2018-2019版化學新導學筆記蘇教選修三通用版講義：專題2 第二單元 元素性質的遞變規(guī)律 第2課時

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第2課時元素第一電離能和電負性的周期性變化[學習目標定位］1.能表述元素第一電離能、電負性的含義。2。熟知元素原子半徑、元素的第一電離能及元素電負性的周期性變化規(guī)律.3.能用元素的第一電離能、電負性說明元素的某些性質。一、元素第一電離能的周期性變化1．元素第一電離能的概念與意義（1)概念:某元素的氣態(tài)原子失去一個電子形成＋1價氣態(tài)陽離子所需要的最低能量，叫做該元素的第一電離能。元素第一電離能符號：I1。即M（g)－e－→M＋（g）（2）意義：可以衡量元素的氣態(tài)原子失去一個電子的難易程度。第一電離能數(shù)值越小，原子越容易失去一個電子；第一電離能數(shù)值越大，原子越難失去一個電子。(3）逐級電離能：氣態(tài)一價正離子再失去一個電子成為氣態(tài)二價正離子所需的最低能量叫做該元素的第二電離能，第三電離能、第四和第五電離能可以以此類推.由于原子失去電子形成離子后,若再失去電子會更加困難,因此同一原子的各級電離能之間存在如下關系：I1<I2〈I3……2．元素第一電離能變化規(guī)律（1)第一電離能的變化趨勢如下圖所示:(2）觀察分析上圖,總結元素第一電離能的變化規(guī)律：①對同一周期的元素而言,堿金屬元素的第一電離能最小，稀有氣體元素的第一電離能最大；從左到右,元素的第一電離能在總體上呈現(xiàn)從小到大的變化趨勢，表示元素原子越來越難失去電子.②同主族元素，自上而下第一電離能逐漸減小,表明自上而下原子越來越易失去電子。③具有全充滿、半充滿及全空的電子構型的元素穩(wěn)定性較高，其電離能數(shù)值較大。如稀有氣體的電離能在同周期元素中最大,N為半充滿、Mg為全充滿狀態(tài)，其電離能均比同周期相鄰元素大。3．電離能的應用(1)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素核外電子的排布。如Li：I1?I2〈I3，表明Li原子核外的三個電子排布在兩個電子層上(K、L電子層）,且最外層上只有一個電子。（2)根據(jù)電離能數(shù)據(jù)，確定元素在化合物中的化合價。如K:I1?I2<I3，表明K原子易失去一個電子形成＋1價陽離子。（3）判斷元素的金屬性、非金屬性強弱：I1越大,元素的非金屬性越強；I1越小,元素的金屬性越強。（1)電離能數(shù)值的大小主要取決于原子的核電荷數(shù)、原子半徑及原子的核外電子排布。（2)第一電離能的變化規(guī)律例1下列有關電離能的說法，正確的是（)A．第一電離能越大的原子失電子的能力越強B．第一電離能是元素的原子失去核外第一個電子需要的能量C．同一周期中，主族元素原子第一電離能從左到右越來越大D．可通過一種元素各級電離能的數(shù)值，判斷元素可能的化合價答案D解析第一電離能是氣態(tài)電中性原子失去核外第一個電子需要的最低能量；元素原子的第一電離能越大，表示該元素的原子越難失去電子；從總的變化趨勢上看，同一周期中元素的第一電離能從左到右逐漸增大，但有反常，如I1（N)>I1（O）.誤區(qū)警示——元素性質與第一電離能在同周期變化的差異(1)同周期,從左到右，金屬性逐漸減弱，非金屬性逐漸增強。(2）同周期,從左到右，第一電離能大小順序為ⅠA<ⅢA〈ⅡA<ⅣA〈ⅥA<ⅤA〈ⅦA<0族。例2元素X的各級電離能數(shù)據(jù)如下：I1I2I3I4I5I6I/kJ·mol－157818172745115781483118378則元素X的常見價態(tài)是(）A．＋1B．＋2C．＋3D．＋6答案C解析對比表中電離能數(shù)據(jù)可知，I1、I2、I3電離能數(shù)值相對較小，至I4數(shù)值突然增大，說明元素X的原子中，有3個電子容易失去，因此,該元素的常見化合價為＋3。方法規(guī)律元素的各級電離能逐漸增大并且會有突躍，一般第一次突躍前的電離能所對應的電子是最外層電子，對于金屬元素來說，該類電子的個數(shù)就是該元素的最高正化合價。二、元素電負性的周期性變化1．電負性的有關概念與意義（1)鍵合電子與電負性：元素相互化合時，原子中用于形成化學鍵的電子稱為鍵合電子。電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引力的大小。（2)電負性的意義：電負性越大的原子，對鍵合電子的吸引能力越大。(3)電負性大小的標準：以氟的電負性為4。0作為相對標準。2．電負性的變化規(guī)律隨原子序數(shù)的遞增，元素的電負性呈周期性變化。（1）同周期,自左到右，元素的電負性逐漸增大，元素的非金屬性逐漸增強，金屬性逐漸減弱。（稀有氣體不考慮）(2）同主族，自上到下，元素的電負性逐漸減小，元素的金屬性逐漸增強，非金屬性逐漸減弱。3．電負性的應用(1）判斷元素的金屬性和非金屬性及其強弱①金屬的電負性一般小于1。8,非金屬的電負性一般大于1.8，而位于非金屬三角區(qū)邊界的“類金屬"(如鍺、銻等）的電負性則在1。8左右,它們既有金屬性，又有非金屬性.②金屬元素的電負性越小，金屬元素越活潑；非金屬元素的電負性越大，非金屬元素越活潑。(2)判斷元素的化合價①電負性數(shù)值小的元素在化合物中吸引電子的能力弱，元素的化合價為正值。②電負性數(shù)值大的元素在化合物中吸引電子的能力強，元素的化合價為負值。（3）判斷化學鍵的類型①如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值大于1。7，它們之間通常形成離子鍵。②如果兩個成鍵元素原子間的電負性差值小于1.7，它們之間通常形成共價鍵。電負性、第一電離能與金屬性和非金屬性的關系族周期ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01234567注①稀有氣體的電離能為同周期中最大。②同一周期,第一電離能ⅡA〉ⅢA，ⅤA〉ⅥA。例3下列對電負性的理解不正確的是(）A．電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值，不是絕對標準B．元素電負性的大小反映了元素對鍵合電子吸引能力的大小C．元素的電負性越大，則元素的非金屬性越強D．元素的電負性是元素固有的性質，與原子結構無關答案D解析根據(jù)電負性的標準:電負性是以氟為4。0作為標準的相對值，電負性是人為規(guī)定的一個相對數(shù)值,不是絕對標準，故A正確;根據(jù)電負性的含義，電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小,故B正確；元素的電負性越大,越易得電子,元素的非金屬性越強，故C正確；電負性用來描述不同元素的原子對鍵合電子吸引能力的大小，與原子結構有關,同一周期電負性從左到右依次增大，故D錯誤。例4電負性的大小也可以作為判斷元素金屬性和非金屬性強弱的尺度。下列關于電負性的變化規(guī)律正確的是（）A．周期表從左到右，元素的電負性逐漸變大B．周期表從上到下，元素的電負性逐漸變大C．電負性越大，金屬性越強D．電負性越小，非金屬性越強答案A解析周期表中從左到右非金屬性逐漸增強,所以主族元素的電負性逐漸變大，故A正確；周期表中從上到下，金屬性逐漸增強，所以同一主族元素的電負性逐漸減小，故B錯誤；元素電負性越大,原子對鍵合電子吸引能力越大，則元素非金屬性越強,金屬性越弱，故C、D錯誤.原子結構與元素的性質1．下列原子的外圍電子排布中，第一電離能最小的是()A．2s22p4 B．3s23p4C．4s24p4 D．5s25p4答案D解析2s22p4是O元素、3s23p4是S元素、4s24p4是Se元素、5s25p6是Te元素，第一電離能大小順序是O＞S＞Se＞Te，所以第一電離能最小的原子是Te原子，故選D。2．下列各組元素按電負性大小排列正確的是()A．F＞N＞O B．O＞Cl＞FC．As＞P＞S D．Cl＞S＞As答案D解析同周期主族元素從左到右，元素的電負性逐漸增大，則電負性F＞O＞N，故A錯誤；同主族元素從上到下，元素的電負性逐漸變小,則電負性F＞O＞Cl，故B錯誤；電負性As＜P＜S，故C錯誤。3．下表列出了某短周期元素R的各級電離能數(shù)據(jù)(用I1、I2……表示,單位為kJ·mol－1)I1I2I3I4……R7401500770010500……下列關于元素R的判斷中一定正確的是(）A．R的最高正價為＋3價B．R元素位于元素周期表中第ⅡA族C．R元素的原子最外層共有4個電子D．R元素基態(tài)原子的電子排布式為1s22s2答案B解析由表中數(shù)據(jù)I3?I2知其最高正價為＋2價，R元素位于ⅡA族，最外層有2個電子,但R不一定是Be元素。4．下列四種元素的基態(tài)原子的電子排布式如下：①1s22s22p63s23p4②1s22s22p63s23p3③1s22s22p3④1s22s22p5則下列有關的比較中正確的是（)A．第一電離能：④〉③>②〉①B．原子半徑：④>③〉②〉①C．電負性：④〉③〉②>①D．最高正化合價：④>③＝②>①答案A解析由電子排布式可知：①為S，②為P，③為N，④為F。第一電離能為④>③>②>①,A正確;B不正確,原子半徑應是②最大，④最??；C不正確，電負性：④最大，②最小;D不正確,F無正價，最高正價：①〉②＝③。5．在下列空格中，填上適當?shù)脑胤?放射性元素除外）:（1）在第3周期中,第一電離能最小的元素是________；第一電離能最大的元素是________.(2）在元素周期表中,電負性最大的元素是__________，電負性最小的元素是________。(3)最活潑的金屬元素是________.(4)最活潑的氣態(tài)非金屬原子是________。（5）第2、3、4周期原子中p軌道半充滿的元素是_________________________________.(6)電負性相差最大的元素是________。答案(1）NaAr(2)FCs（3)Cs（4)F（5)N、P、As(6）F、Cs解析同周期中從左到右，元素的第一電離能(除ⅡA族、ⅤA族反常外)逐漸增大,同周期中堿金屬元素最小，稀有氣體元素最大，故第3周期中第一電離能最小的為Na，最大的為Ar.電負性的遞變規(guī)律：同周期從左到右逐漸增大，同主族從上到下逐漸減小，故周期表中，電負性最大的元素是氟，電負性最小的是銫。［對點訓練]題組一微粒半徑大小的比較與判斷1．（2018·定州中學期中）具有下列電子排布式的原子中，半徑最大的為(）A．1s22s22p63s1 B．1s22s22p63s23p64s1C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s23p64s2答案B解析由原子的電子排布式可以確定A是鈉元素、B是鉀元素、C是鎂元素、D是鈣元素，鉀元素在第4周期ⅠA族，半徑最大，B正確。2．下列四種粒子中,半徑按由大到小順序排列正確的是（)①基態(tài)X的原子結構示意圖為②基態(tài)Y的外圍電子排布式為3s23p5③基態(tài)Z2－的軌道表示式為④W基態(tài)原子有2個電子層,電子式為A．①>②〉③>④ B．③〉④〉①〉②C．③〉①>②>④ D．①>②>④>③答案C解析由題意可知：X、Y、Z2－、W分別為S、Cl、S2－、F。S、Cl、S2－、F粒子半徑大小排列順序為r(S2－）>r(S）〉r(Cl)〉r（F)，故C項正確.3．下列化合物中陽離子半徑與陰離子半徑比值最小的是（）A．MgI2 B．KBrC．BaI2 D．NaF答案A解析題目中陽離子半徑由小到大的順序為r（Mg2＋）〈r（Na＋）<r(K＋）〈r（Ba2＋)，陰離子半徑由大到小的順序為r（I－）>r（Br－）>r(F－)；r(陽）/r（陰）最小的應取r(陽）最小的r(Mg2＋)與r(陰）最大的r(I－）,故A項正確.題組二元素的電離能與電負性4．下列各組原子中，第一電離能前者大于后者的是()A．S和P B．Mg和AlC．Na和Mg D．Ne和He答案B解析S和P的價電子構型分別為3s23p4和3s23p3，由于P原子p軌道處于半充滿狀態(tài)，較穩(wěn)定,所以I1(S）＜I1（P）。Na、Mg和Al的價電子構型分別為3s1、3s2、3s23p1，鎂原子s軌道處于全充滿狀態(tài),故其第一電離能最大；D項中He與Ne同族,I1(He)＞I1(Ne)。5．下列是幾種原子的基態(tài)電子排布式，電負性最大的原子是()A．1s22s22p4 B．1s22s22p63s23p3C．1s22s22p63s23p2 D．1s22s22p63s23p64s2答案A解析根據(jù)四種原子的基態(tài)電子排布式可知，選項A有兩個電子層，最外層有6個電子,應最容易得到電子，電負性最大.6．下列圖示中橫坐標是表示元素的電負性數(shù)值，縱坐標表示同一主族的五種元素的序數(shù)的是()答案B解析同主族自上而下原子半徑增大,原子對鍵合電子的吸引力減小，元素的電負性減弱,即同主族隨原子序數(shù)的增大，電負性降低,選項中符合變化規(guī)律的為B中所示圖像。7．下面是同周期元素原子的外圍電子排布式，第一電離能最小的原子可能是（)A．ns2np3 B．ns2np5C．ns2np4 D．ns2np6答案C解析同一周期中，元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢，但同一周期中第ⅡA族元素比第ⅢA族元素的第一電離能大，第ⅤA族比第ⅥA族第一電離能大，ns2np3、ns2np4、ns2np5、ns2np6屬于同一周期且其原子序數(shù)依次增大，但ns2np3屬于第ⅤA元素，ns2np4屬于第ⅥA族,所以幾種元素的第一電離能由大到小的順序可能是ns2np6、ns2np5、ns2np3、ns2np4，故選C。8．某主族元素的電離能(單位：kJ·mol－1）如下表,此元素位于元素周期表的族數(shù)是（)I1I2I3I4I5I6I71011.819072914.14963.66273。92126725431A.ⅢAB．ⅣAC．ⅤAD．ⅥA答案C解析從表中原子的第一至第七電離能可以看出，元素的第一、第二、第三、第四、第五電離能各自之間變化不是很大，該元素的第六電離能遠遠大于第五電離能，說明該元素最外層有5個電子，失去5個電子時達到穩(wěn)定結構,主族元素族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，所以此元素位于元素周期表的族數(shù)是ⅤA族，故選C.9．下列說法中正確的是(）①元素電負性越大表示該元素的金屬性越強②元素電負性越大表示該元素的非金屬性越強③元素電負性很小表示該元素的單質不發(fā)生化學反應④元素電負性很大表示該元素的單質在發(fā)生化學反應時一般易得到電子A．①③B．①④C．②③D．②④答案D解析元素電負性越大，非金屬性越強，①錯、②對；電負性越小，表示該元素單質還原性越強,③錯。題組三元素周期律的綜合應用10．如圖所示是第3周期11～17號元素某種性質變化趨勢的柱形圖，y軸表示的可能是()A．第一電離能 B．電負性C．原子半徑 D．元素的金屬性答案B解析第3周期元素的第一電離能從左到右有增大趨勢，但Mg、P反常，故A錯誤；11～17號元素的原子半徑逐漸減小,電負性逐漸增大，金屬性逐漸減弱,故B正確，C、D錯誤。11．A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結構,有關兩元素的下列敘述:①原子半徑A<B,②離子半徑A>B，③原子序數(shù)A>B，④原子最外層電子數(shù)A<B，⑤A的正價與B的負價絕對值一定相等，⑥A的電負性小于B的電負性,⑦A的第一電離能大于B的第一電離能.其中正確的是()A．①②⑦ B．③④⑥C．③⑤ D．③④⑤⑥⑦答案B解析“A元素的陽離子與B元素的陰離子具有相同的電子層結構”,則A在B的下一周期。①錯誤,因A原子半徑大于同一主族的上一周期的原子的半徑,該原子的半徑又大于同一周期的B原子的半徑,所以原子半徑A〉B；②錯誤,離子具有相同的電子層結構時，核電荷數(shù)越大，離子半徑越小；⑦錯誤，A的第一電離能小于B的第一電離能。12．a(chǎn)、b、c、d是四種短周期元素。a、b、d同周期,c、d同主族。a的原子結構示意圖為，b、c形成的化合物的電子式為下列說法中正確的是（）A．原子半徑：a〉c〉d>bB．電負性：a〉b>d>cC．原子序數(shù):d>a>c>bD．最高價含氧酸的酸性:c>d〉a答案D解析由a的原子結構示意圖可知x值為2,是硅元素，由b與c形成化合物的電子式可知c為第ⅤA族的元素，b為第ⅠA族的元素，因a、b、d同周期,則知b為鈉元素,d為磷元素，c為氮元素。根據(jù)元素在周期表中的位置和遞變規(guī)律可知D選項正確。[綜合強化]13．不同元素的氣態(tài)原子失去最外層一個電子所需要的能量(設其為E)如圖所示.試根據(jù)元素在周期表中的位置,分析圖中曲線的變化特點,并回答下列問題.(1)同主族內不同元素的E值的變化特點是_________________________________________________________________________________________________________。各周期中E值的這種變化特點體現(xiàn)了元素性質的____________變化規(guī)律。(2）同周期內，隨原子序數(shù)增大，E值增大。但個別元素的E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，試預測下列關系中正確的是________________________________________________(填寫編號).①E（砷）>E(硒）②E(砷)<E（硒）③E（溴)〉E(硒)④E(溴)<E（硒)（3）估計1mol氣態(tài)Ca原子失去最外層一個電子所需能量E值的范圍:________<E<________.(4）10號元素E值較大的原因是__________________________________________.答案（1）隨著原子序數(shù)增大,E值變小周期性（2）①③(3)485738(4)10號元素為氖，該元素原子最外層電子排布已達到8電子穩(wěn)定結構解析此題考查了元素第一電離能的變化規(guī)律和學生的歸納總結能力。(1)從H、Li、Na、K等可以看出，同主族元素隨原子序數(shù)的增大，E值變小；從H到He，從Li到Ne,從Na到Ar,均呈明顯的周期性變化。(2）根據(jù)圖像可知，同周期元素E（氮)〉E（氧），E(磷)〉E(硫）,E值出現(xiàn)反?，F(xiàn)象，故可推知第4周期E（砷)>E（硒)。但ⅥA族元素和ⅦA族元素的E值未出現(xiàn)反常，所以E(溴）>E（硒)。（3）根據(jù)同主族、同周期規(guī)律可以推測：E（K）＜E(Ca)＜E（Mg)。(4）10號元素是稀有氣體氖，該元素原子的最外層電子排布已達到8電子穩(wěn)定結構。14．下面是某些短周期元素的電負性值：元素符號LiBeBCOF電負性1。01.52。02。53。54.0元素符號NaAlSiPSCl電負性0。91.51.82。12。53.0（1)通過分析電負性變化規(guī)律,確定N、Mg最接近的電負性范圍:______〈Mg<________，________<N〈______.（2)推測電負性與原子半徑的關系是________________________________________。上表中短周期元素電負性的變化特點，體現(xiàn)了元素性質的________變化規(guī)律。(3）經(jīng)驗規(guī)律告訴我們:當成鍵的兩原子相應元素的電負性差值大于1。7時，一般為離子鍵；小于1。7時，一般為共價鍵。試推斷：AlBr3中化學鍵類型是__________。答案（1）0。91。52.53。5(