1、-1-第2课时电离能与电负性-2-1.了解电离能的定义及其内涵,认识主族元素电离能的变化规律,知道电离能与元素化合价的关系,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.知道主族元素电负性与元素性质的关系,认识主族元素电负性的变化规律,培养证据推理与模型认知的化学核心素养。-3-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断1.原子核外电子排布的周期性:除第1周期外,每一周期主族元素的原子从左到右最外层电子数从1增加到8;同主族元素的原子最外层电子数相等。2.原子半径的周期性变化规律:同主族元素,随着核电荷数的递增,原子半径逐渐增大;同周期主族元素,自左向右随着核电荷数的递增,原子半径逐渐减小。3.化合价
2、的周期性变化:同周期元素从左到右最高化合价依次升高,一般最高正化合价=最外层电子数(O、F除外),同主族元素最外层电子数相同,最高化合价一般也相同(O、F除外)。同周期主族元素从左到右非金属元素的最低化合价也是依次升高,最低化合价=最外层电子数-8。-4-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断一、元素的电离能1.电离能: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。符号:I。单位:kJmol-1。2.元素的逐级电离能:(1)定义:元素原子失去一个电子的电离能称为第一电离能,符号为I1;在此基础上再失去一个电子的电离能称为第二电离能,符号为I2;以此类推,还有第三、第四电离能等。同一原
3、子的各级电离能之间存在关系:I1I2I3M(g)=M+(g)+e-I1(第一电离能)M+(g) =M2+(g)+e-I2(第二电离能)M2+(g)= M3+ (g)+e-I3(第三电离能)-5-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断(2)意义:可以利用元素的电离能数据来判断元素的原子或离子失去电子的难易程度。电离能数值越小,表示在气态时该元素的原子(或离子)越容易失去电子;电离能数值越大,表示在气态时该元素的原子(或离子)越难失去电子。-6-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断3.元素第一电离能的变化规律(1)对同一周期的元素而言,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,表
4、示元素原子越来越难失去电子。(2)同主族元素,自上而下第一电离能逐渐减小,表明自上而下原子越来越易失去电子。(3)过渡元素的第一电离能的变化不太规则,随着元素原子序数的增加,第一电离能从左到右略有增加。这是因为对这些元素的原子来说,増加的电子大部分排布在(n-1)d或(n-2)f轨道上,原子核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。-7-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微点拨】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。如稀有气体的电离能在同周期元素中最大,N元素原子2p能级为半充满、Mg元素原子3s能级为全充满状态,其电离能均比同周期相邻元素大。当相邻逐级电离
5、能突然变大时,说明其电子层发生了变化,即同一电子层中各级电离能相近,不同电子层中电离能有很大的差距。-8-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断二、元素的电负性1.电负性(1)定义:用来描述两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱。鲍林给元素的电负性下的定义是“电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度”。(2)意义:元素的电负性越大,表示其原子在形成化学键时吸引电子的能力越强;反之,电负性越小,相应元素的原子在形成化学键时吸引电子的能力越弱。-9-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断2.电负性的变化规律(1)对主族元素,同一周期从左到右,电子层数相同,核电荷数逐渐增大,原子半径
6、逐渐减小,原子核对外层电子的吸引力逐渐增强,元素电负性逐渐增大。(2)同一主族从上到下,核电荷数逐渐增大,随电子层数的增多,原子半径逐渐增大,原子核对外层电子的吸引力逐渐减弱,元素的电负性逐渐减小。(3)对副族而言,同族元素的电负性也大体呈现同主族元素的变化趋势。因此,电负性大的元素位于元素周期表的右上角,电负性小的元素位于元素周期表的左下角。-10-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断3.电负性的应用(1)判断元素的金属性和非金属性及其强弱。金属的电负性一般小于2,非金属的电负性一般大于2。金属元素的电负性越小,金属元素越活泼;非金属元素的电负性越大,非金属元素越活泼。(2)判断元素的化合
7、价。电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱,元素的化合价为正值。电负性数值大的元素在化合物中吸收电子的能力强,元素的化合价为负值。(3)判断化学键的类型。一般地,如果两种成键元素的电负性差值较大时易形成离子键;如果两种成键元素的电负性差值较小时易形成共价键。-11-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断【微思考】电负性最大的元素和电负性最小的元素分别在元素周期表中的哪个位置?提示:电负性最大的元素位于元素周期表的右上方(稀有气体除外),F元素的电负性最大;电负性最小的元素位于周期表的左下方,Cs元素电负性最小(一般不考虑放射性元素)。-12-课前篇素养初探知识铺垫必备知识正误判断判断下列
8、说法是否正确,正确的打“”,错误的打“”。1.同周期元素中A族元素的第一电离能最大。()2.在同一主族中,自上而下元素的第一电离能逐渐减小。()3.A、A族元素的原子,其原子半径越大,第一电离能越大。()4.元素的电负性越大,原子在化合物中吸引电子的能力越强。()5.主族元素的电负性越大,元素原子的第一电离能一定越大。()6.在同一周期中,元素电负性从左到右呈递增的趋势(稀有气体元素除外)。()7.形成化合物时,电负性越小的元素越容易显正价。()答案:1.2.3.4.5.6.7. -13-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测电离能的影响因素及应用电离能的影响因素及应用问题探究1.观察并分
9、析下表电离能数据回答问题:元素I1/(kJmol-1)I2/(kJmol-1)I3/(kJmol-1)Li5207 29511 815Mg7381 4517 733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+?提示: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I1和I2,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+。-14-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测2.观察并分析下图元素
10、第一电离能的变化情况,回答下列问题: -15-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(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?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。(2)为什么第2周期中的Be和N元素及第3周期中的Mg和P元素的第一电离能大于同周期相邻元素的第一电离能?提示:当原子核外电子排布在能量相等的轨道上形成全
11、空(p0、d0、f0)、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同周期相邻元素。-16-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展电离能的应用(1)根据电离能数据,确定元素核外电子的排布。判断元素原子核外电子的分层排布,这是由于层与层之间电离能相差很大,电离能数值在不同电子层之间发生突变,而相同电子层内电离能数值差别相对较小,如Na的第一到第七电离能分别为(单位 kJmol-1):496、4 562、6 912
12、、9 543、13 353、16 610、20 114。从中明显看出在第一、第二电离能之间有突跃,故可判断Na最外层只有1个电子。-17-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(2)根据电离能数据,确定元素在化合物中的化合价。如K元素I1I2B.电负性:C.第一电离能:D.最高正化合价:-33-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:B解析:根据题意可知四种元素分别为:Si、P、N、O。Si、P同周期,N、P同主族,则原子半径:SiPO,即,A错误;同周期中(稀有气体除外),随原子序数的递增,电负性逐渐增大,同主族中,原子序数越大,电负性越小,则电负性:ONPSi,即,B正确;同周
13、期从左至右,第一电离能有增大的趋势,但核外电子处于充满或半充满时,第一电离能比其后面的原子大,第一电离能:NOPSi,即,C错误;N、P的最高正价为+5,Si的最高正价为+4,O一般不显正价,则最高正化合价:=,D错误。-34-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-2(双选)(2020河南洛阳高二期末)已知X、Y两种元素同周期,且电负性XY,下列说法错误的是()A.第一电离能:Y一定小于XB.气态氢化物的稳定性:HmY大于HnXC.最高价含氧酸的酸性:X对应的酸性强于Y对应的酸性D.X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价-35-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:A
14、B解析:同周期元素(稀有气体元素除外)的电负性随原子序数的递增而增大,而第一电离能从左至右有增大的趋势。由于X、Y元素同周期,且电负性XY,则非金属性XY。X、Y元素同周期,若Y核外最外层p轨道处于半充满状态,X为Y后紧邻元素,则第一电离能:Y大于X,A说法错误;非金属性XY,非金属性越强,气态氢化物越稳定,X的气态氢化物的稳定性强于Y的气态氢化物,B说法错误;非金属性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属性XY,则X对应最高价含氧酸的酸性强于Y对应的最高价含氧酸的酸性,C说法正确;电负性大的元素在化合物中显负价,X和Y形成化合物时,X显负价,Y显正价,D说法正确。-36-课堂篇素养
15、提升探究1探究2素养脉络随堂检测-37-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测1.(2020山东烟台第二中学高二月考)下列各组元素中,第一电离能依次减小的是()A.HLiNaKB.NaMgAlSiC.IBrClFD.FONC-38-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:A解析:H、Li、Na、K属于同一主族元素且原子序数依次增大,其第一电离能随着原子序数的增大而减小,故A正确;Na、Mg、Al、Si属于同一周期元素且原子序数依次增大,其第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但A族元素的第一电离能大于同周期A族的,所以其第一电离能大小顺序为SiMgAlNa,故B错误;I、Br、
16、Cl、F属于同一主族元素且原子序数依次减小,同一主族元素的第一电离能随着原子序数的增大而减小,所以I、Br、Cl、F第一电离能依次增大,故C错误;F、O、N、C属于同一周期元素且原子序数依次减小,同一周期中A族元素的电离能大于A族的,所以其第一电离能大小顺序是FNOC,故D错误。-39-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测2.(2020黑龙江牡丹江第三高级中学高二期末)下列原子的价电子排布式中,对应元素第一电离能最大的是()A.3s23p1B.3s23p2C.3s23p3D.3s23p4答案:C解析:C中磷原子核外3p轨道属于半充满状态,稳定性强,第一电离能最大。-40-课堂篇素养提升探
17、究1探究2素养脉络随堂检测3.A元素原子的各级电离能数据如下(单位:kJmol-1):I1I2I3I4I5I65781 8172 74511 57814 83118 378则元素A的常见价态是()A.+1B.+2C.+3D.+6答案:C解析:根据A元素原子的各级电离能数据可知,第三电离能到第四电离能发生突变,则A的常见价态为+3。-41-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测4.下列说法正确的是()A.第3周期元素中氯的第一电离能最大B.氮的第一电离能比氧小C.在所有的元素中氦的第一电离能最大D.硼的第一电离能比铍大答案:C解析:第3周期元素中Ar的第一电离能最大,A错误;N、Be最外层某
18、能级电子具有半充满或全充满结构,其第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大,故B、D错误;根据元素性质的递变规律可知,He的第一电离能在所有元素中最大,C正确。-42-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测5.(2020山东烟台第二中学高二月考)下表为元素周期表的一部分,列出了10种元素在周期表中的位置。用化学符号回答下列问题:周期族AAAAAAA0第2周期第3周期第4周期(1)10种元素中,第一电离能最大的是(填元素符号,下同),电负性最小的金属元素是。 (2)、三种元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是(填化学式)。 -43-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(3)、三种
19、元素形成的离子,离子半径由大到小的顺序是(用离子符号表示)。 (4)和的最高价氧化物对应水化物的化学式分别为、。 (5)和的最高价氧化物对应水化物相互反应的离子方程式为。 (6)用电子式表示第3周期元素中由电负性最小的元素和电负性最大的元素形成化合物的过程:。 (7)元素的原子核外价电子的轨道表示式为。 -44-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测答案:(1)ArK(2)NaOH(3)r(K+)r(Ca2+)r(Mg2+)(4)NaOHHBrO4(5)Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-解析:根据元素在周期表中的位置可知,、元素分别是Na、K、Mg、Ca、Al、C、O、Cl、Br、A
20、r。(1)Ar最外层有8个电子,结构稳定,10种元素中第一电离能最大的是Ar;同周期主族元素从左到右电负性增大,同主族元素从上到下电负性减小,所以电负性最小的金属元素是K。-45-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(2)同周期的元素从左到右,金属性减弱。金属性越强,最高价氧化物对应水化物的碱性越强,Na、Mg、Al三种元素最高价氧化物对应的水化物中,碱性最强的是NaOH。(3)微粒电子层数越多半径越大,电子层数相同时,质子数越多半径越小,所以K+、Mg2+、Ca2+三种离子的半径由大到小的顺序是r(K+)r(Ca2+)r(Mg2+)。(4)Na的最高价为+1,最高价氧化物对应水化物的化学式为NaOH;Br的最高价是+7,最高价氧化物对应水化物的化学式为HBrO4。-46-课堂篇素养提升探究1探究2素养脉络随堂检测(5)Na的最高价氧化物对应水化物是NaOH,Al的最高价氧化物对应水化物是Al(OH)3,NaOH与Al(OH)3相互反应的离子方程式为Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-。(6)第3周期元素中电负性最小的元素是Na,电负性最大的元素是Cl,二者形成的化合物NaCl为离子化合物,用电子式表示NaCl的形成过程为 。(7)Br是35号元素,核外有35个电子,价电子排布式为4s24p5,价电子的轨道表示式为 。
