1.2.2 原子半径和电离能 课前导学 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

1.2.2原子半径和电离能—高二化学人教版（2019）选修二课前导学 1．影响原子半径大小的因素 (1)电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的__________使原子半径增大。 (2)核电荷数：核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，使原子半径__________。 2．原子半径的递变规律 (1)同周期：从左至右，核电荷数越大，半径__________。 (2)同主族：从上到下，核电荷数越大，半径__________。 3．原子或离子半径的比较方法 (1)同种元素的离子半径：阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子。 例如：r(Cl－)_____r(Cl)，r(Fe)_____r(Fe2＋)_____r(Fe3＋)。 (2)能层结构相同的离子：核电荷数越大，半径越小。 例如：r(O2－)_____r(F－)_____r(Na＋)_____r(Mg2＋)_____r(Al3＋)。 (3)带相同电荷的离子：能层数越多，半径越大。 例如：r(Li＋)_____r(Na＋)_____r(K＋)_____r(Rb＋)_____r(Cs＋)，r(O2－)_____r(S2－)_____r(Se2－)_____r(Te2－)。 (4)核电荷数、能层数均不同的离子：可选一种离子参照比较。 例如：比较r(K＋)与r(Mg2＋)，可选r(Na＋)为参照，r(K＋)_____r(Na＋)_____r(Mg2＋)。 4.粒子半径比较的一般思路 (1)“一层”：先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大。 (2)“二核”：若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小。 (3)“三电子”：若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大。 5．元素第一电离能的概念与意义 (1)概念 ①第一电离能：_________________________原子失去一个电子转化为__________正离子所需要的__________叫做第一电离能，符号：I1。 ②逐级电离能：气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加_____，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3…… (2)意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的__________。第一电离能数值越小，原子越__________失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越_____失去一个电子。 6．元素第一电离能变化规律 (1)每个周期的第一种元素的第一电离能__________，最后一种元素的第一电离能__________，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈__________趋势。 (2)同一族，从上到下第一电离能逐渐__________。 7．电离能的应用 (1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价。如Li：I1≪I2<I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上(K、L能层)，且最外层上只有一个电子，易失去__________形成_____价阳离子。 (2)判断元素的金属性、非金属性强弱：I1越大，元素的__________性越强；I1越小，元素的_____性越强。 8.电离能的影响因素及特例 (1)电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。 (2)具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其电离能数值较大，如稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素大。一般情况，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA。 【答案】 1.（1）排斥作用 （2）减小 2.（1）越小 （2）越大 3.（1）＞ ＞ ＞ （2）＞ ＞ ＞ ＞ （3）＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＜（4）＞ ＞ 5.（1）①气态电中性基态 气态基态 最低能量 ② 困难（2）难易程度 容易 难 6.（1）最小 最大 增大 （2）减小 7.（1）一个电子 ＋1 （2）非金属 金属 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)能层数少的元素原子半径一定小于能层数多的元素的原子半径(　　) (2)核外能层结构相同的单核粒子，半径相同(　　) (3)质子数相同的不同单核粒子，电子数越多，半径越大(　　) (4)各元素的原子半径总比离子半径大(　　) (5)同周期元素从左到右，原子半径、离子半径均逐渐减小(　　) (6)第一电离能越大的原子失电子的能力越强(　　) (7)第三周期所含元素中钠的第一电离能最小(　　) (8)铝的第一电离能比镁的第一电离能大(　　) (9)H的第一电离能大于C的第一电离能(　　) (10)在所有元素中，氟的第一电离能最大(　　) (11)同一周期中，主族元素原子的第一电离能从左到右越来越大(　　) (12)同一周期典型金属元素的第一电离能总是小于典型非金属元素的第一电离能(　　) 【答案】(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)× (6)×　(7)√　(8)×　(9)√　(10)×　(11)×　(12)√ 1.如何判断H、Li、Na、K原子半径的大小?理由是什么? 　　【答案】H、Li、Na、K最外层电子数相同,而原子的电子能层数依次增多,故半径依次增大。 2.如何比较Na+、Mg2+、Al3+半径的大小? 　　【答案】Na+、Mg2+、Al3+的电子能层构型相同,离子核外电子数相同,而核电荷数依次增大,故半径依次减小。 3.r(Na+)与r(Na) 哪个大? r(Cl-)与r(Cl)呢? 　　【答案】根据同一种元素离子和原子的质子数相同,但是阴离子核外电子数大于质子数,阳离子核外电子数小于质子数,故可知r(Na)大于r(Na+),r(Cl-)大于r(Cl)。 4.r(Ca2+)与r(Cl-) 哪个大? 【答案】Ca2+和Cl-核外电子排布相同,因原子序数Ca>Cl,则r(Ca2+)<r(Cl-)。 5.总体上:金属元素的第一电离能都较小,非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都较大。为什么? 　　【答案】因为金属元素原子的最外层电子数都比较少,容易失去电子,所以金属元素的第一电离能都比较小;而非金属元素原子的最外层电子数比较多,不容易失去电子,稀有气体元素原子价层电子排布为ns2np6(He为1s2),是稳定结构,更难失去电子,因此它们的第一电离能都比较大。 6.为什么在同一周期中,从左到右随着原子序数的增大,元素第一电离能的变化有些曲折?如第ⅡA族元素的I1大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素的I1大于第ⅥA族元素,如I1(Be)>I1(B)、I1(Mg)>I1(Al)、I1(N)>I1(O)、I1(P)>I1(S)。 　　【答案】这与原子的外层电子排布有着密切关系。第ⅡA族的Be(Mg)有着比较稳定的ns2np0(s能级全充满,p能级全空)结构,第ⅤA族的N(P)有着比较稳定的ns2np3(s能级全充满,p能级半充满)结构,因而其原子稳定,第一电离能较高。 7.根据钠、镁、铝电离能的变化分析: (1)为什么原子的逐级电离能越来越大? (2)为什么钠元素的常见价态为+1价,镁元素的为+2价,铝元素的为+3价? 　　【答案】(1)因为最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,所需要的能量多;同时失去电子后,阳离子所带的正电荷对电子的引力更强,从而使电离能越来越大。 (2)钠原子的第一电离能较低,而第二电离能突跃式变高,即钠的第一电离能远远小于它的第二电离能。这说明钠原子很容易失去一个电子成为+1价的阳离子,从而形成稀有气体元素原子的稳定状态,此时原子核对外层电子的吸引作用变得更强,不易再失去第2个电子,因此钠元素的常见化合价为+1价。同理可分析镁和铝。 1.在下面的价电子构型中,通常第一电离能最小的原子具有哪一种构型(　　)　　　　　　　　　　　　　 A.ns2np3 B.ns2np4 C.ns2np5 D.ns2np6 2.下列关于微粒半径的说法正确的是(　　) A.电子层数少的元素的原子半径一定小于电子层数多的元素的原子半径 B.核外电子层结构相同的单核微粒半径相同 C.质子数相同的不同单核微粒,电子数越多半径越大 D.电子层数相同的粒子,原子序数越大,原子半径越大 3.对于以下各组微粒的半径,难以确定前者一定大于后者的是(　　) A.两种原子的核外电子排布分别为: 1s22s22p63s23p64s1和1s22s22p63s23p5 B.两种原子的轨道表示式为:和 C.3s能级上填有2个电子、3p能级全空的原子与2p能级上填有5个电子的原子 D.3p能级上有一个未成对电子的原子与3p能级上半充满的原子 4.下列关于元素第一电离能的说法不正确的是(　　) A.钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,故钾的金属性强于钠 B.因同周期主族元素的原子半径从左到右逐渐减小,故第一电离能必依次增大 C.最外层电子排布式为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子,第一电离能较大 D.对于同一元素而言,原子的逐级电离能越来越大 5.在第二周期中,B、C、N、O四种元素的第一电离能由大到小的排列顺序正确的是(　　) A.I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B) B.I1(N)>I1(O)>I1(B)>I1(C) C.I1(N)>I1(C)>I1(O)>I1(B) D.I1(O)>I1(N)>I1(C)>I1(B) 答案以及解析 1．答案：B 解析：电子构型为ns2np4的原子失去一个电子后形成ns2np3的稳定结构,因而其第一电离能最小。 2．答案：C 解析：由于同周期主族元素随原子序数递增原子半径逐渐减小,故第ⅦA族元素的原子半径不一定比上一周期第ⅠA族元素的原子半径大,如r(Li)>r(S)>r(Cl),A错误;对于核外电子层结构相同的单核离子,核电荷数越多,微粒半径越小,B错误;质子数相同的不同单核微粒,阴离子半径>原子半径>阳离子半径,C正确;同一周期元素的原子具有相同的电子层数,随着原子序数的增大,原子半径逐渐减小,D错误。 3．答案：D 解析：A项中前者为K原子后者为Cl原子,原子半径前者大;B项中前者为Si原子后者为P原子,两者是同周期元素的原子,原子半径前者大于后者;C项中前者为Mg原子后者为F原子,原子半径前者大于后者;D项中前者为Al原子或Cl原子,后者为P原子,原子半径可能前者大也可能后者大。 4．答案：B 解析：钾元素的第一电离能小于钠元素的第一电离能,说明钾失电子能力比钠强,所以钾的金属性强于钠,A正确;同一周期主族元素原子半径随着原子序数的增大而减小,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但由于p能级电子处于半充满和全空状态时,原子为较稳定状态,第一电离能比同周期相邻元素的大,故第ⅡA族元素的第一电离能大于第ⅢA族元素,第ⅤA族元素的第一电离能大于第ⅥA族元素,B错误;最外层电子排布式为ns2np6(若只有K层时为1s2)的原子已达到稳定结构,再失去电子较难,所以其第一电离能较大,C正确;对于同一元素的原子来说,原子失电子比带正电荷的离子失电子能力强,所以原子的电离能随着原子失电子个数的增多而增大,D正确。 5．答案：A 解析：同一周期中,元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素,这四种第二周期元素的族序数分别是:第ⅢA族、第ⅣA族、第ⅤA族、第ⅥA族,所以它们的第一电离能大小顺序是I1(N)>I1(O)>I1(C)>I1(B),A正确。 学科网（北京）股份有限公司 $$