2020版高中化学 专题1第一单元第1课时 原子核外电子的排布学案 苏教版必修2 12页

第1课时　原子核外电子的排布 一、原子核外电子的排布规律 ‎1．电子的能量 ‎(1)在多电子原子里，电子的能量不同。‎ ‎(2)在离核近的区域内运动的电子的能量较低，在离核远的区域内运动的电子的能量较高。‎ ‎2．电子层 ‎(1)概念：在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。‎ ‎(2)不同电子层的表示及能量关系 各电子层 由内到外 电子层序数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ ‎7‎ 字母代号 K L M N O P Q 离核远近 由近到远 能量高低 由低到高 ‎3.原子核外电子排布的一般规律 ‎(1)能量最低原理：‎ 核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。‎ ‎(2)电子层最多容纳的电子数 ‎①各电子层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。‎ ‎②最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。‎ ‎③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。‎ 核外电子排布规律是相互联系的，不能孤立地、机械地理解和套用。例如，当M层是最外层时，最多可排8个电子，当M层不是最外层时，最多可排18个电子。‎ 12‎ 例1　下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是(　　)‎ ‎①核外电子是分层运动的 ‎②所有电子在同一区域里运动 ‎③能量高的电子在离核近的区域内运动 ‎④能量低的电子在离核近的区域内运动 A．①④ B．②③ C．①③ D．②④‎ 考点　原子核外电子的排布规律 题点　电子层及其电子的能量 答案　A 解析　原子核外电子是分层运动的，能量越低离核越近，能量越高离核越远。‎ 例2　下列说法中一定错误的是(　　)‎ 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层的4倍 D．某原子的核电荷数与最外层电子数相等 考点　原子核外电子的排布规律 题点　核外电子排布的基本规律 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，所以A项有可能；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，又18<8×4，所以B项一定是错误的；K层上最多只能排2个电子，2×4＝8，即存在M层和L层都为8个电子的离子，K＋、Ca2＋等均有可能；H、He的核电荷数分别与它们的最外层电子数相等，所以D项有可能。‎ 二、微粒(原子或离子)的结构 ‎1．微粒核外电子排布的表示方法 ‎(1)原子结构示意图 ‎①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。‎ ‎②弧线表示电子层。‎ 12‎ ‎③弧线内数字表示该层中的电子数。‎ ‎(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，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。‎ ‎②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。‎ ‎2．核电荷数1～18的元素原子结构的特殊性 ‎(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。‎ ‎(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。‎ ‎(3)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。‎ ‎(4)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。‎ ‎(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。‎ ‎(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。‎ ‎3．等电子粒子 ‎(1)常见“10电子”粒子 ‎①一核10电子：Ne、N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋；‎ ‎②二核10电子：HF、OH－；‎ ‎③三核10电子：H2O、NH；‎ ‎④四核10电子：NH3、H3O＋；‎ ‎⑤五核10电子：CH4、NH。‎ ‎(2)常见“18电子”粒子 ‎①分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4；‎ ‎②阳离子：K＋、Ca2＋；‎ ‎③阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－。‎ 原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。‎ 12‎ 阳离子：核外电子数小于核电荷数。‎ 阴离子：核外电子数大于核电荷数。‎ 例3　下列微粒结构示意图中，不正确的是(　　)‎ 考点　微粒结构示意图 题点　微粒结构示意图的正误判断 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。‎ 例4　与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是(　　)‎ A．H2O B．F－‎ C．Na＋ D．NH3‎ 考点　原子核外电子排布的综合应用 题点　10e－、18e－微粒的相关综合 答案　B ‎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)原子核外电子的排布就是核外电子的分层运动(　　)‎ ‎(3)最外层电子数小于4的原子必定是金属元素的原子(　　)‎ ‎(4)某元素的＋1价阳离子电子排布与氖原子相同，则它的原子序数是11(　　)‎ ‎(5)稀有气体元素原子最外层都排有8个电子(　　)‎ ‎(6)多电子原子中，核外电子先排内层再排外层，由内到外电子的能量越来越低(　　)‎ 12‎ ‎(7)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个(　　)‎ ‎(8)19号元素K的原子结构示意图为(　　)‎ ‎(9)单核阳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(　　)‎ ‎(10)S2－、Cl－、K＋、Ca2＋具有相同的核外电子排布(　　)‎ 考点　原子核外电子排布 题点　核外电子排布与表示方法的综合 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×　(8)×　(9)×　(10)√‎ ‎2．下列关于原子结构的叙述中正确的是(　　)‎ A．所有的原子核都由质子和中子构成 B．原子的最外层电子数不超过8个 C．稀有气体原子的最外层电子数均为8个 D．原子的次外层电子数都是8个 考点　原子核外电子排布 题点　核外电子排布基本规律 答案　B 解析　A项，H中不含有中子；C项，He最外层电子数为2个；D项，第2周期元素原子的次外层电子数为2个。‎ ‎3．从某微粒的结构示意图反映出(　　)‎ A．质子数和中子数 B．中子数和电子数 C．核电荷数和核外电子层排布的电子数 D．质量数和核外电子层排布的电子数 考点　微粒结构示意图 题点　微粒结构示意图的表示方法 答案　C ‎4．下列是几种粒子的结构示意图，有关说法正确的是(　　)‎ A．①和②两种粒子的化学性质相似 B．③和④均属于离子结构示意图 C．粒子②在化学反应中容易失去电子 12‎ D．①②③④共表示四种元素的粒子 考点　微粒结构示意图 题点　由微粒结构推测其性质 答案　C 解析　①是He原子结构示意图，是稀有气体元素，原子达到稳定结构，而②是Mg原子结构示意图，最外层有2个电子，容易失去电子，化学性质活泼，故两种粒子的化学性质不相似，A错误，C正确；③是Mg2＋结构示意图，④是Ne原子结构示意图，不都属于离子结构示意图，B错误；①表示He元素的原子，②③表示Mg元素的粒子，④表示Ne元素的原子，共表示三种元素的粒子，D错误。‎ ‎5．(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为。‎ 试回答：‎ ‎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)‎ ‎______________、______________、________________、______________、______________；‎ ‎③写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物发生反应的离子方程式________________________________________________________________________。‎ 考点　核外电子排布的综合应用 题点　相关知识的综合 答案　(1)‎ ‎(2)①原子　②氩原子　氯离子　硫离子　钾离子　钙离子(答案合理即可)　‎ ‎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；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。‎ 12‎ ‎[对点训练]‎ 题组一　原子核外电子排布规律 ‎1．下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是(　　)‎ A．K层是能量最低的电子层 B．原子失电子时先失去能量低的电子 C．核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上 D．N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18‎ 考点　核外电子排布规律 题点　电子层及其电子能量 答案　B 解析　距原子核由近到远，电子的能量由低到高，即离原子核近的电子能量低，离原子核远的电子能量高，则K层是能量最低的电子层，A正确；原子最先失去最外层电子，最外层电子的能量最高，所以原子失电子时先失去能量高的电子，B错误；核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上，C正确；电子层的次外层最多容纳18个电子，所以N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18，D正确。‎ ‎2．(2017·邯郸高一检测)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(　　)‎ ‎①电子数　②最外层电子数　③电子层数　④次外层电子数 A．①④ B．①③④‎ C．①②④ D．①②③④‎ 考点　核外电子排布规律 题点　核外电子排布基本规律 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。‎ ‎3．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．L层 C．M层 D．N层 考点　核外电子排布规律 题点　核外电子排布基本规律 12‎ 答案　C 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)层为最外层，则次外层电子数最多为10＋8＝18，则进一步证明n为M层。‎ 题组二　核外电子排布表示方法 ‎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 考点　微粒结构示意图 题点　短周期元素结构的特殊性 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，依题意可知最外层(第3层)要排到24个电子，这不可能，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．下列微粒的结构示意图，正确的是(　　)‎ A．Mg2＋： B．Cl：‎ C．Ar： D．K：‎ 考点　微粒结构示意图 题点　微粒结构示意图的正误判断 答案　A 解析　Mg2＋是镁原子失去最外层两个电子后生成的，A选项正确；Cl原子的最外层应该只有7个电子，B选项错误；Ar原子的次外层与最外层应该有8个电子，C选项错误；K原子的结构示意图应该是，故D选项错误。‎ ‎6．根据下列微粒结构示意图的共同特征，可把、、三种微粒归为一类，下列微粒可以归为此类的是(　　)‎ A. B.‎ 12‎ C. D.‎ 考点　微粒结构示意图 题点　原子或离子结构示意图的判断 答案　C 解析　题干中的三种粒子均为阳离子。A项是Ne原子，B项是S2－，C项是Mg2＋，D项是F－。‎ ‎7．已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中，与氟元素原子的化学性质相似的是(　　)‎ 考点　微粒结构示意图 题点　由微粒结构推测其性质 答案　D 解析　氟元素原子核外最外层电子数为7个，D元素原子核外最外层电子数也为7个，故二者原子的化学性质相似。‎ ‎8．某粒子M的结构示意图为，下列有关该粒子的说法中不正确的是(　　)‎ A．x值有6种以上的可能 B．M粒子的符号可能是O2－、Ne、Al3＋等 C．x＝13时，含M粒子的溶液加入过量NaOH溶液，会生成白色沉淀 D．取含有M粒子的溶液进行焰色反应，若为黄色，则M的符号是Na＋‎ 考点　微粒结构示意图 题点　微粒结构示意图的表示方法 答案　C 解析　由题意知，x可能的值有7、8、9、10、11、12、13；对应的粒子符号分别为N3－、O2－、F－、Ne、Na＋、Mg2＋、Al3＋；Al3＋与过量NaOH溶液反应，生成AlO，无沉淀产生；钠元素进行焰色反应时火焰颜色呈黄色。‎ 题组三　原子核外电子排布的综合应用 ‎9．某元素原子的最外层电子数为次外层电子数的3倍，则该元素原子核内质子数为(　　)‎ 12‎ A．3 B．‎7 C．8 D．10‎ 考点　核外电子排布的综合应用 题点　由核外电子排布确定质子数 答案　C 解析　根据原子核外电子排布规律可知，该元素的原子结构示意图为，在原子中，质子数＝核外电子数＝8。‎ ‎10．A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a－b)，L层电子数是(a＋b)，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为(　　)‎ A．B‎3A2 B．BA‎2 C．A3B2 D．AB2‎ 考点　核外电子排布的综合应用 题点　由核外电子排布确定化合物的化学式 答案　B 解析　因为B的L层电子数为(a＋b)且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O，B为Si。‎ ‎11．A、B两种原子，A的M电子层比B的M电子层少3个电子，B的L电子层电子数恰为A的L电子层电子数的2倍。A和B分别是(　　)‎ A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氦原子 C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子 考点　核外电子排布的综合应用 题点　多种元素的推断 答案　D 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2、第3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。‎ ‎12．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(‎2a＋1)。下列有关元素X的说法中，不正确的是(　　)‎ A．元素X的原子核内质子数为(‎2a2－1)‎ B．元素X的原子半径一定小于钠的原子半径 C．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用 12‎ D．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数)‎ 考点　核外电子排布的综合应用 题点　元素的推断 答案　D 解析　若a＝2，则X为N，若a＝3，则X为Cl。由原子结构、相关元素及化合物的性质推知A、B、C项正确；D项氯离子最外层电子数未达到2n2个。‎ ‎[综合强化]‎ ‎13．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 题点　核外电子排布的综合应用 题点　相关知识的综合 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，B元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，B元素原子最外层电子数为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。‎ ‎14．用A＋、B－、C2－、D、E、F和G分别表示含有18个电子的七种微粒(离子或分子)，请回答：‎ ‎(1)A元素是________，B元素是________，C元素是________(用元素符号表示)。‎ ‎(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________。‎ ‎(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是________。‎ 12‎ ‎(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是________，将其通入足量的NaOH溶液，反应的离子方程式为_________________________________________________。‎ ‎(5)G分子中含有4个原子，其分子式是________。‎ 考点　核外电子排布规律的综合应用 题点　10e－、18e－微粒的相关综合 答案　(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)F2　(4)H2S　H2S＋2OH－===S2－＋2H2O　(5)H2O2(或PH3)‎ 解析　常见的18e－微粒有：阳离子：K＋、Ca2＋；阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。结合题目所给条件，不难确定答案。‎ ‎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和Z元素原子的最外层都只有一个电子；W和Y元素原子的最外层电子数相同，且W元素原子的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________，常用于制造________。‎ ‎(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)Z的最高价氧化物对应水化物的化学式为_______________________________。‎ 考点　核外电子排布规律 题点　多种元素的推断 答案　(1)氚　氢弹　(2)　(3)　(4)KOH 12‎