第二节原子结构与元素的性质

课题:第二节 原子结构与元素的性质(2)授课班级课时教 学 目 的知识 与技能1、 掌握原子半径的变化规律2、 能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质3、 进一步形成有关物质结构的基本观念， 初步认识物质的结构与性质之间的 关系4、 认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系5、 认识原子结构与元素周期系的关系 ，了解元素周期系的应用价值过程 与方法情感 态度 价值观重点电离能得定义及与原子结构之间的关系难点电离能得定义及与原子结构之间的关系知 识 结 构 与 板 书 设 计二、元素周期律1、 原子半径2、 电离能(1) 定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能① 常用符号1表示，单位为KJ?mol② 意义：通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度2) 元素的第一电离能：处于基态的气态原子失去1个电子,生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号 丨1表示5)电离能的应用错误！、根据电离能数据，确定元素核外电子的排布错误!根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价 • 错误!判断元素的金属性、非金属性强弱教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、 师生活动［引入］我们知道元素性质是由元素原子结构决定的，那具体影响哪些性质呢 ’［讲］元素的性质指元素的金属性和非金属性、 元素的主要化合价、原子半径、 元素的第一电离能和电负性。

［学与问］元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合 价、金属性和非金属性的变化规律是什么？［投影小结］同周期主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐渐升 高,金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强［讲］元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变， 称为元素周期律元素周期律的内涵丰富多样，下面，我们来讨论原子半径、电离能和电负性的周期性 变化［板书］二、元素周期律1、原子半径［投影］观察图1-20分析："IB"aBeQJJLoca n口QaF&0岳◦pQ■5QAraaso0AtoOKirQoLk◦ShowoOiXu° QTViaT1Qrl.◦.U1□IftnF 加［学与问］1 •元素周期表中同周期主族元素从左到右， 原子半径的变化趋势如何 ？应如何理解这种趋势？2 •元素周期表中，同主族元素从上到下 ，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？［小结］同周期主族元素从左到右，原子半径逐渐减小其主要原因是由于核电 荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后 电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大 •其主要原因是由于电子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大。

［讲］原子半径的大小取决于两个相反的因素 ：一是电子的能层数，另一个是核电荷数显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以 同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大而 当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大， 将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小［问］那么，粒子半径大小的比较有什么规律 呢？［投影小结］1、原子半径大小比较：电子层数越多，其原子半径越大当电子 层数相同时，随着核电荷数增加，原子半径逐渐减小最外层电子数目相同的原 子，原子半径随核电荷数的增大而增大2、 核外电子排布相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小3、 同种元素的不同粒子半径关系为：阳离子〈原子〈阴离子 ，并且价态越高的 粒子半径越小［过渡］那么，什么叫电离能呢，电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢？［板书］2、电离能(1)定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做 电离能① 常用符号I表示，单位为KJ?mo「1② 意义：通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度［讲］原子为基态原子，保证失去电子时消耗能量最低 .电离能用来表示原子或 分子失去电子的难易程度。

电离能越大，表示原子或离子越难失电子；电离能 越小,表示原子或离子易失电子， 1 +［点击试题］已知Na元素的I i=496 KJ • mol ，贝U Na (g) — e-宀Na (g)时 所需最低能量为 ［板书］(2)元素的第一电离能：处于基态的气态原子失去1个电子， 生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号 I1表 示［讲］气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低能量叫做第一电离能•上述表述中的“气态” “基态” “电中性” “失去一个电子” 等都是保证"最低能量”的条件［投影］［问］读图l-21碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢 ？［讲］从图l — 21可见，每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小， 最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能 变小(如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的第一电离能依次下降， H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也依次下降)［学与问］1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系 ？［讲］第一电离能越小，越易失去电子，金属的活泼性就越强 •因此碱金属兀素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。

［讲］冋周期元素：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;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， 表示元素原子越来越难失去电子短周期兀素的这种递变更为明显，这是冋周期兀素 原子电子层数相冋，但随着核电荷数增大和原子半径减小 ，核对外层电子的有效吸引作用依次增强的必然结果冋主族兀素：自上而下第一电离能逐渐减小， 表明自上而下原子越来越容易失去电子电子这是因为同主族元素原子的价电子数相同， 原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱 •过渡元素的第一电离能的变化不太规则，随元素原子序数的增加从左到右略有增加 •这是因为对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在 （n — 1） d轨道上，核对外层电子的有效吸引作 用变化不是太大［板书］（3）电离能的变化规律：同周期元素：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,表示元素原子越来越难失去电子同主族兀素：自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来 越谷易失去电子电子.［讲］总之，第一电离能的周期性递变规律是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果［思考与交流］Be的第一电离能大于 B, N的第一电离能大于 0, Mg的第一电 离能大于Al , Zn的第一电离能大于 Ga?Be有价电子排布为2s2,是全充满结构，比较稳定，而 B的价电子排布为2s22p1 ,、比Be不稳定，因此失去第一个电子 B比Be容易,第一电离能小［讲］但值得我们注意的是：元素第一电离能的周期性变化规律中的一些反常： 冋一周期，随元素核电荷数的增加， 元素第一电离能呈增大的趋势。

主族元素：左一右：第一电离能依次明显增大 （但其中有些曲折）反常的原因：多数与全空（p°、d0）、全满（p6、d10）和半满（p3、d5）构型是比较稳定的构型有关当原子 核外电子排布在能量相等的轨道上形成全空、半充满和全充满结构时，原子的 能量较低，该元素具有较大的第一电离能故磷的第一电离能比硫的大， Mg的第一电离能比Al的第一电离能大［讲］在冋周期元素中，稀有气体的第一电离能最大金属越活泼，金属元素的 第一电离能越小，非金属越活泼 ，非金属兀素的第一电离能越大［点击试题］不冋兀素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量 （设其为E）如图所示，试根据元素在周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答（1） 同主族内不同元素的 E值的变化特点是 各主族中E值的这种变化特点体现了元素性质的 变化规律2） 同周期内，随原子序数的增大 ,E值增大•但个别元素的E值出现反常现象，试预测下列关系中正确的是 （填写编号）①E （砷）＞ E（硒）②E（砷）＜ E （硒）③E （溴）＞ E （硒）④E（溴）〉E（硒）（3） 估计1mol气态Ca原子失去最外层一个电子所需能量 E值的范围：＜ E ＜ 。

4） 10号元素E值较大的原因是 _解析：此题考查了元素第一电离能的变化规律和学生的归纳总结能力（1 ）同主族元素最外层电子数相同，随着原子核电荷数逐渐增大，原子核对最外层电子的吸引力逐渐减小，所以失去最外层电子所需能量逐渐减小（2） 根据图像可知，同周期元素 E（氮）＞ E （氧），E （磷）＞ E （硫）,E值出 现反常现象故可推知第四周期 E （砷）＞ E （硒）但W A族元素和四A族元素 的E值未出现反常所以 E（溴）＞ E （硒）此处应填①、③.（3） 1mol气态Ca原子失去最外层一个电子比同周期元素钾要难，比同主族元素Mg要容易，故其 E值应在419〜738之间.（4） 10号元素是Ne,它的原子最外层已经成为 8电子稳定结构，故其E值较大 答案：（1）随着原子序数的增大，E值变小 周期性2）①、③（3） 419、438 或填E （钾）、E（镁）（4） 10号元素是氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8个电子稳定结构［学与问］2、下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能为什么原子的逐级电离能越来越大？这些数据跟钠、 镁、铝的化合价有什么联系？［讲］气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的最低 能量叫做第一电离能(用11表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所 需消耗的能量叫做第二电离能(用 I 2表示)，依次类推，可得到I 3、I 4、I 5…同一种元素的逐级电离能的大小关系： I 1<1 2〈 I 3〈 I 4<1 5……即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的。

这是因为随着电子的逐个失去 ，阳离子所带的正电荷数越 来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来 越多ria聪电离能HJ /uLO 149673857B4 ES21 4511 8176 312*? 7332 7459 5431054011 5T513 35313 63014 830IS 01017 99 &1837620 11421 70323 293Na的11,比12小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二电 子容易得多，所以Na容易失去一个电子形成+1价离子；Mg的11和12相差不多， 而I2比13小很多，所以 Mg容易失去两个电子形成十 2价离子；Al的I 1、12、 I 3相差不多，而丨3比I 4小很多，所以A1容易失去三个电子形成 +3价离子而电 离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的［板书］(4 )第二电离能；由+1价气态阳离子再失去1个电子形成+2 价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能， 常用符号I 2表示，依次 还有第三、第四电离能等•［讲］通常，原子的第二电离能高于第一电离能 ，第三电离能又高于第二电离能 . 这是因为元素的原子失去电子后 ，原子核对核外电子的作用增加， 再失去电子消 耗能量增加，失电子变得困难.［讲］根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电 子；反之，电离能越大，表明在气态时该原子越难失去电子。

因此，运用电离能 数值可以判断金属原子在气态时失电子的难易程度［板书］(5)电离能的应用错误!、根据电离能数据，确定元素核外电子的排布［讲］如Li I1 << I 2

随着原子半径的减小，原子核对核外电子吸 引作用增强，电子亲和能增大•但是，如果原子半径减小的程度使核外电子的密 度增加很大，电子之间的排斥作用增加，则可能使电子亲和能减小，电子亲和 能无论是在同周期还是同主族都没有简单的变化规律［随堂练习］1、某元素的电离能（电子伏特）如下：I1|2|3I4|5|6I714.529647.477955196668此元素位于元素周期表的族数是A. IA B II A C 川 A D、闪 A E、W A F、V A G、 WA2下列说法正确的是（）A 第3周期所含的元素中钠的第一电离能最小B. 铝的第一电离能比镁的第一电离能大C 在所有元素中，氟的电离能最大D. 钾的第一电离能比镁的第一电离能大解析：考查元素第一电离能的变化规律，一般同周期从左到右第一电离能逐渐增大，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大故 A正确C不正确；但有反常，第川A和VA族元素比同周期相邻两种元素第一电离能都低同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小 ，由于核外价电子排布镁为 3S2, Al为3S23P1，故Al的第一电离能小于 Mg的，所以B错误；根据同主族同周期规律 可以推测：第一电离能 K〈Ca

答案:A3、下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是( )A、ns'np1 B、ns2np2 C、ns2np3 D、ns2np4解析：当原子轨道处于全满、半满时 ，具有的能量较低，原子比较稳定，电离能较大答案:C4•能够证明电子在核外是分层排布的事实是( )A、电负性 B、电离能 C、电子亲和能 D、电势能解析 各级电离能逐级增大，I1，I2，I3外层电子只有一个电子的碱 金属元素很容易失去一个电子变为+ 1价阳离子，而达到稳定结构， I1较小，但再失去一个电子变为+ 2价阳离子却非常困难即 b突跃式升高，即12》I1 ,又如外层只有两个的 Mg、Ca等碱土金属元素，li和12差别较小，但失去 2个 电子达到稳定结构后，在失去电子变为+ 3价阳离子却非常困难，即I3突跃式变大，13》|2>|1，因此说电离能是核外电子分层排布的实验佐证答案： B5、下表是元素周期表的一部分，表中所列的字母分别代表某一化学元素(1) 下列 (填写编号)组元素的单质可能都是电的良导体① a、c、h ② b、g、k ③ c、h、l ④ d、e、f(2) 如果给核外电子足够的能量 ，这些电子便会摆脱原子核的束缚而离去。