学年高中化学第一章第二节原子结构与元素的性质第2课时元素周期律一教案新人教版选修3Word下载.docx
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（2018·
聊城二中高二月考）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
【考点】 微粒半径的大小与比较
【题点】 微粒半径的大小与比较的综合
答案 C
解析 同周期元素（除稀有气体元素外），随原子序数增大，原子核对核外电子吸引增大，原子半径减小，A、B项正确；
原子形成阳离子时，核外电子数减少，核外电子的排斥作用减小，故阳离子半径小于其原子半径；
而原子形成阴离子时，核外电子的排斥作用增大，阴离子半径大于其原子半径，C项错误，D项正确。
易错警示——对微粒半径的认识误区
（1）微粒半径要受电子层数、核电荷数和核外电子数的综合影响，并不是单独地取决于某一方面的因素。
（2）电子层数多的原子半径不一定大，如锂的原子半径为0.152nm，而氯的原子半径为0.099nm。
（3）对于同一种元素，并不是原子半径一定大于离子半径。
如Cl－的半径大于Cl的半径。
例2
下列微粒半径的比值大于1的是（ ）
A．Li＋/H－B．Cl－/Cl
C．Na＋/F－D．Na＋/K＋
【题点】 离子半径的大小比较
答案 B
解析 Li＋和H－的核外均有一个电子层，但Li＋的核电荷数大，故半径更小，A错误；
Cl－和Cl的核外均有3个电子层，且核内均有17个质子，但Cl－的核外电子数多于Cl，故半径更大，B正确；
Na＋和F－的核外均有2个电子层，但Na＋的核电荷数更大，故半径更小，C错误；
Na＋的核外有2个电子层，而K＋的核外有3个电子层，故K＋的半径更大，D错误。
方法规律——“三看”比较微粒半径的大小
“一看”电子的能层数：
当电子的能层数不同时，能层数越多，半径越大。
“二看”核电荷数：
当电子的能层数相同时，核电荷数越大，半径越小。
“三看”核外电子数：
当电子的能层数和核电荷数均相同时，核外电子数越多，半径越大。
二、元素的电离能
1．元素第一电离能的概念与意义
（1）概念
①第一电离能：
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，符号：
I1。
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，第三电离能和第四、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<
I2<
I3……
（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。
3．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及元素的化合价。
如Li：
I1≪I2<
I3，表明Li原子核外的三个电子排布在两个能层上（K、L能层），且最外层上只有一个电子，易失去一个电子形成＋1价阳离子。
（2）判断元素的金属性、非金属性强弱：
I1越大，元素的非金属性越强；
I1越小，元素的金属性越强。
特别提醒——电离能的影响因素及特例
（1）电离能数值的大小主要取决于原子的核电荷数、原子半径及原子的电子构型。
（2）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，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。
例3
下列有关电离能的说法，正确的是（ ）
A．第一电离能越大的原子失电子的能力越强
B．第一电离能是元素的原子失去核外第一个电子需要的能量
C．同一周期中，主族元素原子第一电离能从左到右越来越大
D．可通过一种元素各级电离能的数值，判断元素可能的化合价
【考点】 元素的电离能
【题点】 元素第一电离能的有关概念
答案 D
解析 ①第一电离能是气态电中性基态原子失去核外第一个电子需要的最低能量；
②元素原子的第一电离能越大，表示该元素的原子越难失去电子；
③从总的变化趋势上看，同一周期中元素的第一电离能从左到右逐渐增大，但有反常，如I1（N）>
I1（O）。
易误警示——电离能规律的常见应用误区
（1）电离能可以衡量原子失电子能力，要注意失去多个电子时，第一电离能就不一定特别大（钠、镁和铝的第一电离能）。
（2）在电离能的递变规律应用时，特别注意半充满、全充满和全空时，电离能出现异常。
例4
海南中学高二期中）某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为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
解析 分析该元素的各级电离能可知，第一、二电离能较小，第三电离能剧增，说明该元素原子易失去2个电子，则该元素原子的最外层电子数为2，该元素位于第ⅡA族。
（1）微粒半径大小是电子的能层数和核电荷数共同作用的结果，电子的能层数增多，使微粒半径增大，核电荷数增多，使微粒半径减小。
（2）元素的第一电离能的大小反映了原子失去电子的难易程度。
一般情况下，第一电离能越小，越易失电子，金属性越强，非金属性越弱；
第一电离能越大，越难失电子，金属性越弱，非金属性越强（提醒：
元素为全充满、半充满及全空电子构型的具有特殊性）。
1．正误判断
（1）电子层数越多，原子半径一定越大（ ×
）
（2）第三周期元素形成的简单离子，半径最小的是Al3＋（ √ ）
（3）同主族元素，原子半径越大，单质的还原性越强（ √ ）
（4）第一电离能小的元素金属性一定强（ ×
（5）根据元素周期律，N与O相比，后者的第一电离能大（ ×
（6）元素的逐级电离能中，当电离能的值发生突变时，该电子所处的能层发生了改变（ √ ）
2．（2019·
盐城高二调研）具有下列核外电子排布式的原子，其半径最大的是（ ）
A．1s22s22p3B．1s22s22p1
C．1s22s22p63s23p1D．1s22s22p63s23p4
【考点】 微粒半径大小与比较
【题点】 原子半径大小比较
解析 根据原子的核外电子排布式可知，A项中原子为氮（N），B项中原子为硼（B），C项中原子为铝（Al），D项中原子为硫（S）。
根据原子半径变化规律可知，r（B）>
r（N）、r（Al）>
r（S）、r（Al）>
r（B），故Al原子半径最大。
3．下列离子半径的大小顺序正确的是（ ）
①Na＋ ②X2－：
1s22s22p63s23p6
③Y2－：
2s22p6 ④Z－：
3s23p6
A．③＞④＞②＞①B．④＞③＞②＞①
C．④＞③＞①＞②D．②＞④＞③＞①
【题点】 离子半径的大小与比较
解析 由核外电子排布式可知，②、③、④三种离子分别是S2－、O2－、Cl－，电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小，则有②＞④，③＞①；
电子层数越多，半径越大，则大小顺序为②＞④＞③＞①。
4．下列说法正确的是（ ）
A．第三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，氟的第一电离能最大
D．钾的第一电离能比镁的第一电离能大
【题点】 元素第一电离能的递变规律及应用
答案 A
解析 同周期中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；
由于Mg的价电子排布为3s2，而Al为3s23p1，故铝的第一电离能小于Mg的，B不正确；
D中钾比镁更易失电子，钾的第一电离能小于镁的，D不正确。
5．Li、Be、B原子失去一个电子，所需的能量相差并不大，但最难失去第二个电子的原子是（ ）
A．LiB．BeC．BD．相差不大
【题点】 元素逐级电离能的应用
解析 Li、Be、B原子失去一个电子后的电子排布式分别为1s2、1s22s1、1s22s2，Li原子再失去一个电子时，将要失去第一电子层上的电子，失电子较难；
而Be、B原子再失去一个电子时，失去同电子层上的电子，相对容易些，故Li失去第二个电子时要更难些。
6．
（1）元素Mn与O中，第一电离能较大的是________。
（2）元素铜与镍的第二电离能分别为：
ICu＝1958kJ·
mol－1、INi＝1753kJ·
mol－1，ICu>
INi的原因是____________。
（3）根据元素周期律，原子半径：
Ga________（填“大于”或“小于”，下同）As，第一电离能：
Ga________As。
（4）N、O、S中第一电离能最大的是____________（填元素符号）。
【题点】 元素电离能的综合
答案
（1）O
（2）铜失去的是全充满的3d10电子，镍失去的是4s1电子 （3）大于 小于 （4）N
题组一 微粒半径的大小与比较
1．下列原子半径最大的是（ ）
A．1s22s22p3B．1s22s22p63s23p4
C．1s22s22p5D．1s22s22p63s23p5
【题点】 原子半径的大小与比较
解析 由核外电子排布式可知，A、B、C、D四种元素分别是N、S、F、Cl，结合原子半径的递变规律可知，S原子半径最大。
2．（2018·
华中师大一附中高二月考）下列各组元素中，原子半径依次增大的是（ ）
A．Li K RbB．I Br Cl
C．O Na SD．Al Si P
解析 原子半径依次增大，A对；
原子半径依次减小，B错；
O半径最小，Na半径最大，C错；
原子半径依次减小，D错。
3．（2019·
开封高二月考）下列化合物中阴离子半径和阳离子半径之比最大的是（ ）
A．LiIB．NaBrC．KClD．CsF
解析 碱金属离子半径：
r（Cs＋），卤素离子半径：
r（F－）<
r（Cl－）<
r（Br－）<
r（I－），
显然，阴离子半径和阳离子半径之比最大的是LiI。
4．下列各组微粒半径的比较正确的是（ ）
①Cl<
Cl－<
Br－ ②F－<
Mg2＋<
Al3＋ ③Ca2＋<
Ca<
Ba ④S2－<
Se2－<
Br－
A．①和③B．①和②
C．③和④D．①和④
解析 同种元素：
阳离子半径<
原子半径，原子半径<
阴离子半径，则半径：
Cl<
Cl－，Ca2＋<
Ca。
①Cl－、Br－的最外层电子数相同，电子层数增多，所以离子半径：
Br－，①正确；
②Al3＋、Mg2＋、F－的核外电子排布相同，核电荷数依次减小，则离子半径：
Al3＋<
F－，②错误；
③Ca、Ba的最外层电子数相同，电子层数依次增多，则半径：
Ba，③正确；
半径应为Se2－>
Br－，④错误。
5．若aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，则下列关系不正确的是（ ）
A．离子半径：
Am＋<
Bn－
B．原子半径：
A<
B
C．A的原子序数比B的大m＋n
D．b＝a－n－m
解析 因为aAm＋与bBn－的核外电子排布相同，即b＋n＝a－m，推知a－b＝m＋n，故A的原子序数比B的大m＋n；
由上式可知b＝a－m－n；
核外电子层结构相同时，核电荷数越大，微粒半径越小，故离子半径：
Bn－；
比较原子半径需要考虑两原子的电子层数，原子半径：
A>
B。
题组二 元素的电离能及应用
6．同周期元素具有下列价电子排布的原子中，第一电离能最小的是（ ）
A．ns2np3B．ns2np4
C．ns2np5D．ns2np6
解析 ns2np3处在半充满状态，ns2np6处在全充满状态，均是能量较低的状态，不易失去电子，而ns2np4和ns2np5比较，ns2np4容易失去一个电子变成ns2np3半充满的较稳定状态，因此更容易失去电子，第一电离能最小，故B正确。
7．具有下列电子层结构的原子，其第一电离能由大到小排列正确的是（ ）
①3p轨道上只有一对成对电子的原子
②外围电子排布式为3s23p6的原子
③3p轨道为半充满的原子
④正三价阳离子与氖相同的原子
A．①②③④B．③①②④
C．②③①④D．②④①③
解析 由题意知，①是硫原子，②是稀有气体元素氩原子，③是磷原子，④是铝原子。
根据元素第一电离能变化规律知铝的第一电离能最小，S的核电荷数虽然比P大，但磷原子3p轨道半充满，比较稳定，故P的第一电离能大于S，同一周期中，稀有气体元素原子第一电离能最大，故选C。
8．下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是（ ）
A．S和PB．Mg和Al
C．Na和MgD．Ne和He
解析 S和P的价电子构型分别为3s23p4和3s23p3，由于P原子p轨道处于半充满状态，较稳定，所以I1（S）＜I1（P）。
Na、Mg和Al的价电子构型分别为3s1、3s2、3s23p1，镁原子s轨道处于全充满状态，故其第一电离能最大；
D项中He与Ne同族，I1（He）＞I1（Ne）。
9．下图表示X元素的基态原子失去电子数与对应电离能的对数值的关系，试推测X可能位于（ ）
A．ⅠA族B．ⅡA族
C．ⅢA族D．ⅣA族
解析 图中纵坐标表示X元素的各级电离能的对数值，由图可知X元素的第二和第三电离能之间有突变，说明它容易失去两个电子，所以它可能是第ⅡA族元素。
10．（2018·
石家庄第一中学期末）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（ ）
元素代号
I1
I2
I3
I4
Q
2080
4000
6100
9400
R
500
4600
6900
9500
S
740
1500
7700
10500
T
580
1800
2700
11600
U
420
3100
4400
5900
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
解析 根据第一电离能的数据可知，R的最外电子层应该有1个电子，S的最外电子层应该有2个电子，不属于同一主族的元素，B项错误；
U的最外电子层有1个电子，可能属于s区元素，C项正确；
T元素最外层有3个电子，价电子排布式为ns2np1，D项正确。
题组三 微粒半径、电离能的综合考查
11．下列叙述正确的是（ ）
A．通常，同周期元素中第ⅦA族元素的第一电离能最大
B．在同一主族中，自上而下元素的第一电离能逐渐减小
C．第ⅠA、ⅡA族元素的原子，其原子半径越大，第一电离能越大
D．主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数都和它的族序数相等
【考点】 微粒半径与电离能的综合考查
【题点】 微粒半径、电离能的综合考查
解析 通常，同周期元素中碱金属元素第一电离能最小，稀有气体元素第一电离能最大，故A错；
同主族元素随着原子序数的增加，原子半径增大，失电子能力增强，第一电离能逐渐减小，故B正确，C错误；
主族元素的原子形成单原子离子时的最高化合价数不一定和它的族序数相等，如F、O，故D错。
12．已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－具有相同的电子层结构，则下列叙述正确的是（ ）
A．原子半径：
B>
C>
D
B．原子序数：
d>
c>
b>
a
C．离子半径：
D>
A
D．元素的第一电离能：
C
解析 A、B、C、D在元素周期表中的位置为
，根据递变规律判断。
13．第一电离能I1指气态原子X处于基态时，失去一个电子成为气态阳离子X＋所需的最低能量。
下图是部分元素原子的第一电离能I1随原子序数变化的曲线图。
请回答以下问题：
（1）认真分析图中同周期元素第一电离能的变化规律，将Na～Ar之间六种元素用短线连接起来，构成完整的图像。
（2）对题图进行分析可知，同一主族元素原子的第一电离能I1的变化规律是__________。
（3）题图中5号元素在周期表中的位置是__________________________。
答案
（1）答案见下图
（2）从上到下依次减小
（3）第三周期ⅤA族
解析
（2）第一电离能反映元素的气态原子失去一个电子的难易程度，同主族元素从上到下，失电子越来越容易，故第一电离能依次减小
14．（2019·
广州高二月考）回答下列问题：
（1）碳原子的核外电子排布式为_____________________________________________。
与碳同周期的非金属元素N的第一电离能大于O的第一电离能，原因是_________
________________________________________________________________________。
（2）A、B均为短周期金属元素。
依据下表数据，写出B原子的电子排布式：
______。
电离能/kJ·
mol－1
932
1821
15390
21771
738
1451
7733
10540
（3）Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素，两元素的部分电离能数据列于下表：
元素
Mn
Fe
717
759
1509
1561
3248
2957
锰元素位于第四周期第ⅦB族。
请写出基态Mn2＋的价电子排布式：
__________，比较两元素的I2、I3可知，气态Mn2＋再失去1个电子比气态Fe2＋再失去1个电子难，对此你的解释是
答案
（1）1s22s22p2 N原子的2p轨道达到半充满状态，比较稳定
（2）1s22s22p63s2 （3）3d5 由Mn2＋转化为Mn3＋时，3d能级由较稳定的3d5半充满状态转变为不稳定的3d4状态需要的能量较多；
而Fe2＋转化为Fe3＋时，3d能级由不稳定的3d6状态转变为较稳定的3d5半充满状态需要的能量相对要少
解析
（1）O原子和N原子的外围电子排布分别为2s22p4、2s22p3，N原子的2p轨道半充满，结构比较稳定，所以第一电离能大。
（2）由A、B元素的各级电离能可看出，A、B两元素容易失去两个电子形成＋2价金属阳离子，故A、B元素属于ⅡA族的元素，由同主族元素电离能变化规律可知，B元素为镁元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s2。
（3）ⅦB元素的族序数＝价电子数，周期序数＝电子层数，所以基态Mn原子价电子排布式为3d54s2，Mn2＋的价电子排布式为3d5。
Mn2＋为3d5的半充满状态，很难失去电子，而Fe2＋为3d6，失去一个电子，即变为半充满的3d5状态，所以气态Mn2＋再失去一个电子比气态Fe2＋再失去一个电子难。
15．A、B、C、D四种短周期元素，原子序数依次增大，已知A是自然界中含量最多的元素；
B、C、D同周期，且B在同周期元素中第一电离能最小；
C的第一、二、三电离能分别为738kJ·
mol－1、1451kJ·
mol－1、7733kJ·
mol－1；
D在同周期元素中（除稀有气体元素外）第一电离能最大。
（1）试推断该四种元素并写出元素符号：
A________；
B________；
C________；
D________。
（2）写出A、B、C三种元素两两组成的所有化合物的化学式：
____________________________。
（3）写出电解CD2的化学方程式：
________________________________________________
答案
（1）O Na Mg Cl
（2）Na2O、Na2O2、MgO （3）MgCl2
Mg＋Cl2↑
解析 自然界中含量最多的元素是氧，故A为氧元素。
由于A、B、C、D四种元素的原子序数依次增大且B、C、D同周期，故B、C、D位于第三周期；
根据第一电离能的递变规律可知，B、D分别为钠元素、氯元素；
根据C的电离能数据知，C的最外层电子数为2，故C是镁元素。
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