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-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评（苏教版）

第2课时　元素第一电离能和电负性的周期性变化 学习任务一　元素第一电离能的周期性变化 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，于是被激发的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。 什么是第一电离能？ 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，第一种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排布的元素稳定性较高，其第一电离能数值较高。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1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1]　为什么钠易形成Na＋，而不易形成Na2＋，Mg易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？ 提示：因为Na＋、Mg2＋都达到了稳定结构，其电子排布式都为1s22s22p6，再失电子需要吸收的能量突然增大。 [思考2]　为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟Na、Mg、Al的化合价有什么联系？ 提示：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，之后再失去的电子都是能量较低的电子，所需要的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子吸引更强，从而电离能越来越大。从Na、Mg、Al的电离能数值可知，Na的第一电离能较小，第二电离能突然增大(相当于第一电离能的10倍)，故Na的化合价为＋1。而Mg的第三电离能、Al的第四电离能发生突变，故Mg、Al的化合价分别为＋2、＋3。 [思考3]　为什么镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫的大？ 提示：镁的电子排布式为1s22s22p63s2，铝的电子排布式为1s22s22p63s23p1，镁的3s轨道上的电子为全充满状态，属于相对稳定结构，难失电子，所以它的第一电离能比铝的大。磷的电子排布式为1s22s22p63s23p3，硫的电子排布式为1s22s22p63s23p4，磷的3p轨道上的电子为半充满，属于相对稳定结构，难失电子，所以它的第一电离能比硫的大。 1．第一电离能变化规律 元素为全充满、半充满及全空电子排布的第一电离能具有特殊性，如第2周期的第一电离能：Be>B，N>O；第3周期的第一电离能：Mg>Al，P>S等。 2．用I1、I2、I3等逐级电离能判断相应的元素，若I1与I2相差很大，则该元素的价电子为1个，若I1、I2相差不大，但I2、I3相差较大，则该元素的价电子为2个，以此类推。 元素第一电离能应用： 应用 解释 判断元素金属性的强弱 电离能越小，金属越容易失去电子，金属性越强；反之越弱 确定元素的化合价 如果≫，即电离能在In与In＋1之间发生突变，则元素的原子易形成＋n价离子，如Al的I1、I2、I3、I4分别为578 kJ·mol－1、1 817 kJ·mol－1、2 745 kJ·mol－1、11 578 kJ·mol－1，可知Al易失去3个电子形成Al3＋ 判断核外电子的分层排布情况 当相邻逐级电离能突然变大时，说明其电子层发生了变化，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。如Al：I1<I2<I3≪I4，表明Al原