2020化学新鲁科必修：核外电子排布含解析.doc

教学资料范本2020化学新鲁科必修：核外电子排布含解析编 辑：_时 间：_第2课时核外电子排布目标导航1.了解原子核外电子的排布规律。2.能画出118号元素的原子结构示意图。3.了解原子的最外层电子排布与元素的原子得失电子能力和化合价的关系。一、核外电子排布1.核外电子分层排布(1)依据：含多个电子的原子里、电子能量不同、运动区域离核远近不同。(2)电子层与电子能量的关系电子层序数1234567电子层符号KLMNOPQ电子离核距离由近及远电子能量由低到高2.核外电子排布规律(1)核外电子总是先排布在能量最低的电子层、然后由里向外、依次排布在能量逐步升高的电子层。(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个(K层为最外层时不能超过2个)；次外层电子数不超过18个(当K层或L层为次外层时分别为2个和8个)、倒数第三层电子最多不超过32个。3.核外电子排布表示方法(1)原子结构示意图(2)离子结构示意图请写出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(8n)(n为原子最外层电子数)。【议一议】1.原子最外层电子数小于4的元素一定是金属元素吗？答案不一定。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。一、核外电子排布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】已知A、B、C三种元素的原子中、质子数为ABC、且都小于18、A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：(1)三种元素的名称和符号：A_、B_、C_。(2)画出三种元素的原子结构示意图：A_、B_、C_。解析由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍、可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半、可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个、可知C应为氯元素。答案(1)碳C硅Si氯Cl(2)【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：O；(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：C；(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。某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数：_。L层电子数是M层电子数2倍的原子：_。最外层电子数是次外层电子数4倍的2价阴离子：_。电子总数为18的M(M代表某元素符号)：_。(2)有下列简单离子：Na、Mg2、S2、Cl、K、F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)、(2)解析(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。L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。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。M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2电子：H2、He、Li、H、Be210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18电子：分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等阳离子：K、Ca2阴离子：Cl、S2、P3、HS等(2)120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0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某粒子的核外最外层电子数为偶数、该粒子不可能是下列中的()A.Li B.NaC.1O D.Cl答案A解析核电荷数为奇数(偶数)的原子、核外电子数为奇数(偶数)、最外层电子数也是奇数(偶数)。Na核外有10个电子、Cl核外有18个电子、该两种微粒最外层电子数都为8。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、248、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.下列所画原子结构示意图正确的是()答案D解析第一电子层上最多排2个电子、最外层最多排8个电子(第一层为最外层时、最多排2个电子)、A、B都错；原子核带正电、C错。3.某元素原子的最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数)、则该原子的核外电子总数为()A.2m B.2m10 C.2m2 D.m2答案C解析按照原子核外电子排布的一般规律、最外层电子数不超过8个、最外层电子数是次外层的m倍、所以次外层电子数8、即次外层只能为K层、电子数为2、最外层电子数是2m、该原子的核外电子总数为(2m2)。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答案D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：电子层排布相同的是_；属于同种元素的是_；属于金属元素的是_；属于稀有气体元素的是_。(2)核电荷数为118的元素中、原子最外层电子数是内层电子总数一半的元素是_；原子最外层电子数是次外层电子数一半的元素是_；原子最外层电子数是电子总数一半的元素是_。答案(1)BCABDC(2)Li、PLi、SiBe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)符合的原子各层电子数分别为2、1或2、8、5；符合的原子各层电子数分别为2、1或2、8、4；符合的原子各层电子数分别为2、2。6.已知A、B、C三种元素的原子中、质子数：ABC、且都小于18。A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子的核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素原子的次外层电子数比最外层电子数多1。试回答下列问题。(1)写出三种元素的名称和符号：A_、B_、C_。(2)画出三种元素的原子结构示意图：A_、B_、C_。答案(1)碳C硅Si氯Cl(2)解析A元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍、所以A元素原子的核外电子排布为2、4、A为碳元素；B元素原子的核外M层电子数是L层电子数的一半、所以B元素原子的核外电子排布为2、8、4、B为硅元素；C元素原子的次外层电子数比最外层电子数多1、且该元素的原子序数大于B、小于18、所以C元素原子的核外电子排布为2、8、7、C为氯元素。(1)A为碳元素、符号为C；B为硅元素、符号为Si；C为氯元素、符号为Cl。(2)碳原子的结构示意图为、硅原子的结构示意图为、氯原子的结构示意图为。分层训练基础过关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答案A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abmnC.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个电子答案B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ambn、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.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较、前者下列数据是后者4倍的是()电子数最外层电子数电子层数次外层电子数A. B. C. D.答案A解析核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4、最外层电子数分别是6和2、电子层数分别是3和2、次外层电子数分别为8和2、A项正确。4.下列微粒结构示意图中、不正确的是()答案B解析A中核电荷数和核外电子数都是8、这是氧原子的结构示意图、正确；B中核电荷数为11、这是Na的原子核、钠原子的核外有11个电子、钠元素的最高化合价为1价、Na的核外应有10个电子、而图中核外只有9个电子、错误；C中核电荷数和核外电子数都是17、这是氯原子的结构示意图、正确；D中核电荷数和核外电子数分别是17和18、这是Cl的结构示意图、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()8nn810nn10A. B.C. D.答案C解析若为阳离子、电荷数为n28n10；若为阴离子、电荷数为28n10n。6.A、B两原子、A原子L层比B原子M层少3个电子、B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍、则A、B分别是()A.硅和钠 B.硼和氮C.碳和氯 D.碳和铝答案C解析设A原子L层电子数为x、则B原子L层和M层电子数分别为2x和x3、2x8、则x4、所以、A、B两原子电子数分别为6和17、即A、B分别是碳和氯。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、电子层数一定相同答案C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、D不正确。8.有A、B两种原子、A原子的M层比B原子的M层少3个电子、B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍、A和B分别是()A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氢原子C.碳原子和铝原子 D.氮原子和氧原子答案C解析A原子的M层比B原子的M层少3个电子、B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍、说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8个电子、B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍、说明B原子L层有8个电子、A原子的L层有4个电子、故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子、故B为铝。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a2；Y原子的最外层电子数为b5、次外层电子数为b。判断X、Y元素形成的化合物组成是()A.XY2 B.Y2X3 C.Y4X D.YX3答案B解析X为S、Y为Al、则X与Y形成的化合物为Al2S3。10.X和Y两元素原子的核电荷数都小于18、且它们的电子层数、最外层电子数、核电荷数均符合如下关系：电子层数最外层电子数核电荷数n2n12n21则下列关于X、Y的说法不正确的是()A.两元素的简单氢化物均易溶于水B.两元素的简单氢化物混合会产生白烟C.两元素的简单氢化物的水溶液均能溶解氢氧化铝D.两元素均存在含有18个电子的氢化物答案C解析由题中所给的已知条件可进行如下推断：当n1时、不合理；当n2时、最外层电子数是5、核电荷数是7、对应元素为N；当n3时、最外层电子数为7、核电荷数为17、对应元素为Cl。由此可确定这两种元素是N和Cl、二者的简单氢化物分别为NH3和HCl、根据NH3和HCl的性质可知、A、B项正确；氢氧化铝不溶于氨水、所以C项错误；HCl中含有18个电子、氮元素的氢化物N2H4中含有18个电子、D项正确。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110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)BCECDA(3)MgONaCl(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110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.A、B、C、D、E、F的核电荷数依次增大、且均为核电荷数小于18的非稀有气体元素、A的单质是自然界中密度最小的气体、A和C可形成A2C和A2C