)，回答下面问题。

元素代号 Q R S T U －1

－1

I1 2 080 500 740 580 420 I2 4 000 4 600 1 500 1 800 3 100 I3 6 100 6 900 7 700 2 700 4 400 I4 9 400 9 500 10 500 11 600 5 900 (1)在周期表中，最可能处于同一族的是( ) A．Q和R B．S和T C．T和U D．R和T E．R和U

(2)电解它们的熔融氯化物，阴极电极反应式最可能正确的是( ) A．Q＋2e→Q B．R＋2e→R C．S＋3e→S D．T＋3e→T E．U＋2e→U

(3)它们的氯化物的化学式，最可能正确的是( )

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2＋

－

3＋

－

3＋

－

2＋

－

2＋

－

A．QCl2 B．RCl C．SCl3 D．TCl E．UCl4

(4)下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是( ) A．硼(1s2s2p) B．铍(1s2s) C．锂1s2s D．氢(1s) E．氦(1s) 练综合应用

8．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)如图所示。

22

1

1

2

2

1

2

2

试根据元素在同期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题。 (1)同主族内不同元素的E值变化的特点是_________________________________。各主 族中E值的这种变化特点体现了元素性质的____________变化规律。

(2)同周期内，随原子序数增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是________(填写编号，多选倒扣)。

①E(砷)>E(硒) ②E(砷)E(硒) ④E(溴)

(3)估计1 mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量E值的范围： _____

(4)10号元素E值较大的原因是____________________。

第3节 原子结构与元素性质 第1课时 电离能及其变化规律

双基落实 一、

原子半径 价电子数 相同 减小 增大 增强 失 得 增大 减小 失 得 居中 二、

1．失去 最小 I kJ·mol 2．第一电离能(I1) M(g) M(g)

3．金属原子 气态 失去电子 越容易失去电子 4．核电荷数 原子半径 价电子数

5．(1)碱金属 稀有气体 从小到大 (2)减小

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2＋

3＋－1

(3)增大

6．(1)气态 失电子 (2)化合价 ＋1 课堂练习

1．A [同族元素，随着电子层数增加，原子半径增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱，越来越容易失去电子，第一电离能逐渐减小，故A错。]

2．B [根据第一电离能的变化规律，同周期中I1(B)I1(Si)，因而第一电离能最大的为C。]

3．C [由于能量3p>3s，因而先失去3p轨道上的电子，而C项3s3p中3p轨道半充满，是较稳定状态，因而更难失去第1个电子。]

4．A [电子排布式为：Li 1s2s、Be 1s2s、B 1s2s2p，当Li失去一个电子变为Li时已达稳定结构，很难再失去第2个电子。]

5．B [可以根据电离能判断其最高正价。I3?I2，说明失去2个电子已达稳定结构，为＋2价，离子符号为X。]

课时作业

1．D [电离能小的元素原子易失电子，大的易得电子，所以A、B对；C为第二电离能的定义，C对；D中，电离能有时并不和金属活动性顺序一一对应，像Na和Ca，因为二者的环境不一样。]

2．B [分析四个选项中气态中性原子的原子核外电子排布式可知，其都是基态的气态原子，再分析每个基态原子所发生的变化，都是失去一个电子，所需的能量为第一电离能。根据原子核外电子排布式可知四种气态中性原子分别为Si、P、S、Ge，吸收能量最多(最难失去电子)的是3p轨道处于半充满状态的P。]

3．A 4.D

5．C [对比表中电离能数据可知，I1、I2、I3电离能数值相对较小，而I4数值突然增大，说明元素A的原子中，有3个电子容易失去，因此，该元素的常见化合价是＋3价。]

6．D

7．(1)E (2)D (3)B (4)E

解析 五种元素的各级电离能中发生突跃式增大的情况是：R有I2?I1、S有I3?I2、T有I4?I3、U有

2＋

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1

2

2

2

2

1

＋

2

3

I2?I1，化合价分别为＋1、＋2、＋3、＋1。(1)周期表中同一族的元素的最外层电子排布相同，所以它们

的化合价应该是相同的(电离能发生突跃式增大的情况应相同)，只有E选项符合要求，R和U均为＋1价。(2)电解它们的熔融氯化物，阴极电极反应式为相应价态的阳离子得电子被还原，只有选项D正确。(3)各元素价态与化合物中氯原子数相同的只有选项B。(4)Q的第一电离能比其他元素的第一电离能明显高很多，最有可能为稀有气体或惰性金属。

8．(1)随着原子序数增大，E值变小 周期性

(2)①③ (3)419 738 (4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构 解析 此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生们的归纳总结能力。

(1)从H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素随元素原子序数的增大，E值变小；H到He、Li到Ne、Na到Ar呈现明显的周期性。

(2)从第2、3周期可以看出，ⅢA和ⅥA族元素比同周期相邻两种元素E值都低。由此可以推测

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E(砷)>E(硒)、E(溴)>E(硒)。

(3)根据同主族、同周期规律可以推测：E(K)

(4)10号元素是稀有气体元素氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8电子稳定结构。

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