学年化学必修二同步学习讲义第1章第1节原.docx
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学年化学必修二同步学习讲义第1章第1节原
第2课时 核外电子排布
[学习目标定位] 1.了解1～18号元素原子的核外电子排布。
2.了解核外电子的排布规律。
3.了解原子的最外层电子数与元素原子得失电子的能力和化合价的关系。
一、原子核外电子的排布规律
1．电子层
根据现代物质结构理论和下面原子的电子层结构模型填表：
各电子层由内到外
电子层序数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2．电子层的表示方法
（1）钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
（2）离子结构示意图
离子结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。
如Cl－：
、Na＋：
3．完成下列表格
核电荷数
元素
名称
元素符号
各层电子数
K
L
M
N
1
氢
H
1
8
氧
O
2
6
11
钠
Na
2
8
1
17
氯
Cl
2
8
7
18
氩
Ar
2
8
8
19
钾
K
2
8
8
1
4.观察分析上表，元素原子核外电子排布的规律特点有
（1）原子核外电子分层排布；
（2）K层最多容纳电子数为2；（3）L层最多排8个电子；（4）最外层电子数不超过8个等。
在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同而分层排布，其主要规律是
（1）核外电子总是先排布在能量较低的电子层，然后由内向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层。
（2）原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
（3）原子最外层电子数不能超过8（K层为最外层时不能超过2），次外层电子数不能超过18，倒数第三层电子数不能超过32。
关键提醒
（1）核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，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。
（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
。
1．根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
信息
元素名称
原子结构示意图
A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半
B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍
C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同
D元素原子次外层电子数是最外层电子数的
答案 （从左到右，从上到下）硅
硼
钠
氧
解析 L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅
。
当次外层为K层时，最外层电子数则为3，是硼
；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5×8＝12，违背了排布规律，故不可能。
C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。
当次外层为K层时，D为氧
；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。
方法规律 熟悉核电荷数为1～20的原子结构特点
原子核中无中子的原子：
H；最外层有1个电子的元素：
H、Li、Na、K；最外层有2个电子的元素：
He、Be、Mg、Ca；最外层电子数等于次外层电子数的元素：
Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：
C；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：
O；最外层电子数是内层电子总数一半的元素：
Li、P；电子层数与最外层电子数相等的元素：
H、Be、Al；次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：
Li、Si；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：
Ne。
2．有X、Y两种原子，X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，则X、Y元素的元素符号分别为（ ）
A．Mg和SB．N和Be
C．Si和BD．C和Al
答案 D
解析 X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，说明Y原子的核外电子数比X多；Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，Y原子的L层电子数应是8，则X的L层电子数是4未排满，M层电子数是0，则Y原子的M层电子数是3，所以X是C元素，Y是Al元素。
方法规律 此类题目需要根据核外电子排布规律推断核电荷数，再推断元素。
二、原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
1．金属钠的原子结构示意图为
，钠在反应中，钠原子容易失去1个电子而表现出还原性，钠在其化合物中表现为＋1价。
2．氧的原子结构示意图为
，氧气在反应中，氧原子容易得到2个电子而表现出氧化性，氧在其化合物中一般表现为－2价。
3．氖的原子结构示意图为
，氖原子不易得失电子，一般不与其他物质反应。
4．硫的原子结构示意图为
，硫在反应中容易得到2个电子而表现出氧化性，在H2S和H2SO4中硫的化合价分别为－2价和＋6价，硫元素的最低负价和最高正价与硫原子的最外层电子数的关系是硫的最高正价＝硫原子最外层电子数，硫的最低负价＝－（8－硫原子最外层电子数）。
归纳总结
元素
结构和性质
稀有气体元素
金属元素
非金属元素
最外层电子数
8（氦为2）
一般小于4
一般大于或等于4
原子得失电子的能力
不易得失电子
易失去电子
易得到电子
单质氧化（还原）性
一般不与其他物质反应
只具有还原性
具有氧化性
化合价
0
只有0价和正价，且正化合价数值一般等于最外层电子数
既有正价，又有负价，最高化合价＝原子最外层电子数（O、F除外），最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）
关键提醒
（1）最外层电子数小于4的不一定为金属元素，如H、He等；最外层电子数大于4的不一定为非金属元素，如Po等。
（2）氟没有正价；氧没有最高正价，只有在OF2中表现正价；活泼金属易形成阳离子，活泼非金属易形成阴离子，但是碳难以形成C4－、C4＋；硅难以形成Si4＋和Si4－；硼难以形成B3＋；氢元素可以形成H＋和H－。
3．核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是（ ）
A．原子最外层只有1个或2个电子的元素一定是金属元素
B．核外电子排布完全相同的两种微粒化学性质一定相同
C．原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D．核电荷数为17的元素容易获得1个电子
答案 D
解析 在核电荷数为1～18的元素中，最外层只有1个电子的元素有H、Li、Na，其中H为非金属元素，最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg，其中He为稀有气体元素，A项错误；核外电子排布完全相同的微粒S2－和K＋化学性质不相同，S2－具有还原性，K＋不具有还原性，B项错误；原子核外各层电子数相等的只有Be，它是金属元素，C项错误；核电荷数为17的元素的原子结构示意图为
，其最外层有7个电子，很容易获得1个电子而成为8个电子的稳定结构，D项正确。
易错警示 微粒可以是原子、分子或离子。
4．下列元素的最高正价为＋5价的是（ ）
A．NaB．AlC．PD．Cl
答案 C
解析 P原子结构示意图为
，据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数可知选C。
方法规律 可根据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数判断元素的最高正价，根据最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）判断元素的最低负价。
5．X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（ ）
A．XYZB．X3YZ
C．XYZ2D．X2YZ3
答案 D
解析 元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。
X最外层电子数为1，则其在化合物中的化合价为＋1价；Y最外层电子数为4，则其在化合物中的化合价为＋4价；Z元素原子的最外层电子数为6，则其在化合物中的化合价为－2价；所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化学式可能是X2YZ3。
如H2CO3、Na2SiO3等。
方法规律 在化合物中，一般原子最外层电子数较少的呈现正化合价，原子最外层电子数较多的元素呈现负化合价。
1．某元素X的气态氢化物极易溶于水，其水溶液能使酚酞溶液显红色，则X元素的原子结构示意图为（ ）
答案 B
解析 由题意知X的气态氢化物的水溶液呈碱性，则该氢化物为NH3，X为氮元素。
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（ ）
答案 A
解析 A、B、C、D分别为Ne、Al3＋、Cl－、S2－，则较难发生反应的是Ne。
3．某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。
该原子核内的质子数是（ ）
A．14B．15
C．16D．17
答案 A
解析 根据核外电子排布规律可知该原子结构示意图为
，则x＝14。
4．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．某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
C．某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
D．存在核电荷数与最外层电子数相等的离子
答案 C
解析 每个电子层上最多容纳2n2个电子，如K层最多容纳2个电子，但可以不排满，A项正确；P3－、S2－、Cl－、K＋、Ca2＋M层上和L层上的电子数均为K层的4倍，B项正确；电子首先占据能量低的电子层，如M层上若有电子则L层上必有8个电子，M层上不可能有32个电子，C项错误；离子的最外层电子数常为2或8，存在核电荷数和最外层电子数都为8的离子，如O2－
，D项正确。
5.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，原子的还原性很强，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，原子的氧化性很强，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。
由组成原子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，原子核内的质子数。
（1）原子的核电荷数＝核外电子数，此微粒为核电荷数18的氩原子。
（2）具有还原性能被溴水氧化的是硫离子。
（3）氧化性很弱的＋1价的是钾离子。
（4）还原性很弱的－1价的是氯离子。
[基础过关]
题组1 原子或离子结构示意图
1．下列化学用语说法正确的是（ ）
A．F－的结构示意图：
B．原子结构示意图
，可以表示12C，也可以表示14C
C．Na原子的结构示意图：
D．6个中子的碳原子的核素符号：
C
答案 B
解析 A项，是F原子的结构示意图，错误；B项，同位素的原子结构示意图相同，正确；C项，是Na＋的结构示意图，错误；D项，
C所表示的中子数是8，错误。
2．下列微粒的结构示意图，正确的是（ ）
答案 A
解析 Mg2＋比镁原子少两个电子，A项正确；Cl原子最外层应该只有7个电子，B项错误；Ar的次外层与最外层有8个电子，C项错误；K原子的结构示意图应该是
，D项错误。
3．具有下列结构示意图的微粒，既可以是原子又可以是阴离子和阳离子的是（ ）
答案 C
解析 A项中x＝13，为Al原子，错误；B项中只能为氮原子，x＝7，错误；C项中若x＝18，为Ar原子，若x＝17，为Cl－，若x＝19，为K＋，正确；D项中只能为氯原子，x＝17，错误。
题组2 核外电子排布规律及应用
4．某短周期元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，那么该原子（ ）
A．有3个电子层
B．有2个电子层
C．最外层电子数是8
D．核电荷数是10
答案 B
解析 第一层排满为2个电子，第二层排满为8个电子，第三层为最外层时，最多排8个电子，若该原子有3个电子层，最外层（第3层）有24个电子，违背核外电子排布规律，则该原子只有2个电子层，第一层为2个电子，第二层为6个电子。
5．在1～18号元素中，最外层电子数等于电子层数的元素有（ ）
A．1种B．2种
C．3种D．4种
答案 C
解析 在1～18号元素中，电子层数可以为一层、二层、三层，所以最外层电子数为1、2、3，最外层电子数和电子层数相等的元素有H、Be、Al三种。
6．某元素的原子核外电子排布中，K层电子层和L层电子层电子数之和等于M层电子层和N层电子层电子数之和，则该元素的核电荷数为（ ）
A．30B．20C．12D．17
答案 B
解析 据题意，结合核外电子排布所遵循的规律可知，该元素原子核外K层上有2个电子，L层上有8个电子，M层上有8个电子，N层上有2个电子，因此核外共有20个电子，则核电荷数为20。
7．下列各微粒中，各个电子层上的电子数都达到2n2个的是（ ）
A．Ne、ArB．Al3＋、S2－
C．F－、Na＋D．He、Cl－
答案 C
解析 A项，Ne核外只有2个电子层，都达到了2n2；Ar核外有三个电子层，第一层、第二层都达到了2n2，而第三电子层只有8个电子，未达到2n2；B项，Al3＋核外有两个电子层，K、L两个电子层达到2n2；S2－核外有三个电子层，K、L两个电子层达到2n2，而M层只有8个电子，未达到2n2；C项，F－和Na＋核外有两个电子层，都达到了2n2；D项，He核外只有1个电子层，达到2n2；而Cl－核外有三个电子层，K、L两个电子层达到2n2，而M层只有8个电子，未达到2n2。
题组3 原子核外电子排布与元素的性质
8．元素X的最高正价和负价的绝对值之差为6，元素Y原子次外层与元素X原子次外层均为8个电子，X、Y的离子具有相同的电子排布，X、Y形成的化合物是（ ）
A．MgF2B．MgCl2
C．CaCl2D．CaBr2
答案 C
解析 根据题意知X元素最高化合价与最低化合价的关系有
，得最高化合价为＋7，X是最外层为7个电子，次外层为8个电子的元素，即氯元素。
题中与Cl－具有相同电子层排布的Y元素的离子可能为Ca2＋、
K＋，结合选项可知X、Y形成的化合物是CaCl2。
9．在地壳中含量位于第二位的非金属元素的最高化合价是（ ）
A．＋3B．＋4
C．＋5D．＋6
答案 B
解析 地壳中含量位于第二位的非金属元素为Si，其原子结构示意图为
，据最高化合价＝最外层电子数可知为＋4价。
10．元素A原子的L电子层比元素B原子的L电子层少3个电子，B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个，则A、B形成的化合物的化学式可能为（ ）
A．B2A3B．B3A2
C．A2B3D．BA2
答案 B
解析 A原子L层比B原子L层少3个电子，所以A原子核外只有2层，L层未满；B原子电子总数比A原子多5个，所以B原子核外有3层，且M层电子数为2，L层电子数为8，B为Mg元素，所以A原子L层电子数为8－3＝5（个），A为N元素，N原子最外层有5个电子，其最高正价与最低负价为＋5和－3，A、B形成的化合物化学式为Mg3N2。
[能力提升]
11．画出下列元素的原子结构示意图：
（1）质量数为23，中子数为12的原子：
________。
（2）某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数：
__________________。
（3）某元素的原子L层电子数是M层电子数的2倍：
__________________。
（4）某原子核内没有中子的元素：
________。
（5）电子总数是最外层电子数3倍的原子________。
（6）某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍：
________。
（7）某元素原子L层上的电子数为K层的3倍：
__________________。
（8）某元素原子L层上的电子数为K层的一半：
__________________。
答案
（1）
（2）
、
（3）
（4）
（5）
、
（6）
（7）
（8）
12．下列各题中的物质均由核电荷数为1～10的元素组成，请填写化学式：
（1）原子核内无中子的原子与最外层电子数为5的原子形成的化合物分子是________。
（2）L层有5个电子的原子和只有1个电子的原子结合的分子是________。
（3）由两个原子核10个电子结合成的分子是________。
（4）由5个原子核10个电子结合成的分子是________。
答案
（1）NH3
（2）NH3 （3）HF （4）CH4
13．A、B、C、D四种元素，它们原子的核电荷数均小于18，且依次递增，A原子核内仅有一个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍。
（1）写出下列元素的元素符号：
A________，B________，C________，D________。
（2）画出D的离子结构示意图：
______________。
（3）由这四种元素组成的三核10电子的分子为________，四核10电子的分子是________。
答案
（1）H C N O
（2）
（3）H2O NH3
解析 由A原子核内只有一个质子，可确定A是氢元素，由D元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍可知D为氧元素，进一步可确定B是碳元素，C是氮元素。
三核10电子的分子是H2O，四核10电子的分子是NH3。
14．有A、B、C、D、E五种微粒。
已知：
①当A微粒失去3个电子后，其电子层结构与氖原子相同；②当B微粒得到1个电子后，其电子层结构与氩原子相同；③C微粒带两个单位正电荷，核电荷数为12；④D微粒有18个电子，当失去2个电子后显电中性；⑤E微粒不带电，原子核中只有一个质子。
请回答：
（1）写出这五种微粒的元素符号：
A________，B________，C________，D________，E________。
（2）B微粒的结构示意图为________，C微粒的结构示意图为________。
（3）A的单质与EB溶液反应的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）Al Cl Mg2＋ S2－ H
（2）
（3）2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑
解析 氖原子核外有10个电子，故A的核外有13个电子，A为铝原子；氩原子核外有18个电子，B微粒得到1个电子后核外有18个电子，故B为氯原子；C为Mg2＋；D微粒有18个电子，失去2个电子后显中性，故D为S2－；原子核内只有一个质子的为氢元素，即E为氢原子。
15．有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。
其中只有X、Z是金属元素；V元素的一种核素原子核内无中子，Z元素原子的最外层只有一个电子；W和Y元素原子的最外层电子数相同，且W元素原子L层电子数是K层电子数的3倍；X元素原子的最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半。
回答下列问题：
（1）V的一种核素中质子数为中子数的
，则该核素的名称为______，是制造________的原料。
（2）W元素的原子结构示意图为________。
（3）X元素的离子结构示意图为________。
（4）Y的单质在加热条件下与铁反应的化学方程式为_______________________________。
（5）Z的元素符号为________。
答案
（1）氚 氢弹
（2）
（3）
（4）Fe＋S
FeS （5）K
解析 V元素原子核内无中子，是
H；质子数为中子数的
的核素是
H（氚），是制氢弹的原料；W元素原子的L层电子数为2×3＝6，则W是氧元素，Y元素原子最外层电子数也是6，故Y为硫元素。
X最外层电子数为3，且核电荷数在8～16之间，故为铝元素。
核电荷数在16～20之间，最外层只有1个电子的是钾原子，则Z为钾元素。
16．已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的核电荷数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物，则
（1）X是__________（填名称，下同），Y是____________，Z是____________。
（2）由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的化学式（分子式）是__________。
（3）由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是________和________。
（4）X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子个数比为4∶2∶3，该盐的化学式（分子式）是________。
答案
（1）氢 氮 氧
（2）N2O5 （3）NH
OH－
（4）NH4NO3
解析
（1）根据原子的核外电子排布情况容易得出X为H、Z为O，再根据Y和Z可以形成两种以上气态化合物，原子序数依次递增得出Y只能为N。
（3）考查10电子微粒的知识。
（4）N、H、O三种元素形成的盐只能是铵盐。
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