1.2.2原子半径和电离能学案2025--2026学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

该高中化学学案聚焦原子半径和电离能的周期性变化及电子排布解释这一核心知识点，通过“温故”模块的判断题和问题回顾价层电子排布、周期表分区等旧知，搭建学习支架衔接新旧知识。 该学案以“结构决定性质”为化学观念核心，引导学生从电子排布角度分析规律，习题从基础判断到综合应用层次分明，提升科学思维中的证据推理能力，预习任务促进自主学习，落实科学探究与实践素养，助力高效课堂。

1.2.2原子半径和电离能 1、根据之前学的电子排布式的书写，结合识元素的原子半径、主族元素第一电离能的元素性质的周期性变化,能从电子排布的角度对这一规律进行解释。 2、阅读课本对应内容，根据阅读内容填写本节预习任务，把握本课重难点。 1.判断题 (1)元素原子的价层电子就是最外层电子。 (　　) (2)除氦外，0族元素原子的价层电子排布为ns2np6。 (　　) (3)最外层电子排布式为ns1或ns2的元素一定为金属元素。 (　　) (4)价层电子排布为4s24p3的元素位于第四周期第ⅤA族，是p区元素。 (　　) (5)在元素周期表中，s区、d区和ds区的元素都是金属元素。 (　　) (6)元素周期表有7个横行，即7个周期;有18个纵列，即18个族。 (　　) 2.除氦外，0族价层电子排布有何特点? 其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团3.主族元素从左到右价层电子排布有何特点? 其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团4.元素周期表划分区的依据是什么? 其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团其他原子或原子团 一、原子半径和电离能 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。 1.下表列出了短周期元素X、Y的各级电离能数据。下列说法正确的是( ) 电离能/ …… 元素X 520 7298 11815 元素Y 496 4562 6912 9544 A.X、Y元素的最高化合价分别为+3价、+4价 B.原子失电子能力：X>Y C.X和Y元素位于元素周期表中同一周期 D.基态Y原子的核外电子排布式为 2.下列各组微粒半径大小的比较错误的是( ) A. B. C. D. 3.已知三种元素基态原子的电子排布式分别为：①、②、③。下列比较正确的是( ) A.原子半径：②>③>① B.原子半径：③>②>① C.简单离子半径：③>①>② D.简单离子半径：①>③>② 4.回答下列问题。 （1）下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是______（填字母）。 A. B. C. D. （2）基态Fe原子中，电子占据的最高能层的符号为___________，该能层具有的原子轨道数为__________________________。 （3）元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时，所放出的能量称作第一电子亲和能（）。第二周期部分元素的变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他元素的自左而右依次增大。而氨元素的呈现异常的原因是________________________________。 （4）是离子化合物，如图所示是博恩·哈伯（Born-Haber）循环。 可知，Li原子的第一电离能为________。 （5）如表是第三周期部分元素的电离能[单位：eV（电子伏特）]数据。 元素 电离能/eV 甲 5.7 47.1 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________（填字母）。 A甲的金属性比乙强 B.乙的常见化合价为+1价 C.丙不可能为非金属元素 D.丁一定为金属元素 答案及解析 温故知新·基础填空 温故——课前知识链接 1.(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 2.【答案】1s22s22p63s23p63d24s2。 3.【答案】电子排布式能够表示出每一个能级上的电子排布情况。 4.【答案】原子核外电子较多的原子，其电子排布存在能级交错现象。K原子在排满第二层后，先排3s、3p能级，3d能级能量高于4s能级，故最后一个电子排入4s能级而不是3d能级，所以它的原子结构示意图是。 5.【答案】不遵循。 6.【答案】量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，ns、np、nd、nf能级分别有1、3、5、7个原子轨道。每个p能级有3个相互垂直的原子轨道，分别标记为npx、npy、npz，同一能级中的原子轨道能量相同。 知新——课本研习梳理 一、原子半径和电离能 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 基础过关·课前自测 1.答案：D 解析：X、Y都是短周期元素，元素X、Y的均远小于，则X、Y原子最外电子层上均只有1个电子，均位于第ⅠA族，最高化合价均为+1价，A错误；由表中数据可知，第一电离能Y<X，基态的气态Y原子失去一个电子所需的能量小，则原子失电子能力Y>X，B错误；由上述分析知，元素X、Y均位于元素周期表中第ⅠA族，不属于同周期元素，C错误；X、Y属于同主族元素，同主族元素从上到下，第一电离能逐渐减小，由第一电离能Y<X及两元素均位于短周期第ⅠA族知，X为Li元素，Y为Na元素，基态Na原子的核外电子排布式为，D正确。 2.答案：C 解析：Li、Na、K为同主族元素，随核电荷数增大，其原子半径依次增大，A项正确；、、的核外电子排布相同，核电荷数越小，半径越大，同理知半径：，B项正确，C项错误；、是同主族元素的阴离子，核电荷数越大，半径越大，、F为同一元素不同价态的微粒，价态越低，半径越大，D项正确。 3.答案：A 解析：同周期主族元素从左往右原子半径逐渐减小，所以原子半径：P>S，一般情况下电子层数越多原子半径越大，所以原子半径；S>F，故原子半径：P>S>F，A项正确，B项错误；和的核外电子排布相同，核电荷数越大，半径越小，所以半径：，、比多一个电子层，因此半径；，C、D项错误。 4.答案：（1）A （2）N；16 （3）氮原子的2p轨道为半充满状态，能量低较稳定，故不易结合一个电子 （4）520 （5）A 解析：（1）由题给信息知，A表示基态Mg，D表示激发态Mg，B表示基态Mg，C表示激发态Mg，Mg已经失去了一个电子，再失一个电子较难，即第二电离能大于第一电离能，所以电离所需能量A>B、A>C，3p能级的能量高于3s能级，3p能级上的电子较3s能级上易失去，故电离所需能量A>D，因此A状态下的镁电离最外层一个电子所需能量最大。 （2）基态Fe原子的电子排布式为，电子占据的最高能层的符号为N，该能层具有的原子轨道数=1+3+5+7=16。 （3）同周期主族元素随核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小，吸引电子的能力逐渐增强，结合一个电子释放出的能量逐渐增大，但氮原子的价层电子排布式为，2p轨道为半充满结构，较稳定，因此氮元素的E，呈现异常的原因是N原子的2p轨道为半充满状态，具呈现异常的原因是N原子的2p轨道为半充满状态，具有相对稳定性，不易结合一个电子。 （4）根据电离能定义： 气态基态原子失去一个电子变为气态基态正离子所需的能量可知，Li原子的第一电离能。 （5）甲、乙、丙、丁为第三周期元素，甲元素的第一电离能远远小于第二电离能，说明甲元素最外层有1个电子，失去1个电子后达到稳定结构，所以甲为Na元素，乙元素的第二电离能远远小于第三电离能，则乙元素最外层有2个电子，失去2个电子后达到稳定结构，所以乙为Mg元素，丙、丁元素的第一电离能、第二电离能、第三电离能相差不大，说明元素最外层电子数大于3，丙的第一电离能小于丁，第三周期中可能为Al元素，丁一定为非金属元素。甲为Na元素，乙为Mg元素，故甲的金属性比乙强，A正确；乙为Mg元素，常见化合价为+2价，B错误；若丙元素最外层电子数大于3，丙可能为非金属元素，C错误；根据以上分析知，丁一定为非金属元素，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $