专题2 第2单元 第2课时 元素第一电离能和电负性的周期性变化-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2创新导学案教用word（苏教版2019）

化学　选择性必修2[SJ] 第二课时　元素第一电离能和电负性的周期性变化 1.能够解释主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律。2.能利用电负性判断周期表中元素性质的递变规律，推断化学键的类型。3.初步形成不同事物之间存在内在联系的观点。 一　电离能 1．概念 (1)第一电离能 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，用符号I1表示。 (2)逐级电离能 元素的＋1价气态离子失去一个电子，形成＋2价气态离子所需要的最低能量叫做该元素的第二电离能，用I2表示，第三电离能、第四电离能和第五电离能可以此类推。 2．第一电离能的意义 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．第一电离能的变化规律 (1)同周期：主族元素从左往右，第一电离能呈增大趋势(有例外)。 (2)同主族：从上到下，第一电离能逐渐减小。 (3)元素的第一电离能大小还与其原子的核外电子排布(特别是外围电子排布)有关。通常情况下，当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f0)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。例如，Mg的外围电子排布为3s2，s轨道处于全充满状态，P的外围电子排布为3s23p3，p轨道处于半充满状态，因而Mg、P的第一电离能相对较高。 二　电负性 1．元素电负性的有关概念与意义 (1)概念：用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。 (2)意义：元素的电负性越大，说明元素原子在化合物中吸引电子的能力越强，反之，则越弱。 (3)电负性大小的标准：以氟的电负性为4.0作为相对标准。 2．元素电负性的变化规律 随原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化。 (1)同一周期，主族元素的电负性从左到右逐渐增大，元素的非金属性逐渐增强，金属性逐渐减弱。 (2)同一主族，元素的电负性从上到下呈减小的趋势，元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。 三　对角线规则(又称斜线关系) 1．定义：指元素周期表中某一元素及其化合物的性质与它左上方或右下方的另一元素及其化合物的性质相类似。 2．在第2、3周期中，具有典型“对角线”规则的元素有三对：锂与镁；铍与铝；硼与硅。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)第一电离能小的元素金属性一定强。(　　) (2)根据元素周期律，N与O相比，后者的第一电离能大。(　　) (3)根据第一电离能判断元素原子失电子能力，根据电负性判断元素原子得电子能力。(　　) (4)电负性是相对的，没有单位。(　　) (5)金属元素的电负性一定小于1.8。(　　) (6)形成化合物时，电负性越小的元素，越易显负价。(　　) (7)一般情况下，电负性相差越大的两种元素，越易形成离子化合物。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)√ 2．下列说法正确的是(　　) A．第3周期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 答案：A 解析：同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大，A正确，C错误；由于Mg的外围电子排布为3s2，而Al的外围电子排布为3s23p1，故铝的第一电离能小于Mg的，B错误；钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D错误。 3．下列各组元素性质的递变情况错误的是(　　) A．Li、Be、B原子的最外层电子数依次增多 B．P、S、Cl元素的最高化合价依次升高 C．N、O、F电负性依次增大 D．Na、K、Rb第一电离能逐渐增大 答案：D 解析：同主族元素从上到下元素的第一电离能依次减小，则Na、K、Rb元素的第一电离能依次减小，D错误。 4．下列说法正确的是(　　) A．第ⅥA族元素中，O的电负性最小 B．最外层都只有一个电子的原子，其性质一定完全相同 C．元素的电负性越大，表示该元素原子在化合物中吸引电子的能力越强 D．同一周期，从左到右，主族元素的电负性逐渐减小 答案：C 解析：同主族元素从上到下，电负性逐渐减小，则第ⅥA族元素中，O的电负性最大，A错误；最外层都只有一个电子的原子，如Na和H，其性质不同，B错误；同一周期，随着原子序数的增大，主族元素的电负性逐渐增大，D错误。 5．在第2周期元素中，第一电离能介于B、N之间的元素种数为(　　) A．1 B．2 C．3 D．4 答案：C 解析：第2周期第一电离能介于B、N之间的元素有Be、C、O三种。 6．已知X、Y元素同周期，且电负性：X>Y，下列说法错误的是(　　) A．X与Y形成化合物时，X显负价，Y显正价 B．第一电离能Y可能小于X C．最高价含氧酸的酸性：X<Y D．气态氢化物的稳定性：HmY<HnX 答案：C 解析：同周期主族元素从左到右，非金属性依次增强，电负性依次增大。电负性大的元素在化合物中显负价，所以X和Y形成化合物时，X显负价，Y显正价，故A正确；同周期元素从左到右，第一电离能有增大的趋势，但ⅤA族元素的p轨道为半充满稳定结构，第一电离能大于ⅥA族元素，所以第一电离能Y可能大于X，也可能小于X，故B正确；元素非金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，非金属性：X>Y，则X最高价含氧酸的酸性强于Y最高价含氧酸的酸性，故C错误；元素非金属性越强，气态氢化物越稳定，则气态氢化物的稳定性：HmY<HnX，故D正确。 知识点一　电离能及其应用 1．电离能 (1)第一电离能的变化规律 ①每个周期的第一种元素(氢和碱金属)第一电离能最小，稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左到右主族元素的第一电离能呈增大的趋势。 ②同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。 ③ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，如第二周期主族元素的第一电离能大小：Li<B<Be<C<O<N<F。 (2)逐级电离能 ①原子的逐级电离能越来越大。 首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强，从而电离能越来越大。 ②当电离能突然变大很多时说明电子层发生了变化，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。如下表所示： 钠、镁、铝的电离能(kJ·mol－1) 元素 电离能 Na Mg Al I1 496 738 578 I2 4562 1451 1817 I3 6912 7733 2745 I4 9543 10540 11575 2.电离能的应用 (1)确定元素原子核外电子的排布 由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难失去，因此当元素原子失去不同电子层的电子时，电离能会发生突变。 (2)确定元素在化合物中的化合价 如Mg元素I1<I2≪I3，表示Mg原子容易失去两个电子形成＋2价阳离子。 (3)判断元素的金属性、非金属性强弱 一般，I1越大，元素的非金属性就越强；I1越小，元素的金属性就越强。 1．同周期元素具有下列外围电子排布的原子中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 答案：B 解析：ns2np3处于半充满状态，ns2np6处于全充满状态，均是能量较低的状态，不易失去电子，而ns2np4和ns2np5比较，ns2np4容易失去一个电子变成ns2np3半充满的较稳定状态，因此更容易失去电子，第一电离能最小。 2．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 答案：D 解析：A项，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；B项，第一电离能是气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子需要的最低能量；C项，从总的变化趋势上看，同一周期中主族元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如第一电离能：N＞O。 3．如图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推测X可能位于(　　) A．ⅠA族 B．ⅡA族 C．ⅢA族 D．ⅣA族 答案：B 解析：图中纵坐标表示X元素的各级电离能的对数值，由图可知X元素的第二和第三电离能之间有突变，说明它容易失去两个电子，所以它可能是ⅡA族元素。 知识点二　电负性的应用 1．判断元素金属性、非金属性强弱 2．判断化合物中元素的化合价 (1)电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。 (2)电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。 3．判断化学键的类型 (1)如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键。 (2)如果两个成键元素间的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。 4．在元素周期表中，某些主族元素与其左上方或右下方的主族元素的电负性接近，如Li、Mg的电负性分别为1.0、1.2；Be、Al的电负性分别为1.5、1.5；B和Si的电负性分别为2.0、1.8。说明它们对键合电子的吸引力相当，表现出的性质相似，被称为“对角线规则”。 4．下列说法不正确的是(　　) A．ⅠA族元素的电负性从上到下逐渐减小，而ⅦA族元素的电负性从上到下逐渐增大 B．电负性的大小可以作为衡量元素的金属性和非金属性强弱的尺度 C．元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强 D．NaH的存在能支持可将氢元素放在ⅦA族的观点 答案：A 解析：同主族自上而下元素的电负性逐渐减小，A错误。 5．锂和镁在元素周期表中的特殊“对角线”关系，使它们的性质相似。下列有关锂及其化合物叙述正确的是(　　) A．Li2SO4难溶于水 B．Li与N2反应产物是Li3N C．LiOH易溶于水 D．LiOH与Li2CO3受热都很难分解 答案：B 解析：锂和镁性质相似，则Li2SO4易溶于水，LiOH难溶于水，Li2CO3受热易分解。 6．一些元素的电负性数值如下表，判断下列化合物：①NaF　②AlCl3　③NO　④MgO ⑤BeCl2　⑥CO2 元素 Al B Be C Cl F Li 电负性 1.5 2.0 1.5 2.5 3.0 4.0 1.0 元素 Mg N Na O P S Si 电负性 1.2 3.0 0.9 3.5 2.1 2.5 1.8 (1)属于共价化合物的是________(填序号，下同)。 (2)属于离子化合物的是________。 答案：(1)②③⑤⑥　(2)①④ (1)不能把电负性1.8作为划分金属和非金属的绝对标准。 (2)并不是所有电负性差值大于1.7的原子间都形成离子键，如：H的电负性为2.1，F的电负性为4.0，电负性差值为1.9，但HF为共价化合物。 (3)电离能可用来衡量元素原子失去电子的能力，而电负性可用来衡量元素原子吸引电子的能力。原子较难失去电子，不一定较易得到电子；同样，原子较难得到电子，不一定较易失去电子，如稀有气体元素的原子既难得到电子，又难失去电子。 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★★ 对点 元素电负性大小的判断依据 电负性的应用 元素性质的周期性变化 原子结构、元素性质的周期性变化 电离能大小比较 电离能、电负性的综合考查 电离能的应用 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★★ ★★★ ★★ ★ ★★ ★★ 对点 元素推断、元素性质的周期性变化 电离能、元素性质的周期性变化 元素性质的周期性变化、元素周期表的分区 电离能、电负性的大小判断及应用 电离能、电负性的周期性变化 电离能、电负性的周期性变化 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列说法不能说明X的电负性比Y的大的是(　　) A．X单质比Y单质更容易与H2反应生成共价化合物 B．X的最高价氧化物对应水化物的酸性比Y的强 C．X原子的最外层电子数比Y原子的多 D．X的单质可以把Y从其氢化物中置换出来 答案：C 解析：氢元素的电负性比镁元素的大，但镁原子的最外层电子数比氢原子的多，因此C项不能说明X的电负性比Y的大。 2．在以离子键为主的化学键中常含有共价键的成分，下列各对原子形成的化学键中共价键成分最少的是(　　) A．Li，F B．Na，F C．Na，Cl D．Mg，O 答案：B 解析：F、Cl、O三者中F的电负性最大，Li、Na、Mg三者中Na的电负性最小，所以共价键成分最少的为NaF。 3．下列四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4　②1s22s22p63s23p3 ③1s22s22p3　④1s22s22p5，则下列有关比较正确的是(　　) A．第一电离能：④>③>②>① B．原子半径：④>③>②>① C．电负性：④>②>①>③ D．最高正化合价：④>③＝②>① 答案：A 解析：由四种元素基态原子的电子排布式可知，①是S、②是P、③是N、④是F。同周期主族元素自左而右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：N<F，但P元素原子的3p能级容纳3个电子，为半充满稳定状态，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能：S<P，同主族元素自上而下第一电离能逐渐降低，所以第一电离能：N>P，第一电离能：S<P<N<F，即④>③>②>①，故A正确。 4．X和Y是原子序数大于4的短周期元素，Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，下列说法中正确的是(　　) A．X的原子半径小于Y B．X和Y的核电荷数之差为m－n C．电负性X＞Y D．第一电离能X＜Y 答案：D 解析：Xm＋和Yn－两种离子的核外电子排布相同，则质子数X＞Y，原子半径X＞Y，A错误；X与Y的核电荷数之差为m＋n，B错误；X比Y更易失电子，第一电离能X＜Y，电负性X＜Y，C错误，D正确。 5．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是(　　) ①3p轨道上只有一对成对电子的原子 ②外围电子排布式为3s23p6的原子 ③3p轨道为半充满状态的原子 ④正三价阳离子结构与氖相同的原子 A．①②③④ B．③①②④ C．②③①④ D．②④①③ 答案：C 解析：由题意可知，①为S，②为Ar，③为P，④为Al。已知同周期从左到右，元素的第一电离能呈增大趋势，第ⅤA族和第ⅡA族反常，第一电离能大于同周期相邻元素，同周期稀有气体元素的第一电离能最大，所以第一电离能由大到小排列为Ar>P>S>Al，即第一电离能由大到小排列为②③①④。 6．有X、Y两种主族元素，下列有关预测不正确的是(　　) A．若X的I1小于Y的I1，则X的金属性不一定比Y的强 B．若X、Y的电负性之和小于3，则X、Y均为金属元素 C．若X、Y的电负性之差为2.2，则X、Y形成的化合物很可能是离子化合物 D．若X、Y的最高价氧化物对应水化物的化学式分别为HXO3、H3YO4，则X、Y均位于元素周期表的p区 答案：B 解析：如I1(Al)<I1(Mg)，而Al的金属性比Mg弱，A正确；H与K、Rb等电负性之和均小于3，H是非金属元素，B不正确；电负性之差大于1.7时一般形成离子化合物，C正确；HXO3、H3YO4中X、Y元素均显＋5价，位于ⅤA族，属于p区，D正确。 7．已知X、Y是主族元素，I为电离能，单位是kJ·mol－1。根据表中所列数据判断，下列说法错误的是(　　) 元素 I1 I2 I3 I4 X 500 4600 6900 9500 Y 580 1800 2700 11600 A．元素X与氯形成化合物时，化学式可能是XCl B．元素Y是ⅢA族元素 C．若元素X、Y处于第3周期，X最高价氧化物对应水化物的碱性强于Y最高价氧化物对应水化物的碱性 D．若元素Y处于第3周期，它可与冷水剧烈反应 答案：D 解析：X的第一电离能和第二电离能相差较大，则说明X原子最外层只有一个电子，X为ⅠA族元素；Y元素的第三电离能和第四电离能相差较大，则Y是ⅢA族元素。若元素Y处于第3周期，则Y为Al元素，它不能与冷水剧烈反应，故D错误。 8．(2024·石家庄市普通高中高三教学质量检测)短周期元素Q、W、X、Y、Z的原子半径依次增大，由这五种元素组成的化合物结构如图所示，其中Y、Z同周期，W、Z同主族。下列说法一定正确的是(　　) A．元素的电负性：Q<Z<Y B．该化合物中Z不满足8电子稳定结构 C．Z和X的第一电离能均小于W D．X、Y、Z的最高价氧化物的水化物均为强酸 答案：C 解析：由“短周期元素Q、W、X、Y、Z的原子半径依次增大”，再结合题给化合物的结构图中Q、Y形成一个键，W、Z形成两个键，X形成四个键，且“Y、Z同周期，W、Z同主族”，则可推出Q、W、X、Y、Z分别为H(或F)、O、C、Cl、S。 9．如图三条曲线表示C、Si和P元素的四级电离能变化情况。下列说法正确的是(　　) A．电负性：a>b>c B．简单氢化物的稳定性：c>a>b C．I5：a<c<b D．原子半径：b>c>a 答案：A 解析：同主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小，P元素的第一电离能大于同周期相邻元素，故C、Si、P中，Si的第一电离能最小，由题图可知c为Si，P原子易失去3个电子，则P的第四电离能和第三电离能相差较大，故b为P，a为C。电负性：C(a)>P(b)>Si(c)，A正确；简单氢化物的稳定性：CH4>PH3>SiH4，B错误；C、Si失去4个电子后，最外层电子排布分别为1s2、2s22p6，均处于全充满状态，能量低，结构稳定，再失去1个电子比较难，则第五电离能与第四电离能相差较大，而P失去4个电子后，最外层为3s1，则第四电离能与第五电离能相差不大，故第五电离能：C>Si>P，C错误；原子半径：Si>P>C，D错误。 10．(2024·惠州市高三第一次调研)X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素，其中Y的原子序数最小，它们的最高正价与原子半径的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．Y在元素周期表中位于p区 B．第一电离能：Z>P>Q>X C．氧化物对应水化物的酸性：Q>P>Z D．电负性：Q>P>Z 答案：D 解析：由“X、Y、Z、W、P、Q为短周期元素”，且Y的最高正价为＋2价、原子序数最小，结合X的最高正价为＋1价、原子半径比Y大知，Y为Be，X为Na；结合同周期元素从左至右原子半径逐渐减小及题图知Z为Si，W为N，P为S，Q为Cl。Be在元素周期表中位于s区，A错误；同一周期元素，从左往右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能：Cl>S>Si>Na，B错误；未说明是最高价氧化物对应水化物的酸性，C错误。 二、非选择题 11．请回答下列问题： (1)元素C、N、O、K的电负性从大到小的排序为____________。 (2)如图是周期表中短周期的一部分，A的单质是空气中含量最多的物质，其中第一电离能最小的元素是________(填“A”“B”“C”或“D”)。 A B C D (3)氮化硼(BN)是一种重要的功能陶瓷材料。基态B原子的电子排布式为________；B和N相比，电负性较大的是________，BN中B元素的化合价为________。 答案：(1)O>N>C>K　(2)D　(3)1s22s22p1　N　＋3价 解析：(2)A的单质是空气中含量最多的物质，则A为N，位于第2周期ⅤA族，根据元素在周期表中的相对位置可以推出B为O，C为P，D为S。因为ⅤA族元素的第一电离能比同周期ⅥA族的高，且同一主族中，从上到下元素的第一电离能逐渐减小，故S的第一电离能最小。 12．根据信息回答下列问题： 信息一：如图是部分元素的第一电离能(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)。 信息二：下表是某些元素的电负性数值。 元素 Li Be B C O F 电负性 1.0 1.5 2.0 2.5 3.5 4.0 元素 Na Al Si P S Cl 电负性 0.9 1.5 1.8 2.1 2.5 3.0 (1)认真分析信息一中曲线图中同周期元素第一电离能的变化规律，推断第3周期Na～Ar这几种元素中，Al的第一电离能的大小范围为______(填元素符号，下同)<Al<______。 (2)信息一中曲线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。 (3)通过分析电负性数值的变化规律，确定Mg元素的电负性数值的最小范围是__________。 (4)请归纳元素的电负性和金属性、非金属性的关系：__________________________________。 答案：(1)Na　Mg　(2)5　ⅠA　(3)0.9～1.5 (4)一般非金属性越强，电负性越大；金属性越强，电负性越小 解析：(1)由题图可以看出，同周期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，故第一电离能：Na<Al<Mg。 (2)根据第一电离能的递变规律可以看出，题图中所给元素中Rb的第一电离能最小，其在周期表中的位置为第5周期ⅠA族。 (3)同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同主族元素从上到下电负性逐渐减小，可知在同周期中电负性：Na<Mg<Al，在同主族中电负性：Be>Mg>Ca，则Mg元素的电负性数值的最小范围应为0.9～1.5。 13．回答下列问题。 (1)基态碳原子的核外电子排布式为________。非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是______________________。 (2)下表是第3周期部分元素的电离能[单位：eV(电子伏特)]数据。 元素 I1 I2 I3 甲 5.7 47.4 71.8 乙 7.7 15.1 80.3 丙 13.0 23.9 40.0 丁 15.7 27.6 40.7 下列说法正确的是________(填标号)。 A．甲的金属性比乙的强 B．乙有＋1价 C．丙不可能为非金属元素 D．丁一定为金属元素 (3)卤族元素F、Cl、Br、I的电负性由小到大的顺序是______________。 答案：(1)1s22s22p2　N原子的2p轨道处于半充满状态，比较稳定 (2)A　(3)I<Br<Cl<F 解析：(2)甲的I2≫I1，所以甲元素原子最外层有1个电子，乙的I3≫I2，所以乙元素原子最外层有2个电子，故甲为Na，乙为Mg，第3周期共有3种金属元素Na、Mg、Al，且Al的第一电离能应介于Na和Mg的第一电离能之间，故丙、丁应为非金属元素。 13 学科网（北京）股份有限公司 $$