电离能及其变化规律
第1章原子结构第3节第1课时电离能及其变化规律-鲁科版高中化学选修3课件
A．1s22s22p5
B．1s22s22p6
C．1s22s22p63s1
D．1s22s22p63s2
【解析】 A、B、C、D 四项对应元素分别是 F、Ne、Na、Mg，稀有气体 最不易失电子。
【答案】 B
3．元素原子得失电子的能力与元素在元素周期表中的位置存在着一定的联
系。在元素周期表中，最容易失电子的元素的位置在 ( )
266.0
327.9
367.4
1 761
…
(1)电子离核越远，能量越高，电离能越________(填“大”或“小”)；阳离 子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越_______________________(填“大” 或“小”)。
(2)上述 11 个电子分属________个电子层。 (3)去掉 11 个电子后，该元素还有________个电子。 (4)该元素的最高价氧化物对应的水化物的化学式是________。 (5) 该 元 素 的 最 高 价 氧 化 物 对 应 水 化 物 的 碱 性 比 核 外 电 子 排 布 式 为 1s22s22p63s1 的元素的最高价氧化物对应水化物的碱性 ________(填“强”、 “弱”)。
【解析】 (1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电子 越容易，则电离能越小。阳离子核电荷数越高，离子半径越小，原子核对核外 电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。
(2)据题目数据，I1、I2 较小，I3 突然增大，说明最外层有 2 个电子，I3 到 I10 变化较小，但 I11 突然增大，说明次外层有 8 个电子，又由于核电荷数小于 18， 所以 A 为 Mg。
(2)核外电子排布对电离能的影响 各周期中稀有气体元素的电离能最大，原因是稀有气体元素的原子具有相 对稳定的 8 电子(He 为 2 电子)最外层构型。ⅡA 族元素原子最外电子层的 s 轨道 处于全充满状态，p 轨道处于全空状态，ⅤA 族元素原子最外电子层的 p 轨道处 于半充满状态，故这两个主族的元素原子的第一电离能分别比同周期相邻元素 的第一电离能都高，属于电离能周期性变化的特例。例如 I1(Na)＜I1(Mg)、I1(Mg) ＞I1(Al)；I1(Si)＜I1(P)、I1(P)＞I1(S)。
1-3-1电离能及其变化规律（第1课时）
1-3-1电离能及其变化规律（第1课时）第3节原⼦结构与元素性质（第⼀课时）【学习⽬标】1、以第三周期和第ⅤA族元素为例，写出其元素价电⼦排布、分析原⼦半径变化规律，说出同⼀周期和同⼀主族元素原⼦得失电⼦能⼒变化规律。
2、通过表1-3-2和1-3-3中写出的某些元素第⼀电离能数值，推测第⼀电离能与元素的哪种性质相关。
能通过电离能的定义知道电离能是元素的⼀种性质，能根据第⼀电离能第⼆电离能的定义，分析同⼀元素电离能数据代表的意义，并能通过电离能数据判断元素所在的族序数。
3、以Mg、Al为例分析两种元素得失电⼦能⼒与⾦属活动顺序的区别。
4、通过观察图1-3-4和1-3-5分析元素原⼦第⼀电离能随着元素原⼦序数递增呈现怎样的变化，能总结同⼀周期和同⼀主族变化规律。
能运⽤核外电⼦排布及洪特规则解释第ⅡA族、第ⅤA族和0族元素原⼦第⼀电离能较⼤的原因。
【教学重、难点】第⼀电离能的意义，同⼀周期第⼀电离能变化规律，同⼀主族电离能变化规律【课前预习案】1请同学们写出第3周期及VA族元素原⼦的价电⼦排布；2、请同学们根据写出的价电⼦排布分析元素周期表中元素原⼦得失电⼦能⼒的变化规律。
【课堂探究案】问题探究⼀电离能是元素的⼀种性质。
表1-3-2和表1-3-3种写出了某些元素的第⼀电离能数值。
从已经学过的知识出发，你能推测出电离能描述的是元素的哪种性质吗？你能分析第⼀电离能的数值和性质的关系吗？1、电离能：2、符号和表⽰⽅法：3、电离能的意义：【学以致⽤】1、通过表1-3-2中的数据⽐较Mg和Al的第⼀电离能，的⼤，所以更易失电⼦，但我们以前学习的⾦属失电⼦顺序中，更易失电⼦，与酸反应时更剧烈。
那么这两个顺序为什么是不同的呢？2、你能从Mg、Al的核外电⼦排布出发，解释为什么Mg的第⼀电离能更⼤。
3、那么P和S⽐较，谁的第⼀电离能更⼤呢？为什么？跟踪练习1、从元素原⼦的第⼀电离能数据的⼤⼩可以判断出（）A、元素原⼦得电⼦的难易B、元素的主要化合价C、元素原⼦失电⼦的难易D、核外电⼦是分层排布的问题探究⼆观察图1-3-5和1-3-6，请你说明原⼦的第⼀电离能随着元素原⼦序数的递增呈现怎样的变化，并从原⼦结构的⾓度加以解释。
高中化学 第1章 第3节 原子结构与元素性质 第1课时 电离能及其变化规律教案 高二化学教案
第1课时电离能及其变化规律[学习目标定位] 1.知道原子结构与元素性质间的关系规律。
2.正确理解元素电离能的含义及其变化规律，会用电离能的概念分析解释元素的某些性质。
一、元素的电离能及其变化规律1．元素第一电离能的概念与意义(1)概念：①电离能：气态原子或气态离子失去一个电子所需的最小能量。
符号：I，单位：kJ·mol－1。
②逐级电离能：第一电离能：处于基态的气态原子失去一个电子转化为正一价气态离子所需要的能量叫做第一电离能。
元素第一电离能符号：I1。
第二电离能：气态正一价离子再失去一个电子成为气态正二价离子所需的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。
通常情况下，第一电离能小于第二电离能小于第三电离能……(2)意义：可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
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。
2．元素第一电离能变化规律(1)每个周期的第一种元素的第一电离能最小，最后一种元素的第一电离能最大，即一般来说，随着核电荷数的递增，元素的第一电离能呈增大趋势。
(2)同一族，从上到下第一电离能逐渐减小。
1．电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的核外电子排布。
(1)核电荷数、原子半径对电离能的影响①同周期元素具有相同的电子层数，从左到右核电荷数增大，原子半径减小，I1总体上有增大的趋势。
碱金属元素的I1最小，稀有气体元素的I1最大。
②同主族元素从上到下，原子半径增大起主要作用，元素的I1逐渐减小。
(2)核外电子排布对电离能的影响某原子或离子具有全充满、半充满或全空时的电子排布时，电离能较大。
如第ⅡA族元素、第ⅤA族元素比同周期左右相邻元素的I1都大，原因是第ⅡA族元素最外层n s2全充满，第ⅤA族元素最外层n p3半充满，比较稳定。
各周期稀有气体元素的I1最大，原因是稀有气体元素的原子各轨道具有全充满的稳定结构。
元素第一电离能的规律
元素第一电离能的规律：第一电离能是基态的气态原子失去最外层的一个电子所需能量。
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。
同周期：从左到右，第一电离有逐渐减小的趋势；对同一周期元素而言，第一主族电离能最小，的第一电离能最大。
同主族：从上到下，第一电离能逐渐增加。
通常IIA族元素的第一电离能大I于IIA族元素，V A族元素的第一电离能大。
元素原子的电离能越小，原子就越易失去电子；反之，元素原子的电离能越大，原子越难失去电子。
第一电离能周期性变化规律
第一电离能周期性变化规律电离能，即原子或分子发生电离反应时，产生的能量。
它具有周期性变化，称为第一电离能周期性变化规律。
第一电离能周期性变化的规律可以简单地概述为：沿着元素周期表中由左到右，以及沿着元素周期表中由上到下，原子的第一电离能依次提高，而电子的第一电离能依次减小。
具体来说，沿着元素周期表中由左到右，原子的第一电离能会逐步提高，这是因为原子核中的正电子数会随着原子序数的增加而增加，而外层电子轨道所围绕的电荷半径会减小，使得电子受到更大的原子核电荷的作用，所以原子的第一电离能随之增加。
此外，沿着元素周期表中由上到下，原子的第一电离能会逐步减小，这是由于外层电子轨道的数量越来越多，当每一个新的电子进入到外层电子轨道中时，由于其分层效应，使得剩余电子所受到的原子核电荷作用会降低，从而降低原子的第一电离能。
另一方面，沿着元素周期表中由左到右，电子的第一电离能会逐步减小，这是由于元素核中的正电子数会随着原子序数的增加而增加，外层电子轨道围绕的电荷半径也会减小，所以电子受到更大的原子核电荷的作用，所以电子的第一电离能随之减小。
此外，沿着元素周期表中由上到下，电子的第一电离能会逐步提高，这是由于外层电子轨道的数量越来越多，当剩余电子所处的层数越来越多时，由于分层效应，使得它们所受到的原子核的作用会降低，从而提高电子的第一电离能。
由此可见，第一电离能具有明显的周期性变化规律，即沿着元素周期表中由左到右，以及沿着元素周期表中由上到下，原子的第一电离能依次提高，而电子的第一电离能依次减小。
这种周期性变化规律反映了原子和电子之间紧密相关性，是自然界物质形成和变化的重要依据。
由于第一电离能周期性变化规律的特殊性，已经发展出了各种具有重要应用价值的理论和技术，如电子能晶体结构以及相关的分子结构、原子光谱、元素化学及各种过程的反应机理等，这些理论和技术都可以很好地反映和利用第一电离能周期性变化规律。
综上所述，第一电离能周期性变化规律具有重要的理论和应用价值，这不仅是物理与化学家们研究材料结构和性质的重要理论基础，也是生物、冶金、石油、能源等领域科学家们开展研究的重要参考。
2014-2015学年上半年新学期电离能(理科班)
Z
420
3 100 4 400 5 900
观察课本图1-3-5，分析说明原子的第一电离能随着元素原子序 数的递增呈现怎样的变化，并从原子结构的角度加以解释。 同一周期的元素而言，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由小到大 的变化趋势，表示元素原子越来越难失去电子
第3节 原子结构与元素性质 第一课时
电离能及其变化规律
福建省同安第一中学 翁海斌
在科学研究和生产实践中，仅有定性
的分析往往是不够的，为此，人们用电离
能、电子亲和能、电负性来定量的衡量或
比较原子得失电子能力的强弱。
“气态”，“基态”是设定一个标 准，否则测得数据不同 一、电离能及其变化规律
1.定义：
探究一
元素
Na
I1
496
I2
4562
I3Leabharlann 6912Mg X738 580
1451 1820
7733 11600
思考2：能否利用元素各级电离能数值判断元 素常见化合价？
练练：判断X、Y、Z化合价？
I1
X Y 500 580
I2
I3
I4
1 020 6 900 9 500 1 800 2 700 11 600
I （第一电离能） I M (g)= M (g) + e I （第二电离能） I M (g)= M (g) + e I （第三电离能） 电离能
电离能越小，该气态原子越容易失去电子 电离能越大，气态时该原子越难失去电子 故可判断金属原子在气态时失电子的难易程度
表1-3-2第三周期元素（除Ar）的第一电离能的变化
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
高中化学鲁科版选修三课件：第1章 第3节 第1课时 电离能及其变化规律(24张PPT)
D．Cl、Br、I
解析：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，第一电离能逐渐减小。
答案：B
3．某主族元素原子的第一、二、三、四各级电离能依次为： 899 kJ·mol － 1 、 1 757 kJ·mol － 1 、 14 840 kJ·mol － 1 、 18 025 kJ·mol－1，试分析该元素所在的族序数为 ( )
•8、教育技巧的全部诀窍就在于抓住儿童的这种上进心，这种道德上的自勉。要是儿童自己不求上进，不知自勉，任何教育者就都不 能在他的身上培养出好的品质。可是只有在集体和教师首先看到儿童优点的那些地方，儿童才会产生上进心。 2021/11/192021/11/192021/11/192021/11/19
元素第一电离能的变化规律及其影响因素 1．第一电离能－原子序数图
1．元素第一电离能周期性变化规律中的特例 ⅡA 族元素原子最外电子层的 s 轨道处于全充满状态，p 轨道 处于全空状态，ⅤA 族元素原子最外电子层的 p 轨道处于半充满状 态，根据洪特规则的特例，二者均属于相对稳定的状态，故这两个 主族的元素原子相对较难失去第一个电子，第一电离能分别比同周 期相邻元素的第一电离能都高，属于电离能周期性变化的特例。例 如 I1(Na)＜I1(Mg)、I1(Mg)＞I1(Al)；I1(Si)＜I1(P)、I1(P)＞I1(S)。
(1)电子离核越远，能量越高，电离能越_小___(填“大”或“小”)；阳离
子核电荷数越高，再失去电子时，电离能越_大___(填“大”或“小”)。 解析：(1)电子离核越远，能量越高，受原子核的引力越小，失去电
子越容易，则电离能越小。阳离子核电荷数越高，离子半径越小，
原子核对核外电子的引力越大，失电子越难，则电离能越大。
第一章 第3节 原子结构与元素性质[选修3]鲁科版
![第一章 第3节 原子结构与元素性质[选修3]鲁科版](https://img.taocdn.com/s3/m/3d974e385727a5e9856a61e7.png)
第3节原子结构与元素性质原子，看不见摸不着的微粒，相信没有同学见过原子吧？下图就是几种原子结构的示意图。
你知道它们各是哪种元素的原子结构示意图吗？原子结构与元素性质有什么关系？原子体积很小，肉眼是看不见的，我们只能用结构示意图来表示，能表示原子结构的示意图方法有很多种，上图只是其中的两种，在上图中分别表示的是硫原子、钫原子、碳原子的结构示意图。
从电离能、电负性两个方面在课本中寻找答案。
一细品教材一、电离能及其变化规律1.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。
①常用符号I表示，单位为KJ•mol－1②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）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。
（3）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。
通常，原子的第二电离能高于第一电离能，第三电离能又高于第二电离能。
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程度。
（3）电离能大小影响因素：电离能与原子轨道能有关，其大小取决于原子的有效核电荷（数）和主量子数。
主量子数相同时，有效核电荷数越大，电离能越大。
有效核电荷数相同时，主量子数越大，电离能越小。
第一电离能与元素失电子难易程度的关系：第一电离能越大越难失去电子，第一电离能越小越易失去电子。
总结：①理解电离能定义时把握两点：一点是气态（原子或离子）二点是最小能量。
②电离能是原子核外电子排布的实验佐证，根据电离能的数值可以判断核外电子的分层排布，层与层之间电离能相差较大，电离能数值呈突跃性变化，同层内电离能差别较小。
2.电离能的变化规律：（1）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趋势，表示元素原子越来越难失去电子。
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元素
I1
I2
I3
I4
Mg
738 1451 7733 10540
【规律总结】
同一元素不同级电离能的变化规律： 逐级增大，且存在突跃 。
探究二
1、试推测比较Na、Mg的第一电离能大小，并从原子 半径和核电荷数角度加以解释。 据你推测，第三周期元素第一电离能的主要变化趋 势是怎样的？
5、同周期过渡元素的I1变化不太规则,从左到右 略有增加
I1
1-36 号元素第一电离能变化趋势
N
Be
P
As
Mg
Ca
5
10 15 20 25 30 35 原子序数
【规律总结】
不同元素第一电离能的变化规律： 1、同周期元素I1从左到右呈增大趋势，碱金属元
素的I1最小，稀有气体元素的I1最大。 2、同一主族元素I1从上到下逐渐减小。 3、元素的I1随原子序数的递增呈现周期性变化。 4、同周期元素I1变化存在反常现象：
30
35 原子序数
【规律总结】
不同元素第一电离能的变化规律： 1、同周期元素I1从左到右呈增大趋势，碱金属元
素的I1最小，稀有气体元素的I1最大。 2、同一主族元素I1从上到下逐渐减小。 3、元素的I1随原子序数的递增呈现周期性变化。 4、同周期元素I1变化存在反常现象：
ⅡA＞ⅢA， ⅤA＞ⅥA
的能量，叫做该元素的第一电离能，用符号I1表示. M （g) → M+ （g) + e- ; I1
第二电离能：M+ （g) → M2+ （g) + e- ; I2 第三电离能：M2+ （g) → M3+ （g) + e- ; I3
探究一
1.、钠原子失去一个电子，吸收能量还是放出能量？ 为什么？
2、气态镁原子失去一个电子变气态Mg+ ，吸收的 能量为738kJ/mol，若气态Mg+再失去一个电子所 要吸收的能量还是738 kJ/mol吗？为什么？
2、对照第三周期元素的第一电离能变化趋势，你还 发现了哪些问题？试用原子结构知识加以解释。
3、对照1-36号元素第一电离能变化趋势图，你又发 现了哪些新规律及问题？
3、对照1-36号元素第一电离能变化趋势图，你又 发现了哪些新规律及问题？
I1 He Ne
Ar Kr
H
Li
Na
K
5
10
15
20
25
3、分析Mg的电离能数据，你发现什么规律？试用 原子结构知识加以解释，并推测同一元素不同级电 离能的变化规律。
元素
I1
I2
I3
I4
Mg
738 1451 7733 10540
一、电离能
1、电离能定义：气态原子或气态离子失去一个电
子所需要的最小能量。 常用符号 I 表示，单位为kJ/mol。
2、第一电离能： 基态气态原子失去一个电子形成+1价气态阳离子所需
（所需数据查课本 P23 1-3-5柱状图）
Li的第一电离能：520 kJ/mol Mg的第一电离能：738 kJ/mol 所以失电子能力Li >Mg
【规律总结】
电离能的应用： 1、根据元素原子不同级电离能的突跃性变化
判断元素通常价态; 2、衡量气体原子或离子失电子能力强弱。
课堂小结
通过今天的探究学习，你认为元素的电离能有哪 些变化规律？
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
根据你得到的信息，回答下面问题。 （1）在周期表中，最可能处于同一族的是（ E ）
A . Q和R B .S和T C . T和U D . R和T E .R和U
（2）它们的氯化物的化学式，最可能正确的是（ B ）
原子得电子能力增强
原 子 失 电 子 能 力 增 强
原 子 得 电 子 能 力 增 强
原子失电子能力增强
探究一
1.、钠原子失去一个电子，吸收能量还是放出能量？ 为什么？
2、气态镁原子失去一个电子变气态Mg+ ，吸收的 能量为738kJ/mol，若气态Mg+再失去一个电子所 要吸收的能量还是738 kJ/mol吗？为什么？
随着原子序数的递增，元素的哪些性质呈周期性 变化？元素性质随着原子序数的递增呈周期性变 化的根本原因是什么？
反馈练习
1、现有四种元素的基态原子的电子排布式如下： ① 1s22s22p63s23p4； ②1s22s22p63s23p3； ③1s22s22p3； ④1s22s22p5。则下列有关比较中 正确的是 （ A ）
11600
U
420
3100
4400
5900
【规律总结】
电离能的应用：根据元素原子不同级电离能 的突跃性变化判断元素通常价态
问题解决
1、根据下列五种元素的电离能数据（单位：kJ/mol），你能得到
哪些信息？ 元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
ⅡA＞ⅢA， ⅤA＞ⅥA
5、同周期过渡元素的I1变化不太规则,从左到右 略有增加
I1
He H
11--3366 号号元元素素第第一一电电离离能能变变化化趋趋势势
Ne
Ar Kr
Li
5
Na
K
10
15
20 25 30
35 原子序数
【规律总结】
不同元素第一电离能的变化规律： 1、同周期元素I1从左到右呈增大趋势，碱金属元
A . QCl2 B .RCl C .4
（3）下列元素中，化学性质和物理性质最像Q元素的是（ E ）
A . 硼（1s22s22p1） B . 铍（1s22s2）
C . 锂（1s22s1）
D .氢（1s1） E . 氦（1s2）
问题解决
2、用你今天掌握的新知识比较金属 Li、Mg的失电子能力强弱
Zn Sc
5 10
15 20
25
30
35 原子序数
问题解决
1、根据下列五种元素的电离能数据（单位：kJ/mol）， 你能得到哪些信息？
元素代 号 Q
R
S
I1
2080 500 740
I2
4000 4600 1500
I3
6100 6900 7700
I4
9400 9500 10500
T
580
1800
2700
素的I1最小，稀有气体元素的I1最大。 2、同一主族元素I1从上到下逐渐减小。 3、元素的I1随原子序数的递增呈现周期性变化。 4、同周期元素I1变化存在反常现象：
ⅡA＞ⅢA， ⅤA＞ⅥA
5、同周期过渡元素的I1变化不太规则,从左到右 略有增加
I1
11--3366 号号元元素素第第一一电电离离能能变变化化趋趋势势