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新人教版 选择性必修2
1.2.2 元素周期律（原子半径、电离能）
第一章 原子结构与性质
在元素周期表中，核外电子周期性排布规律，原子半径、主族元素的主要化合价、元素金属性与非金属性的周期性的变化规律是什么呢？
课堂探究
新课引入
【思考讨论】：在必修阶段我们进行了元素周期律部分内容的学习，知道原子半径会呈现周期性的变化，你还记得影响原子半径大小的因素有哪些吗？
课堂探究
一、原子半径
影响
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
课堂探究
一、原子半径
主族元素原子半径的周期性变化
同一周期从左到右，电子能层数相同，随着核电荷数的增大，原子核对电子的吸引力增大，原子半径逐渐减小。
同一主族从上到下，核电荷数逐渐增大，电子层数逐渐增多，电子能层数增多为主要因素，原子半径逐渐增大。
课堂探究
一、原子半径
课堂探究
1.电子的能层数：电子的能层越多，电子之间的排斥作用越强，最外层电子离原子核越远，原子半径增大。
2.核电核数：核电荷数越大，原子核对电子的吸引作用就越大，最外层电子离核越近，原子半径减小。
一、原子半径
元素 1 H 2 He
原子半径/pm 30 122
元素 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne
原子半径/pm 152 111 86 77 70 66 64 160
元素 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar
原子半径/pm 186 160 143 117 110 106 99 191
下表为短周期元素的原子半径，请以原子序数为横坐标，原子半径为纵坐标，画出前三周期原子半径变化折线图
课堂探究
一、原子半径
1、同周期，从左往右，原子半径依次减小。
2、同主族，从上往下，原子半径依次增大。
3、同一周期，稀有气体原子半径最小
4、同一周期，金属原子半径变化趋势较大，非金属原子半径变化趋势较小
短周期元素原子半径周期性递变规律
课堂探究
一、原子半径
微粒半径的比较方法：
1. 一层，先看能层数，能层数越多，一般微粒半径越大；
2. 二核，若能层数相同，则看核电荷数，核电荷数越大，微粒半径越小；
3. 三电子，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。
r(O2-) ___ r(S2-) ___ r(Se2-) ___ r(Te2-)
r(O2-) ___ r(F-) ___ r(Na+) ___ r(Mg2+) ___ r(Al3+)
r(Fe) ___ r(Fe2+) ___ r(Fe3+) r(K+) ___ r(Mg2+)
＞
＜
＜
＜
＞
＞
＞
＞
＞
＞
（可选r(Na+)为参照）
课堂探究
一、原子半径
C
课堂练习
2、下列对原子半径的理解不正确的是(　　)
A．同周期元素(除稀有气体元素外)从左到右，原子半径依次减小
B．对于第三周期元素，从钠到氯，原子半径依次减小
C．各元素的原子半径总比其离子半径大
D．阴离子的半径大于其原子半径，阳离子的半径小于其原子半径
C
课堂练习
3、下列离子半径的大小顺序正确的是(　　)
①Na＋：1s22s22p6　 ②X2－：1s22s22p63s23p6
③Y2－：1s22s22p6　 ④Z－：1s22s22p63s23p6
A．③＞④＞②＞① B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞② D．②＞④＞③＞①
D
课堂练习
1.第一电离能：气态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，符号表示为I1，单位为kJ/mol。
2.逐级电离能
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I2，第三电离能I3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困难，因此同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1课堂探究
二、电离能
电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度：
I1数值越小，原子越容易失去一个电子，金属性越强；
I1数值越大，原子越难失去一个电子，非金属性越强。
课堂探究
二、电离能
电离能的递变规律
【思考交流】观察曲线，总结同周期的I1有什么变化规律？有反常吗？
原子序数
第一电离能（kJ·mol-1）
同一周期，从左往右，元素的第一电离能在总体上呈现变大的趋势，表示元素原子越来越难失去电子
同一周期，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
课堂探究
二、电离能
原子序数
第一电离能（kJ·mol-1）
电离能的递变规律
同主族元素，自上而下I1逐渐减小，表明自上而下原子越来越易失去电子
思考：碱金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系？
碱金属越活泼，碱金属的第一电离能越小
课堂探究
二、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
课堂探究
二、电离能
特例：
第IIA族元素的电子排布是全充满的，比较稳定，第一电离能高于第IIIA族元素；
第VA族元素的电子排布是半充满的，比较稳定，第一电离能高于第VIA族元素。
N:1s22s22p3
O:1s22s22p4
P:1s22s22p63s23p3
S:1s22s22p63s23p4
Be:1s22s2
B:1s22s22p1
Mg:1s22s22p63s2
Al:1s22s22p63s23p1
失去的电子是np能级的，该能级的能量比左边的ns能级的能量高，则不稳定，容易失去电子，第一电离能较低。
课堂探究
二、电离能
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
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
课堂探究
二、电离能
【思考交流1】原子的逐级电离能为什么越来越大？
原子失去一个电子变成+1价阳离子，半径变小，核电荷数未变而电子数变少，核对外层电子的吸引作用增强，使第二个电子比第一电子难失去，需要更多的能量。
课堂探究
二、电离能
【思考交流2】观察逐级电离能和元素常见化合价有什么关系？
Na(g)===Na+(g) + e- I1
Na+(g)===Na2+(g) + e- I2
1s22s22p63s1
1s22s22p6 全满稳定
1s22s22p6全满稳定
1s22s22p5
以上是突跃的原因，用此可判断价态：钠、镁、铝的最高化合价分别是＋1、＋2、＋3
课堂探究
二、电离能
电离能的应用
①判断元素金属性的强弱： I1越小、金属越容易失电子，金属性越强；反之越弱。
②判断元素的化合价
若某元素的In+1>>In，则其常见化合价为+n价。钠元素I2>I1，所以钠为+1价。
③判断核外电子的分层排布情况
当电离能的变化出现突变时，电子层数就有可能发生变化。
④反映元素原子的核外电子排布特点
同周期，元素的I1并不是逐渐增大的，当能量相同的原子轨道在全空、半满和全满时，第一电离能就会反常得大，如I1(N)＞I1(O)，I1(Mg)＞I1(Al)。
课堂探究
二、电离能
【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
课堂练习
1.某元素的逐级电离能依次为899kJ·mol-1、1757kJ·mol-1、14840kJ·mol-1、18025kJ·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
课堂练习
2．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。
课堂练习
3．(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
课堂练习
【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。
4．(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。
课堂练习
1.2.2 元素周期律
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
课堂小结

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