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第二节 原子结构与元素的性质
第2课时
第一章 原子结构与性质
2
1
本节重点
本节难点
原子半径
元素的电离能
我们知道：随着原子序数的递增，元素的原子半径呈现周期性变化。
那么，影响原子半径大小的因素是什么呢？
影响
原子半径
主族元素原子半径的周期性变化
原子半径增大
原子半径减小
核电
荷数
电子的能层数
原子半径的周期性的递变
如何用这两种因素解释原子半径的递变规律？
原子半径增大
原子半径减小
能层
占主导
核电荷数
占主导
原子半径
主族元素原子半径的周期性变化
同周期
电子的能层越多，电子之间的 使原子半径增大
核电荷数越大，核对电子的吸引作用就越大，使原子半径
从左至右，核电荷数越大，半径_______
从上到下，核电荷数越大，半径_______
原子半径的递变规律
越小
减小
越大
排斥作用
原子半径
影响原子半径大小的因素
电子的能层数
核电荷数
同主族
例如：比较r(K+)与r(Mg2+)，可选r(Na+)为参照，r(K+)___r(Na+)____r(Mg2+)
例如：r(Li+)__r(Na+)__r(K+)__r(Rb＋)__r(Cs+) r(O2-)__r(S2-) __r(Se2-)__ r(Te2-)
例如：r(Cl-)___r(Cl) r(Fe)___r(Fe2+)___r(Fe3+)
原子半径
＞
＞
＞
方法总结——原子或离子半径的比较方法
阴离子大于原子，原子大于阳离子，低价阳离子大于高价阳离子
类型一：同种元素的离子半径
＜
＜
＜
＞
＞
类型二：能层结构相同的离子
核电荷数越大，半径越小
例如：r(O2-)___r(F-)___r(Na+)__r(Mg2+)__r(Al3+)
＞
＞
＞
＞
类型三：带相同电荷的离子
能层数越多，半径越大
＜
＜
＜
＜
类型四：核电荷数、能层数均不同的离子
可选一种离子参照比较
【例1】下列各组微粒不是按半径逐渐增大的顺序排列的是( )
A.Na、K、Rb B.F、Cl、Br
C.Mg2＋、Al3＋、Zn2＋ D.Cl－、Br－、I－
【例2】下列化合物中阳离子半径与阴离子半径比值最小的是( )
A.NaF B.MgI2
C.BaI2 D.KBr
C
B
先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大
若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小
若能层数、核电荷数均相同，则看核外电子数，电子数多的半径大
原子半径
粒子半径比较的一般思路
一层
二核
三电子
反映
决定
元素的性质
原子
结构
那么，原子失去1个电子或失去多个电子，所需能量有什么区别呢？
逐级电离能
元素的电离能
元素第一电离能的概念与意义
气态基态一价正离子再失去一个电子成为气态基态二价正离子所需的最低能量叫做第二电离能，第三电离能和第四、第五电离能依此类推。由于原子失去电子形成离子后，若再失去电子会更加 ，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1困难
第一电离能
________________原子失去一个电子转化为 正离子所需要的 叫做第一电离能
气态电中性基态
气态基态
概念：
符号：
I1
最低能量
电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的___________
意义
元素的电离能
元素第一电离能的概念与意义
第一电离能数值越小，原子越 失去一个电子
容易
难
难易程度
第一电离能数值越大，原子越 失去一个电子
元素的电离能
元素第一电离能变化规律
元素的第一电离能的周期性
每个周期的第一种元素的第一电离能______，最后一种元素的第一电离能_____，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈_____趋势
同一族，从上到下第一电离能逐渐_______
最小
最大
增大
结论：电离能呈现周期性的递变
减小
元素的电离能
元素第一电离能变化规律
电离能(总趋势)
高
低
小
大
原子半径
高
低
电离能(总趋势)
原子半径
小
大
金属性
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？
思考：下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能
Na(g) Na+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
易失去电子
元素的电离能
电离能与化合价的联系
496 kJ·mol -1
4 562 kJ·mol -1
与Ne的核外电子一样
Na+(g) Na2+(g) + e-
1s22s22p6
1s22s22p5
难失去电子
Na
电离能
kJ·mol -1
△E=4 066 kJ·mol -1
元素的电离能
电离能与化合价的联系
易失去电子
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Mg(g) Mg+(g) + e-
Mg+(g) Mg2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
难失去电子
1s22s22p6
1s22s22p5
Mg2+(g) Mg3+(g) + e-
7 733kJ·mol -1
1 451 kJ·mol -1
Mg
电离能
kJ·mol -1
738 kJ·mol -1
△E=713 kJ·mol -1
△E= 6 282 kJ·mol -1
元素的电离能
电离能与化合价的联系
11 575kJ·mol -1
1 817 kJ·mol -1
Al
电离能
kJ·mol -1
△E=1 239 kJ·mol -1
578 kJ·mol -1
2 745 kJ·mol -1
难失去电子
1s22s22p6
1s22s22p5
Al3+(g) Al4+(g) + e-
易失去电子
1s22s22p63s23p1
1s22s22p63s2
Al(g) Al+(g) + e-
1s22s22p63s2
1s22s22p63s1
Al+(g) Al2+(g) + e-
1s22s22p63s1
1s22s22p6
Al2+(g) Al3+(g) + e-
△E= 928 kJ·mol -1
△E=8 830 kJ·mol -1
元素的电离能
电离能与化合价的联系
原子的电离能越大，表示越难失去电子，故化合价也较低，应该注意的是，一级电离能较小，二级、三级电离能越来越大，更不易失去电子，因为离原子核越近，电子受原子核的吸引越强，所需电离的能量也就越大。
结论
应用二
应用一
元素的电离能
电离能的应用
如Li：I1 I2I1越大，元素的 性越强；I1越小，元素的 性越强
一个电子
＋1价
非金属
金属
根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布及元素的化合价
判断元素的金属性、非金属性强弱
电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型
元素的电离能
电离能的影响因素及特例
具有全充满、半充满及全空的电子构型的元素稳定性较高，其电离能数值较大
例如：稀有气体的电离能在同周期元素中最大，N为半充满、Mg为全充满状态，其电离能均比同周期相邻元素大。
一般情况，第一电离能：ⅡA>ⅢA，ⅤA>ⅥA
影响因素
特例
【例1】某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为899 kJ·mol－1、1 757 kJ·mol－1、14 840 kJ·mol－1、18 025 kJ·mol－1，则该元素在元素周期表中位于( )
A.第ⅠA族 B.第ⅡA族 C.第ⅢA族 D.第ⅣA族
B
【例2】根据下列五种元素的电离能数据(单位：kJ·mol－1)，判断下列说法不正确的是( )
A.Q元素可能是0族元素
B.R和S均可能与U在同一主族
C.U元素可能在元素周期表的s区
D.原子的价电子排布式为ns2np1的可能是T元素
元素代号 I1 I2 I3 I4
Q 2 080 4 000 6 100 9 400
R 500 4 600 6 900 9 500
S 740 1 500 7 700 10 500
T 580 1 800 2 700 11 600
U 420 3 100 4 400 5 900
B
第一个稀有气体化合物——六氟合铂酸氙(XePtF6)
1962年，英国科学家巴特勒特：将六氟化铂和氙气混合在一起，生成了世界上首例稀有气体化合物 ：六氟合铂酸氙。
六氟合铂酸氙是一种橙黄色固体，可以由具有强氧化性的六氟化铂在六氟化硫气体中氧化氙气制得。图片右侧就是生成的六氟合铂酸氙
巴特勒特的研究极大推进了稀有气体化学的发展。至今，除了放射性稀有气体外，所有的稀有气体均已经成功制备了化合物。稀有气体化合物的研究，不仅促进着无机化学的发展，对于分子层面的物理学研究也具有广泛而深远的意义。
1．(2023上·高二课前预习)按第一电离能递增的顺序排列的是
A．Li、Na、K
B．Na、Al、S
C．P、Si、Al
D．Cl、Br、I
【答案】B
【详解】同周期元素从左到右，第一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，同主族元素从上到下，第-电离能逐渐减小
2．(2023下·北京昌平·高二统考期末)硒(34Se)是人和动物体中一种必需的微量元素，存在于地球所有环境介质中，其同位素可有效示踪硒生物地球化学循环过程及其来源，下列说法不正确的是
A．Se位于周期表中第四周期第VIA族
B．可用质谱法区分Se的两种同位素78Se和80Se
C．第一电离能：34Se>33As
D．SeO2既具有氧化性又具有还原性
【答案】C
【详解】A．Se是氧族元素，位于元素周期表的第四周期第ⅥA族，故A正确；
B．同位素可用质谱法来区分，故B正确；
C．33号元素As与34号元素Se处于同一周期，As是N族元素，其p轨道是半充满结构比较稳定，所以第一电离能是33As＞34Se，故C错误；
D．SeO2与SO2的化学性质相似，既具有氧化性也具有还原性，故D正确；
故本题选C．
3．(2023下·陕西宝鸡·高二统考期中)如图是11～17号元素某些性质的变化趋势图，下列说法正确的是
A．y轴表示的可能是第一电离能
B．y轴表示的可能是元素的最低负价
C．y轴表示的可能是原子半径
D．y轴表示的可能是电负性
【答案】D
【详解】A．第三周期P最外层电子为半充满结构，较为稳定，P的第一电离能大于S，故A不符合题意；
B．金属元素没有负价，非金属元素从左至右最低负价逐渐降低，故B不符合题意；
C．同周期元素从左到右，原子序数逐渐增大，原子半径逐渐减小，故C不符合题意；
D．同周期元素从左到右，电负性逐渐增大，故D符合题意；
故选D。
4．(2023上·河北保定·高二河北定兴第三中学校联考期中)加工馒头、面包和饼干等产品时，加入的一些膨松剂(如碳酸氢铵、碳酸氢钠)可中和酸并受热分解，产生大量气体，使面团疏松、多孔，生产的食品松软，易消化吸收。下列说法正确的是
A．钠元素的焰色反应属于化学变化
B．第一电离能：O>C>Na
C．基态钠原子占据的最高能级的电子云轮廓图呈哑铃形
D．基态碳原子中能量最高的电子的电子云在空间中有5个伸展方向
【答案】B
【详解】A．钠元素的焰色反应属于物理变化，故A错误；
B．同周期元素核电荷数增大，第一电离能整体呈增大趋势；同主族元素核电荷数增大，第一电离能减小，第一电离能：O>C>Li>Na，故B正确；
C．基态钠原子占据的最高能级的电子云轮廓图呈球形，故C错误；
D．基态碳原子中能量最高的电子的电子云在空间中有3个伸展方向，故D错误；
故选B。
5．(2023下·新疆乌鲁木齐·高二兵团二中校考阶段练习)下列铍元素的不同微粒，若再失去一个电子需要能量最大的是
A． B．
C． D．
【答案】C
【分析】具有相同电子数时，激发态电子更易失电子，处于稳定结构的原子更难失去电子，且逐级电离能依次增大，据此分析。
【详解】A．上述为铍元素激发态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能；
B．上述为铍元素基态原子的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第一电离能；
C．上述为Be+基态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能；
D．上述为Be+激发态的轨道表示式，失去一个电子需要的能量为第二电离能；
因为C项中的2s轨道中只有一个电子，所以再失去一个电子需要的能量最大，故选C。
第二节
原子结构与元素的性质
第2课时
原子半径
元素的电离能
影响因素
原子半径的递变规律
同周期：从左至右，核电荷数越大，半径越小
电子的能层数
核电荷数
同主族：从上到下，核电荷数越大，半径越大
规律总结：原子或离子半径的比较方法
粒子半径比较的一般思路
元素第一电离能的概念与意义
元素第一电离能变化规律
电离能与化合价的联系
电离能的应用
电离能的影响因素及特例
THANKS

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