2019-2020同步苏教化学选修三新突破讲义：专题2 第2单元 第2课时　电离能和电负性 .doc

第2课时电离能和电负性目标与素养：1.了解元素电离能、电负性的概念和电离能、电负性随原子序数递增的周期性变化的规律。(宏观辨识与微观探析)2.了解电离能和电负性的简单应用，能够运用“位置、结构、性质”三者关系解决实际问题。(科学态度与社会责任)一、元素第一电离能的周期性变化1第一电离能(1)含义某元素的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，叫做该元素的第一电离能，用符号I1表示，单位：kJmol1。(2)意义第一电离能数值越小，原子越容易失去一个电子；第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。(3) (4)与原子的核外电子排布的关系通常情况下，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)、半满(p3、d5、f7)和全满(p6、d10、f14)结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。2第二电离能和第三电离能(1)第二电离能1价气态离子失去1个电子，形成2价气态离子所需要的最低能量，用I2表示。(2)第三电离能2价气态离子再失去1个电子，形成3价气态离子所需的最低能量，用I3表示。(3)同一元素的逐级电离能I1、I2、I3In依次增大。二、元素电负性的周期性变化1电负性的意义电负性是用来衡量元素在化合物中吸引电子的能力。元素的电负性越大，表明元素原子在化合物中吸引电子能力越大，反之，电负性越小，相应原子在化合物中吸引电子能力越小。2电负性的标准指定氟元素的电负性为4.0，并以此为标准确定其他元素的电负性。3元素电负性的周期性变化规律(1)同一周期从左到右，主族元素的电负性逐渐增大。(2)同一主族，自上而下，元素的电负性逐渐减小，因此电负性大的元素集中在周期表右上角，电负性小的元素集中在周期表左下角。4电负性的应用(1)元素的电负性可用于判断一种元素是金属还是非金属，以及其活泼性强弱。一般认为，电负性大于1.8的元素为非金属元素，电负性小于1.8的元素为金属元素。(2)利用电负性还可以判断化合物中元素化合价的正负：电负性大的元素呈负价，电负性小的呈正价。(3)利用电负性判断化合物中化学键的类型一般认为：如果两个成键元素间的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；如果两个成键元素间的电负性的差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)元素的原子在化合物中吸引电子的能力叫电负性。()(2)同一周期从左到右，元素的电负性递增，同一主族，从上到下，元素的电负性递减。()(3)同一周期(稀有气体除外)碱金属元素的第一电离能最小，电负性最小；A族元素的第一电离能最大，电负性最大。()(4)两种元素电负性差值越大，越容易形成共价化合物。()答案(1)(2)(3)(4)2以下说法不正确的是()A第一电离能越小，表示气态原子越容易失电子B同一元素的电离能，各级电离能逐级增大C在元素周期表中，同主族元素从上到下，第一电离能呈现递减的趋势D在元素周期表中，主族元素原子的第一电离能从左到右一定是越来越大DD选项中要注意存在特例，即第2、3、4三个周期中的A族和A族元素由于核外电子排布处于全充满或半充满状态而结构稳定，其第一电离能比相邻右侧元素的大。其他选项的结论都正确。3在第3周期中，第一电离能最小的元素是_(填元素符号，下同)，第一电离能最大的是_。在周期表中电负性最大的是_。答案NaArF电离能的变化规律及应用1.电离能的变化规律(1)第一电离能每个周期的第一种元素(氢元素或碱金属元素)第一电离能最小，稀有气体元素原子的第一电离能最大，同周期中从左至右元素的第一电离能呈增大的趋势，但是AA、AA。同主族元素原子的第一电离能从上到下逐渐减小。(2)逐级电离能原子的逐级电离能越来越大。首先失去的电子是能量最高的电子，故第一电离能较小，以后再失去的电子都是原子轨道较低的电子，所需要的能量较多。当电离能突然变大时说明电子的电子层发生了变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。如Al：I1I2I3I4I52第一电离能与原子核外电子排布(1)通常情况下，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)、半充满(p3、d5、f7)和全充满(p6、d10、f14)的结构时，原子的能量较低，该元素具有较大的第一电离能。(2)在同周期元素中，稀有气体的第一电离能最大。金属越活泼，金属元素的第一电离能越小；非金属越活泼，非金属元素的第一电离能越大。模型认识：电离能的应用(1)根据电离能数据，确定元素原子核外电子的排布根据核外电子排布，一个电子层的所有电子均失去之后，换新的电子层再失去电子时，由于内层是饱和结构，故难失去，故电离能数值在层与层之间呈现突跃性变化，而层内电离能数值差别相对较小。如Al的第一到第四级电离能分别为(单位：kJmol1)：577、1 817、2 745、11 575。从中明显看出在第三、第四电离能之间有突跃，故可判断Al最外层只有3个电子。(2)判断主族元素的价电子数或最高化合价通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。如K的I1比I2小很多，电离能差值很大，说明失去第一个电子比失去第二个电子容易得多，所以K容易失去一个电子形成1价离子；Mg的I1和I2相差不多，而I2比I3小很多，所以Mg容易失去两个电子形成2价离子，等等。一般来说，如果某元素的电离能在In与In1之间发生突变，则该元素的原子易形成n价离子而不易形成(n1)价离子。3判断元素的金属性与非金属性强弱一般地，除稀有气体外，I1越大，元素的非金属性越强；I1越小，元素的金属性越强。【典例1】不同元素的气态原子失去最外层一个电子所需要的能量即第一电离能(设其为E)，如图所示。试根据元素在元素周期表中的位置，分析图中曲线的变化特点，并回答下列问题：(1)同主族元素的E值变化的特点是_。(2)同周期内，随原子序数的增大，E值增大。但个别元素的E值出现反常现象。试预测下列关系式中正确的是_(填字母)。AE(砷)>E(硒)BE(砷)<E(硒)CE(溴)>E(硒)DE(溴)E(硒)(3)试估计1 mol气态钙原子失去最外层一个电子所需能量E的取值范围：_E_。思路点拨根据题中给出的数据，结合元素在元素周期表中的位置关系分析电离能的变化规律，同时要注意变化趋势中存在的反常现象。解析(1)从H、Li、Na、K等的第一电离能可以看出，同主族元素随着元素原子序数的增大，E值逐渐变小。(2)从第2、3周期元素第一电离能变化规律可以看出，同周期元素从左到右第一电离能总体呈逐渐增大趋势，但A族和VA族元素比同周期相邻元素的E值都高。由此可以推测：E(砷)>E(硒)，E(溴)>E(硒)。(3)根据同主族、同周期元素第一电离能变化规律可以推测：E(K)<E(Ca)<E(Mg)。答案(1)随着元素原子序数的增大，E值逐渐变小(2)AC(3)419 kJmol1738 kJmol1用逐级电离能数据解电离能应用类题的注意事项应用逐级电离能数据解题时，要关注逐级电离能之间的差值，尤其是发生突跃性变化的电离能。同一元素的逐级电离能常用于判断元素的化合价、所处的族序数(主要是主族元素)及核外电子排布情况。1具有下列电子层结构的原子，其对应元素的第一电离能由大到小排列正确的是()3p轨道上只有一对成对电子的元素价电子排布式为3s23p6的元素3p轨道为半充满的元素正三价阳离子的电子层结构与氖元素相同的元素ABCDC根据题意分析可知，的最外层电子的轨道表示式为，是硫元素；的核外电子排布式为Ne3s23p6，是氩元素；的最外层电子的轨道表示式是，是磷元素；的核电荷数是13，是铝元素。同周期从左到右，元素的第一电离能有增大的趋势，但P具有3p轨道半充满的较稳定结构，其第一电离能大于S的，所以四种元素的第一电离能由大到小的顺序是Ar、P、S、Al。2(2019全国卷)下列状态的镁中，电离最外层一个电子所需能量最大的是_(填标号)。(2)黄铜是人类最早使用的合金之一，主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)_I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是_。解析(1)A.Ne3s1属于基态的Mg，由于Mg的第二电离能高于其第一电离能，故其再失去一个电子所需能量较高；B.Ne3s2属于基态Mg原子，其失去一个电子变为基态Mg；C.Ne3s13p1属于激发态Mg原子，其失去一个电子所需能量低于基态Mg原子；D.Ne3p1属于激发态Mg，其失去一个电子所需能量低于基态Mg，A正确。(2)Cu原子的外围电子排布式为3d104s1，较易失去一个电子而Zn原子的4s能级处于全充满状态，较难失去电子，所以Zn原子的第一电离能较大。答案(1)A(2)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子电负性的变化规律及应用1.电负性的变化规律(1)同一周期，从左到右，元素的电负性递增(稀有气体元素除外)。(2)同一主族，自上而下，元素的电负性递减。(3)电负性最大的元素在元素周期表的右上角(F)，电负性最小的元素在元素周期表的左下角(Fr有放射性，一般不考查)。2电负性的应用(1)判断元素类型判断一种元素是金属元素还是非金属元素以及元素的活泼性。(2)衡量元素在化合物中吸引电子能力的大小电负性数值小的元素在化合物中吸引电子的能力弱，元素的化合价为正值。电负性数值大的元素在化合物中吸引电子的能力强，元素的化合价为负值。(3)判断化学键类型如H的电负性为2.1，Cl的电负性为3.0，Cl的电负性与H的电负性之差为3.02.10.9<1.7，故HCl为共价化合物；Al的电负性为1.5，Cl的电负性与Al的电负性之差为3.01.51.51.7，因此AlCl3为共价化合物；同理，BeCl2也是由共价键形成的共价化合物。注意电负性差值大于1.7的元素不一定都形成离子化合物，如F的电负性与H的电负性差值为1.9，但HF为共价化合物。【典例2】已知元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性质。下面给出14种元素的电负性：元素AlBBeCClFLi电负性1.52.01.52.53.04.01.0元素MgNNaOPSSi电负性1.23.00.93.52.12.51.8已知：一般认为两成键元素间电负性差值大于1.7时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于1.7时，形成共价键。(1)根据表中给出的数据，可推知元素的电负性具有的变化规律是_。(2)判断下列物质是离子化合物还是共价化合物？Mg3N2：_、BeCl2：_、AlCl3：_、SiC：_。解析元素的电负性是元素的性质，随原子序数的递增呈周期性变化。据已知条件及上表中数值：Mg3N2中两成键元素间的电负性差值为1.8，大于1.7，形成离子键，为离子化合物；BeCl2、AlCl3、SiC中两成键元素间的电负性差值分别为1.5、1.5、0.7，均小于1.7，形成共价键，为共价化合物。答案(1)随着原子序数的递增，元素的电负性呈周期性变化(2)离子化合物共价化合物共价化合物共价化合物3下列各组元素的电负性大小顺序正确的是()APNOFBSONFCSiNaMgAlDBrHZnA电负性的周期性变化和元素的金属性、非金属性的周期性变化是一致的。同一周期内从左到右，元素的电负性增大，同一主族内从上至下电负性减小。根据这一规律判断，A正确。4(1)Ni是元素周期表中第28号元素，第2周期基态原子未成对电子数与Ni相同且电负性最小的元素是_。(2)基态B原子的电子排布式为_；B和N相比，电负性较大的是_，BN中B元素的化合价为_。解析(1)Ni有2个未成对电子，第2周期所含元素的基态原子中有2个未成对电子的原子为碳原子和氧原子，电负性较小的元素为C(碳)。(2)B的原子序数为5，其基态原子的电子排布式为1s22s22p1；B和N都属于第2周期元素，同周期自左至右元素的电负性逐渐增大，故电负性较大的是N；B属于A族元素，化合价为3价。答案(1)C(碳)(2)1s22s22p1N 3价1下列说法中正确的是()A第3周期中钠的第一电离能最小B铝的第一电离能比镁的大C在所有元素中，氟的第一电离能最大D钾的第一电离能比镁的大A同周期中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，故A项正确，C项不正确；由于镁的价电子排布式为3s2，Mg具有3p轨道全空的较稳定结构，而铝的价电子排布式为3s23p1，故铝的第一电离能小于镁的，B项不正确；钾比镁更易失去电子，钾的第一电离能小于镁的，D项不正确。2下列选项中，第二电离能最大的元素所具有的电子层结构为()A1s2 B1s22s1C1s22s2D1s22s22p1B3现有三种元素的基态原子的核外电子排布式：Ne3s23p4；1s22s22p63s23p3；1s22s22p5。则下列有关比较中正确的是()A第一电离能：B原子半径：C电负性：D最高化合价：A由核外电子排布式可知，Ne3s23p4为S元素，1s22s22p63s23p3为P元素，1s22s22p5为F元素。同周期元素自左向右，第一电离能呈增大趋势，由于P元素原子3p能级为半充满稳定状态，其第一电离能高于同周期相邻元素，所以第一电离能ClPS；同主族元素自上而下第一电离能逐渐减弱，故FCl，所以第一电离能FPS，即，A项正确。同周期元素自左向右原子半径减小，同主族元素自上而下原子半径增大，故原子半径PSF，即，B项错误。同周期元素自左向右电负性增大，同主族元素自上而下电负性降低，故电负性，C项错误。S元素的最高化合价为6，P元素的最高化合价为5，故最高化合价，D项错误。4下列各元素，最易形成离子化合物的是()第3周期第一电离能最小的元素外围电子构型为2s22p6的原子2p轨道为半满的元素电负性最大的元素ABCDD活泼金属与活泼的非金属易形成离子化合物。第3周期第一电离能最小的元素是钠，易失去电子；外围电子排布式为2s22p6的原子是氖，化学性质不活泼；2p轨道为半充满的元素是氮，非金属；电负性最大的元素是氟，非金属性最强，故最易形成离子化合物的是钠和氟。5下面是元素周期表的简略框架。(1)按电子排布，可把元素划分成五个区，不全是金属元素的区为_。(2)根据氢元素最高正化合价与最低负化合价的绝对值相等，还可以把氢元素放在元素周期表中的_族；有人建议将氢元素放在元素周期表的A族，请写出支持这一观点的一个化学事实_。(3)上表中元素原子的最外层电子排布式分别为_、_；比较元素与元素的下列性质(填“”或“”)。原子半径：_；电负性：_；金属性：_；第一电离能：_。(4)某短周期元素的最高正化合价为7，其原子结构示意图为_。解析(1)金属元素与非金属元素的分界线是非金属元素硼、硅、砷、碲、砹与金属元素铝、锗、锑、钋之间的分界线。按电子填充顺序把元素周期表划分为五个区，即s区、p区、d区、ds区和f区，其中s区中的氢和氦以及p区大部分元素都不是金属元素。(2)A族元素的最高正化合价与最低负化合价绝对值相等；氢原子得到1个电子后达到稳定结构，这一特点同A族元素相同。(3)由和在元素周期表中的位置可以确定它们分别为Mg和Al，其最外层电子排布式分别为3s2和3s23p1。利用同周期元素性质的递变规律可知：原子半径MgAl，金属性MgAl，电负性AlMg。Mg为A族元素、Al为A族元素，A族元素的第一电离能比同周期相邻元素的第一电离能大，故第一电离能MgAl。(4)短周期元素的最高正化合价为7的元素应为A族元素，氟元素无正化合价，所以该元素为氯元素。答案(1)s区和p区(2)A氢原子得到一个电子后最外电子层达到稳定结构(或氢分子的结构式为HH或与碱金属元素形成离子化合物MH或NaH的存在等合理答案均可)(3)3s23s23p1><>>(4)