专题2 第三单元 第2课时 原子核外电子排布-【金版新学案】2024-2025学年新教材高一化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（苏教版2019）

第2课时　原子核外电子排布 [素养发展目标]　1.了解原子核外电子的运动特点。2.掌握原子核外电子的排布规律。3.初步形成模型构建的认知方式，会画1～18号元素的原子(离子)结构示意图。4.知道元素性质与原子核外电子排布的关系。 一、原子核外电子排布 1．电子层 (1)概念：原子核外电子运动的不同区域。 (2)表示及特点 电子层n 1 2 3 4 5 6 7 表示符号 K L M N O P Q 能量高低 由低到高 离核远近 由近到远 2.原子核外电子排布的一般规律 3．原子结构示意图 (1)钠原子的结构示意图如下，请注明其意义： (2)画出常见微粒结构示意图 氟原子：；镁原子：。 【即学即练】 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。) (1)电子的能量越低，运动区域离核越远( × ) (2)Mg2＋、O2－、Ne电子层排布相同，所含电子总数相等( √ ) (3)钾原子的结构示意图为( × ) (4)M层为最外层时，最多容纳18个电子( × ) (5)原子的次外层电子数都为8( × ) 二、元素性质与原子核外电子排布的关系 1．化学反应的特点 原子核不发生变化，但核外电子可能发生变化。 2．元素的化学性质与原子结构的关系 (1)活泼金属元素的原子最外层电子数较少，容易失去电子； (2)活泼非金属元素的原子最外层电子数较多，容易得到电子。 3．元素化合价与核外电子排布的关系 (1)活泼金属在反应中，一般失去电子，形成阳离子，在生成的化合物中呈现正化合价； (2)活泼非金属在反应中，一般得到电子，形成阴离子，在生成的化合物中呈现负化合价。 【即学即练】 2．请利用原子结构的知识解释下列事实。 (1)在Na2S中，钠元素显＋1价、硫元素显－2价。 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)元素原子得电子能力O<F；O>S。 ________________________________________________________________________ (3)钠原子和铝原子电子层数相同，但金属钠与Cl2的反应要比金属铝与Cl2的反应容易而且剧烈。 ________________________________________________________________________ 答案：　 (1)钠的原子结构：，很容易失去1个电子变为Na＋。硫的原子结构：很容易得到2个电子变为S2－。 (2)O、F电子层数相同，但F比O核电荷数多，最外层电子距核近，故得电子能力强；O、S最外层电子数相同，但S比O电子层数多，最外层电子距核远，故得电子能力弱。 (3)因为钠原子核电荷数是11，铝原子核电荷数是13，钠核电荷数少，对外层电子吸引力小，故钠原子最外层电子易失去，反应更剧烈。 核外电子排布规律探究 1．电子层模型类似于切开的洋葱： 原子核周围是否真实存在这样的壳层？ 提示：电子层不是真实存在的，是科学家为了表达形象，根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。 2．原子或离子中质子数(或核电荷数)与核外电子数是否相等？有什么规律存在？ 提示：①原子：核电荷数(质子数)＝核外电子数。 ②阳离子：核电荷数(质子数)＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带电荷数。 ③阴离子：核电荷数(质子数)＝阴离子的核外电子数－阴离子所带电荷数。 1．核外电子排布规律的理解 (1)核外电子的排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解，电子总是尽量先排布在能量较低的电子层里，即电子先排满第一层，当第一层排满再排第二层；每个电子层最多容纳2n2个电子；次外层不超过18个电子，最外层不能超过8个电子，所以钾原子的核外电子排布结构如图2所示： (2)最外层为8个电子稳定结构的微粒不一定为稀有气体的原子，可能为离子，如、。 2．离子结构示意图 (1)当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同，每层上所排布的电子数也相同)。如 (2)非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。如 (3) M电子层最多容纳18个电子，Ca原子的核外电子排布不是而是，请说明理由。 注意：若钙原子的M层排布10个电子，此时M层就成为最外层，这和电子排布规律中的“最外层上排布的电子数不能超过8个”相矛盾，不符合电子排布的规律，即M层不是最外层时最多排18个电子，而它作为最外层时最多只能排8个电子。 1．下列关于核外电子排布的说法中不正确的是(　　) A．第二电子层最多可容纳的电子数为8 B．次外层最多可容纳的电子数为18 C．最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层 D．最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层 D　[A.根据2n2原则，第二电子层最多可容纳8个电子，A正确；B.最外层最多可容纳8个电子，次外层最多可容纳18个电子，B正确；C.根据2n2原则，最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层，C正确；D.最多可容纳8个电子的电子层不一定是第二电子层，当第三电子层为最外层时，最多只可容纳8个电子，D错误。] 2．某元素M层的电子数是L层电子数的1/2，则该元素的原子是(　　) A．Li B．Si C．Al D．K B　[某元素M层的电子数是L层电子数的1/2，L层有8个电子，所以M层有4个电子，则该元素的原子核外有14个电子，该元素的原子是Si。] 3．氯元素的原子结构示意图为，下列说法正确的是(　　) A．氯原子的原子核外有7个电子 B．氯原子在化学反应中易失去电子 C．氯元素的化合价只有－1价 D．氯原子易得到电子形成稳定的氯离子 D　[A.氯原子的原子核外有17个电子，最外层电子数是7个，A错误；B.氯原子在化学反应中易得到1个电子，达到8电子稳定结构，B错误；C.氯元素的最低化合价为－1价，另外氯元素还有＋7、＋5、＋3、＋1、0价等化合价，C错误；D.氯原子最外层电子数是7个，在反应中易得到电子形成稳定的氯离子，D正确。] 1．已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。硫元素原子的核外电子分层排布示意图为，下列原子中，与硫元素原子化学性质相似的是(　　) A．氖 B．碳 C．镁 D．氧 D　[根据题意A、B、C、D 4个选项中，只有D的最外层电子数为6等于硫原子最外层电子数，因此选D。] 2．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层的4倍 D．阳离子的最外层电子数可能为2，也可能为8 B　[A.某原子K层上只有一个电子，为H原子，故A正确；B.M电子层最多容纳18个电子，M层上电子数不可能为L层电子数的4倍，故B错误；C.离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍，离子核外各层电子为2、8、8，如S2－、K＋等，故C正确；D.阳离子的最外层电子数可能为2，如Li＋，也可能为8，如K＋等，故D正确。] 3．有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a，且A3－与Bn＋的电子排布完全相同，则元素B的核电荷数为(　　) A．a－n－3 B．a－n＋3 C．a＋n－3 D．a＋n＋3 D　[A元素原子的核电荷数为a，原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，则其核外电子数为a；A原子得到3个电子形成A3－，则A3－的核外电子数为a＋3，B原子失去n个电子形成Bn＋，设B的核电荷数为x，由于A3－与Bn＋的电子层排布相同，则：a＋3＝x－n，解得：x＝a＋n＋3，所以元素B的核电荷数为a＋n＋3，D项正确。] 4．观察下列A、B、C、D、E五种微粒(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的符号是________，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________(填字母，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的电子层结构相同的离子，写出离子的符号________。 解析：　(1)在A～E这五种微粒中，A是Cl，B是O2－、C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。Ne的特殊稳定结构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，但与原子核无关。O2－、Ne和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显＋1价、Mg显＋2价、Cl显－1价、O显－2价。(4)在核电荷数1～10的元素内，氮原子的核外共有7个电子，其最外层上是5个电子，氮原子得到3个电子后形成的N3－与B的电子层结构相同；氟原子的核外共有9个电子，其中最外层上是7个电子，氟原子得到1个电子后形成的F－与B的电子层结构相同。 答案：　(1)O、Mg　　 (2)B、C、E　C　D　A (3)MgO　NaCl (4)N3－、F－ 5．有A、B、C三种元素，核电荷数均小于18。已知A元素原子的核电荷数大于B元素原子的核电荷数，但两种元素的原子具有相同数目的电子层，A元素最外层电子数为B元素的两倍，A元素原子第三层电子数为第一层电子数的三倍，C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍，其质子数为最外层电子数的6倍。请回答下列问题： (1)A的原子结构示意图：____________；A元素的名称：________。 (2)B的原子结构示意图：____________；B元素的名称：________。 (3)C的离子结构示意图：____________；C元素的符号：__________。 解析：　因为最内层最多容纳2个电子，又已知A元素第三层电子数是第一层电子数的3倍，所以第三层电子数为2×3＝6，则A为硫。B元素最外层的电子数为6÷2＝3，则B为铝。已知C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍，质子数为最外层电子数的6倍，4与6的最小公倍数为12，可见该元素原子的核内质子数应为12的倍数，又因为核电荷数小于18，故为Mg元素。 答案：　 课时精练(九)　原子核外电子排布 (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) [基础达标] 1．下列微粒的表达式正确的是(　　) A．铍原子的结构示意图： B．S2-的结构示意图： C．氟原子的结构示意图： D．Na＋的结构示意图： B　[A项，铍原子为4号元素；C项，为氟离子；D项，钠原子的质子数应该为11。] 2．Na与Na＋两种粒子中，相同的是(　　) A．化学性质 B．质子数 C．最外层电子数 D．核外电子层数 B　[A.决定元素化学性质的是最外层电子数，Na失去一个电子变为Na＋，最外层电子数不同，故它们的化学性质不同，故A错误；B.Na失去一个电子变为Na＋，核内质子数不变，故B正确；C.Na失去一个电子变为Na＋，最外层电子数不同，故C错误；D.Na失去一个电子变为Na＋，核外电子层数发生改变，故D错误。] 3．关于原子核外电子排布的下列叙述不正确的是(　　) A．核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层 B．每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2 C．某原子的核外最外层最多可容纳8个电子 D．当M层为次外层时，最多可容纳18个电子 C　[A.核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层，A项正确；B.依据电子排布规律，每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2，B项正确；C.通常，某原子的核外最外层最多可容纳8个电子，当K为最外层时，最多只容纳2个电子，C项错误；D.M层最多能容纳18个电子，当M层为次外层时，也最多可容纳18个电子，D项正确。] 4．某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是(　　) A．核外电子数为18 B．核外有3个电子层 C．属于带负电荷的粒子 D．在化学反应中易得电子 D　[A.核外电子数为18，故A正确；B.核外有3个电子层，故B正确；C.属于带2个单位负电荷的粒子，故C正确；D.在化学反应中易失电子，故D错误。] 5．在第n电子层中，当它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，当它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．M层 C．L层 D．N层 B　[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。] 6．下列叙述中，正确的是(　　) A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同 B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布 C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素 D．阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同 C　[两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，例如钠离子和氟离子，A错误；凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，例如H＋肯定不满足稀有气体的核外电子排布，B错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C正确；阴离子是原子得电子后形成的离子，则阴离子的核外电子排布与其同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D错误。 ] 7．下列说法中正确的是(　　) A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子 B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子 C．F－、Na＋、Mg2+、Al3+是与Ne原子具有相同电子层结构的离子 D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素 C　[A.某微粒核外电子排布为2、8、8结构，不一定是氩原子，可能是氯离子、钾离子，故A错误；B.最外层电子达稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子，也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子，故B错误；C.F－、Na＋、Mg2+、Al3+都有2个电子层，第1层上2个电子，第2层上8个电子，与Ne原子原子结构示意图相同，故C正确；D.原子的最外层只有2个电子，该元素不一定是金属元素，也可能是He，故D错误。 ] 8．今有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．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子 D　[设A原子L、M层电子数分别为x、y，依题意，A、B两原子的电子层结构为 　　　　　电子层 原子　　　　　 K L M A原子 2 x y B原子 2 2x y＋3 B原子的M层至少有3个电子，因此其L层的电子数必然是8，求得x＝4。对A原子来说，L层有4个电子时只能是最外层，即y＝0，y＋3＝3。因此，这两个原子分别为碳原子和铝原子，故D项正确。] 9．(1)画出下列元素的原子结构示意图。 ①核电荷数为13的元素：__________________________________________________。 ②某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数：________________。 ③L层电子数是M层电子数2倍的元素：________。 ④某同位素原子核内没有中子的元素：______________________________________。 (2)写出1～18号元素中符合下列条件的原子(离子)的微粒符号和结构示意图。 ①某元素原子L层上的电子数为K层的3倍：________________。 ②某元素原子L层上的电子数为K层的一半：________________。 ③得到2个电子后，电子总数与氩原子的电子总数相同的离子：__________________。 ④某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍：________________。 解析：　根据题目要求写出符合题目条件的微粒符号，注意区分要求书写的是原子符号还是离子符号。 答案：　(1)①　②、　③　④　 (2)①　②　③　④ [能力提升] 10．反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是(　　) A．中子数为18的氯原子：Cl B．Na＋的结构示意图： C．13N和14N互为同位素 D．NaNO2===Na＋＋N3+＋2O2- C　[A.质量数为35，中子数为18的氯原子表示为Cl，故A错误；B.Na＋的核外电子总数为10，Na＋的结构示意图为，故B错误；C.13N和14N为同一种元素，且质子数相同，中子数不同，故二者互为同位素，故C正确；D.NaNO2电离生成Na＋和NO，NaNO2===Na＋＋NO，故D错误。] 11．A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5个，则A与B形成的化合物的化学式为(　　) A．A2B3 B．BA2 C．AB4 D．B3A2 D　[A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5个，说明B元素L层已排满，为8电子，A元素L层电子数为5，为氮元素，而B原子序数为12，为Mg，可知选D。] 12．X、Y、Z为1～18号元素的三种元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍，Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。则X、Y、Z三种元素可能的组合是(　　) A．C、Si、Mg B．Li、C、Mg C．C、Mg、Li D．C、O、Mg A　[短周期元素中最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C，次外层电子数是最外层电子数2倍的有Li和Si，次外层电子数是最外层电子数4倍的是Mg，故答案为A项。] 13．已知元素X、Y、Z质子数都小于18，并且质子数X＋Y＝Z。X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，Z原子有两个电子层，外层电子数是内层的电子数的三倍，则 (1)X是________，Z是________；Y原子结构示意图____________。 (2)由Y和Z组成，且Y和Z的质量比为7∶20的化合物的分子式是____________。 (3)X、Z可以形成两种化合物A和B，A中原子个数比为2∶1，则A的摩尔质量是________。B中两原子个数比为1∶1，实验室常用B制备少量的氧气，写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　元素X、Y、Z质子数都小于18，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X为H元素；Z原子有两个电子层，最外层电子数是内层的电子数的三倍，最外层电子数为6，则Z为O元素；由于质子数X＋Y＝Z，故Y质子数＝8－1＝7，故Y为N元素。(1)X是H元素，Z是O元素；Y为N元素，原子结构示意图为；(2)m(N)∶m(O)＝7∶20，可知n(N)∶n(O)＝∶＝2∶5，故该化合物为N2O5；(3)H、O可以形成两种化合物A和B，A中X、Z原子个数比为2∶1，则A为H2O，则A的摩尔质量是18 g·mol-1；B中两原子个数比为1∶1，则B为H2O2，实验室常用H2O2制备少量的氧气，反应的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑。 答案：　(1)H元素　O元素　　(2)N2O5 (3)18 g·mol-1　2H2O22H2O＋O2↑ 14．已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，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________。 (3)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________。 解析：　(1)X、Y、Z都是短周期元素，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，则X是氢元素；Z原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍，最外层电子数不超过8，故Z原子有2个电子层，最外层电子数为6，则Z为氧元素；Y和Z可以形成两种以上气态化合物，Y原子序数小于氧元素，则Y是氮元素。(2)H2O有10个电子，由H、N、O构成的微粒中，具有10个电子的微粒还有NH 、OH－。(3)H、N、O可以形成一种盐，此盐中氢、氮、氧元素的原子个数比为4∶2∶3，该盐的化学式为NH4NO3。 答案：　(1)氢　氮　氧　(2)NH　OH－　(3)NH4NO3 学科网（北京）股份有限公司 $$