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1、选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 4第二节 原子结构与元素的性质教案（2）主备人 授课教师课题：第二节原子结构与元素的性质（2）马桂林 授课时间知识与技能1、掌握原子半径的变化规律2、能说出元素电离能的涵义，能应用元素的电离能说明元素的某些性质3、进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系4、认识主族元素电离能的变化与核外电子排布的关系5、认识原子结构与元素周期系的关系，了解元素周期系的应用价值 过程与方法教学目的情感态度价值观重 点 电离能的定义及与原子结构之间的关系难 点 电离能得定义及与原子结构之间的关系知识结构与板书设计二、元素周期律1、原子半径
2、2、电离能（1）定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能量叫做电离能.常用符号 I 表示，单位为 KJmol1 意义：通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。（2）元素的第一电离能：处于基态的气态原子失去 1 个电子，生成+1 价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号 I1表示。(5) 电离能的应用、根据电离能数据，确定元素核外电子的排布 1根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。 2判断元素的金属性、非金属性强弱 3教学过程教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动引入选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 5讲元素的性质指元素的金属性和非金属性、元素的主
3、要化合价、原子半径、元素的第一电离能和电负性。一、学生自学、发现问题1、元素周期表中，同周期的主族元素从左到右，最高化合价和最低化合价、金属性和非金属性的变化规律是什么？2、元素周期表中同周期主族元素从左到右，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？3、元素周期表中，同主族元素从上到下，原子半径的变化趋势如何？应如何理解这种趋势？4、什么叫电离能呢，电离能与元素的金属性间有什么样的关系呢？电离能有何意义？二、生生交流、合作学习1学生将上述问题 1、2、3 进行交流归纳。同周期主族元素从左到右，元素最高化合价和最低化合价逐渐升 1高，金属性逐渐减弱，非金属性逐渐增强。同周期主族元素从左到右，
4、原子半径逐渐减小。其主要原因是由 2于核电荷数的增加使核对电子的引力增加而带来原子半径减小的趋势大于增加电子后电子间斥力增大带来原子半径增大的趋势。同主族元素从上到下，原子半径逐渐增大。其主要原因是由于电 3子能层增加，电子间的斥力使原子的半径增大。电离能定义：气态原子或气态离子失去一个电子所需要的最小能 4量叫做电离能。常用符号 I 表示，单位为 KJmol1 。通常用电离能来表示原子或离子失去电子的难易程度。三、师生交流、探究点拨（1）学生讨论后发言（2）师生交流、教师点拨总结元素的性质随核电荷数递增发生周期性的递变，称为元素周期律。板书二、元素周期律1、原子半径：投影观察图 120 分析
5、：小结原子半径的大小取决于两个相反的因素：一是电子的能层数，另一个是核电荷数。显然电子的能层数越大，电子间的负电排斥将使原子半径增大，所以同主族元素随着原子序数的增加，电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。而当电子能层相同时，核电荷数越大，核对电子的吸引力也越大，将使原子半径缩小，所以同周期元素，从左往右，原子半径逐渐减小。问那么，粒子半径大小的比较有什么规律呢？投影小结1、原子半径大小比较：电子层数越多，其原子半径越大。当电子层数相同时，随着核电荷数增加，原子半径逐渐减小。最外层选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 6电子数目相同的原子，原子半径随核电荷数的增大而增大2、核外电子排布
6、相同的离子，随核电荷数的增大，半径减小。3、同种元素的不同粒子半径关系为：阳离子原子阴离子，并且价态越高的粒子半径越小。讲原子为基态原子，保证失去电子时消耗能量最低。电离能用来表示原子或分子失去电子的难易程度。电离能越大，表示原子或离子越难失电子；电离能越小，表示原子或离子易失电子，板书（2）元素的第一电离能：处于基态的气态原子失去 1 个电子，生成+1 价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能，常用符号 I1表示。讲气态电中性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。上述表述中的“气态”“基态”“电中性”“失去一个电子”等都是保证“最低能量”的条件。投影图l21问
7、读图l21。碱金属原子的第一电离能随核电荷数递增有什么规律呢? 讲从图l2l可见，每个周期的第一个元素(氢和碱金属)第一电离能最小，最后一个元素(稀有气体)的第一电离能最大；同族元素从上到下第一电离能变小(如He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn的第一电离能依次下降，H、Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能也依次下降)。学与问1、金属的电离能与碱金属的活泼性存在什么联系?讲第一电离能越小，越易失去电子，金属的活泼性就越强。因此碱金属元素的第一电离能越小，金属的活泼性就越强。讲同周期元素：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；从左到右，元素的第一电离能在总体上呈现从小到大的变化
8、趋势，表示元素原子越来越难失去电子。短周期元素的这种递变更为明显，这是同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大和原子半径减小，核对外层电子的有效吸引作用依次增强的必然结果。同主族元素：自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来越容易失去电子电子。这是因为同主族元素原子的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对核外电子的有效吸引作用逐渐减弱。过渡元素的第一电离能的变化不太规则，随元素原子序数的增加从左到右略有增加。这是因为对这些元素的原子来说，增加的电子大部分排布在(n-1)d 轨道上，核对外层电子的有效吸引作用变化不是太大。板书(3)电离能的变化规律：同周期元素：从左到右，元素的第
9、一电离能在总体上呈现从小到大的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子。同主族元素：自上而下第一电离能逐渐减小，表明自上而下原子越来选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 7越容易失去电子电子。讲总之，第一电离能的周期性递变规律是原子半径、核外电子排布周期性变化的结果。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。学与问2、下表的数据从上到下是钠、镁、铝逐级失去电子的电离能。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?讲气态电中性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
10、叫做第一电离能(用 I1表示)，从一价气态基态正离子中再失去一个电子所需消耗的能量叫做第二电离能(用 I2表示)，依次类推，可得到 I3、I 4、I 5同一种元素的逐级电离能的大小关系：I1I2I3I4I5即一个原子的逐级电离能是逐渐增大的。这是因为随着电子的逐个失去，阳离子所带的正电荷数越来越大，再要失去一个电子需克服的电性引力也越来越大，消耗的能量也越来越多。Na Mg Al496 738 5784562 1451 18176912 7733 27459543 10540 1157513353 13630 1483016610 17995 18376电离能KJ/mol20114 21730
11、 23293Na 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电子容易得多，所以 Na 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十 2 价离子；Al 的 I1、I 2、I 3相差不多，而 I3比 I4小很多，所以A1 容易失去三个电子形成+3 价离子。而电离能的突跃变化，说明核外电子是分能层排布的。板书（4）第二电离能；由+1 价气态阳离子再失去 1 个电子形成+2价气态阳离子所需要的能量称为第二电离能，常用符号 I2表示，依次还有第三、第四电离能等。讲通常，原子的第二电离能高于第一电离
12、能，第三电离能又高于第二电离能。这是因为元素的原子失去电子后，原子核对核外电子的作用增加，再失去电子消耗能量增加，失电子变得困难。讲根据电离能的定义可知，电离能越小，表示在气态时该原子越容易失去电子；反之，电离能越大，表明在气态时该原子越难失去电子。因此，运用电离能数值可以判断金属原子在气态时失电子的难易选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 8程度。板书(5) 电离能的应用、根据电离能数据，确定元素核外电子的排布 1讲如 Li I1I2I3，表明 Li 原子核外的三个电子排布在两个能层上，且最外层上只有一个电子板书 根据电离能数据，确定元素在化合物中的化合价。 2讲如 K 元素 I1
13、I2I3，表明 K 原子易失去一个电子形成+1 价阳离子。一般来讲，在电离能较低时，原子失去电子形成阳离子的价态为该元素的常见的价态。如 Na 的第一电离能较小，第二电离能突然增大(相当于第一电离能的 10 倍)，故 Na 的化合价为+1，而 Mg 在第三电离发生突变，故 Mg 的化合价为+2、板书 判断元素的金属性、非金属性强弱 3讲I 1越大，元素的非金属性越强，I 1越小，元素的金属性越强。讲需要我们注意的是，金属活动性表示的是在水溶液中金属单质中的原子失去电子的能力，而电离能是指金属元素在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，二者对应条件不同，所以排列顺序不完全一致。过电离能主要针对的是
14、金属，对于非金属我们通常用与其相对应的电子亲和能，下面让我们来简单了解一下电子亲和能四、练习反馈1某元素的电离能(电子伏特)如下：I1 I2 I3 I4 I5 I6 I714.5 29.6 47.4 77.5 97.9 551.9 666.8此元素位于元素周期表的族数是（ ）A. IA B. A C. A D、A E、A F、A G、 A2已知 Na 元素的 I1=496 KJmol-1,则 Na (g) -e- Na +(g) 时所需最低能量为 3下列说法正确的是（ ）A.第 3 周期所含的元素中钠的第一电离能最小B.铝的第一电离能比镁的第一电离能大C.在所有元素中，氟的电离能最大D.钾的第
15、一电离能比镁的第一电离能大解析：考查元素第一电离能的变化规律，一般同周期从左到右第一电离能逐渐增大，碱金属元素的第一电离能最小，稀有气体最大故A 正确 C 不正确；但有反常，第A 和 VA 族元素比同周期相邻两种元素第一电离能都低。同主族从上到下元素的第一电离能逐渐减小。，由于核外价电子排布镁为 3S2，Al 为 3S23P1，故 Al 的第一电离能小于Mg 的，所以 B 错误；根据同主族同周期规律可以推测：第一电离能KCaMg，所以 D 错误。答案：A选修 3 物质结构与性质秭归二中高二化学备课组 94下列原子的价电子排布中，对应于第一电离能最大的是（ ） A、ns 2np1 B、ns 2np2 C、ns 2np3 D、ns 2np4解析：当原子轨道处于全满、半满时，具有的能量较低，原子比较稳定，电离能较大。答案：C五、纠错释疑1、 Be 的第一电离能大于 B，N 的第一电离能大于 O，Mg 的第一电离能大于 Al，Zn 的第一电离能大于 Ga？Be 有价电子排布为 2s2，是全充满结构，比较稳定，而 B 的价电子排布为 2s22p1，、比 Be 不稳定，因此失去第一个电子 B 比 Be 容易，第一电离能小讲但值得我们注意的是：元素第一电离能的周期性变化规律中的一些反常：同一周期，随元素核电荷数的增加，元素第一电离能呈增
