专题2 第二单元 第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化-【精讲精练】2023-2024学年高中化学选择性必修2苏教版(河北专用)(教师用书)

#第2课时　元素第一电离能和电负性的周期性变化 [学习目标] 1．能说出元素电离能、电负性的含义。 2．能应用元素的电离能解释元素的某些性质。 3．了解原子半径、第一电离能、电负性的周期性变化规律。 4．具有运用“位置、结构、性质”三者关系解决实际问题的能力。 知识点一　元素第一电离能的周期性变化 1．元素第一电离能的概念与意义 (1)概念：某元素的__气态__原子失去一个电子形成＋1价__气态__阳离子所需要的__最低能量__，叫做该元素的第一电离能。元素第一电离能符号：__I1__。 即M(g)－e－―→M＋(g) (2)意义：可以衡量元素的气态原子失去一个电子的__难易程度__。第一电离能数值越小，原子越__容易__失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越__难__失去一个电子。 (3)逐级电离能：＋1价气态离子失去一个电子，形成＋2价气态离子所需的最低能量叫做该元素的第二电离能，第三电离能、第四和第五电离能可以以此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加__困难__，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1＜I2＜I3…… 2．元素第一电离能变化规律 (1)第一电离能的变化趋势如下图所示： (2)观察分析上图，总结元素第一电离能的变化规律： ①对同一周期的元素而言，__碱金属__元素的第一电离能最小，__稀有气体__元素的第一电离能最大；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从__小__到__大__的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。 ②同主族元素，自上而下第一电离能逐渐__减小__，表明自上而下原子越来越__易__失去电子。 ③具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其第一电离能数值__较大__。如稀有气体的第一电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其第一电离能均比同周期相邻元素大。 3．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。 [思考探究] 1．为什么同一元素的电离能逐级增大？ 提示　同一元素的电离能逐级增大，即I1<I2<I3<……这是由于原子失去一个电子变成＋1价阳离子后，半径变小，核电荷数未变而电子数目变少，核对电子的吸引作用增强，因而第二个电子比第一个电子难失去，失去第二个电子比失去第一个电子需要更多的能量。同理，I3>I2、I4>I3……In＋1＞In。 2．第ⅡA族和ⅤA族元素的第一电离能比同周期的相邻元素都高，为什么？ 提示　同周期中，第ⅡA族元素的价电子排布为ns2，第ⅤA族元素的价电子排布为ns2np3，分别为全充满和半充满状态，比较稳定，失去一个电子需要的能量大，所以第一电离能比同周期相邻元素的要高。 [归纳提升] 1．电离能数值的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排布。 2．第一电离能的变化规律 1．(2022·雅安高二月考)下列各组元素，按元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是(　　) A．Al、Mg、Na　　　　　 B．K、Na、Li C．N、O、C D．Cl、S、P 解析　同一周期从左到右元素的第一电离能呈增大的趋势，当外围电子在能量相等的轨道上形成全空、半满或全满结构时，原子的能量较低，元素的第一电离能较大，Mg的最外层s轨道全满，第一电离能比Al和Na都高，所以第一电离能：Na<Al<Mg，A错误；同一主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，所以第一电离能：K<Na<Li，B正确；N的最外层p轨道半满，第一电离能比O高，所以第一电离能：N>O>C，C错误；P的最外层p轨道半满，第一电离能比S高，但是比Cl低，所以第一电离能：S<P<Cl，D错误。 答案　B 2．下表列出了某短周期元素R的各级电离能数据(单位为kJ·mol－1)。下列关于元素R的判断中一定正确的是(　　) I1 I2 I3 I4 …… R 577.5 1816.7 2744.8 11 577 …… ①R的主要化合价中最高正价为＋3价；②R元素位于元素周期表中第ⅡA族；③R元素第一电离能小于同周期相邻元素；④R元素基态原子的电子排布式为1s22s22p1。 A．①② B．②③ C．③④ D．①③ 解析　由于R的I4≫I3，所以R的最外层有3个电子。R的最外层有3个电子，R的主要化合价为＋3价，①正确；R的最外层有3个电子，R元素位于元素周期表中