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 高一化学备课组

2. 知识复习： 请同学们回忆一下：我们学过的元素主要性质有哪些？它们各有怎样的递变规律？ 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。 1.金属性： 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。 2.非金属性： 3.元素主要化合价： 正价：从＋1变到＋7，负价：从－4变到－1 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。 4.原子半径： 5.元素第一电离能的周期性变化

3. 用符号I1表示；用式子：M(g)－e－ M+ (g)表示;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。 元素第一电离能的周期性变化 1.元素第一电离能定义：元素第一电离能是指气态原子失去一个电子形成＋1价气态阳离子所需的最低能量。 2.问：元素第一电离能大小与原子失电子能力有何关系？ 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。 思维拓宽：你能说出什么是第二电离能、第三电离能......吗？讨论后回答。

4. 参考答案：从表中数据可知：Li元素的I2远大于I1，因此Li容易失去第一个电子，而不易失去第二个电子；即Li易形成Li＋，而不易形成Li2＋ 。镁元素的I1、I2相差不大，I3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Mg2＋，而不易形成Mg3＋。 第二电离能：是指＋1价气态离子失去一个电子形成＋2价气态离子所需的最低能量称该元素的第二电离能。用I2表示。类似用I3、I4...表示元素的第三、四...电离能等。 观察分析下表电离能数据回答问题： 问题： 解释为什么锂元素易形成Li＋，而不易形成Li2＋；镁元素易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？

5. 3.元素第一电离能的变化规律 观察分析下图元素第一电离能的变化情况，寻找它们的变化有哪些规律？同时你是否还能发现一些问题？请讨论总结。

6. 规律和问题： 较小 1.总体上：金属元素的第一电离能都，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都。 较大 为什么？ 2.同一周期元素的第一电离能从左到右呈增大趋势。 为什么？ 3.同一主族元素的第一电离能从上到下逐渐减小。 为什么? 4.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。 为什么？ 5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于相邻的元素的第一电离能。 为什么？ 总结一下

7. 第二周期元素的第一电离能 第三周期元素的第一电离能

8. 注意观察第二、第三周期中的Be、N和Mg、P元素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关系：注意观察第二、第三周期中的Be、N和Mg、P元素第一电离能与相邻元素的第一电离能的大小关系：

9. 1.总体上：金属元素的第一电离能都 较小 ，非金属元素和稀有气体元素的第一电离能都 较大 ；为什么？ 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入手。 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围电子排布式为nS2nP6（He为1S2），是稳定结构，更难失去电子，因此它们的第一电离能都比较大。

10. 2.同一周期元素的第一电离能 从左到右元素的第一电离能总体上是呈增大趋势。 为什么？ 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，即元素的第一电离能呈增大趋势。

11. 3.同一主族元素的第一电离能 从上到下，元素第一电离能逐渐减小。 为什么? 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，元素第一电离能逐渐减小。

12. 4.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。为什么？4.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。为什么？ 提示：从它们的原子的外围电子排布式和原子结构的特点来思考。 参考答案：因为碱金属元素原子的外围电子排布式为nS1，在同周期中（除稀有气体）原子半径最大，核对外层电子引力最小，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一周期中最小。而稀有气体元素原子的外围电子排布式为nS2nP6（He为1S2），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气体的第一电离能最大。

13. 5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电离能。为什么？5.在第二周期中Be和N元素及第三周期中Mg和P的第一电离能大于它们相邻的元素的第一电离能。为什么？ 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。 Be：1S2 2S22P0 （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能量相等的轨道上形成全空（P0、d0、f0）或半充满（p3、d5、f7）或全充满（p6、d10、f14）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I1较大。而Be、N、Mg、P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。

14. 3.元素第一电离能的变化规律 同一周期从左到右元素的第一电离能总体上是呈逐渐增大趋势； 同一主族从上到下，元素第一电离能逐渐减小。 提示：锂离子和镁离子的电子排布式为： Li＋： 1S2是稳定结构； Mg2＋：1S2 2S22P6,它的P轨道为全充满，结构稳定。如果它们再要失去电子，所需的能量就很大。 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。 4.电离能知识的应用： 问题1：为什么锂元素的I2远大于I1，而镁元素的I3远大于I1、I2？用所学的原子结构或离子结构知识解释。

15. 问题2：判断下列元素间的第一电离能的大小：问题2：判断下列元素间的第一电离能的大小： NaK; ON; NP; FNe; Mg Al； SP; ClS；ClAr。 > < > < > < > < 问题3：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（1） Li Na K ； （2）N C Be B (3) He Ne Ar; (4) P S Al Na

16. 问题4：短周期元素A、B，A元素的最外层电子数等于最内层上的电子数；B元素最外层电子数是最内层上电子数的3倍。试判断A、B可能有的元素并写出它们的原子电子排布式；比较当A、B在同一周期时它们的第一电离能 数值大小关系。 提示:A元素有：Be：1S2 2S2或 Mg: 1S2 2S22P6 3S2 B元素有：O: 1S2 2S22P4或 S: 1S2 2S22P6 3S23P4 第一电离能：Be O; Mg S。 < <

17. 问题5：有短周期两种金属元素A、B，已知MA:MB=9:8,分别取A、B金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗A、B的物质的量比时nA：nB＝2:3。试推断A、B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，并比较它们的第一电离能的大小。问题5：有短周期两种金属元素A、B，已知MA:MB=9:8,分别取A、B金属与盐酸反应，当放出等物质的量氢气时，耗A、B的物质的量比时nA：nB＝2:3。试推断A、B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，并比较它们的第一电离能的大小。 提示：由题中条件可推出A元素的化合价为＋3价，B元素的化合价为＋2价；再根据条件可算出A、B的摩尔质量分别为27g/mol、24g/mol，A为Al元素，B为Mg元素。

18. 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数是1而镁原子的最外层电子数为2？ 参考答案：钠元素I1远小于I2、I3，说明钠原子核外有一个电子离核远，受核的引力小，易失去；同时也说明I2、I3代表的电子与I1代表的电子不在同一电子层，所以钠原子的最外层电子数为1。而镁元素的I1和I2相差不大，说明它们代表的电子是在同一电子层，I3远大于I1、I2，说明I3代表的电子与I1、I2代表的电子不在同一电子层，所以镁原子最外层的电子数为2。

19. 2.从下表的电离能数据中你能发现一些问题吗？如：电离能的数值大小与原子核外电子排布的关系、金属元素与非金属元素的区别等。请提出并作适当的解释。2.从下表的电离能数据中你能发现一些问题吗？如：电离能的数值大小与原子核外电子排布的关系、金属元素与非金属元素的区别等。请提出并作适当的解释。