05 第1章 第3节 第1课时 原子半径及其变化规律 元素的电离能及其变化规律(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件(鲁科版)

第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 第1章　原子结构与元素性质 第3节　元素性质及其变化规律 旧知 回顾 2．元素原子失去电子能力的判断依据 (1)金属活动性顺序表中越靠前，金属原子失电子能力越强。 (2)同一周期的金属元素，从左往右，原子失电子能力依次减弱。 (3)金属与水或酸置换出氢气时，置换反应越容易发生，金属原子失电子能力越强。 (4)金属与盐溶液反应，较活泼金属(失电子能力强)置换出较不活泼的金属。 (5)最高价氧化物对应的水化物碱性越强，失电子能力越强。 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 必备知识 自主预习 一、原子半径及其变化规律 1．原子半径的测定方法 原子不是一个具有明确“边界”的实体，人们假定原子是一个____，并采用____的方法来测定它的半径。 球体 统计 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．影响因素 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 3．变化规律   规律 原因 同周期主族元素(从左到右) 原子半径逐渐____ 增加的电子产生的电子间的排斥作用____核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用 同主族元素 (自上而下) 原子半径逐渐____ 电子层数增多的影响____核电荷增加的影响 减小 小于 增大 大于 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课)   规律 原因 同周期过渡元素(从左到右) 原子半径呈逐渐____的趋势，但变化幅度不大 增加的电子都排布在___________轨道上，不同元素原子的外层电子(ns)受到原子核________及内层电子________的总体效果差别不大 减小 (n－1)d 吸引作用 排斥作用 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 4．应用 利用原子半径和价电子数，可以定性解释元素周期表中元素原子得失电子能力所呈现的递变规律。 (1)同周期元素(从左到右)―→原子半径____→原子核对外层电子的吸引作用____―→元素原子失去电子的能力越来____，获得电子的能力越来____(除稀有气体元素外)。 减小 增强 越弱 越强 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (2)同主族元素(自上而下)―→原子半径____―→原子核对外层电子的吸引作用____―→元素原子失去电子的能力越来____，获得电子的能力越来____。 (3)同周期元素和同主族元素原子结构递变的综合结果是：位于元素周期表中金属元素与非金属元素__________元素的原子获得或失去电子的能力都____。 增大 减弱 越强 越弱 分界线周围 不强 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电子层数少的原子的半径一定小于电子层数多的原子的半径。 (　　) (2)同一周期的离子半径从左到右逐渐减小。 (　　) (3)原子序数越大，原子半径越大。 (　　) (4)核外电子层结构相同的单核粒子的半径相同。 (　　) × × × × 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 二、元素的电离能及其变化规律 1．电离能的概念及其分类 概念 ____________或____________失去一个电子所需要的最小能量 符号及单位 符号：__，单位：_______________ 分类 M(g)M＋(g)_____________ ___________… 气态基态原子 气态基态离子 I kJ·mol-1 M2+(g) M3+(g) 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．电离能的意义 (1)电离能越小，该气态原子(或离子)越____失去电子。 (2)电离能越大，该气态原子(或离子)越__失去电子。 (3)运用元素的电离能数据可以判断____元素的原子在气态时____电子的难易程度。 容易 难 金属 失去 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 3．递变规律 (1) (2)同种元素的原子，电离能逐级____。 增大 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 4．影响因素 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 想一想　第2周期中比N元素I1大的元素有几种？为什么N元素的I1比同周期相邻元素的I1大？ 提示：F、Ne两种。N的I1大于C的I1是因为N元素的核电荷数大，原子半径小，对外层电子的束缚力强，所以I1大。N的I1大于O的I1的原因是N基态时的价电子排布式为2s22p3，2p轨道处于半充满状态，较稳定，失去一个电子所需能量高，因此I1大。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 关键能力 情境探究 [情境探究] 主族元素原子半径的周期性变化 微粒半径大小规律探究 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 1．通过上图总结原子半径有什么变化规律？解释原因。 提示：同周期主族元素，随着原子序数的递增，原子半径逐渐减小；同主族元素，随着原子序数的递增，原子半径逐渐增大。同周期主族元素中，每增加一个电子，核电荷相应增加一个正电荷，增加的电子排布在同一层上，增加的电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷增加导致的核对外层电子的吸引作用，结果使原子半径逐渐减小；同主族元素，从上往下，随着电子层数的增加，离核更远的外层轨道填入电子，电子层数的影响大于核电荷增加的影响，导致原子半径增大。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．原子半径的大小受哪些因素影响？ 提示：电子层数、核电荷数、核外电子数。 3．“对于元素周期表中的一切元素，均满足同周期从左到右原子半径逐渐减小，同族从上到下原子半径逐渐增大”这句话是否正确？为什么？ 提示：不正确。此规律仅适用于主族元素，而副族元素、0族元素原子半径大小不适用此规律。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [归纳总结] 一般来说，同周期主族元素中，核电荷数越大，半径越小；同主族中，电子层数越多，半径越大。主要有以下规律： 微粒特点 比较方法 实例 原子 同周期主族元素 核电荷数越大，半径越小 r(Na)>r(Mg)>r(Al) 同主族元素 核电荷数越大，半径越大 r(F)<r(Cl)<r(Br) 多数原子 一般电子层数越多，半径越大 r(S)>r(C) 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 微粒特点 比较方法 实例 离子 具有相同电子层结构 核电荷数越大，半径越小 r(Na＋)>r(Mg2+)>r(Al3+) 电子数和核电荷数均不同 通过电子数或核电荷数相同的微粒做参照物 r(Al3+)<r(O2-)<r(S2-) 同种元素的原子和离子 价态越高，半径越小 r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)、r(H－)>r(H)>r(H＋) 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 方法技巧 可用“三看”法快速判断简单微粒半径大小 “一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，半径越大。 “二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越大，半径越小。 “三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [能力达成] 1．下列微粒半径大小比较错误的是(　　) A．K>Na>Li　　　　　 B．Na＋>Mg2+>Al3+ C．Mg2+>Na＋>F－ D．Cl－>F－>F C　[同主族元素，由上到下原子半径逐渐增大，A项正确；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，离子半径越小，B项正确；C项应该为F－>Na＋>Mg2+；D项，同族元素电子层数越多，离子半径越大，同种元素的原子半径小于相应的阴离子半径，正确。] √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．(双选)若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列说法不正确的是(　　) A．离子半径：Am＋<Bn－ B．原子半径：A>B C．A的原子序数比B的小m＋n D．b＝a－n＋m √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) CD　[因为aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序数比B的大m＋n；由上式可知b＝a－m－n；核外电子层结构相同时，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径：Am＋<Bn－；比较原子半径需要考虑两原子的电子层数，原子半径：A>B。] [情境探究] 如图所示，是部分元素第一电离能变化情况。 电离能变化规律及其应用 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 1．为什么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？ 提示：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电子排布式为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。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．为什么ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻的元素？ 提示：当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空(p0、d0、f 0)或半充满(p3、d5、f7)或全充满(p6、d10、f14)结构时原子处于能量较低状态，所以失电子所需能量较大，即I1较大。ⅡA族元素原子满足ns2np0、ⅤA族元素原子满足ns2np3，故它们的第一电离能大于同周期相邻元素。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [归纳总结] 1．电离能的变化规律 (1)同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大，原子核对外层电子的有效吸引作用增强。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。 (2)同主族元素原子的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱。同主族元素，总体上自上而下第一电离能逐渐减小。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (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，其电离能数值较大。 (4)过渡元素的第一电离能的变化不太规则，对同一周期的元素而言，总体上随元素原子序数的增加第一电离能从左到右略有增加。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．电离能的应用 (1)用来衡量原子失去电子的难易，比较金属的活泼性和元素的金属性。一般地，元素的第一电离能越小，金属性越强；碱金属元素的第一电离能越小，碱金属越活泼。 (2)判断原子易失去电子的数目和元素的化合价 元素的各级电离能逐渐增大并且会发生一个突变(由于电子是分层排布的，内层电子比外层电子难于失去，因此会发生突变)，如Mg原子的I1、I2、I3的值分别是(单位为kJ·mol-1)738、1 451、7 733，在I2和I3之间发生突变，则镁原子易失去最外层2个电子，常见化合价为＋2价。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [能力达成] 1．同周期有下列电子排布式的原子中，第一电离能最小的是(　　) A．ns2np3 B．ns2np4 C．ns2np5 D．ns2np6 B　[A为半充满结构，D为全充满结构，第一电离能较大，B和C位于同一周期，从左往右第一电离能呈增大趋势，故第一电离能最小的是B项。] √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．(双选)下列说法中不正确的是(　　) A．同主族元素，随着电子层数的增加，第一电离能逐渐减小 B．同周期元素，随着核电荷数的增加，第一电离能逐渐增大 C．通常情况下，同一元素第一电离能远小于第二电离能 D．电离能越小，元素的金属性越强 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 3．A、B都是短周期元素，基态原子最外层电子排布式分别为、nsx+1npx+3。A与B可形成化合物C和D。D溶于水时有气体逸出，该气体能使带火星的木条复燃。请回答下列问题。 (1)比较电离能： ①I1(A)________(填“>”或“<”，下同)I1(B)， ②I1(B)________I1(He)。 ＜ ＜ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (2)通常A元素的化合价是________价，对A元素呈现这种价态进行解释。 ①用原子结构的观点进行解释： _________________________________________________________________________________________________________________________________。 ②用电离能的观点进行解释： __________________________________________________________________________________________________。 ＋1 钠原子失去一个电子后核外电子排 布式为1s22s22p6，原子轨道处于全充满状态，该＋1价阳离子体系能量低，极难再失去电子 Na原子的第一电离能相对较小，第二电离能比第一电离能大很多，通常Na原子只能失去一个电子　 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (3)写出D跟水反应的离子方程式： _________________________________________。 [解析]　由s能级最多能容纳2个电子和A、B基态原子最外层电子排布式为(n＋1)sx、nsx+1npx+3可知，x等于1。由A、B都是短周期元素和它们组成的化合物的性质可知，n等于2，A是钠元素，B是氧元素。 2Na2O2＋2H2O===4Na＋＋ 4OH－＋O2↑ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [教材链接] [教材　观察·思考] 下列是五种常见的短周期元素的电离能如图所示(单位：kJ·mol-1)： 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 分析以上数据，回答下列问题： (1)T元素在周期表中的位置是第_____周期________族。 (2)已知上述五种元素中，有一种是稀有气体元素，则该元素的元素代号是________。 (3)写出Y元素的氯化物的化学式________(用含Y的化学式表示)。 3 ⅠA R AlCl3 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (4)上述五种元素中，在周期表中最有可能处于同一主族的是________(填字母)。 A．Q和R　　　　　　　 B．T和X C．X和Y D．Q和X 两者中原子序数较大的是________(用元素代号表示)。 D X 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [解析]　由图可知，Q和X的第二电离能和第三电离能相差很大，说明Q和X的最外层电子数为2，位于元素周期表ⅡA族，同主族元素，从上到下第一电离能依次减小，Q的第一电离能大于X，则Q为Be元素、X为Mg元素；R的电离能很大，且各电离能之间差距不大，说明R的最外层电子数大于4；T的第一电离能和第二电离能相差很大，说明R的最外层电子数为1，Y的第三电离能和第四电离能相差很大，说明Y的最外层电子数为3，由第一电离能的大小可知，T、Y与镁同周期，则T为Na元素、Y为Al元素。 (1)由分析可知，T为Na元素，位于元素周期表第3周期ⅠA族。 (2)由分析可知，R的第一电离能很大，且各电离能之间差距不大，说明R的最外层电子数大于4，则五种元素中R是稀有气体元素。 (3)由分析可知，Y为Al元素，氯化物的化学式为AlCl3。 (4)由分析可知，Q和X的第二电离能和第三电离能相差很大，说明Q和X的最外层电子数为2，位于元素周期表ⅡA族，同主族元素，从上到下第一电离能依次减小，Q的第一电离能大于X，则Q为Be元素、X为Mg元素。 学习效果 随堂评估 1．具有下列核外电子排布式的基态原子，其半径最大的是(　　) A．1s22s22p3 B．1s22s22p1 C．1s22s22p63s23p1 D．1s22s22p63s23p4 2 4 3 题号 1 5 √ C　[根据基态原子的核外电子排布式可知，A项中原子为氮原子，B项中原子为硼原子，C项中原子为铝原子，D项中原子为硫原子。根据原子半径变化规律可知，铝原子半径最大。] 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) 2．(双选)某主族元素X的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是(　　) A．X元素显＋3价 B．X为非金属元素 C．X为第5周期元素 D．X与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+ 2 3 题号 1 4 5 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) AD　[由题图可知，该元素的I4≫I3，故该元素易形成＋3价阳离子，X为金属元素，故A正确，B错误；周期数＝核外电子层数，图中没有显示X原子有多少电子层，因此无法确定该元素是否位于第5周期，故C错误；由题图可知，该元素的I4≫I3，故该元素易形成＋3价阳离子，因此X与氯气反应时最可能生成的阳离子为X3+，故D正确。] 2 3 题号 1 4 5 3．(双选)A、B、C、D为四种短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知A的最外层电子数是其电子层数的2倍，B是地壳中含量最高的元素，B原子的最外层电子数是D原子最外层电子数的2倍，C原子最外层只有1个电子。下列说法正确的是(　　) A．原子半径：C>A B．离子半径：D3+>B2- C．非金属性：A>B D．最高价氧化物对应水化物的碱性：C>D 2 3 题号 4 1 5 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) AD　[由题述条件知，A是碳元素，B是氧元素，C是钠元素，D是铝元素。原子半径：Na>C，A正确；根据核外电子排布相同的离子，核电荷数小的半径大，离子半径：O2->Al3+，B错误；非金属性：O>C，即B>A，C错误；根据元素的金属性越强最高价氧化物对应水化物的碱性越强，碱性：C>D，D正确。] 2 3 题号 4 1 5 4．短周期元素形成的三种离子Xn＋、Ym＋、Zn－，已知m>n，且X、Y、Z三种原子M电子层中的电子数均为奇数，若按X→Y→Z的顺序，下列说法正确的是(　　) A．最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，酸性依次增强 B．原子半径依次增大 C．元素的第一电离能依次减小 D．原子序数依次减小 2 4 3 题号 1 5 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) A　[X、Y、Z为短周期元素，且X、Y、Z三种原子M电子层中的电子数均为奇数，则X、Y、Z一定是在第3周期且数值m>n，故简单离子为X＋、Y3+、Z－，即X为钠元素，Y为铝元素，Z为氯元素。NaOH为强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，HClO4是强酸，则它们的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，酸性依次增强，故A正确；同周期元素原子半径随原子序数的增加而减小，X、Y、Z半径依次减小，故B错误；Na、Al、Cl的第一电离能依次增大，故C错误；Na、Al、Cl的原子序数依次增大，故D错误。] 2 4 3 题号 1 5 5．现有核电荷数小于18的元素A，其电离能数据如表所示(I1表示失去第1个电子的电离能，In表示失去第n个电子的电离能，单位为eV)。 2 4 3 题号 1 5 序号 I1 I2 I3 I4 I5 I6 电离能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5 序号 I7 I8 I9 I10 I11 … 电离能 224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 … 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) (1)电子离核越远，能量越高，电离能越________(填“大”或“小”)。 (2)上述11个电子分属________个电子层。 (3)去掉11个电子后，该元素还有________个电子。 (4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是___________。 (5)该元素的最高价氧化物对应水化物的碱性比核外电子排布式为1s22s22p63s1的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性________(填“强”或“弱”)。 2 4 3 题号 1 5 小 3 1 Mg(OH)2 弱 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　原子半径及其变化规律　元素的电离能及其变化规律(基础课) [解析]　(1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子越容易，则电离能越小。(2)根据题目数据，I1、I2较小，I3突然增大，说明最外层有2个电子，I3到I10变化较小，但I11突然增大，说明次外层有8个电子，又由于核电荷数小于18，所以A为Mg。(3)Mg原子去掉11个电子后，还有1个电子。(4)Mg元素的最高价氧化物对应水化物的化学式为Mg(OH)2。(5)电子排布式为1s22s22p63s1的元素为Na，与Mg同周期且在Mg的左边，所以碱性NaOH＞Mg(OH)2。 2 4 3 题号 1 5 $$