1、第2课时元素周期律(一)核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：能从原子结构的角度理解原子半径、元素第一电离能之间的递变规律，能利用递变规律比较原子(离子)半径、元素第一电离能的相对大小。2.证据推理与模型认知：通过原子半径、元素第一电离能递变规律的学习，建立“结构决定性质”的认知模型，并能利用该认知模型解释元素性质的规律性和特殊性。一、原子半径1原子半径的影响因素及递变规律(1)影响因素(2)递变规律同周期：从左到右，核电荷数越大，半径越小(稀有气体除外)。同主族：从上到下，电子层数越多，半径越大。2离子半径的大小比较(1)电子层结构相同的离子，核电荷数越大，半径越小。例如：r(O2)r(F
2、)r(Na)r(Mg2)r(Al3)。(2)带相同电荷的离子，电子层数越多，半径越大。例如：r(Li)r(Na)r(K)r(Rb)r(Cs)，r(O2)r(S2)r(Se2)r(Cl)，r(Fe)r(Fe2)r(Fe3)。(4)核电荷数、电子层数均不相同的离子可选一种离子参照比较。例如，比较r(K)与r(Mg2)可选r(Na)为参照，r(K)r(Na)r(Mg2)。例1(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
3、，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0.152 nm，而氯的原子半径为0.099 n
4、m。(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()ALi/H BCl/ClCNa/F DNa/K【考点】微粒半径的大小与比较【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
5、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。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：I1I2I3(2)意
6、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：I1I2A，AA。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
7、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；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；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(2018海南中学高二期
8、中)某主族元素的第一、二、三、四电离能依次为899 kJmol1、1 757 kJmol1、14 840 kJmol1、18 025 kJmol1，则该元素在元素周期表中位于()A第A族 B第A族C第A族 D第A族答案B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A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，
9、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()A1s22s22p3 B1s22s22p1C1s22s22p63s2
10、3p1 D1s22s22p63s23p4【考点】微粒半径大小与比较【题点】原子半径大小比较答案C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()NaX2：1s22s22p63s23p6Y2： 2s22p6Z：3s23p6A BC D【考点】微粒半径的大小与比较【题点】离子半径的大小与比较答案D解析由核外电子排布式可知， 、三种离子分别是S2 、O2、Cl，电子层结构相同的离子，核电
11、荷数越大，半径越小，则有，；电子层数越多，半径越大，则大小顺序为。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【考点】元素的电离能【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。5Li、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(
12、)ALi BBe CB D相差不大【考点】元素的电离能【题点】元素逐级电离能的应用答案A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：ICu1 958 kJmol1、INi1 753 kJmol1，ICuINi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：G
13、a_As。(4)N、O、S中第一电离能最大的是_(填元素符号)。【考点】元素的电离能【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()A1s22s22p3 B1s22s22p63s23p4C1s22s22p5 D1s22s22p63s23p5【考点】微粒半径的大小与比较【题点】原子半径的大小与比较答案B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
14、依次增大的是()ALiKRb BIBrClCONaS DAlSiP【考点】微粒半径的大小与比较【题点】离子半径的大小比较答案A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()ALiI BNaBr CKCl DCsF【考点】微粒半径的大小与比较【题点】离子半径的大小比较答案A解析碱金属离子半径：r(Li)r(Na)r(K)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
15、是()ClClBrFMg2Al3Ca2CaBaS2Se2BrA和 B和C和 D和【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A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：ClCl，Ca2Ca。Cl、Br的最外层电子数相同，电子层数增多，所以离子半径：ClBr，正确；Al3、Mg2、F的核外电子排布相同，核电荷数依次减小，则离子半径：Al3Mg2F，错误；Ca、Ba的最外层电子数相同，电子层数依次增多，则半径：CaBr，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：AmBnB原子半径：ABCA的原子序数比B的大mnDban
16、m【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B解析因为aAm与bBn的核外电子排布相同，即bnam，推知abmn，故A的原子序数比B的大mn；由上式可知bamn；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：AmB。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()Ans2np3 Bns2np4Cns2np5 Dns2np6【考点】元素的电离能【题点】元素第一电离能的递变规律及应用答案B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，ns2
17、np4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()3p轨道上只有一对成对电子的原子外围电子排布式为3s23p6的原子3p轨道为半充满的原子正三价阳离子与氖相同的原子A BC D【考点】元素的电离能【题点】元素第一电离能的递变规律及应用答案C解析由题意知，是硫原子，是稀有气体元素氩原子，是磷原子，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
18、选C。8下列各组原子中，第一电离能前者大于后者的是()AS和P BMg和AlCNa和Mg DNe和He【考点】元素的电离能【题点】元素第一电离能的递变规律及应用答案B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()AA族 BA族CA族 DA族【考点】元素的电离能【题点】元素逐级电离
19、能的应用答案B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A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：kJmol1)，判断下列说法不正确的是()元素代号I1I2I3I4Q2 0804 0006 1009 400R5004 6006 9009 500S7401 5007 70010 500T5801 8002 70011 600U4203 1004 4005 900A.Q元素可能是0族元素BR和S均可能与U在同一主族CU元素可能在元素周期表的s区D原子的价电子排布式为ns2np
20、1的可能是T元素【考点】元素的电离能【题点】元素逐级电离能的应用答案B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A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A、A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
21、的综合考查【题点】微粒半径、电离能的综合考查答案B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：ABCDB原子序数：dcbaC离子半径：CDBAD元素的第一电离能：ABDC【考点】微粒半径与电离能的综合考查【题点】微粒半径、电离能的综合考查答案C解析A、B、C、D在元素周
22、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NaAr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_。【考点】元素的电离能【题点】元素电离能的综合答案(1)答案见下图(2)从上到下依次减小(3)第三周期A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，
23、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/kJmol1I1I2I3I4A9321 82115 39021 771B7381 4517 73310 540(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MnFe电离能/kJmol1I1717759I21 5091 561I33 2482 957锰元素位于第四周期第B族。请写出基态Mn2的价电子排布式：
24、_，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)1s22s22p2N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
25、个电子形成2价金属阳离子，故A、B元素属于A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)B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。15A、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738
26、kJmol1、1 451 kJmol1、7 733 kJmol1；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：_。【考点】元素的电离能【题点】元素电离能的综合答案(1)ONaMgCl(2)Na2O、Na2O2、MgO(3)MgCl2MgCl2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。
