1、第一章原子结构与元素性质第一章原子结构与元素性质第第3 3节元素的性质及其变化规律节元素的性质及其变化规律第第1 1课时课时 原子半径、电离能及其变化原子半径、电离能及其变化规律规律 学习目标学习目标核心素养培养核心素养培养1.了解原子半径的周期性变化了解原子半径的周期性变化,能用原子结构的知识解释主族能用原子结构的知识解释主族元素原子半径周期性变化的原因。元素原子半径周期性变化的原因。证据推理与证据推理与模型认知模型认知2.了解同周期、同主族元素性质的递变规律。了解同周期、同主族元素性质的递变规律。宏观辨识与宏观辨识与微观探析微观探析3、了解电离能的定义及其内涵、了解电离能的定义及其内涵,认
2、识主族元素电离能的变化规认识主族元素电离能的变化规律律,知道电离能与元素化合价的关系。知道电离能与元素化合价的关系。知识体系知识体系阅读课本第阅读课本第2020页追根寻源页追根寻源, ,了解原子半径的定义和测定方法。了解原子半径的定义和测定方法。 阅读课本第阅读课本第2121页页, ,原子半径的变化原子半径的变化规律及变化原因。规律及变化原因。 假定原子是一个实心球体假定原子是一个实心球体, ,用统计方用统计方法测定的半径。法测定的半径。 利用核间距法测得几种形式的原子半利用核间距法测得几种形式的原子半径：共价半径金属半径范得华半径径：共价半径金属半径范得华半径一般有下列关系一般有下列关系:
3、: 范得华半径范得华半径金属半径金属半径共价半径共价半径一、原子半径及其变化规律一、原子半径及其变化规律1 1、原子半径大小的影响因素、原子半径大小的影响因素(1)(1)主族元素主族元素2.2.原子半径的周期性变化规律：原子半径的周期性变化规律： 同一周期从左到右，增加电子产生的电子间的排斥作用小于同一周期从左到右，增加电子产生的电子间的排斥作用小于核电荷数增大导致原子核对外层电子的吸引作用，使原子半径逐核电荷数增大导致原子核对外层电子的吸引作用，使原子半径逐渐减小。渐减小。 同一主族从上到下，核电荷数增大对外层电子的吸引作用小同一主族从上到下，核电荷数增大对外层电子的吸引作用小于增加电子间的
4、排斥作用，使原子半径逐渐增大。于增加电子间的排斥作用，使原子半径逐渐增大。 同一周期过渡元素自左至右原子半径逐渐减小，但变化幅度同一周期过渡元素自左至右原子半径逐渐减小，但变化幅度不大。原因是同一周期过渡元素增加的电子一般分布在内层不大。原因是同一周期过渡元素增加的电子一般分布在内层d轨道轨道或或f轨道上，电子间的排斥作用与核对电子的吸引作用大致相当。轨道上，电子间的排斥作用与核对电子的吸引作用大致相当。(2)(2)过渡元素过渡元素微粒半径大小的比较的探究微粒半径大小的比较的探究微粒特点微粒特点比较方法比较方法实例实例原原子子同周期元素同周期元素同主族元素同主族元素一般原子一般原子离离子子具有
5、相同电具有相同电子层结构子层结构电子数和核电子数和核电荷数均不电荷数均不同同同种元素的同种元素的原子和离子原子和离子核电荷数越大，半径越小核电荷数越大，半径越小核电荷数越大，半径越大核电荷数越大，半径越大一般电子层数越多一般电子层数越多,半径越大半径越大r(Na)r(Mg)r(Al)r(Br)r(Cl)r(F)r(S)r(C)核电荷数越大核电荷数越大,半径越小半径越小通过电子数或核电荷数通过电子数或核电荷数相同的微粒作参照物相同的微粒作参照物价态越高，半径越小价态越高，半径越小r(Na) r(Mg2) r(Al3)r(S2) r(O2) r(Al3)r(Fe)r(Fe2) r(Fe3)，r(H
6、)r(H) r(H)1、下列微粒半径大小比较正确的是、下列微粒半径大小比较正确的是() ANaMg2Al3ClNaAl3 CNaMgAlSi DCsRbKd B离子的还原性离子的还原性Y2HZ D原子半径原子半径XWD(1)同周期主族元素原子的电子层数相同，从左到右原子半径逐渐同周期主族元素原子的电子层数相同，从左到右原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的吸引作用逐渐增强。因此减小，原子核对外层电子的吸引作用逐渐增强。因此,同一周期主同一周期主族元素从左到右，元素原子失去电子的能力越来越弱，获得电子族元素从左到右，元素原子失去电子的能力越来越弱，获得电子的能力越来越强。的能力越来越强。(2)同主
7、族元素原子的价电子数相同，但自上而下原子半径逐渐增同主族元素原子的价电子数相同，但自上而下原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的吸引作用逐渐减弱。因此大，原子核对外层电子的吸引作用逐渐减弱。因此,自上而下，金自上而下，金属元素原子失去电子的能力越来越强，非金属元素原子获得电子属元素原子失去电子的能力越来越强，非金属元素原子获得电子的能力越来越弱。的能力越来越弱。3.元素原子得失电子的能力元素原子得失电子的能力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分界线周围元素的原子获得或失周期表中金属元素与非金
8、属元素分界线周围元素的原子获得或失去电子的能力都不强。去电子的能力都不强。 在科学研究和生产实践中，仅有定性的分析往往是不够的，在科学研究和生产实践中，仅有定性的分析往往是不够的，为此人们用电离能、电负性来定量的衡量或比较原子得失电子能为此人们用电离能、电负性来定量的衡量或比较原子得失电子能力的强弱。力的强弱。 阅读课本第阅读课本第2222页内容，了解电离能的概念和含义，分析电页内容，了解电离能的概念和含义，分析电离能描述的是元素的哪种性质？并分析第一电离能的数值和性质离能描述的是元素的哪种性质？并分析第一电离能的数值和性质的关系？的关系？二、元素的电离能及其变化规律二、元素的电离能及其变化规
9、律M(g)= M+ (g) + e- I1（第一电离能）（第一电离能）M+(g)= M2+ (g) + e- I2（第二电离能）（第二电离能）M2+(g)= M3+ (g) + e- I3（第三电离（第三电离能）能）1.1.定义：定义： 气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能。量叫做电离能。2.符号：符号：I 单位：单位：KJ/mol3 3、表示式：、表示式：4 4、电离能的意义：、电离能的意义：表示气态原子失去电子难易程度的物理量。表示气态原子失去电子难易程度的物理量。第一电离能：处于基态的气态原子失去一个电子转第
10、一电离能：处于基态的气态原子失去一个电子转化为正一价气态离子所需要的能量叫做第一电离能。化为正一价气态离子所需要的能量叫做第一电离能。元素第一电离能符号：元素第一电离能符号：I1。第二电离能：气态正一价离子再失去一个电子成为第二电离能：气态正一价离子再失去一个电子成为气态正二价离子所需的能量叫做第二电离能；第三气态正二价离子所需的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。电离能和第四、第五电离能依此类推。通常情况下，第一电离能通常情况下，第一电离能 第二电离能第二电离能 第三第三电离能电离能小于小于小于小于I2I1I3Be的电离能5、逐级电离能：、逐级电离能：6 6、影响电离能
11、大小因素、影响电离能大小因素核电荷数核电荷数 电子层数相同，核电荷数越多、半径越小、核对外层电子电子层数相同，核电荷数越多、半径越小、核对外层电子引力越大、越不易失去电子，电离能越大。引力越大、越不易失去电子，电离能越大。 原子半径原子半径 同族原子半径越大、原子核对外层电子的引力越小，越易同族原子半径越大、原子核对外层电子的引力越小，越易失电子，电离能越小。失电子，电离能越小。电子层结构电子层结构 稳定的稳定的8 8电子结构（同周期末层）电离能最大。电子结构（同周期末层）电离能最大。 阅读课本第阅读课本第23-2423-24页内容，分析总结元素原子的第一电离能随页内容，分析总结元素原子的第一
12、电离能随元素原子序数的递增而变化的规律，并从原子结构的角度解释。元素原子序数的递增而变化的规律，并从原子结构的角度解释。7 7、元素第一电离能变化规律、元素第一电离能变化规律金属元素的第一电离能都较小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非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都较大。第一电离能都较大。同一周期元素的第一电离能，从左到右总体上是呈增大趋势。同一周期元素的第一电离能，从左到右总体上是呈增大趋势。同一主族元素的第一电离能同一主族元素的第一电离能 从上到下逐渐减小。从上到下逐渐减小。过渡元素第一电离能变化不太大。过渡元素第一电离能变化不太大。 1. 1.金属元素的第一
13、电离能都较小，非金属元素和稀有气体元素的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？第一电离能都较大。为什么？如何从从原子结构的角度解释电离能的变化规律？如何从从原子结构的角度解释电离能的变化规律？2.2.同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。为什么？同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。为什么？3.3.同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。为什么？同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。为什么？HeNeArHLiNaBeBCNOFMgAlSiPSCl短周期元素的第一电离能短周期元素的第一电离能4.4.在第二周期中在第二周期中BeBe和和N
14、N元素及第三周期中元素及第三周期中MgMg和和P P的第一电离能大的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能。为什么？于相邻的元素的第一电离能。为什么？ 阅读课本第阅读课本第23242324页追根寻源和拓展视野栏目，了页追根寻源和拓展视野栏目，了解金属活动性顺序和电离能为什么不一致？什么是电子亲和能？解金属活动性顺序和电离能为什么不一致？什么是电子亲和能？含义是什么？受哪些因素影响？含义是什么？受哪些因素影响？都表示原子失去电子的能力，但是具体条件不同。都表示原子失去电子的能力，但是具体条件不同。 电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离
15、子的难易程度。取决于原子核对外层电子的吸引力以及电子子的难易程度。取决于原子核对外层电子的吸引力以及电子之间的排斥两个因素。之间的排斥两个因素。结论：结论： 第一电离能的周期性变化规律与原子半径和核外电子排布的第一电离能的周期性变化规律与原子半径和核外电子排布的周期性变化密切相关。周期性变化密切相关。8 8、电离能的应用：、电离能的应用：利用逐级电离能判断化合价，判断原子失去电子的数目或形成利用逐级电离能判断化合价，判断原子失去电子的数目或形成的阳离子的电荷。的阳离子的电荷。 如如K： I1I2I3 ，表明，表明K原子容易失去一个电子形成原子容易失去一个电子形成1价价阳离子。阳离子。 确定核外
16、电子排布。确定核外电子排布。 如如Li：I1I2I3,表明表明Li核外核外3个电子排布个电子排布K、L层层,最外层只最外层只1个电子。个电子。判断元素性质强弱或判断金属原子在气态时失电子的难易程度。判断元素性质强弱或判断金属原子在气态时失电子的难易程度。I1 越大，元素非金属性越强；越大，元素非金属性越强；I1 越小，元素金属性越强。越小，元素金属性越强。示例示例1：观察分析下表电离能数据回答：观察分析下表电离能数据回答：元素元素I1 KJ/molI2 KJ/molI3 KJ/molLi520729511815Mg73814517733试解释为什么锂元素易形成试解释为什么锂元素易形成Li，而不
17、易形成，而不易形成Li2；镁元素易形；镁元素易形成成Mg2，而不易形成，而不易形成Mg3？从表中数据可知：从表中数据可知：Li元素的元素的I2远大于远大于I1，因此，因此Li容易失去第一个电容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即子，而不易失去第二个电子；即Li易形成易形成Li，而不易形成，而不易形成Li2 。镁元素的镁元素的I1、I2相差不大，相差不大，I3远大于它们，说明镁容易失去两个电远大于它们，说明镁容易失去两个电子，而不易失去第三个电子，因此镁易形成子，而不易失去第三个电子，因此镁易形成Mg2，而不易形成，而不易形成Mg3。示例示例2、在反应、在反应 O2PtF6 O2PtF6
18、中，中， O2(g) = O2+(g) +e- I1 =1171.5kJmol-1。而而 Xe(g) = Xe+(g) +e- I1 =1175.7 kJmol-1。Xe和和PtF6能否发能否发生反应？写出反应方程式，并分析各元素价态。生反应？写出反应方程式，并分析各元素价态。O2PtF6 O2PtF6 XePtF6 XePtF6O2PtF6和和 XePtF6是离子化合物，是离子化合物，O2+：+1价价 F：-1价价 Pt：+5价价 Xe：+1价。价。 I1I2I3I4X 500 1 020 6 900 9 500Y 580 1 800 2 70011 600Z 420 3 100 4 400
19、 5 9001、判断、判断X、Y、Z化合价？化合价？2、下列原子的外围电子排布中，对应的第一电离能最大的是、下列原子的外围电子排布中，对应的第一电离能最大的是( ) A.3s23p1 B.3s23p2 C.3s23p3 D.3s23p4C+2+3+145倍倍3、有一种元素的逐级电离能数据如下：、有一种元素的逐级电离能数据如下：电离能电离能I1I2I3I4kJmol-15781817274511578当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是( )A.X+ B.X2+ C.X3+ D.X4+ C4、将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列：、将下列元素按第一电离能由大到小的顺序排列： K Na Li B C Be N He Ne Ar Na Al S PLi Na KN C Be BHe Ne ArP S Al Na课下学习：课下学习：阅读课本，掌握本节课的知识内容；阅读课本，掌握本节课的知识内容；
