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1.2 課時2 原子半徑及電離能 課件 (共27張PPT)2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修2

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1.2 課時2 原子半徑及電離能 課件 (共27張PPT)2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修2

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(共27張PPT)
第一章 原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 課時2
1.了解原子半徑的周期性變化規(guī)律。
2.知道電離能的概念與表示方法。
3.理解電離能與原子半徑的關(guān)系,并掌握電離能的周期性變化及規(guī)律。
根據(jù)已學知識回顧:元素周期律的內(nèi)涵豐富多彩,在元素周期表中,原子核電荷數(shù)、電子層數(shù)、原子半徑、元素金屬性與非金屬性、原子得電子與失電子能力有什么周期性的變化規(guī)律呢?
一、原子半徑
核電荷數(shù)越大,核對電子的吸引作用也就越大,將使原子的半徑減小。
電子的能層越多,電子之間的排除作用越大,將使原子的半徑增大。
原子半徑
電子的能層數(shù)
核電荷數(shù)
因素
【思考與討論】
1.元素周期表中的同周期主族元素從左到右,原子半徑的變化趨勢如何?
如何解釋這種趨勢?
元素周期表中同周期主族元素從左到右,原子半徑依次減小。
解釋:同周期,原子半徑大小主要影響因素為核電荷數(shù),從左到右,原子核外電子的能層不變,而原子核電荷數(shù)依次增加,原子核對電子的吸引作用就越大,使原子的半徑減小。
2.元素周期表中的同主族元素從上到下,原子半徑的變化趨勢如何?
如何解釋這種趨勢?
元素周期表中同主族元素從上到下,原子半徑依次增大。
解釋:同主族,原子半徑大小主要影響因素為電子的能層數(shù),從上到下,原子核外電子的能層依次增加,電子的能層越多,電子之間的排斥作用將使原子的半徑增大。
【規(guī)律總結(jié)】
比較微粒半徑的一般思路
(1)“一層”:先看電子層數(shù),電子層數(shù)越多,微粒半徑一般越大。
(2)“二核”:若電子層數(shù)相同則看核電荷數(shù),核電荷數(shù)越大,微粒半徑越小。
(3)“三電子”:若電子層數(shù)、核電荷數(shù)均相同,則看核外電子數(shù),電子數(shù)多的半徑大。
練一練
1.下列各組粒子半徑大小的比較錯誤的是(  )
A.K>Na>Li B.Na+>Mg2+>Al3+
C.Mg2+>Na+>F- D.Cl->F->F
C
2.比較下列離子半徑大小
(1) r(Cl-) r(Cl),r(Fe) r(Fe2+) r(Fe3+)
(2) r(O2-) r(F-) r(Na+) r(Mg2+) r(Al3+)
r(Cl-)>r(Cl),r(Fe)>r(Fe2+)>r(Fe3+)
r(O2-)>r(F-)>r(Na+)>r(Mg2+)>r(Al3+)
二、電離能
2.表示方法
氣態(tài)電中性基態(tài)原子失去了一個電子轉(zhuǎn)化為氣態(tài)基態(tài)正離子所需要的最低能量叫做第一電離能。
保持“最低能量”的條件:“氣態(tài)”、“基態(tài)”、“電中性”、”失去一個電子“等。
思考:什么又叫第二電離能?第三電離能?第四?第五?······
1.概念
用符號 I1 表示,單位:kJ /mol
N(g)=N+(g)+e- I1(第一電離能)
N+(g)=N2+(g)+e- I2(第二電離能)
N2+(g)=N3+(g)+e- I3(第三電離能)
. . . . . .
一價氣態(tài)正離子再失去一個電子所需要的能量叫做第二電離能,符號I2。以此類推,第三、第四電離能……
元素的第一電離能越小,越易失去電子,元素金屬性越強;
元素的第一電離能越大,越難失去電子,元素金屬性越弱。
【思考】元素的第一電離能大小與原子失電子的難易有何關(guān)系?
【討論】觀察右圖,思考原子的第一電離能隨核電荷數(shù)遞增有什么規(guī)律呢?同學之間相互交流并作分享。
第一電離能/kJ·mol-1
原子序數(shù)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
34
36
38
52
54
56
500
1000
1500
2000
2500
H
He
Li
Be
La
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Te
I
Xe
Cs
Ba
每個周期的第一種元素(氫和堿金屬)的第一電離能最小,最后一種元素(稀有氣體)的第一電離能最大;同族元素從上到下第一電離能變小,如He、Ne、Ar、Kr、Xe的第一電離能依次下降,H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一電離能也依次下降。
元素的第一電離能的周期性特點:
規(guī)律小結(jié):
(1)同主族:從上到下,元素第一電離能逐漸減小。
(2)同周期:從左到右,元素第一電離能總體呈增大趨勢。中間有反常。
【思考】為什么B、Al、O、S等元素的電離能比它們左邊元素的電離能低,而使Li—Ni和Na—Ar的電離能曲線呈現(xiàn)鋸齒狀變化?
第一電離能/kJ·mol-1
原子序數(shù)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
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52
54
56
500
1000
1500
2000
2500
H
He
Li
Be
La
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr
Rb
Sr
Te
I
Xe
Cs
Ba
對于B和Al這兩個鋸齒狀變化,一般的解釋為: B和Al的第一電離能失去的電子是np能級的,該能級的能量比左邊的位于ns能級的能量高。
對于O和S這兩個鋸齒狀變化,有兩種解釋,其一是N和P的電子排布式半充滿的,比較穩(wěn)定,電離能較高;其二是O和S失去的是已經(jīng)配對的電子,配對電子相互排斥,因而電離能較低。哪一種解釋更合理?需要做定量計算才能判斷。
資料卡片
(1)原子核對核外電子的引力
(即原子半徑)
(2)原子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢
影響元素的第一電離能大小的因素:
(1)堿金屬的電離能與堿金屬的活潑性存在什么聯(lián)系?
【思考與討論】
堿金屬元素,從上到下,原子半徑逐漸增大,越易失去電子,第一電離能減小,元素金屬性增強,堿金屬的活潑性增強。
元素 Li Na K Rb
I1(kJ·mol-1) 587.1 496 418.6 402.9
(2)下表的數(shù)據(jù)從上到下是鈉、鎂、鋁逐級失去電子的電離能。
為什么原子的逐級電離能越來越大?這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯(lián)系?
元素 Na Mg Al
電離能 (kJ·mol-1) 496 738 578
4562 1451 1817
6912 7733 2745
9543 10540 11575
13353 13630 14830
16610 17995 18376
20114 21703 23293
為什么原子的逐級電離能越來越大?
思考與討論:
原子的逐級電離能逐漸增大,即 I1 < I2 < I3 < I4 < ·······
解釋:因為隨著電子的逐個失去,陽離子所帶的正電荷數(shù)越來越大,再要失去一個電子需克服的電性引力也越來越大,消耗的能量也越來越多。 所以原子的逐級電離能逐漸增大。
這些數(shù)據(jù)跟鈉、鎂、鋁的化合價有什么聯(lián)系?
思考與討論:
Na Mg Al
電離能(kJ·mol-1) I1 496 738 578
I2 4562 1451 1817
I3 6912 7733 2745
I4 9543 10540 11575
I5 13353 13630 14830
I6 16610 17995 18376
I7 20114 21703 23293
鈉、鎂、鋁的最高化合價分別是+1、+2、+3
同一元素的不同電離能變化規(guī)律:
(1)逐級增大,且存在突躍 。
(2)根據(jù)主族元素原子不同級電離能的突躍性變化,判斷元素性質(zhì)(通常價態(tài))、元素在周期表中的位置等。
練一練
1.關(guān)于元素第一電離能元素性質(zhì)的下列說法中,不正確的是( )
A.第一電離能越小,元素金屬越強
B.第一電離能越小,該元素原子的能量越高
C.第一電離能越大,該元素的非金屬性強
D.第一電離能失去的電子,一定是最外層上的電子
C
2.下列說法正確的是(  )
A.第三周期所含的元素中鈉的第一電離能最小
B.鋁的第一電離能比鎂的第一電離能大
C.在所有元素中,氟的第一電離能最大
D.鉀的第一電離能比鎂的第一電離能大
A
3. 根據(jù)有關(guān)知識,回答下列問題。
(1)化學元素(0族和放射性元素除外)中,第一電離能最小的元素是 (填元素符號,下同),第一電離能最大的元素是 ,電負性最大的元素是 。
(2)銅的原子序數(shù)是29,其價電子排布式為 。
(3)Be的第一電離能大于B的第一電離能,這是因為 。
答案:(1) Cs F F (2)3d104s1 (3)Be的2s能級為全滿狀態(tài),較穩(wěn)定,而B失去一個電子后變?yōu)?s能級全滿的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以B的第一電離能比Be的小。
4.第一電離能I1是指氣態(tài)原子X(g)處于基態(tài)時,失去一個電子成為氣態(tài)陽離子X+(g)所需的能量。下圖是部分元素原子的第一電離能I1隨原子序數(shù)變化的曲線圖(其中12號至17號元素的有關(guān)數(shù)據(jù)缺失)。
(1)認真分析上圖中同周期元素第一電離能的變化規(guī)律,推斷Na~Ar元素中,Al的第一電離能的大小范圍為____Na
Mg
(2)從上圖分析可知,同一主族元素原子的第一電離能I1變化規(guī)律是 。
(3)上圖中第一電離能最小的元素在周期表中的位置是第___周期___族;
從上到下依次減小
5
ⅠA
元素周期律
原子半徑
電離能
電子的能層數(shù)
核電荷數(shù)
概念
表示方法
影響因素
原子核對核外電子的引力(即原子半徑)
原子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的趨勢
用符號 I1 表示,單位:kJ /mol

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