1-3《原子结构与元素性质》 课件(鲁科版选修3)(来自化学学科网)

电离能及其变化规律知识复习：请同学们回忆一下：我们学过的元素重要性质有哪些？它们各有怎样的递变规律？1.失电子能力：同一周期从左到右失电子能力逐渐减弱；同一主族从上到下失电子能力逐渐增强。2.得电子能力：同一周期从左到右得电子能力逐渐增强；同一主族从上到下得电子能力逐渐减弱。3.价电子数：同周期：从1变到7，同主族：相同4.原子半径：同一周期从左到右原子半径逐渐减小；同一主族从上到下原子半径逐渐增大。5.电离能及其变化规律2.问：元素第一电离能大小与原子失电子能力有何关系？1.电离能定义：元素电离能是指气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量。而处于基态的气态原子失去一个电子，生成＋1价气态阳离子所需的能量称为第一电离能。电离能及其变化规律第一电离能越小，原子越易失去第一个电子；第一电离能越大，原子越难失去第一个电子。思维拓宽：你能说出什么是第二电离能、第三电离能......吗？讨论后回答。用符号I1表示；用式子：M(g)－e－＝M+(g)表示;单位：KJ/mol。如：钠元素的I1=496KJ/mol是指Na（g）－e－Na＋（g）时所需的最小能量为496KJ/mol。第二电离能：是指＋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称该元素的第二电离能。用I2表示。类似用I3、I4...表示元素的第三、四...电离能等。观察分析下表电离能数据回答问题：元素I1KJ/molI2KJ/molI3KJ/molLi520729511815Mg73814517733问题：解释为什么锂元素易形成Li＋，而不易形成Li2＋；镁元素易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？参考答案：从表中数据可知：Li元素的I2远大于I1，因此Li容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即Li易形成Li＋，而不易形成Li2＋。镁元素的I1、I2相差不大，I3远大于它们，说明镁容易失去两个电子，而不易失去第三个电子，因此镁易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋。观察分析下图元素第一电离能的变化情况，寻找它们的变化有哪些规律？同时你是否还能发现一些问题？请讨论总结。3.元素第一电离能的递变规律规律和问题：1.总体上：金属元素的第一电离能都，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都。较大较小2.同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。3.同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。4.在同一周期中第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素。5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能。总结一下为什么？为什么？为什么?为什么？为什么？第二周期元素的第一电离能第三周期元素的第一电离能注意观察第二、第三周期中的Be、N和Mg、P元素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关系：1.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？参考解答：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比较多，不容易失去电子，稀有气体元素原子外围电子排布式为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。友情提示：从比较金属元素、非金属元素及稀有气体元素的最外层电子数多少入手。2.同一周期元素的第一电离能从左到右元素的第一电离能总体上是呈增大趋势。为什么？提示：从原子结构的变化来解释。参考答案：因为同一周期从左到右随着核电荷数的增加，元素原子半径减少，核对外层电子引力逐渐增大，失电子所需的能量呈增加趋势，即元素的第一电离能呈增大趋势。3.同一主族元素的第一电离能从上到下，元素第一电离能逐渐减小。为什么?提示：从同主族的原子结构变化来回答。参考答案：因为同一主族从上到下，随着核电荷数的增加，电子层数增加，原子半径增大，核对外层电子的引力减小，失电子所需的能量减小，元素第一电离能逐渐减小。4.在同一周期中第一电离能最小的是碱金属元素，最大的是稀有气体元素。为什么？参考答案：因为碱金属元素原子的外围电子排布式为nS1，在同周期中（除稀有气体）原子半径最大，核对外层电子引力最小，最容易失去最外层的一个电子，所以碱金属元素的第一电离能在同一周期中最小。而稀有气体元素原子的外围电子排布式为nS2nP6（He为1S2），是稳定结构，在同一周期中最难失去电子，所以在同一周期中稀有气体的第一电离能最大。提示：从它们的原子的外围电子排布式和原子结构的特点来思考。5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电离能。为什么？提示：请同学们先写出Be、B、N、O、Mg、Al、P、S的电子排布式，并作比较。Be：1S22S22P0（B：1S22S22P1）N：1S22S22P3(O：1S22S22P4)Mg：1S22S22P63S23P0(Al：1S22S22P63S23P1)P：1S22S22P63S23P3(S：1S22S22P63S23P4)我们知道：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）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（即洪特规则特例），所以失电子所需能量较大，即I1较大。而Be、N、Mg、P元素的原子结构恰好满足这一点，所以导致它们的第一电离能大于它们相邻元素。3.元素第一电离能的变化规律同一周期从左到右元素的第一电离能总体上是呈逐渐增大趋势；同一主族从上到下，元素第一电离能逐渐减小。即元素第一电离能随着元素核电荷数的递增呈现周期性变化。4.电离能知识的应用：问题1：为什么锂元素的I2远大于I1，而镁元素的I3远大于I1、I2？用所学的原子结构或离子结构知识解释。提示：锂离子和镁离子的电子排布式为：Li＋：1S2是稳定结构；Mg2＋：1S22S22P6,它的P轨道为全充满，结构稳定。如果它们再要失去电子，所需的能量就很大。问题2：判断下列元素间的第一电离能的大小：NaK;ON;NP;FNe;MgAl；SP;ClS；ClAr。问题3：将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：（1）KNaLi;(2)BCBeN;(3)HeNeAr；（4）NaAlSP答案（1）LiNaK；（2）NCBeB(3)HeNeAr;(4)PSAlNa问题4：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数的3倍。试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电子排布式；比较当A、B在同一周期时它们的第一电离能数值大小关系。提示:A元素有：Be：1S22S2或Mg:1S22S22P63S2B元素有：O:1S22S22P4或S:1S22S22P63S23P4第一电离能：BeO;MgS。问题5：有短周期两种金属元素A、B，已知MA:MB=9:8,分别取A、B金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗A、B的物质的量比时nA：nB＝2:3。试推断A、B元素的名称，写出各原子核外电子的电子排布式和轨道表示式，并比较它们的第一电离能的大小。提示：由题中条件可推出A元素的化合价为＋3价，B元素的化合价为＋2价；再根据条件可算出A、B的摩尔质量分别为27g/mol、24g/mol，A为Al元素，B为Mg元素。拓展思考题：1.用表中提供的数据解释：为什么钠原子的最外层电子数是1而镁原子的最外层电子数为2？参考答案：钠元素I1远小于I2、I3，说明钠原子核外有一个电子离核远，受核的引力小，易失去；同时也说明I2、I3代表的电子与I1代表的电子不在同一电子层，所以钠原子的最外层电子数为1。而镁元素的I1和I2相差不大，说明它们代表的电子是在同一电子层，I3远大于I1、I2，说明I3代表的电子与I1、I2代表的电子不在同一电子层，所以镁原子最外层的电子数为2。元素I1KJ/molI2KJ/molI3KJ/molNa49645626912Mg738145177332.从下表的电离能数据中你能发现一些问题吗？如：电离能的数值大小与原子核外电子排布的关系、金属元素与非金属元素的区别等。请提出并作适当的解释。元素I1KJ/molI2KJ/molI3KJ/molI4KJ/molI5KJ/molI6KJ/molI7KJ/molI8KJ/molLi520729511815C10862351461962203781847216O131433875298746610986133207130784048