《电离能及其变化规律》教学设计
环节一：问题情景为起点（提出问题）
[PPT投影](科学史话) 在布瓦博德朗发现元素镓之前，门捷列夫准确预言在锌与砷之间存在类铝元素和类硅元素。
[提问]在 19 世纪科技水平并不发达的时代，门捷列夫就能准确预言，让人非常钦佩。
你知道门捷列夫成功预言的依据是什么吗？
[投影]结合元素周期律，比较下列元素原子的失电子能力。
Li Be、Be Mg、Li Mg
[师]看来，利用必修课本中元素周期律的相关知识已无法比较出锂和镁失电子能力的大小，为了解决这个问题，今天，我们一起来学习“电离能”这一从定量的角度去描述原子失电子能力大小的物理量。
环节二：问题探究为中心（探究问题）
[师]下面，我们首先来认识什么是电离能。
[投影]认真阅读课本第17页：2.电离能第一自然段的内容，准确把握关键字、词、句的含义，明确电离能的概念、意义、分类。
[师]引导学生透彻分析电离能的定义。
[板书]1、定义：基态气态原子或离子失去一个电子所需要的最低能量，符号：I，单位：kJ/mol
2、意义：衡量气态原子或离子失去电子的难易程度
3、分类：I1、I2、I3……
[投影](1)同一元素逐级电离能变化规律的探究
下表中的每列数据从左到右代表Na﹑Mg﹑Al逐级失去电子的电离能。
[小组合作探究活动]结合表中数据，以2人小组为单位，讨论、解决下述两个问题。
①同一元素逐级电离能大小关系有怎样的变化规律？
②以钠元素为例，试着从原子结构的角度去解释其逐级电离能的变化趋势。
[投影](2)同周期主族元素第一电离能变化规律的探究
[展示]下表为第三周期元素第一电离能的数值，请同学们结合上述数据，分别以元素的原子序数、第一电离能为横、纵坐标，绘出第三周期元素第一电离能的变化趋势图。
第三周期元素第一电离能(kJ·mo1 -1 )的数值
[小组合作探究活动]根据所绘出的第三周期元素第一电离能的变化趋势图，以2-3人小组为单位，思考、讨论下列问题：
①该周期中第一电离能最大和最小的各是哪种元素？分析该周期元素第一电离能有何变化趋势？你能从原子结构的角度去解释吗？
②该变化趋势中，你发现反常现象了吗？可能的原因是什么？
③预测第2周期元素从左到右第一电离能的变化趋势及反常现象。
[师]接下来，我们就根据所绘出的第三周期元素第一电离能的变化趋势图，思考、讨论下列问题，我们先来讨论第一个问题。
(3)同主族元素第一电离能变化规律的探究
[小组合作探究活动]以IA 族和第ⅦA 族元素为例，结合图像总结同主族元素第一电离能变化规律？试着从原子结构的角度解释其本质原因。
环节三：问题解决为终点
[投影] (1)电离能的应用之一：比较原子失电子能力
[问题解决一]回归问题情景：
结合下图，判断Li 和Mg 失电子能力强的元素是？
[投影](2)电离能的应用之二：判断元素的化合价
[问题解决二]
Na、Mg、X 三种元素的逐级电离能数据
①从表中数据你能解释Na2＋、Mg3＋为什么不易形成吗？你能从原子结构的角度解释原因吗？
②能否判断X 元素位于周期表中哪一主族？
[学以致用]你能判断出下列元素的化合价吗？
X、Y、Z 三种元素的逐级电离能数据
[生]分析处理表格数据，解决问题：X——+2价，Y——+3价，Z——+1价。
[投影](3)电离能证明核外电子是分层排布的
[展示]下表中的每列数据从左到右代表X﹑Y﹑Z逐级失去所有电子的电离能。
表2 X﹑Y﹑Z逐级失去所有电子的电离能
①判断X﹑Y﹑Z 分别代表哪种元素？第一电离能与金属的活泼性有什么联系?
②指出最高价氧化物对应水化合碱性强弱顺序关系?
③电离能的突变现象与电子的分层排布有什么关系?
[投影]⑷电离能与金属活动性的比较
[展示]让我们来看一组数据吧。
[问题解决四]已知钠的第一电离能为496kJ·mol-1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol-1、1145 kJ·mol -1，为什么在金属活动性顺序表中钙排在钠的前面？
[提出问题]由数据可知，电离能与金属活动性顺序出现了不一致，这是为什么呢?
[追根录源]金属的活动性顺序与电离能的大小顺序为什么不一致?
你知道吗?金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱。
该顺序表示从左到右，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越难。
电离能指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。
由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。
例如，碱金属Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520 kJ·mol-1、496 kJ·mol -1、419 kJ·mol -1、
403 kJ·mol -1、376 kJ·mol -1，由此可知，气态锂原子最不易失去电子。
但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520 kJ·mol-1的能量，而钠形成水合离子时放出的能量为405 kJ·mol -1。
又如，钠的第一电离能为496 kJ·mol -1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol -1、1145kJ·mol -1，表明气态钠原子比气态钙原子更易失去电子，更加活泼。
但是，由于Ca2+形成水合离子时放出的能量(1653 kJ·mol -1)远比Na+形成水合离子时放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更容易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。
由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。
[总结]今天，我们一起学习了电离能的概念，分析了主族元素电离能的变化规律，体会到原子结构决定了电离能的变化规律，即核外电子排布的周期性变化决定了电离能的周期性变化，在此基础上，学习了电离能的应用。
总之，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。
环节五：反馈训练。