2.2.1+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+高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修2

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2.2.1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1.能从电子排布的角度解释元素周期表的分区、周期和族的划分，解释主族元素第一电离能的一般规律；2.初步形成不同事物之间存在内在联系的观点。学习目标

元素的主要化学性质由原子核外电子排布及价电子数目决定，因此原子核外电子排布的周期性变化导致元素的金属性和非金属性、元素的主要化合价、原子半径以及元素的第一电离能、电负性等呈现周期性变化。金属性和非金属性元素的主要化合价原子半径元素的第一电离能电负性最高价化合物对应水化物的酸碱性气态氢化物的稳定性单质的氧化性还原性一、原子核外电子排布的周期性

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。你能根据原子核外电子排布的周期性变化规律，尝试对第3周期的元素进行归纳吗？请填写下表。温故知新元素NaMgAlSiPSCl主族原子核外价电子排布最高正化合价最低负化合价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ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA3s13s23s23p13s23p23s23p33s23p53s23p6+1+2+3+4+5+6+7-4-3-2-1最高正价由+1到+7，最低负价由-4到-1金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强由大到小下列排列顺序中，不正确的是（

）A.原子半径：Na>S>OB.热稳定性：PH3<H2S<H2OC.离子半径：Al3+>Mg2+>Na+D.非金属性：C<N<O理解应用C同周期、同主族元素的递变规律项目同周期（左－右）同主族（上－下）原子结构核电荷数最外层电子数电子层数原子半径性质化合价元素的金属性和非金属性单质的氧化性还原性最高价化合物对应水化物的酸碱性气态氢化物的稳定性依次增大逐渐增多相同逐渐减小周期性变化金属性减弱，非金属性增强还原性减弱，氧化性增强碱性减弱，酸性增强逐渐增强按周期元素种数增加相同依次递增逐渐增大基本相同非金属性减弱，金属性增强氧化性减弱，还原性增强酸性减弱，碱性增强逐渐减弱观察思考观察元素周期表，分析元素周期表中元素原子的外围电子排布有什么规律？第2、3周期ns1→ns2np6第4周期4s1→3d1~104s1~2→4s24p6第5周期元素原子的外围电子排布与第4周期元素外围电子排布有相似的变化规律。

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。

核外电子排布的周期性变化规律也可以表示为：每隔一定数目的元素，元素原子的外围电子排布重复出现从ns1到ns2np6的周期性变化。

根据元素原子的外围电子排布的特征，可将元素周期表分成五个区域：s区、p区、d区、ds区和f区，如图2-11所示。镧系和锕系较活泼的金属元素（H外）全是金属元素非金属元素思考探究核外价层电子排布与族序数之间存在什么样的关系？主族序数ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA价层电子排布ns1ns2ns2np1ns2np2ns2np3ns2np4ns2np51、主族元素主族元素的族序数=原子的最外层电子数。同主族元素原子的价电子排布相同，价层电子全部排布在ns或nsnp能级上2、

稀有气体元素的价层电子排布为

ns2np6(He为1s2)。副族和第Ⅷ族ⅢBⅣBⅣBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB价层电子排布(n-1)d1ns2(n-1)d2ns2(n-1)d3ns2(n-1)d5ns1(n-1)d5ns2(n-1)d6~8ns2(n-1)d10ns1(n-1)d10ns23、过渡元素(副族和第Ⅷ族)同一纵列原子的价层电子排布基本相同。345678~101112理解应用1、某元素在周期表的第3周期第ⅦA族的位置上，试写出该元素的外围电子排布式并分析元素所在区。3s23p5p区

理解应用2、下列各元素是主族元素还是副族元素？位于周期表的第几周期和哪个族？属于哪个区？（1）1s22s22p63s23p5（2）[Kr]4d105s25p2（3）[Ar]3d34s2（4）[Ar]3d104s1（5）[Ar]4s1s区：ns1～2p区：ns2np1～6d区：(n－1)d1～9ds区：(n－1)d10ns1～2f区：(n－2)f0～14(n－1)d0～2ns2主族主族副族主族副族第三周期第ⅦA族p区第五周期第ⅣA族p区第四周期第ⅤB族d区第四周期第ⅠB族ds区第四周期第ⅠA族s区二、元素第一电离能的周期性变化1、定义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。M(g)-e-

→M+(g)符号：I1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。2、意义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。1.根据1~36号元素第一电离能的相对大小，总结元素的第一电离能的变化规律。

（1）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。学以致用从原子核外电子排布的角度分析原因：第一电离能呈现增大的趋势

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，故第一电离能呈现增大的趋势。学以致用（2）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。第一电离能逐渐减小从原子核外电子排布的角度分析原因：

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，故第一电离能逐渐减小。2.观察图2-13中第3周期各元素第一电离能的大小，可以发现镁的第一电离能比铝大，磷的第一电离能比硫大。从核外电子排布的规律来看，可能是什么原因？学以致用3s23p13s23p43s23p33s2p轨道处于半充满状态s轨道处于全充满状态反常：ⅡA＞ⅢA；ⅤA＞ⅥA

原因：通常情况下，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）、半充满（p3、d5、f7）和全充满（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。理解应用1.比较下列元素的第一电离能大小：（1）N、O、F_____________（2）He、Ne、Ar_____________（3）Na、Mg、Al____________（4）F、Cl、Br______________位置→规律→结论

F>N>OHe>Ne>ArMg>Al>NaF>Cl>Br第二周期元素第一电离能的大小关系为：Li＜B＜Be＜C＜O＜N＜F＜Ne第三周期元素第一电离能的大小关系为：Na＜Al＜Mg＜Si＜S＜P＜Cl＜Ar理解应用2.(1)Mg元素的第一电离能比Al元素的第一电离能________，第2周期元素中，元素的第一电离能比铍大的元素有______种。(2)碳原子的核外电子排布式为__________，与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是_______________。第二周期元素第一电离能的大小关系为：Li＜B＜Be＜C＜O＜N＜F＜Ne

N原子的2p轨道达到半充满结构，比较稳定大51s22s22p23.已知下列元素基态原子的外围电子排布式，其中第一电离能最小的是（

）A.2s22p3B.2s22p4C.2s22p5D.2s22p6B3、元素的第二、第三电离能+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。同一元素的各级电离能逐级变大，即I1<I2<I3……

分析表2-2中的数据，请试着解释：为什么钠元素的原子容易形成Na+，而不易形成Na2+，镁元素的原子易形成Mg2+，而不易形成Mg3+？批判性思维Na的电子排布为1s22s22p63s1，易失去最外层的1个电子。Na+的电子排布为1s22s22p6，具有稀有气体的电子层结构，不易失去电子。Mg的电子排布为1s22s22p63s2，易失去最外层的2个电子。Mg2+的电子排布为1s22s22p6，具有稀有气体的电子层结构，不易失去电子。突变突变

当电子层发生变化时，电离能突然变大。由此可以判断该元素原子的电子层结构和主要化合价。理解应用1、某元素的第一至第七电离能（kJ·mol-1）如下：该元素最有可能位于元素周期表的族是（）A.ⅠAB.ⅡAC.ⅢAD.ⅣAC2、根据下表所列元素的各级电离能I/kJ·mol－1的数据，下列判断中错误的是（

）

理解应用元素I1I2I3I4X