高中化学第1章原子结构与元素周期律第1节原子结构第2课时核外电子排布同步备课学案鲁科版必修2Word格式.docx

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请写出Mg2＋、Cl－的结构示意图：

Mg2＋：

；

Cl－：

。

【议一议】

1．单核离子的最外层电子一定达到8电子稳定结构吗？

答案　不一定，如Li＋、Be2＋最外层达到2电子稳定结构，而H＋最外层已经没有电子。

2．当原子N层上有电子时，M层上的电子是否已经排满？

答案　不一定。

M层排满时是18个电子，当M层为最外层时不能超过8个电子，故当M层排布8个电子后，还有电子时，就排布在N层上，例如，钙原子，K、L、M、N层的电子数分别为2、8、8、2。

二、原子核外电子排布与元素性质的关系

1．原子得失电子与原子核外电子排布的关系

元素的性质与原子的最外层电子排布密切相关。

（1）稀有气体元素原子最外层电子数为8（氦最外层只有2个电子），结构稳定，既不容易获得电子，也不容易失去电子。

（2）金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子。

（3）非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构。

2．元素化合价与原子核外电子排布的关系

元素的化合价与原子的电子层结构特别是与最外层电子数有关。

（1）稀有气体元素常见的化合价为0价。

（2）金属元素一般易失去最外层电子达到稳定结构，其最高正价为＋n（n为原子最外层电子数）。

（3）非金属元素一般易得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为－（8－n）（n为原子最外层电子数）。

1．原子最外层电子数小于4的元素一定是金属元素吗？

如H、He、B三种非金属元素原子的最外层电子数分别为1、2、3个。

2．为什么当元素原子的最外层电子数为4时，化学性质比较稳定？

答案　当元素原子的最外层电子数为4时，既不容易得到电子，也不容易失去电子，所以化学性质比较稳定。

3．请你用原子结构的知识解释：

为什么Na、Mg在化学反应中表现还原性，而O2、Cl2在反应中容易表现出氧化性？

答案　Na、Mg原子最外层电子数分别为1个和2个，容易失去电子达到稳定结构，因而Na、Mg在化学反应中表现出还原性，O原子、Cl原子最外层分别为6个和7个电子，容易得到电子达到稳定结构，因而O2、Cl2在反应中表现出氧化性。

4．请你用原子结构的知识推断核电荷数为34的元素的最高正价和最低负价。

答案　核电荷数为34的元素K、L、M、N电子层上的电子数分别为2、8、18、6，原子最外层有6个电子，所以其最高正价为＋6价，最低负价为－2价。

1．核外电子排布规律

（1）一低：

电子由里向外依次排布在能量逐渐升高的电子层里。

（2）两不超：

各电子层电子数不超过2n2个；

最外层电子数不超过8个（K为最外层时不超过2个）。

2．书写原子结构示意图注意的问题

（1）核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解和应用其中的一项，必须同时满足各项要求。

如当M层不是最外层时，最多可以排18个电子，而当它是最外层时，最多可以排8个电子。

例如钾原子的核外电子排布：

M层最多可容纳18个电子，但若排布为

，则违背了最外层不超过8个电子的规律，所以钾原子结构示意图为

（2）电子不一定排满M层才排N层，如K和Ca的核外电子排布情况分别为

、

【关键提醒】　最外电子层中排满8个电子（He为2个）时，这种电子层结构为相对稳定结构，其他的电子层结构为相对不稳定结构。

不稳定的电子层结构在一定条件下会变为稳定的电子层结构。

如

（Na）易失去电子变为

（Na＋），

（O）易得到电子变为

（O2－）。

【例1】　在1～18号元素中，某元素R的最外层上的电子数与电子层数相同，该元素可能有（　　）

A．1种B．2种

C．3种D．4种

解析　由题意可从以下三种情况进行分析：

①R有1个电子层，且最外层上有1个电子：

，氢元素。

②R有2个电子层，且最外层上有2个电子：

，铍元素。

③R有3个电子层，且最外层上有3个电子：

，铝元素。

所以该元素可能有3种。

答案　C

【规律总结】　利用短周期元素原子结构的特殊性推断元素

（1）原子核中无中子的原子：

H；

（2）最外层有1个电子的原子：

H、Li、Na；

（3）最外层有2个电子的原子：

He、Be、Mg；

（4）最外层电子数＝次外层电子数的原子：

Be、Ar；

（5）最外层电子数＝次外层电子数2倍的原子：

C；

（6）最外层电子数＝次外层电子数3倍的原子：

O；

（7）最外层电子数＝次外层电子数4倍的原子：

Ne；

（8）最外层电子数＝电子层数的原子：

H、Be、Al；

（9）最外层电子数＝电子层数2倍的原子：

He、C、S；

（10）最外层电子数＝电子层数3倍的原子：

（11）最外层电子数＝内层电子总数一半的原子：

Li、P；

（12）次外层电子数＝最外层电子数2倍的原子：

Li、Si；

（13）内层电子数＝最外层电子数一半的原子：

（14）电子层数是最外层电子数2倍的原子有Li。

变式训练1　根据原子核外电子排布规律，回答下列问题。

（1）画出下列元素的原子或离子结构示意图。

①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数：

______________________________。

②L层电子数是M层电子数2倍的原子：

_____________________________________。

③最外层电子数是次外层电子数4倍的－2价阴离子：

__________________________。

④电子总数为18的M＋（M代表某元素符号）：

_________________________________。

（2）有下列简单离子：

①Na＋、②Mg2＋、③S2－、④Cl－、⑤K＋、⑥F－

与Ne电子层结构相同的是________；

与Ar电子层结构相同的是________。

答案　

（1）①

　②

　③

　④

（2）①②⑥　③④⑤

解析　

（1）①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数，则有两种情况：

一是该原子K、L层电子数都为2，原子结构示意图为

二是该原子的K、L、M层电子数分别为2、8、8，原子结构示意图为

②L层电子数是M层电子数2倍的原子K、L、M层电子数分别为2、8、4，原子结构示意图为

③最外层电子数是次外层电子数4倍的原子结构示意图为

，则最外层电子数是次外层电子数4倍的－2价阴离子的核电荷数为8，结构示意图为

④M的核电荷数是19，离子结构示意图为

（2）Ne、Ar原子核外分别有10、18个电子，Na、Mg分别失去最外层1、2个电子形成Na＋、Mg2＋，原子最外层达到8电子稳定结构，核外共有10个电子，F原子得到1个电子形成F－，F－最外层达到8电子稳定结构，核外共有10个电子。

同理S2－、Cl－、K＋核外都共有18个电子。

【规律总结】　

（1）常见的等电子微粒

①2电子：

H2、He、Li＋、H－、Be2＋

②10电子：

分子：

Ne、HF、H2O、NH3、CH4

阳离子：

Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH

、H3O＋

阴离子：

N3－、O2－、F－、OH－、NH

等

③18电子：

Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等

K＋、Ca2＋

Cl－、S2－、P3－、HS－等

（2）1～20号元素中：

H既可形成H＋，又可形成H－；

B、C、Si难以形成阳离子和阴离子，不能写出其离子符号。

其他除He、Ne、Ar外，金属元素都能形成阳离子，非金属元素都能形成阴离子。

二、元素的性质与原子结构的关系

稀有气体元素

金属元素

非金属元素

最外层电子数

8（He为2）

一般小于4

一般大于或等于4

稳定性

稳定

不稳定

得失电子能力

既不易得电子，也不易失电子

容易失去最外层电子，达到稳定结构

容易获得电子，达到稳定结构

元素化合价

最高正价＝原子最外层电子数

除H外，最低负价＝－（8－原子最外层电子数）

【例2】　回答下列问题：

（1）元素Y的原子获得3个电子或元素X的原子失去2个电子后，它们的电子层结构都与氖原子的电子层结构相同，X、Y两种元素的单质在高温下反应得到的化合物的化学式为________。

（2）下列原子中，最容易形成阳离子的是________。

（填字母）

a.

b.

c.

d.

解析　

（1）根据题目不难推出X、Y元素分别为Mg、N，Mg、N形成的化合物中，Mg显＋2价，N显－3价，所以X、Y单质反应生成的化合物为Mg3N2。

（2）a项原子最外层为4个电子，既难得电子，又难失电子，不容易形成阳离子和阴离子；

b原子最外层2个电子，容易失去2个电子而达到8电子稳定结构，容易形成阳离子；

c原子最外层有7个电子，容易得到1个电子而达到8电子稳定结构，容易形成阴离子；

d原子最外层已经达到2电子稳定结构，不能形成离子。

答案　

（1）Mg3N2　

（2）b

【方法总结】　原子结构与元素性质的相互推断

变式训练2　某元素的原子L层电子数比M层电子数多5个，该元素的最高正化合价为（　　）

A．＋3B．＋4

C．＋5D．＋6

答案　A

解析　根据M层有电子可知L电子层已经填充满，即L层的电子数为8个，则M层的电子数为3个。

M层是该元素原子的最外层，该元素的最高正化合价为＋3。

1．下列说法中肯定错误的是（　　）

A．某原子K层上只有一个电子

B．某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍

C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层电子数的4倍

D．某原子的核电荷数与最外层电子数相等

答案　B

解析　K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18；

K层上可排1个电子，也可排2个电子，A正确；

当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层上最多只能排18个电子，B一定不正确；

K层上最多只能排2个电子，2×

4＝8，即M层和L层都为8个电子的离子结构示意图为

，Cl－、K＋、Ca2＋等均有可能，C正确；

H和He的核电荷数与最外层电子数相等，所以D正确。

2．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是（　　）

A．

B．

C．

D．

解析　A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3＋，C项表示的是Cl－，D项表示的是S2－。

Ne是稀有气体元素，它及其他的稀有气体原子具有非常稳定的电子层结构，极难发生化学反应。

3．简单离子Rn－的两个电子层都已充满，与Rn－电子数相同的简单离子（包含Rn－）通常共有（　　）

A．3种B．4种

C．5种D．6种

答案　D

解析　Rn－的两个电子层均已充满说明Rn－具有10e－，具有10e－的简单离子通常包括：

N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋，共6种。

4．下列叙述正确的是（　　）

A．核外电子排布完全相同的两种微粒的化学性质一定相同

B．单原子形成的离子一定与稀有气体元素原子的核外电子排布相同

C．核外电子排布相同的两种原子不一定属于同种元素

D．不存在质子数和电子数分别相同的单核阳离子和单核阴离子

解析　如N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋、Ne的核外电子排布完全相同，但它们的化学性质不同，A不正确；

如H＋不具有稀有气体元素原子的电子层结构，B不正确；

核外电子排布相同的两种原子核电荷数相同，核电荷数相同的原子一定属于同种元素，C不正确；

单核阳离子和单核阴离子核外电子数相同时，核内质子数一定不同，D正确。

5．完成下列问题：

（1）用下面的原子或离子结构示意图的编号填空：

①电子层排布相同的是________；

②属于同种元素的是________；

③属于金属元素的是________；

④属于稀有气体元素的是________。

（2）核电荷数为1～18的元素中，

①原子最外层电子数是内层电子总数一半的元素是________；

②原子最外层电子数是次外层电子数一半的元素是________；

③原子最外层电子数是电子总数一半的元素是______。

答案　

（1）①BC　②AB　③D　④C

（2）①Li、P　②Li、Si　③Be

解析　

（1）B和C核外电子数相等，电子层排布相同；

A和B核内质子数相等，属于同一种元素氟；

金属元素原子最外层电子数一般小于4，D为金属钠；

稀有气体元素原子最外层电子数一般为8（He除外）。

（2）符合①的原子各层电子数分别为2,1或2,8,5；

符合②的原子各层电子数分别为2,1或2,8,4；

符合③的原子各层电子数分别为2,2。

6．某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示做出自己的判断。

（1）该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是__________。

（2）该微粒的盐溶液能使溴水退色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。

（3）该微粒的氧化性很弱，得到1个电子后变为原子，其单质的还原性很强，这种微粒的符号是________。

（4）该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，其单质的氧化性很强，这种微粒的符号是________。

答案　

（1）Ar　

（2）S2－　（3）K＋　（4）Cl－

解析　由微粒结构示意图可知该微粒共有3个电子层，18个电子。

根据组成原子的各微粒之间的关系，可判断该微粒为中性时或分别带正、负电荷时，原子核内质子的数值。

核外电子排布为2、8、8构型的单核微粒主要有Ar、S2－、Cl－、K＋、Ca2＋。

（1）单核中性微粒为原子，原子的核电荷数＝核外电子数，此微粒为核电荷数为18的Ar原子。

（2）具有还原性、能被溴水氧化的是S2－。

（3）氧化性很弱的＋1价离子是K＋。

（4）还原性很弱的－1价离子是Cl－。

分层训练

[基础过关]

题组1　核外电子排布及其规律

1．下列说法不正确的是（　　）

A．多电子原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较高

B．每个电子层最多容纳的电子数是2n2个

C．最外层电子数不超过8个（K层为最外层时，电子数不超过2个）

D．核外电子是分层排布的，元素的化学性质与原子的最外层电子排布密切相关

解析　核外电子是分层排布的，能量低的在离核近的区域运动，能量越高，离核越远。

电子在排布时，最外层不超过8个（K层为最外层时，电子数不超过2个），次外层不超过18个，每个电子层最多容纳2n2个电子。

2．下列叙述正确的是（　　）

A．原子最外层电子数为2的元素易失电子，所以均具有较强的还原性

B．aXm＋和bYn－两种离子，其电子层结构相同，则有关系式a＝b＋m＋n

C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子

D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子

解析　氦原子最外层有2个电子，不易失电子，A不正确；

电子的分层排布即是电子的分层运动，电子层结构相同，则原子核外电子数相等，所以a－m＝b＋n，B正确；

稀有气体元素中He原子最外层只有2个电子，C项错；

M层为最外层时，最多只能排8个电子，D不正确。

3．某元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，则该元素原子核内的质子数为（　　）

A．3B．7

C．8D．10

解析　由原子最外层电子数不超过8个及每层最多容纳的电子数为2n2个电子，结合该元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，可知该元素的次外层为K层，电子数为2个，最外层是L层，电子数为6个，所以该元素核外电子数为8，其核内质子数是8。

4．以下是某同学画的

X的原子结构示意图，其中正确的是（　　）

B．

解析　原子结构示意图中的圆圈表示原子核，里面的数字是该原子的质子数，故应为8，依据核外电子排布规律知，第一层最多有2个电子，第二层最多有6个电子，故D正确。

5．某粒子结构示意图为

，若该粒子为离子，则它所带的电荷数可能为（　　）

①8－n　②n－8　③10－n　④n－10

A．①②B．①③

C．③④D．②④

解析　若为阳离子，电荷数为n－2－8＝n－10；

若为阴离子，电荷数为2＋8－n＝10－n。

6．原子的第n电子层作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与（n－1）层相同，当n电子层作为原子的次外层时，其电子数比（n＋1）层最多能多10个，则此电子层是（　　）

A．K层B．L层

C．M层D．N层

解析　n作为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以（n－1）层应为8个电子，为L层，则n应为M层；

若n为次外层，则（n＋1）为最外层，则次外层电子数最多为10＋8＝18，则进一步证明n为M层。

题组2　原子结构与元素性质的关系

7．下列说法正确的是（　　）

A．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体元素的原子

B．最外层电子多于4个的元素一定是非金属元素

C．F－、Na＋、Mg2＋与Ne原子具有相同的电子层结构

D．同种元素的原子和离子，电子层数一定相同

解析　最外层达到稳定结构的微粒包括稀有气体元素的原子和金属阳离子和非金属阴离子，A不正确；

最外层电子数多于4个的原子也有可能是金属元素的原子，如铋元素原子最外层有5个电子，B不正确；

F－、Na＋、Mg2＋与氖原子核外电子数相同，所以电子层结构相同，C正确；

同种元素的原子和离子，电子层数不一定相同，如Na与Na＋电子层数不同，Cl－与Cl电子层数相同。

8．A＋、B－、C、D四种微粒中均含有氢原子，且电子总数均为18。

已知溶液中的A＋和B－在一定条件下相互反应可转化为C和D。

则C、D分别为（　　）

A．NH3和H2OB．PH

和HS－

C．NH

和OH－D．PH3和H2S

解析　类比：

NH

＋OH－

NH3↑＋H2O可知，A＋、B－、C、D分别为PH

、HS－、PH3、H2S。

9．已知X、Y是核电荷数不大于18的元素。

X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为a＋2；

Y原子的最外层电子数为b－5，次外层电子数为b。

判断X、Y元素形成的化合物组成是（　　）

A．XY2B．Y2X3

C．Y4XD．YX3

解析　X为S，Y为Al，则X与Y形成的化合物为Al2S3。

10．已知Rn的原子结构示意图为

，请根据Rn的原子结构预测氡气的化学性质（　　）

A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应

B．比较活泼，能与钠等金属反应

C．不太活泼，与氮气性质相似

D．很难与其他物质发生反应

解析　氡原子最外层有8个电子，达到稳定结构，既不易得电子也不易失电子，化学性质稳定。

[能力提升]

11．观察下列A、B、C、D、E五种粒子（原子或离子）的结构示意图，回答有关问题。

（1）与离子相对应的元素符号是__________________，与原子相对应的离子的结构示意图是______________。

（2）电子层结构相同的是________（填写代号，下同），性质最稳定的是________，最容易失去电子的是______，最容易得到电子的是________。

（3）可直接相互结合形成的化合物的化学式是______。

可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是________。

（4）在核电荷数1～10的元素内，列举两个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号________。

答案　

（1）O、Mg　

（2）BCE　C　D　A　（3）MgO　NaCl　（4）N3－、F－

解析　

（1）在五种粒子中A是Cl，B是O2－，C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。

Ne的特殊稳定性决定了它不能形成离子。

（2）电子层结构相同，即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同。

O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。

（3）阳离子与阴离子可直接相互结合形成化合物；

活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子后可相互结合形成化合物；

在化合物里，Na呈＋1价，Mg呈＋2价，Cl呈－1价，O呈－2价。

（4）在核电荷数1～10的元素内，N原子核外共有7个电子，其中最外层上是5个，N原子得到3个电子后形成N3－，与B的电子层结构相同；

F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。

12．

（1）某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是________。

（2）已知某粒子的结构示意图如右图所示，试回答下列问题：

①当x－y＝10时，该粒子为________（填“原子”“阳离子”或“阴离子”）。

②当y＝8时，粒子可能为（填名称）________、________、________、钾离子、________。

③写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应水化物之间发生反应的离子方程式________________________________________________________________________。

答案　

（1）

（2）①原子　②氩原子　氯离子　硫离子　钙离子

③Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

解析　

（1）设：

核电荷数＝质子数＝a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：

a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝

因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3时合理，该元素的核电荷数为15。

（2）①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子；

②当y＝8时，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子；

③y＝3时为铝原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。

13.已知：

A、B、C、D分别是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间有如图的反应关系：

（1）如果A、B、C、D均是10电子粒子，请写出A的化学式________。

（2）如果A和C是18电子的带电粒子，B和D是10电子粒子，请写出A与B在溶液中反应的离子方程式：

_______________________________________________。

答案　

（1）NH

（2）H2S＋OH－===HS－＋H2O或H2S＋2OH－===S2－＋2H2O或HS－＋OH－===