1.1.2 核外电子排布原子结构与元素原子得失电子能力 学案 2024-2025学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

核外电子排布　原子结构与元素原子得失电子能力 学习目标　1.了解原子核外电子的排布规律,认识原子结构示意图的含义。2.能画出核电荷数1~20的元素的原子结构示意图。3.知道元素原子得失电子能力的判断依据,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 人们常用原子结构示意图来简明地表示电子在原子核外的分层排布情况。根据课本P6核电荷数为1~20的元素的原子结构示意图,你有什么疑问。 　　　　　　　　　　　　　　　　 [问题讨论] 1.当原子第4层上有电子时,第3层上的电子是否已经排满? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.M层最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外电子排布不是,而是? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3.原子最外层电子数为1的元素是否一定为金属元素? 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.核外电子排布规律 (1)“一低”——电子首先排布在能量较低的电子层里,排满能量较低的电子层后,再排能量较高的电子层。 (2) 2.离子结构示意图 (1)原子得到或失去一定数目的电子形成阴离子或阳离子,原子核不发生改变,只是核外电子(一般是最外层电子)数目发生了改变。因此,简单离子可用离子结构示意图表示其核外电子排布,如:Mg2+和Cl-的结构示意图分别为和。 (2)离子结构示意图中最外层电子一般为8电子(少数为2电子)稳定结构。 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2024·福建福州外国语学校高一期中)下列说法正确的是 (　　) A.锂的原子结构示意图是 B.氧原子的内层电子数为2 C.离子的核电荷数一定等于其核外电子数 D.阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同 2.(2023·大连二十四中高一检测)下列叙述正确的是 (　　) A.电子的能量越低,运动区域离核越远 B.电子在原子核外不同电子层上分层排布 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 3.(2023·山东师大附属中学高一检测)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 【题后归纳】 核电荷数1~20的元素原子核外电子排布特征 (1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。 (2)最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、Ca。 (3)原子最外层电子数与次外层电子数存在倍数关系 ①最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。 ②最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。 ③最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。 ④最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。 ⑤次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。 二、原子结构与元素原子得失电子能力 1.原子结构与元素性质的关系 稀有气 体元素 金属元素 非金属 元素 最外层 电子数 8(氦为2) 一般 　　　　4  一般 　　　　或  　　　　4  原子得失 电子能力 不易得 失电子 一般易 　　　　电子  一般易 　　　　电子  单质氧化 (还原)性 一般不跟其 他物质反应 只具有 　　　　性  一般具有 　　　　性  化合价 零价 只显正价,且一般等于最外层电子数 既显正价,也显负价,其最高正价(O、F除外)=最外层电子数,负价=最外层电子数-8 2.实验探究Na、Mg、K元素原子的失电子能力 (1)实验依据 ①金属性、非金属性通常指元素原子得失电子能力。 ②比较活泼金属失电子能力的实验方法:元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度。 (2)实验方案 物质 Na Mg K 实验 过程 实验 现象 钠浮在水面上,熔化成光亮的小球,在水面上四处游动,发出“嘶嘶”的响声,溶液变　　　　色  镁片几乎没有变化 比钠与水反应更　　　　,反应过程中有燃烧现象,并伴有轻微的爆炸,溶液变红色  与水反应的化学方程式 实验 结论 与水反应的剧烈程度:　　　　　　　　　　　　　　　　　  原子失电子能力:　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　 1.对于核电荷数为1~18的元素,下列叙述正确的是 (　　) A.原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 B.原子最外层只有2个电子的元素一定是金属元素 C.原子最外层电子数小于4的元素不一定是金属元素 D.原子最外层电子数等于电子层数的元素只有2种 2.下列关于钾元素和钠元素的叙述不正确的是 (　　) A.它们的原子最外层都只有1个电子,易失去电子显正价 B.它们的单质都是强还原剂 C.它们的离子电子层结构相同 D.钾原子的失电子能力比钠原子强 3.下列事实能说明金属性:Na>Al的是 (　　) A.Na最外层有一个电子,Al最外层有3个电子 B.Na能与冷水反应,而Al不能 C.Na的熔、沸点低于Al的 D.Na能从AlCl3的溶液中把Al置换出来 【题后归纳】 元素原子得失电子能力与原子的最外层电子数、核电荷数和电子层数的关系 (1)若原子的电子层数相同,核电荷数越大,原子越难失电子,越容易得电子。 (2)若原子的最外层电子数相同,电子层数越多,原子越容易失电子,越难得电子。 三、“10”电子微粒和“18”电子微粒的判断 1.10电子微粒的推断方法 2.18电子微粒的推断方法 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.下列微粒的质子数与电子数均相同的是 (　　) A.CH4、NH3、H2O、Ne B.OH-、N、H3O+、Ne C.H3O+、N、Na+、HF D.OH-、F-、Mg2+、Na+ 2.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子,它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去): (1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,请写出A、D的化学式:A　　　　　　;D　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子,请写出:A与B在溶液中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2024·福建泉州七中高一期中)下列关于原子结构或核外电子排布的叙述中正确的是 (　　) A.玻尔提出带核的原子结构模型 B.在多电子的原子里,能量较高的电子通常在离核较近的区域内运动 C.1~18号元素中,原子最外层电子数等于电子层数的元素只有2种 D.原子最外层电子数小于4的元素不一定是金属元素 2.下列有关核外电子排布规律的说法错误的是 (　　) A.L层最多能容纳8个电子 B.M层最多能容纳18个电子 C.距离原子核越远,电子的能量越高 D.对简单离子来说,最外层电子数一定为2或8 3.(2023·北京石景山区高一检测)某元素的原子结构示意图为。下列关于该元素的说法中,不正确的是 (　　) A.元素符号是Ca B.属于金属元素 C.在化学反应中易得电子 D.最高正化合价是+2价 4.(2024·湖南长沙高一适应性测试)A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c,它们的离子、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,且n>m,则下列关系正确的是 (　　) A.a>b>c B.a>c>b C.a=b+m+n D.a=c-n-m 5.根据下列叙述,写出粒子符号并画出相应的结构示意图。 (1)A元素原子的M层电子数是 L层电子数的一半:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)C元素的+1价离子与Ne原子电子层排布相同:　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (4)D元素原子的-2价离子次外层电子数是最外层电子数的:　　　　　　　　　　　　　　　　。  核外电子排布 原子结构与元素原子得失电子能力 一、问题讨论 1.不一定。第3层排满时是18个电子,当第3层为最外层时不能超过8个电子,故当第3层排布8个电子后,如果还有电子,就排布在第4层上,例如,钙原子,第1、2、3、4层的电子数分别为2、8、8、2。 2.(1)核外电子排布规律是相互联系的,不能孤立地应用其中的一项。如当M层不是最外层时,最多可以排布18个电子,而当它是最外层时,最多可以排布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。 3.金属元素与非金属元素依据原子最外层电子数进行划分只是一般规律,它们之间没有明显的界线,如氢原子的最外层只有1个电子,铋原子的最外层电子数是5。 对点训练 1.B　[锂的原子结构示意图是,A错误;氧原子的原子结构示意图是,内层电子数为2,B正确;原子的核电荷数等于质子数,离子的核电荷数一定不等于其核外电子数,C错误;阴离子的核外电子排布与同一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同,例如氯离子和Ar的核外电子排布相同,D错误。] 2.B　[电子能量越低,运动区域离核越近,A错误;电子是在原子核外离核由近及远、能量由低到高的不同电子层上分层排布的,B正确;稀有气体元素中He的原子最外层只有2个电子,C错误;M层为最外层时,最多只能排8个电子,D错误。] 3.C　[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,如H,A正确;如K+,B正确;电子首先占据能量低的电子层,若M层上有电子则 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正确。] 二、1.小于　大于　等于　失　得　还原　氧化　2.(2)红　剧烈 2Na+2H2O2NaOH+H2↑　2K+2H2O2KOH+H2↑ K>Na>Mg　K>Na>Mg 对点训练 1.C　[在原子序数为1~18的元素中,原子最外层只有1个电子的元素有H、Li、Na,其中H是非金属元素,故A项错误;原子最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg,其中He是非金属元素,故B项错误;B原子的最外层电子数小于4,它是非金属元素,故C项正确;原子最外层电子数等于电子层数的元素有H、Be、Al 3种,D项错误。] 2.C　[钾离子比钠离子多1个电子层,电子层结构不同,故选C。] 3.B　[金属性的强弱与最外层电子数的多少无对应关系,A项错误;可以通过金属与水反应生成氢气的难易程度判断金属性的强弱,B项正确;熔、沸点的高低与金属性的强弱无对应关系,C项错误;Na进入盐溶液中首先与水反应,因此Na不能从AlCl3的溶液中置换出Al,D项错误。] 三、 对点训练 1.A　[CH4、NH3、H2O、Ne的质子数都是10,电子数都是10,A项正确;OH-、N、H3O+、Ne的质子数分别是9、11、11、10,电子数都是10,B项错误;H3O+、N、Na+、HF的质子数分别是11、11、11、10,电子数都是10,C项错误;OH-、F-、Mg2+、Na+的质子数分别是9、9、12、11,电子数都是10,D项错误。] 2.(1)N　H2O (2)HS-+OH-+H2O(合理即可) 解析　(1)10电子微粒A、B反应得到两种10电子微粒,应是铵根离子与氢氧根离子反应得到氨气与水,而C、B都能与氢离子反应,可推知A为N,B为OH-,C为NH3,D为H2O;(2)如果A、C均是18电子的粒子,B、D是10电子粒子,结合转化关系,可推断:A为H2S或HS-,B为OH-,C为HS-或S2-,D为H2O;HS-与OH-在溶液中反应的离子方程式为HS-+OH-+H2O(合理即可)。 课堂达标训练 1.D　[原子结构的量子力学模型在处理核外电子量子化特性及波粒二象性提供主要论据和重要结论,原子结构的量子力学模型由奥地利物理学家薛定谔提出,故A错误;在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核较远的区域内运动,故B错误;原子最外层电子数等于电子层数的元素有H、Be、Al,共3种,故C错误;H、He、B原子的最外层电子数小于4,它们都属于非金属元素,故D正确。] 2.D　[根据核外电子排布规律可知,各电子层最多能容纳2n2(n为电子层数)个电子,故A、B项正确;能量越低的电子离原子核越近,能量越高的电子离原子核越远,故C项正确;H+核外没有电子,故D错误。] 3.C　[由原子结构示意图可知是20号元素,是钙,元素符号是Ca,故A正确;钙是第ⅡA族元素,是金属元素,故B正确;钙最外层有两个电子,容易失电子,显+2价,故C错误,D正确。] 4.B　[A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c,它们的离子、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,这说明核外电子数相同,则a-n=b+n=c+m,又因为n>m,所以a>c>b,a=b+2n=c+m+n。] 5.(1)Si　(2)B (3)Na+　(4)O2- 解析　(1)L层有8个电子,则M层有4个电子,故A为硅(Si)。(2)当次外层为K层时,最外层电子数为3,是硼(B),;当次外层为 L层时,最外层电子数为1.5×8=12,违背了电子排布规律,故不可能。(3)C元素原子的质子数为10+1=11,故为钠,故+1价离子是Na+。(4)-2价离子次外层电子数是最外层电子数的,当次外层为K层时,其核外电子排布为2、8,与Ne电子层排布相同,则其原子的质子数为10-2=8,为氧元素,写出O2-结构示意图即可;当次外层为 L层时,最外层则有32个电子,故不可能。 学科网（北京）股份有限公司 $$