元素第一电离能的周期性变化

1、元素第一电离能的周期性变化元素第一电离能的周期性变化常熟市中学高一化学组常熟市中学高一化学组知识复习知识复习：请同学们回忆一下：我们学过的元素请同学们回忆一下：我们学过的元素主要主要性质有哪性质有哪些？它们各有怎样的递变规律？些？它们各有怎样的递变规律？1.金属性：金属性：同一周期从左到右金属性逐渐减弱；同一周期从左到右金属性逐渐减弱；同一主族从上到下金属性逐渐增强。同一主族从上到下金属性逐渐增强。2.非金属性：非金属性：同一周期从左到右非金属性逐渐增强；同一周期从左到右非金属性逐渐增强；同一主族从上到下非金属性逐渐减弱。同一主族从上到下非金属性逐渐减弱。3.元素主要化合价：元素主要化合价：正

2、价：从正价：从1变变到到7，负价：从，负价：从4变变到到14.原子半径：原子半径：同一周期从左到右原子半径逐渐减小；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。同一主族从上到下原子半径逐渐增大。5.元素第一电离能的周期性变化元素第一电离能的周期性变化2.问：问：元素第一电离能大小与原子失电子能力有何元素第一电离能大小与原子失电子能力有何关系？关系？1.元素第一电离能定义：元素第一电离能定义：元素第一电离能是指元素第一电离能是指气态气态原子原子失去一个电子形成失去一个电子形成1价气态阳离子所需的价气态阳离子所需的最最低能量低能量。元素第一电离能的周期性变化元素第一电离能的

3、周期性变化第一电离能越小，原子越易失去第一个电子；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。第一电离能越大，原子越难失去第一个电子。思维拓宽：思维拓宽：你能说出什么是第二电离能、第三电你能说出什么是第二电离能、第三电离能离能.吗？讨论后回答。吗？讨论后回答。用符号用符号I1表示；用式子：表示；用式子：M(g)e M+ (g)表示表示;单位：单位：KJ/mol。如：钠元素的如：钠元素的I1=496KJ/mol是是指指Na（g）e Na（g）时所需的最小能量为时所需的最小能量为496KJ/mol。第二电离能第二电离能：是指：是指1价气态离子失去一个电子价气态离

4、子失去一个电子形成形成2价气态离子所需的最低能量称该元素的价气态离子所需的最低能量称该元素的第二电离能。用第二电离能。用I2表示。类似用表示。类似用I3、I4.表示元素表示元素的第三、四的第三、四.电离能等。电离能等。观察分析下表电离能数据回答问题：观察分析下表电离能数据回答问题：元素元素I1 KJ/molI2 KJ/molI3 KJ/molLi520729511815Mg73814517733问题：问题： 解释为什么锂元素易形成解释为什么锂元素易形成Li，而不易形成而不易形成Li2；镁镁元素元素易形成易形成Mg2，而不易形成而不易形成Mg3？ 参考答案：从表中数据可知：参考答案：从表中数据可

5、知：Li元素的元素的I2远大于远大于I1，因此因此Li容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即即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相相差不大，差不大，I3远大于它们，说明镁容易失去两个电子，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，因此镁易形成而不易失去第三个电子，因此镁易形成Mg2，而不而不易形成易形成Mg3。观察分析下图元素第一电离能的变化情况，观察分析下图元素第一电离能的变化情况，寻找寻找它们的它们的变化有哪些规律？同时你是否还能发现一些问题？请讨变化有哪些规律？同时你是否还能发现一

6、些问题？请讨论总结。论总结。3.元素第一电离能的变化规律元素第一电离能的变化规律规律规律和问题：和问题： 1.总体上：金属元素的第一电离能都总体上：金属元素的第一电离能都 ，非金属元，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都素和稀有气体元素的第一电离能都 。较大较大较小较小2.同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。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。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是稀有气体元素。5.在第二周期中在

7、第二周期中Be和和N元素及第三周期中元素及第三周期中Mg和和P的第一的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能电离能大于相邻的元素的第一电离能。总结一下总结一下为什么为什么？为什么为什么？为什么为什么?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二周期元素的第一电离能第三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、第三周期中的注意观察第二、第三周期中的Be、N和和Mg、P元元素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关系：系：1.总体上：金属元素的第一电离能都总体上：金属元素的第一电离能都 较小较小 ，非金属元素和稀有气体元素的第一电

8、离能都非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都 较大较大 ；为什么？；为什么？参考解答：因为金属元素原子的最外层电子数都参考解答：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围电子排布式为nS2nP6（He为为1S2），），是稳定结是稳定结构，更难失去电子，因此它们的第一电离能都比构，更难失去电子，因此它们的第一电离能都比较大。较大。友情提示：从

9、比较金属元素、非金属元素及稀有气体友情提示：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元素的最外层电子数多少入手入手。2.同一周期元素的第一电离能同一周期元素的第一电离能 从左到右元素的第从左到右元素的第一电离能总体上是呈增大趋势。一电离能总体上是呈增大趋势。 为什么？为什么？提示：从原子结构的变化来解释。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，引力逐渐增大，失电子所需的能量呈增加趋势，即

10、元素的第一电离能呈增大趋势。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同一主族元素的第一电离能 从上到下，元素从上到下，元素第一电离能逐渐减小。第一电离能逐渐减小。 为什么为什么?提示：从同主族的原子结构变化来回答。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，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。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

11、是碱金属元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。素，最大的是稀有气体元素。为什么？为什么？参考答案：因为碱金属元素原子的外围电子排布参考答案：因为碱金属元素原子的外围电子排布式为式为nS1，在同周期中在同周期中（除（除稀有气体）原子半径最稀有气体）原子半径最大，核对外层电子引力最小，大，核对外层电子引力最小，最容易失去最外层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一周期中最小。而稀有气体元素原子的外围电子排布式为排布式为nS2nP6（He为为1S2），），是稳定结构，

12、在同是稳定结构，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。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提示：从它们的原子的外围电子排布式和和原子结构原子结构的特的特点来思考。点来思考。5.在第二周期中在第二周期中Be和和N元素及第三周期中元素及第三周期中Mg和和P的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电离能。为什么？离能。为什么？提示：请同学们先写出提示：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。的电子排布式，并作比较。 Be：1S2 2S22P0

13、 （B：1S2 2S22P1） N：1S2 2S22P3 (O：1S2 2S22P4) Mg：1S2 2S22P6 3S23P0 (Al：1S2 2S22P6 3S23P1) P：1S2 2S22P6 3S23P3 (S：1S2 2S22P6 3S23P4) 我们知道：当原子核外电子排布在我们知道：当原子核外电子排布在能量相等的轨道能量相等的轨道上形成全空（上形成全空（P0、d0、f0）或半充满（或半充满（p3、d5、f7）或全或全充满（充满（p6、d10、f14）结构时原子处于能量较低状态（即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，即洪特规则特例），所以失电子所

14、需能量较大，即I1较大。较大。而而Be、N、Mg、P元素的原子结构恰好满足这一点，所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。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元素第一电离能的变化规律同一周期同一周期从左到右元素的第一电离能总体上是呈从左到右元素的第一电离能总体上是呈逐渐增大趋势；逐渐增大趋势；同一主族同一主族从上到下，元素第一电离能逐渐减小。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。现周期性变化。4.电离能知识的应用：电离能知识的应用：问题问题

15、1：为什么锂元素的：为什么锂元素的I2远大于远大于I1，而镁元素的而镁元素的I3远大于远大于I1、I2？用所学的原子结构或离子结构用所学的原子结构或离子结构知识解释。知识解释。提示：锂离子和镁离子的电子提示：锂离子和镁离子的电子排布式为：排布式为：Li： 1S2 是稳定结构；是稳定结构；Mg2：1S2 2S22P6,它它的的P轨道为轨道为全充满，结构稳定。如果全充满，结构稳定。如果它们它们再要失去电子，所需的能量就再要失去电子，所需的能量就很大。很大。问题问题2：判断下列元素间的第一电离能的大小：判断下列元素间的第一电离能的大小：Na K; O N; N P; F Ne; Mg Al； S P

16、; Cl S；Cl Ar。问题问题3：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：（1） K Na Li; (2) B C Be N; (3) He Ne Ar ；（；（4）Na Al S P答案答案（1） Li Na K ； （2）N C Be B(3) He Ne Ar; (4) P S Al Na问题问题4：短周期元素：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；内层上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数元素最外层电子数是最内层上电子数的的3倍。试判断倍。试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电可能

17、有的元素并写出它们的原子电子排布式；比较当子排布式；比较当A、B在同一周期时它们的第一电离能在同一周期时它们的第一电离能 数值大小关系。数值大小关系。提示提示:A元素有：元素有：Be：1S2 2S2或或 Mg: 1S2 2S22P6 3S2 B元素有：元素有：O: 1S2 2S22P4或或 S: 1S2 2S22P6 3S23P4 第一电离能：第一电离能：Be O; Mg S。问题问题5：有短周期两种金属元素：有短周期两种金属元素A、B，已知已知MA:MB=9:8,分别取分别取A、B金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗耗A、B的物质的量比时的物质的

18、量比时nA：nB2:3。试推断试推断A、B元素元素的名称，写出各原子核外电子的电子排布式和轨道表示式，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。并比较它们的第一电离能的大小。提示：由题中条件可推出提示：由题中条件可推出A元素的化合价为元素的化合价为3价，价，B元元素的化合价为素的化合价为2价；再根据条件可算出价；再根据条件可算出A、B的摩尔质的摩尔质量分别为量分别为27g/mol、24g/mol，A为为Al元素，元素，B为为Mg元素。元素。拓展思考题拓展思考题：1.用表中提供的数据解释：为什么钠原子的最外层电子用表中提供的数据解释：为什么钠原子的最外层电子数是数是1而镁原子的最外层电子数为而镁原子的最外层电子数为2？参考答案：钠元素参考答案：钠元素I1远小于远小于I2、I3，说明钠原子核外有说明钠原子核外有一个电子离核远，受核的引力小