1、第2课时 元素周期律（一） 目标导航 1. 了解元素电离能的含义。了解元素电离能的含义。 2. 能运用元素的电离能说明元素的某些性质。能运用元素的电离能说明元素的某些性质。 3. 理解原子半径、电仪电离能的周期性变化。理解原子半径、电仪电离能的周期性变化。 情景激趣 自从自从认识到元素周期表对化学、生产、生活的巨大指导作用认识到元素周期表对化学、生产、生活的巨大指导作用 之后，人们依据自己的认识设计出若干种元素周期表。这一之后，人们依据自己的认识设计出若干种元素周期表。这一 切的努力和成果，无非是为了更直观体现元素周期律。元素切的努力和成果，无非是为了更直观体现元素周期律。元素 周期律变化与海
2、螺及浩瀚宇宙何其相似，你见过下面这些新周期律变化与海螺及浩瀚宇宙何其相似，你见过下面这些新 型的元素周期表吗？型的元素周期表吗？ 一一. 原子半径原子半径 1影响因素影响因素： 负电排斥负电排斥 增大增大 越大越大 缩小缩小 基础梳理 2递变规律：递变规律： 电子的能电子的能 层数层数 越大越大 越小越小 二二. 电离能电离能 1第一电离能的概念：第一电离能的概念：_基态原子失去基态原子失去_电电 子转化为气态基态正离子所需要的子转化为气态基态正离子所需要的_叫做第一电离能。叫做第一电离能。 2第一电离能的变化规律：第一电离能的变化规律： (1)同一周期，从左到右，元素的第一电离能呈同一周期，
3、从左到右，元素的第一电离能呈_ 的趋势。的趋势。 (2)同一主族，从上到下，元素的第一电离能同一主族，从上到下，元素的第一电离能_。 气态电中性气态电中性 一个一个 最低能量最低能量 逐渐增大逐渐增大 逐渐减小逐渐减小 初试牛刀 1思考辨析：思考辨析： (1)电子的能层数多的元素的原子半径一定比电子电子的能层数多的元素的原子半径一定比电子 的能层数少的元素的原子半径大。的能层数少的元素的原子半径大。( ) (2)原子失去原子失去2个电子所需要的能量是其第一电离个电子所需要的能量是其第一电离 能的能的2倍。倍。( ) (3)C、N、O的第一电离能的大小关系：的第一电离能的大小关系：CNr(Cl)
4、，故，故A项错项错 误；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，故误；对于核外电子层结构相同的单核离子和原子，半径是不同的，故B项项 错误；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径错误；质子数相同的不同单核粒子，阴离子半径原子半径原子半径阳离子半径，阳离子半径， 故故C项正确；原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是呈周期性变化项正确；原子序数增大，原子半径不是一直增大，而是呈周期性变化 的，故的，故D项错误。项错误。 解析解析：B项第一电离能：项第一电离能：MgAlNa，C项第一电离能：项第一电离能： NOC，D项第一电离能：项第一电离能：PClS。 3下列各组元素，按原子半径依次
5、减小，元素第一下列各组元素，按原子半径依次减小，元素第一 电离能逐渐升高的顺序排列的是电离能逐渐升高的顺序排列的是( ) AK、Na、Li BAl、Mg、Na CO、N、C DCl、S、P A 1.原子半径的大小原子半径的大小比较比较 一一. 微粒微粒半径大小的比较规律半径大小的比较规律 课堂探究 (2)同主族：一般来说，当最外层电子数相同时，电同主族：一般来说，当最外层电子数相同时，电 子层数越多，原子半径越大。如子层数越多，原子半径越大。如：r(Na)r(K)、 r(F)r(12Mg)。 (3)当电子层和最外层电子层当电子层和最外层电子层 均不同时，运用三角规律均不同时，运用三角规律(A、
6、 B、C的相对位置如图所示的相对位置如图所示)： 原子半径：原子半径：CAB，如：，如： r(K)r(Na)r(Mg)。 2离子半径的大小离子半径的大小比较比较 (3)对于电子层结构相同的离子，核电荷数多的半径小，核电荷对于电子层结构相同的离子，核电荷数多的半径小，核电荷 数少的半径大。如数少的半径大。如r(S2 )r(Cl)r(K)r(Ca2)、 、r(O2 )r(F )r(Na)r(Mg2)r(Al3)。但须注意，稀有气体元素的原子 。但须注意，稀有气体元素的原子 半径的测量标准和其他原子半径的测量标准不同，不能比较。半径的测量标准和其他原子半径的测量标准不同，不能比较。 (1)对同一种元
7、素来说，原子半径对同一种元素来说，原子半径阳离子的半径，如阳离子的半径，如 r(Na)r(Na )；原子半径 ；原子半径阴离子的半径，如阴离子的半径，如r(Cl)r(Fe2 ) r(Fe3 )， ，r(H )r(H)r(H)。 。 提示提示：可用“三看”法快速判断简单微粒半径大小可用“三看”法快速判断简单微粒半径大小： “三看”“三看”核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同核外电子数：当电子层数和核电荷数均相同 时，核外电子数越多，半径越大。时，核外电子数越多，半径越大。 “一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多，“一看”电子层数：最外层电子数相同时，电子层数越多， 半径越大。半径越
8、大。 “二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越“二看”核电荷数：当电子层结构相同时，核电荷数越 大，半径越小。大，半径越小。 例例1：已知已知短周期元素的离子短周期元素的离子aA2 、 、bB 、 、cC3 、 、dD 都具有 都具有 相同的电子层结构，则下列叙述正确的相同的电子层结构，则下列叙述正确的是是( ) A原子半径原子半径ABDC B原子序数原子序数dcba C离子半径离子半径C3 DBA2 D单质的还原性单质的还原性ABDC C 解析：解析：四种元素在元素周期表中的相对位置为：四种元素在元素周期表中的相对位置为： 即某周期活泼非金属与下一周期活泼的金属形成的简单阴、阳离子具
9、有相即某周期活泼非金属与下一周期活泼的金属形成的简单阴、阳离子具有相 同的电子层排布，由此可知，原子半径同的电子层排布，由此可知，原子半径BACD，原子序数，原子序数abd c，离子半径，离子半径C3 D B A2 。单质还原性 。单质还原性BA(金属金属)，非金属还，非金属还 原性一般较弱原性一般较弱(F2无还原性无还原性)，且只能，且只能DC。 例例2：A、B、C为三种短周期元素，为三种短周期元素，A、B在同周期，在同周期，A、C的最低价离的最低价离 子分别为子分别为A2 和 和C ， ，B2 和 和C 具有相同的电子层结构。下列说法中， 具有相同的电子层结构。下列说法中， 正确的是正确的
10、是( ) A原子序数：原子序数：ABC B原子半径：原子半径：ABC C离子半径：离子半径：A2 B2C D原子最外层电子数： 原子最外层电子数：ACB A 解析：解析：由由A、C的最低价离子分别为的最低价离子分别为A2 和 和C ，则 ，则A为为A族元素，族元素，C为为A族元族元 素，素，B2 和 和C 具有相同的电子层结构，则 具有相同的电子层结构，则B在在C的下一周期，的下一周期，B处于第三周期第处于第三周期第A 族，故族，故B为为Mg元素，元素，C为为F元素，元素，A、B同周期，则同周期，则A为为S元素，元素，A项项A为为S元素，元素，B为为 Mg元素，元素，C为为F元素，原子序数：元
11、素，原子序数：ABC，故，故A正确；正确；B项项A为为S元素，元素，B为为Mg元素，元素， C为为F元素，同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，同主族元素自上而下原子半元素，同周期元素原子半径从左到右逐渐减小，同主族元素自上而下原子半 径增大，则有原子半径：径增大，则有原子半径：BAC，故，故B错误；错误；C项离子的电子层数越多，半径越大，项离子的电子层数越多，半径越大， 电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，所以离子半径：电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，所以离子半径：A2 CB2 ，故 ，故C错误；错误；D项项A为为S元素，元素，B为为Mg元素，元素，C为为F元素，原子最
12、外层电子数分别为元素，原子最外层电子数分别为 6、2、7，故原子最外层上的电子数：，故原子最外层上的电子数：CAB，故，故D错误。错误。 1.电离能的有关电离能的有关规律规律 二二. 电离能电离能及其应用及其应用 (1)第一电离能第一电离能 每个周期的第一种元素每个周期的第一种元素(氢和碱金属氢和碱金属)第一电离能最小，第一电离能最小， 稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左到右稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左到右 元素的第一电离能呈增大的趋势，表示元素原子越来越难元素的第一电离能呈增大的趋势，表示元素原子越来越难 失去电子。失去电子。 同主族元素原子的第一电离能从上到下
13、逐渐减小。表示同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。表示 元素原子越容易失去电子。元素原子越容易失去电子。 过渡元素的第一电离能变化不太规则，随原子序数的递过渡元素的第一电离能变化不太规则，随原子序数的递 增从左至右略有增加。增从左至右略有增加。 (2)逐级逐级电离能电离能 原子的逐级电离能越来越大。原子的逐级电离能越来越大。 首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后 再失去的电子都是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同再失去的电子都是能量较低的电子，所需要吸收的能量多；同 时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强
14、，从而电离时，失去电子后离子所带正电荷对电子的吸引更强，从而电离 能越来越大。能越来越大。 逐级电离能的递增有突跃现象：当电离能突然变大时说明电逐级电离能的递增有突跃现象：当电离能突然变大时说明电 子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中子的能层发生了变化，即同一能层中电离能相近，不同能层中 电离能有很大的差距。电离能有很大的差距。 如如：钠、镁、铝的电离能：钠、镁、铝的电离能(kJ mol 1)见下表： 见下表： 元素元素 电离能电离能 Na Mg Al I1 496 738 578 I2 4562 1451 1 817 I3 6 912 7 733 2 745 I4 9 54
15、3 10 540 11 575 (3)金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全金属活动性顺序与相应的电离能的大小顺序并不完全一致一致 提示提示：通常情况下，第一电离能大的主族元素电负性大，通常情况下，第一电离能大的主族元素电负性大， 但但A族、族、A族元素原子的价电子排布分别为族元素原子的价电子排布分别为ns2、ns2np3， 为全满和半满结构，这两族元素原子第一电离能反常。为全满和半满结构，这两族元素原子第一电离能反常。 金属活动性顺序表示自左向右，在水溶液中金属原子失去电金属活动性顺序表示自左向右，在水溶液中金属原子失去电 子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为子越来越
16、困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为 气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。 由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者 不可能完全一致。不可能完全一致。 2电离能的电离能的应用应用 (3)判断元素的金属性、非金属性强弱：判断元素的金属性、非金属性强弱： I1越大，元素的非金属性就越强；越大，元素的非金属性就越强； I1越小，元素的金属性就越强。越小，元素的金属性就越强。 (1)确定元素核外电子的排布。确定元素核外电子的排布。 如如Li：I1I2I3，表明，表
17、明Li原子核外的三个电子排布在两个能原子核外的三个电子排布在两个能 层上层上(K、L能层能层)，而且最外层上只有一个电子。，而且最外层上只有一个电子。 (2)确定元素在化合物中的化合价。如确定元素在化合物中的化合价。如K元素元素I1I2E(硒硒) E(砷砷)E(硒硒) E(溴溴)E(硒硒) (3)估计估计1 mol气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量气态钙原子失去最外层一个电子所需最低能量E值的范围：值的范围： _EE(硒硒)、 E(溴溴)E(硒硒)。(3)据同主族、同周期据同主族、同周期E值变化规律可知，值变化规律可知， E(K)E(Ca)E(Mg)。(4)10号元素号元素(Ne)原子的
18、最外层电子排布已达原子的最外层电子排布已达8 电子稳定结构。电子稳定结构。 答案答案：(1)随着原子序数增大，随着原子序数增大，E值变小值变小 周期性周期性 (2) (3)485 738 (4)10号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到号元素为氖，该元素原子的最外层电子排布已达到8 电子稳定结构电子稳定结构 元素代号元素代号 I1 I2 I3 I4 Q 2 080 4 000 6 100 9 400 R 496 4 562 6 912 9 543 S 738 1 451 7 733 10 540 T 578 1 817 2 745 11 575 U 420 3 100 4 400 5 9
19、00 例例4：根据根据下列五种元素的第一至第四电离能数据下列五种元素的第一至第四电离能数据 (单位：单位：kJ mol 1)，回答下列各题： ，回答下列各题： (1)在周期表中，最可能处于同一主族的是在周期表中，最可能处于同一主族的是_。 AQ和和R BS和和T CT和和U DR和和T ER和和U (2)下列离子的氧化性最弱的是下列离子的氧化性最弱的是_。 AS2 BR2 C T3 DU (3)下列元素中，化学性质和物理性质最像下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是元素的是_。 A硼硼 B铍铍 C氦氦 D氢氢 (4)每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从每种元素都出
20、现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从 一个侧面说明：一个侧面说明：_。如果。如果U元素是短周期元素，你估计它的第元素是短周期元素，你估计它的第2次次 电离能飞跃数据将发生在失去第电离能飞跃数据将发生在失去第_个电子时。个电子时。 (5)如果如果R、S、T是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大 的顺序是的顺序是_，其中元素，其中元素_的第一电离能异常高的原因是的第一电离能异常高的原因是 _。 解析：解析：(1)由表中数据知，由表中数据知，R和和U的第一至第四电离能变化规律相似，即的第一至第四电离能变化规律相似，即R 和和U最可
21、能在同一主族。最可能在同一主族。(2)离子的氧化性最弱，即其对应的电离能最小。离子的氧化性最弱，即其对应的电离能最小。 由表中数据看出由表中数据看出U的第一电离能为的第一电离能为420 kJ mol 1，数值最小。 ，数值最小。(3)Q元素各元素各 电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故电离能都较大，而且各电离能之间无太大差距，故Q最可能是稀有气体元最可能是稀有气体元 素。素。(4)相邻两个电离能数据相差较大，从一个侧面说明电子是分层排布的，相邻两个电离能数据相差较大，从一个侧面说明电子是分层排布的， 且各能层能量不同。若且各能层能量不同。若U为短周期元素，据表中数据第一次电离能飞跃是为
22、短周期元素，据表中数据第一次电离能飞跃是 失去第失去第2个电子时，可推知个电子时，可推知U在在A族，则第二次电离能飞跃是在失去第族，则第二次电离能飞跃是在失去第10 个电子时发生的个电子时发生的。(5)R元素第二电离能有较大飞跃，元素第二电离能有较大飞跃，S元素第三电离能有元素第三电离能有 较大飞跃，较大飞跃，T元素第四电离能有较大飞跃，由题意知三者为同周期三种主元素第四电离能有较大飞跃，由题意知三者为同周期三种主 族元素，可推知族元素，可推知R在在A族，族，S在在A族，族，T在在A族，故原子序数族，故原子序数RST， 由表中数据知由表中数据知S元素的电离能异常高，其原因是元素的电离能异常高，
23、其原因是S元素的最外层电子处于元素的最外层电子处于s 能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多。 答案答案：(1)E (2)D (3)C (4)电子分层排布，各电子层能量不同电子分层排布，各电子层能量不同 10 (5)RST S S元素的最外层电子处于元素的最外层电子处于s能级全充满状态，能级全充满状态， 能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多能量较低，比较稳定，失去一个电子吸收的能量较多 解析解析：A项，同一主族原子半径从上到下越来越大；项，同一主族原子半径从上到下越来越大；B项，项， 核外电子排布
24、相同的离子，核电荷数越大，半径越小；核外电子排布相同的离子，核电荷数越大，半径越小；C项，项， 同理，应为同理，应为Mg2 NaF， ，F 比 比F多一个电子，故半径大小为多一个电子，故半径大小为F F。 。 课堂达标 1下列各组粒子，半径大小比较中错误的是下列各组粒子，半径大小比较中错误的是( ) AKNaLi BNa Mg2Al3 CMg2 NaF DCl FF C 解析解析：A项，在同周期元素中项，在同周期元素中A族元素的原子半径最小，族元素的原子半径最小， 错误；错误；B项，因为在同主族元素中，原子半径越大，越难得电项，因为在同主族元素中，原子半径越大，越难得电 子，错误；子，错误；D
25、项，同周期中，碱金属元素的第一电离能最小，项，同周期中，碱金属元素的第一电离能最小， 错误。错误。 2下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( ) A同周期元素中，同周期元素中，A族元素的原子半径最大族元素的原子半径最大 BA族元素的原子，其半径越大，越容易得到族元素的原子，其半径越大，越容易得到 电子电子 C室温时，室温时，0族元素的单质都是气体族元素的单质都是气体 D同一周期中，碱金属元素的第一电离能最大同一周期中，碱金属元素的第一电离能最大 C 3下列关于主族元素性质的递变规律的叙述中不正确的下列关于主族元素性质的递变规律的叙述中不正确的 是是( ) A同主族元素从上到下，原子半径越大，金
26、属性越强同主族元素从上到下，原子半径越大，金属性越强 B同周期元素从左到右同周期元素从左到右(0族除外族除外)，非金属性逐渐增强，非金属性逐渐增强 C同周期元素从左到右同周期元素从左到右(0族除外族除外)，气态氢化物稳定性逐，气态氢化物稳定性逐 渐增强渐增强 D同主族元素从上到下，原子半径越大，元素的第一电同主族元素从上到下，原子半径越大，元素的第一电 离能越大离能越大 D 解析：解析：根据元素周期律可知，同周期元素从左到右根据元素周期律可知，同周期元素从左到右(0族除外族除外)，非金属性，非金属性 增强，气态氢化物的稳定性增强；同主族元素从上到下，原子半径越大，增强，气态氢化物的稳定性增强；同主族元素从上到下，原子半径越大， 越容易失去电子，其金属性越强，第一电离能越小，故越容易失去电子，其金属性越强，第一电离能越小，故A、B、C三项都三项都 正确，正确，D项错误。项错误。
