2023-2024学年苏教版选择性必修2 专题2　第2单元　课时1　原子核外电子排布的周期性　元素第一电离能的周期性变化 课件（45张）

专题2原子结构与元素性质第二单元元素性质的递变规律课时1原子核外电子排布的周期性元素第一电离能的周期性变化内容索引学习目标活动方案课堂反馈学习目标1．知道元素周期表中分区、周期和族的元素原子核外电子排布特征。2．认识元素的原子半径、化合价、第一电离能等元素性质的周期性变化，能解释其变化规律。活动方案1．原子核外电子排布的周期性变化导致元素性质的周期性变化。请依据核外电子的周期性变化归纳相关性质的变化规律，填写下表：活动一：讨论核外电子排布的周期性变化与化合价、金属性与非金属性和原子半径变化的规律主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA原子核外价电子排布

最高正化合价

最低负化合价

ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np5＋1＋2＋3＋4＋5＋6＋7－4－3－2－1主族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA化合价的变化规律

金属性和非金属性的变化规律

原子半径的变化规律

最高正价依次增大，负价依次增大，它们绝对值代数和为8金属性依次减弱，非金属性依次增强半径依次减小讨论化合价、元素金属性、非金属性与核外电子排布之间的关系。【答案】

主族元素的最高正价等于其最外层电子数，负价＝最外层电子数－8；同周期元素的金属性随着最外层电子数增多而减弱，非金属性随着最外层电子数增多而增强。2．阅读教材，了解元素周期表中各周期元素原子核外电子排布的变化规律。【答案】

除第1周期外，每隔一定数目的元素，元素原子的最外层电子数重复出现从1逐渐增加到8的周期性变化。分析元素周期表中元素原子的外围电子排布，可以发现：第2、3周期从左到右，元素原子的外围电子排布呈现从ns1到ns2np6的变化；第4周期从左到右，元素原子的外围电子排布从4s1经过3d1～104s1～2逐渐过渡到4s24p6；第5、6周期元素原子的外围电子排布也有与第4周期元素相似的变化规律。仔细阅读周期表中的分区图：活动二：了解元素周期表中的分区1．阅读上图，根据元素原子的核外电子排布的特征，元素周期表可分成哪几个区？【答案】

元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区。2．结合上图，描述各个分区在元素周期表中的位置，各个分区包含哪些元素？【答案】

s区包含ⅠA、ⅡA两族元素，除氢元素外，其余都是较活泼的金属元素。p区包含ⅢA～ⅦA族以及0族元素，除氢元素外，所有的非金属元素都在p区。d区包含ⅢB～ⅦB、Ⅷ族，ds区包含ⅠB和ⅡB族，d区、ds区全是金属元素。镧系和锕系元素属于f区。下图是1～36号元素的第一电离能数值变化曲线：活动三：了解第一电离能概念和第一电离能变化规律1～36号元素的第一电离能1．什么叫第一电离能？【答案】

某元素的气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需要的最低能量，叫作该元素的第一电离能，用符号I1表示。M(g)－e－—→M＋(g)2．第一电离能大小与原子失电子能力之间有什么关系？【答案】

第一电离能可以衡量元素的气态原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。3．结合上图，请以碱金属元素、卤族元素为例，总结同主族元素第一电离能的变化规律。并从原子结构分析原因。【答案】

一般来说，同主族元素的原子最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，失电子能力逐渐增强，第一电离能逐渐减小。4．请以第2、3周期元素为例，总结同周期元素第一电离能的变化规律并从原子结构分析原因。【答案】

同一周期的主族元素具有相同的电子层数，随着核电荷数的递增，最外层电子数增加，原子半径逐渐减小，失电子能力逐渐减弱，第一电离能呈现增大的趋势。因此，对于同周期元素来说，碱金属的第一电离能最小，而稀有气体的第一电离能最大。5．元素的第一电离能大小还与其原子的核外电子排布(特别是外围电子排布)有关。仔细观察第3周期元素的第一电离能与原子序数的关系曲线：第3周期元素的第一电离能与原子序数的关系图中Mg、P的第一电离能相对较高，阅读教材，你能说明原因吗？【答案】

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)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。例如，Mg的外围电子排布为3s2，s轨道处于全充满状态，P的外围电子排布为3s23p3，p轨道处于半充满状态，因此Mg、P的第一电离能相对较高。1．阅读教材，什么是第二电离能、第三电离能？【答案】

＋1价气态离子失去1个电子，形成＋2价气态离子所需要的最低能量称为该元素的第二电离能。用I2表示。＋2价气态离子再失去1个电子，形成＋3价气态离子所需要的最低能量称为该元素的第三电离能，用I3表示。活动四：了解第二电离能、第三电离能2．下面是钠、镁元素的第一、二、三的电离能：(1)钠、镁的各级电离能大小有什么规律？

如何根据上述数据分析原子最外层电子数？【答案】

元素的第一、二、三的电离能依次增大。

钠元素的第二电离能出现突变，说明第二个电子难以失去，即原子最外层只有一个电子，镁元素的第三电离能出现突变，说明易失去2个电子，即其最外层一般为2个电子。元素I1/(kJ·mol-1)I2/(kJ·mol-1)I3/(kJ·mol-1)Na49645626912Mg73814517733(2)结合上表中数据解释：为什么钠元素的原子容易形成Na＋，而不是形成Na2+，镁元素的原子易形成Mg2+，而不是形成Mg3+?【答案】

钠的第一电离能较低，所以易失去一个电子形成Na＋，但钠的第二电离能较大，即失去第二个电子需要更多能量，所以不易形成Na2+；Mg的第一、二电离能较小，所以易失去2个电子形成Mg2+，但镁的第三电离能出现突变，所以难以失去第三个电子，不易形成Mg3+。课堂反馈1234567891011121．元素周期表中，按照第一电离能由大到小顺序排列，下列排序错误的是

(

)A．Be、Mg、Ca

B．Mg、Ca、K

C．He、Ne、Ar

D．O、N、CD【解析】Be、Mg、Ca处于同一主族，同一主族自上而下元素的第一电离能逐渐减小，故Be、Mg、Ca元素第一电离能依次减小，A正确；Mg、Ca处于同一主族，K、Ca处于同一周期，同一周期自左而右元素的第一电离能呈增大趋势，所以Mg、Ca、K第一电离能依次减小，B正确；He、Ne、Ar为同族元素，故He、Ne、Ar元素第一电离能逐渐减小，C正确；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族元素的第一电离能大于同周期相邻元素，故第一电离能由大到小的顺序为N＞O＞C，D错误。123456789101112【解析】某元素的＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则基态原子核外电子排布为1s22s22p63s23p64s2，最大能层数为4，因此处于第4周期，价电子数为2，因此处于ⅡA族，D正确。1234567891011122．(2022·礼嘉中学阶段调研)已知某元素＋2价离子的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则该元素在周期表中属于 (

)A．ⅤB族

B．ⅡB族

C．Ⅷ族

D．ⅡA族D【解析】铜为29号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。按照构造原理，价层电子排布式应为3d94s2，当3d接近半满或全满时，能量最低，最稳定，所以Cu的4s2上的一个电子将填充在3d上，故Cu在元素周期表中位于ds区，A正确。1234567891011123．(2021·盐城中学质检)根据电子排布的特点，Cu在元素周期表中位于

(

)A．ds区 B．p区C．d区 D．s区A1234567891011124．下列说法正确的是

(

)A．第3周期中钠的第一电离能最小B．铝的第一电离能比镁的大C．在所有元素中，氟的第一电离能最大D．钾的第一电离能比镁的大A【解析】同周期中碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体元素的第一电离能最大，A正确；镁的外围电子排布式为3s2，3p轨道全空，结构较稳定，而铝的外围电子排布式为3s23p1，铝的第一电离能小于镁，B错误；Ne第一电离能比F的大，C错误；钾比镁更易失去电子，钾的第一电离能小于镁，D错误。1234567891011121234567891011125．(2021·木渎高级中学等三校联考)下列有关Mg的基态原子说法正确的有

(

)①位于元素周期表s区②电子占据7个原子轨道③有12种不同运动状态的电子④电子占据4种原子轨道⑤电子占据的能量最高原子轨道符号是3s

⑥价电子排布式为[Ar]3s2A．①③④⑥

B．①②④⑤

C．①③④⑤

D．①②③⑥C【解析】Mg的基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s2，由核外电子排布可知，镁位于元素周期表中

s区，①正确；镁核外电子占据3个

s轨道和

3个

p轨道，共

6个轨道，②错误；核外有

12个电子，运动状态各不相同，③正确；电子占据3个电子层，4种原子轨道，分别为

1s、2s、2p和

3s，④正确；电子占据的最高原子轨道为

3s，⑤正确；镁的最外层电子为其价电子，价电子排布式为3s2，⑥错误；①③④⑤正确。故选C。1234567891011121234567891011126．

(2021·南京、盐城高三二模)下列关于Na、Mg、Al元素及其化合物的说法正确的是

(

)A．Mg在元素周期表中位于

p区B．原子半径：r(Na)＜r(Mg)＜r(Al)C．第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)D．最高价氧化物对应的水化物的碱性：NaOH＜Mg(OH)2＜Al(OH)3C【解析】Mg的核外电子排布式为1s22s22p63s2，最后一个电子填充在s能级上，故Mg在元素周期表中位于s区，A错误；同周期主族元素从左向右，原子半径依次减小，即原子半径：r(Na)＞r(Mg)＞r(Al)，B错误；同周期元素从左向右，第一电离能总体呈增大趋势，但ⅡA＞ⅢA、ⅤA＞ⅥA，因此第一电离能：I1(Na)＜I1(Al)＜I1(Mg)，C正确；金属性越强，其最高价氧化物对应的水化物的碱性越强，同周期元素从左向右，金属性减弱，因此最高价氧化物对应的水化物的碱性：NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3，D错误。1234567891011121234567891011127．(2021·邗江中学期中)下列各项叙述正确的是 (

)A．镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子释放能量，由基态转化成激发态B．外围电子排布式为5s25p1的元素位于第5周期ⅠA族，是s区元素C．24Cr原子的核外电子排布式是1s22s22p63s23p63d44s2D．所有原子任一电子层的s电子云轮廓图都是球形，但球的半径大小不同D【解析】3p轨道电子能量比3s轨道电子能量高，镁原子由1s22s22p63s2→1s22s22p63p2时，原子吸收能量，由基态转化成激发态，A错误；外围电子排布式为5s25p1的元素位于第5周期ⅢA族，属于p区元素，B错误；由于3d轨道处于半充满状态时能量较低，则24Cr原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，C错误；所有原子任一电子层的s电子云轮廓图都是球形，电子层越多，球的半径越大，D正确。1234567891011121234567891011128．下表是五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol-1)，下列说法不正确的是

(

)

A．Q元素可能是0族元素B．R和S均可能与U在同一主族C．U元素可能在元素周期表的s区D．原子的价电子排布式为ns2np1的可能是T元素B元素代号I1I2I3I4Q2080400061009400R500460069009500S7401500770010500T5801800270011600U420310044005900【解析】Q元素电离能的数据都比较大，可能是0族元素，A正确；根据第一电离能的数据可知，R的最外层应该有1个电子，S的最外电子层应该有2个电子，不属于同一主族的元素，B错误；U的最外层有1个电子，可能属于s区元素，C正确；T元素最外层有3个电子，价电子排布式为ns2np1，D正确。1234567891011121234567891011129．

(2021·陆慕高级中学高三期初)7N、8O、11Na、17Cl是元素周期表中的短周期主族元素。下列有关说法不正确的是 (

)A．离子半径：r(Na＋)＜r(O2-)＜r(Cl－)B．第一电离能：I1(Na)＜I1(N)＜I1(O)C．氢化物的热稳定性：NH3＜H2OD．最高价氧化物对应的水化物的酸性：HNO3＜HClO4B【解析】一般情况下，元素的非金属性越强，其第一电离能就越大，但由于N原子核外电子排布处于半充满的稳定状态，失去电子消耗的能量大于同一周期相邻元素，所以I1(O)＜I1(N)，则三种元素的第一电离能大小关系为I1(Na)＜I1(O)＜I1(N)，B错误。12345678910111212345678910111210．(2022·淮安期末调研)

短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，元素X的单质在空气中含量最大，Y原子价电子排布式为3s2，Z与X属于同一主族，基态W原子的核外有2个未成对电子。下列说法正确的是

(

)A．原子半径：r(X)＜r(Y)＜r(Z)＜r(W)B．元素的第一电离能：I1(Y)＜I1(W)＜I1(Z)C．Z的最高价氧化物对应的水化物的酸性比W的强D．元素Y、W的简单离子具有相同的电子层结构B【解析】短周期主族元素X、Y、Z、W原子序数依次增大，元素X的单质在空气中含量最大，则X为N；Y原子价电子排布式为3s2，则Y核外电子排布是1s22s22p63s2，Y是Mg；Z与X属于同一主族，则Z为P；基态W原子的核外有2个未成对电子，结合原子序数大于P，可知其价层电子排布式为3s23p4，故W为S元素。同一周期元素从左向右原子半径逐渐减小，同一主族元素从上到下原子半径逐渐增大，则原子半径r(X)＜r(W)＜r(Z)＜r(Y)，A错误。123456789101112一般情况下，同一周期元素从左向右第一电离能呈增大趋势，但是ⅤA族元素的价电子处于半充满的稳定状态，较难失电子，则其第一电离能比同周期ⅥA族元素的第一电离能大，故第一电离能：I1(Y)＜I1(W)＜I1(Z)，B正确。同一周期元素的原子序数越大，元素的非金属性就越强，其最高价氧化物对应的水化物的酸性就越强，非金属性：S＞P，则最高价氧化物对应的水化物的酸性：Z(P)＜W(S)，C错误。Mg原子失去最外层的2个电子形成的Mg2+核外有2个电子层；S原子获得2个电子形成的S2-核外有3个电子层，故二者简单离子的电子层结构不同，D错误。12345678910111212345678910111211．在研究原子核外电子排布与元素周