课时训练5 电离能及其变化规律
基础夯实
1.下列元素按原子半径依次减小,元素第一电离能逐渐升高的顺序排列的是( )
A.K、Na 、Li
B.Al、Mg、Na
C.N、O、C
D.Cl、S、P
,元素的第一电离能整体呈逐渐增大的趋势,第ⅡA族中的Be、Mg、Ca及第ⅤA族的N、P、As第一电离能出现反常现象;同主族中,从上到下,第一电离能逐渐减小。
2.气态原子生成+1价气态阳离子所需要的能量称为第一电离能。
元素的第一电离能是衡量元素金属性强弱的一种尺度。
下列有关说法不正确的是( )
A.元素的第一电离能越大,其金属性越弱
B.元素的第一电离能越小,其金属性越强
C.金属单质跟酸反应的难易,只跟该金属元素的第一电离能有关
D.金属单质跟酸反应的难易,除跟该金属元素的第一电离能有关外,还与该金属原子失去电子后在水溶液里形成水合离子的变化有关
,第一电离能越小,元素金属性越强。
3.已知X、Y是主族元素,I为电离能,单位是kJ·mol-1。
根据表中所列数据判断下列选项中错误的是( )
元I1I2I3I4
A.元素X 的常见化合价是+1
B.元素Y 是ⅢA 族元素
C.元素X 与氯元素组成化合物时,化学式可能是XCl
D.若元素Y 位于第3周期
,它可与冷水剧烈反应
,元素X 的I 1、I 2差别很大,说明X 易失去一个电子,而难失去更多的电子,因此X 易形成+1价阳离子,A 、C 项正确;元素Y 由I 3到I 4
有很大变化, 说明Y 易失去3个电子,即Y 原子的最外层上有3个电子,所以应位于ⅢA 族,B 项正确;若Y 位于第3周期,则为Al,不能与冷水剧烈反应,D 项错误。
4.第二电离能最大的元素原子所具有的电子结构是 ( )
A.1s 2
B.1s 22s 1
C.1s 22s 2
D.1s 22s 22p 1
22s 1失去一个电子后成为1s 2,与He 的电子层结构相同,故再失一个电子的电离能最大。
答案：B
5.若已知下列三式的电离能分别为E 1、E 2、E 3: Li(g)Li +(g)+e -;E 1
Li +(g)
Li 2+(g)+e -;E 2 Li 2+(g)
Li 3+(g)+e -;E 3
则电离能数值关系正确的是( ) (导学号52720042)
A.E 1=E 2=E 3
B.E 1最大
C.E 2最大
D.E 3>E 2>E 1
解析：同元素原子的电离能随电离级数的增加而增大,故选D 。
答案：D
6.现有核电荷数小于20的元素A,其电离能数据如下(I 1表示原子失去第一个电子的电离能,I n 表示原子失去第n 个电子的电离能;单位:eV):
序
号
I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 6
电
离
能 7.644 15.03 80.12 109.3 141.2 186.5 序
号
I 7 I 8 I 9 I 10 I 11 —
电
离能
224.9 266.0 327.9 367.4 1 761 —
(1)外层电子离核越远,能量越高,电离能越(填“大”或“小”)。
阳离子电荷数越高,再失去电子时,电离能越(填“大”或“小”)。
(2)上述11电子分属几个电子层。
(3)去掉11个电子后,该元素原子还有个电子。
I1、I2两个电子的排布与电离能为I3到I10八个电子的排布不同,而电离能为I11电子的排布又有区别。
所以上述11个电子分属三个电子层,最外层有2个电子,次外层有8个电子,是镁元素。
小大
(2)3
(3)1
能力提升
7.A、B都是短周期元素,原子最外层电子排布式分别为(n+1)s x、n s x+1n p x+3(n、x均大于0)。
A与B可形成化合物C和D。
D溶于水时有气体B逸出,B的单质能使带火星的木条复燃。
请回答下列问题:
(1)比较电离能:①I1(A)I1(B)(填“>”或“<”,下同),②I1(B)I1(He)。
(2)通常A元素的化合价是,对A元素呈现这种价态进行解释:
①用原子结构的观点进行解释:。
②用电离能的观点进行解释:。
③写出D跟水反应的离子方程式:。
解析：由s能级最多能容纳2个电子和n s x+1可知,x等于1。
由A、B都是短周期元素和(n+1)s x、n s x+1n p x+3可知,n等于2。
因此(n+1)s x代表的原子完整电子排布式是
1s22s22p63s1,A是钠(Na);n s x+1n p x+3代表的原子完整电子排布式是1s22s22p4,B是氧(O)。
答案：(1)①< ②<
(2)+1价①钠原子失去一个电子后形成1s22s22p6式的原子轨道全充满的+1价阳离子。
该离子结构体系能量低,极难再失去电子
②Na原子的第一电离能相对较小,第二电离能比第一电离能大很多。
通常Na原子只能失去一个电子
③2Na2O2+2H2O4Na++4OH-+O2↑
8.(1)(2016全国甲,37节选)元素铜与镍的第二电离能分别为:I Cu=1 958 kJ·mo、I Ni=1 753 kJ·mol-1,I Cu>I Ni的原因是。
(2)(2016全国丙,37节选)根据元素周期律,原子半径:Ga As,第一电离能:Ga
As。
(填“大于”或“小于”)
解析：(1)Ni、Cu的价电子排布式分别为3d84s2、3d104s1,二者的第二电离能是:Cu失去的是全充满的3d10上的1个电子,而镍失去的是4s1上的1个电子。
(2)Ga和As位于同一周期,同周期主族元素从左向右原子半径逐渐减小,则原子半径:Ga>As;由于As的4p能级处于半充满状态,稳定性强,因此第一电离能:Ga<As。
答案：(1)铜失去的是全充满的3d10电子,镍失去的是4s1电子
(2)大于小于
9.不同元素的气态原子失去最外层一个电子变为+1价气态阳离子所需要的能量I1如下图所示。
试根据元素在周期表中的位置,分析图中曲线的变化特点,并回答下列问题。
(导学号52720043)
(1)同主族内不同元素的I1变化的特点是。
(2)同周期内,随原子序数增大,I1增大。
但个别元素的I1出现反常,试预测下列关系式中正确的是(填序号)。
①I1(砷)>I1(硒) ②I1(砷)<I1(硒)
③I1(溴)>I1(硒) ④I1(溴)<I1(硒)
(3)10号元素I1较大的原因是。
解析：(1)从Li、Na、K等可以看出,同主族元素随元素原子序数的增大,I1逐渐变小。
(2)考查第一电离能与洪特规则的关系。
同一周期元素的第一电离能存在一些反常,这与它们的原子外围电子排布的特征有关。
如镁的第一电离能比铝的大,磷的第一电离能比硫的大。
基本规律: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。
从第2、3周期可以看出,第ⅢA、第ⅥA族元素比同周期相邻两种元素的I1都低,由此可以推
测:I1(砷)>I1(硒),I1(溴)>I1(硒)。
(3)10号元素是稀有气体元素氖,原子核外电子排布达到稳定结构,此时失去一个电子就需要很高的能量。
随着原子序数增大,I1逐渐变小
(2)①③
(3)10号元素是氖,该元素的原子最外层电子排布已达到8电子的稳定结构
10.气态中性原子失去一个电子转化为+1价气态阳离子所需要的最低能量叫做第一电离能(I1),+1价气态阳离子继续失去电子所需最低能量依次称为第二电离能(I2)、第三电离能(I3)……
下表是几种短周期金属元素原子的逐级电离能
请仔细阅读表中信息,回答下列问题:
(1)由表中数据可知,从第一电离能到第四电离能,原子的逐级电离能越来越大,原因是。
(2)X的元素符号是,Z元素常见的最高正化合价是。
随着核外电子的不断失去,原子核对核外电子的吸引力逐渐增大,再失去电子越来越难,故电离能逐级增大。
(2)X原子核外有3个电子故为Li元素;Z元素的I4≫I3>I2>I1,所以Z 元素容易失去3个电子,常见最高正化合价为+3价。
随着电子的逐渐失去,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
(2)Li +3价。
