1.3.2 元素的电离能、电负性及其变化规律 教学设计

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第一章原子结构与元素性质
第3节　元素性质及其变化规律
第2课时  元素的电离能、电负性及其变化规律


本节课在学生认识元素原子核外电子排布周期性变化对原子半径、得失电子能力的基础上，进一步学习元素原子核外电子排布周期性变化对元素电离能、电负性等性质的本质影响，使他们对元素周期律的认识更为深刻，进一步加深"构（原子结构）—位（元素在周期表中的位置）—性（元素性质）"三者关系的。


宏观辨识与微观探析：
了解电离能的概念及其内涵，认识主族元素电离能的变化规律，知道电离能与元素化合价的关系。
证据推理与模型认知
知道主族元素电负性与元素性质的关系，认识主族元素电负性的变化规律，培养的化学核心素养。　　　　　　　


  电离能与电负性变化规律


   课件素材、学案


【知识回顾】学生完成学案知识回顾内容
【联想质疑】为满足科学研究和生产实践的需要，对原子得失电子的能力仅有定性的分析往往是不够的，因此人们不断尝试寻找能定量地衡量或比较原子得失电子能力的方法。不过，在化学变化中伴随着不同原子核外电子之间的相互作用等复杂过程的发生，要想借助化学变化来确立定量描述某种原子得失电子能力的参数并不容易。请你充分发挥想象力，尝试找到解决这个问题的思路。
【引入】科学家通常用电离能来表示元素原子或离子失去电子的难易程度。阅读教材相关内容，了解电离能的含义。
【板书】二、元素的电离能及其变化规律
1.电离能的定义
【讲述】气态基态原子或气态基态离子失去一个电子所需要的最小能量称为电离能，常用符号I表示，单位为kJ·mol-1。
【投影】


【讲述】元素原子失去一个电子的电离能称为第一电离能，常用符号I1表示；在此基础上再失去一个电子的电离能称为第二电离能，常用符号I2表示；以此类推，还有第三、第四电离能等。同一原子的各级电离能之间存在如下关系：I1<I2<I3……
【投影】


【板书】2.电离能的含义及应用
【讲述】 电离能越小，表示在气态时该元素的原子（或离子）越容易失去电子; 电离能越大，表示在气态时该元素的原子（或离子）越难失去电子。 通常运用电离能数值来判断金属元素的原子在气态时失去电子的难易程度。
【思考】为什么锂元素易形成Li＋，而不易形成Li2＋；镁元素易形成Mg2＋，而不易形成Mg3＋？
【总结】当相邻逐级电离能突然变大时，说明其电子层发生变化，即同一电子层中电离能相近，不同电子层中电离能有很大的差距。Li原子最外层一个电子，第一电离能小，容易失去，第二电离能为次外层电子不易失去；Mg原子最多外层两个电子，第一和第二电离能远大于此外层的第三电离能，易失去两个电子。
【观察思考】观察图1-3-4，请你说明元素的第一电离能随着元素原子序数的递增呈现怎样的变化规律，并从原子结构的角度加以解释。
【投影】


【板书】3.电离能的变化规律
【讲述】同周期元素原子电子层数相同，但随着核电荷数增大，原子核对外层电子的有效吸引作用增强。同一周期的元素，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。
【思考】第二周期Be第一电离能大于B,N大于O；第三周期Mg大于Al,P大于S的原因是什么？
【讲述】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。
【投影】


【讲述】同主族元素原子的价电子数相同，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱。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。
过渡元素的第一电离能的变化不太规则，对同一周期的元素而言，总体上随元素原子序数的增加第一电离能从左到右略有增加。
【迁移应用】完成学案迁移应用题目
【质疑】 金属活动性顺序为K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、 Pt、Au。钠元素的第一电离能为 496 kJ·mol-1，钙元素的第一电离能和第二电离能分别为 590 kJ·mol-1、 1145 kJ·mol-1，表明气态钠原子比气态钙原子更容易失去电子，更加活泼。金属的活动性顺序与金属元素电离能的大小顺序为什么不一致？请大家阅读教材“追根寻源”内容。
【投影】


【讲述】元素第一电离能的周期性递变规律与原子半径和核外电子排布的周期性变化密切相关。与电离能想对应电子亲和能的大小反映了气态原子获得电子成为气态阴离子的难易程度。请阅读教材“拓展视野”栏目，了解电子亲和能含义。
【投影】


【过度】尽管电离能（或电子亲和能）为理解元素性质及其周期性变化提供了工具，但因为其反映的是气态原子得失电子的难易程度，当用于描述物质中不同原子吸引电子的能力、物质中原子的电荷分布等情况时会有较大偏差。因此，化学家尝试对已经测得的物理量进行组合和数学处理，以获得能更好反映变化规律的参数。
【投影】


【板书】三、元素的电负性及其变化规律
【讲述】电负性用来描述两个不同原子在形成化学键时吸引电子能力的相对强弱。元素的电负性越大，其原子在化合物中吸引电子的能力越强;元素的电负性越小，其原子在化合物中吸引电子的能力越弱。观察元素电负性表，总结元素电负性变化规律。
【投影】


【总结】分析元素电负性数值可以看出，金属元素的电负性较小，非金属元素的电负性较大。对主族元素而言，同一周期从左到右，元素的电负性递增;同一主族自上而下，元素的电负性递减。因此，电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素集中在元素周期表的左下角。
【投影】


【讲述】电负性标度的建立是为了量度原子对成键电子吸引能力的相对大小。基于建立模型的不同思路和方法，可以有不同的电负性标度。至今化学家建立电负性标度的方法还在不断更新。利用元素的电负性数值可以判断元素的活泼性、化合价以及化学键的性质。请大家阅读教材相关内容，了解电负性的应用。
【投影】


【迁移应用】 完成学案迁移应用题目
【归纳总结】比较元素电负性大小的方法
（1）同一周期从左到右，原子电子层数相同，核电荷数逐渐增大，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐增强，电负性逐渐增大。
（2）同一主族从上到下，原子核电荷数增大，电子层数逐渐增加，原子半径逐渐增大，原子核对外层电子的有效吸引作用逐渐减弱，电负性逐渐减小。
（3）对副族而言，同族元素的电负性也大体呈现主族元素的变化趋势。因此，电负性大的元素集中在元素周期表的右上角，电负性小的元素位于元素周期表的左下角。
（4）非金属元素的电负性一般比金属元素的电负性大。
（5）二元化合物中，显负价的元素的电负性更大。
（6）不同周期、不同主族两种元素电负性的比较可找第三种元素(与其中一种位于同主族或同周期)进行参照。
【交流研讨】元素的原子半径、第一电离能、电负性等从不同角度对元素性质进行了描述，请你利用教材中所给出的短周期元素的原子半径、第一电离能及电负性数据，通过作图寻找它们之间的关系和规律，以及它们与金属活动性顺序之间的关系。基于图象对这些关系和规律进行描述和讨论，并与同学分享你的体会。
【投影】


【展示】展示学生作图，并分享其体会
【总结】随着原子序数的递增，原子半径、第一电离能、电负性均呈现周期性变化。同周期原子序数增大，原子半径逐渐减小，第一电离能趋于增大（有起伏），电负性逐渐增大。
【归纳总结】完成学案表格
【课堂小结】




本节课主要是介绍电离能和电负性的概念以及变化规律，主要教学方法是通过教材所给信息，让学生分析总结归纳电离能和电负性的概念，进一步加深"构（原子结构）—位（元素在周期表中的位置）—性（元素性质）"三者关系的思维模型。