1.1.2核外電子排布與元素原子得失電子能力課件2023-2024學年高一下學期化學魯科版（2019）必修2

第1章原子結構與元素周期律

第1節(jié)原子結構與元素性質

第2課時核外電子排布與元素原子得失電子能力一、核外電子排布1.原子核外電子排布的特征2.電子能量與電子層的關系各電子層由內到外電子層數1234567字母代號KLMNOPQ離核遠近由___到___能量高低由___到___近遠低高3.原子核外電子排布的一般規(guī)律升高2n282【巧判斷】(1)距核越近的電子能量越高。 (

)(2)每層電子容納的電子數必須是2n2個。 (

)(3)鉀元素是19號元素,鉀原子最外層電子數是9個。 (

)提示:×。核外電子排布的原則是距核由近及遠,能量由低到高依次排列,所以距核越近的電子能量越低。提示:×。每層電子容納的電子數最多是2n2個,可以少于這個數。提示:×。最外層電子數不能超過8個,所以鉀原子的最外層是1個電子。【情境·思考】洋蔥是我們非常熟悉的一種蔬菜,洋蔥切開后,我們會看到里面一層一層的呈現,電子層模型類似于切開的洋蔥。請思考:(1)原子核周圍是否真實存在這樣的殼層?(2)電子在原子核外是否沿固定軌跡做高速旋轉?提示:電子層不是真實存在的,是科學家為了表達形象,根據電子經常出現的區(qū)域而設想的結構模型。提示:電子在某一區(qū)域內做無規(guī)則運動。4.核外電子排布的表示方法(1)原子結構示意圖(2)離子結構示意圖如Cl-:

、Na+:

?！厩榫场に伎肌縆Cl在醫(yī)學上有很重要的用途,主要用于治療各種原因引起的低鉀血癥,預防低鉀血癥,以及治療洋地黃中毒引起頻發(fā)性、多源性早搏或快速心律失常等?！厩榫场に伎肌?1)畫出Cl、K、Cl-、K+的結構示意圖。(2)從結構示意圖上可以得出Cl-和K+的結構示意圖有什么異同點?提示:(1)

(2)相同點是核外電子排布方式完全相同,不同點是核電荷數不同。5.元素性質與原子最外層電子數之間的關系(1)元素的性質與原子最外層電子排布的關系元素種類金屬元素非金屬元素稀有氣體元素最外層電子數一般小于__一般大于或等于____(He為__)4482元素種類金屬元素非金屬元素稀有氣體元素原子得失電子的能力一般易___電子一般易___電子既不易___電子,也不易___電子單質具有的性質具有______性具有_____性一般不與其他物質反應失得得失還原氧化(2)元素的化合價與原子最外層電子數的關系金屬元素非金屬元素稀有氣體元素只顯正價且一般等于最外層電子數,如、一般既有正價又有負價,最高正價=最外層電子數,最低負價=最外層電子數-8,如

原子結構為穩(wěn)定結構,常見化合價為零【巧判斷】(1)稀有氣體元素原子最外層都排有8個電子。 (

)(2)最外層電子數為4時,既不容易得電子也不容易失電子,化學性質較穩(wěn)定。 (

)提示:×。稀有氣體He最外層有2個電子。提示:√。最外層電子數為4時,形成穩(wěn)定結構得失電子的概率是相等的,所以化學性質比較穩(wěn)定。二、原子結構與元素原子得失電子能力1.實驗探究元素NaMgK實驗過程用_____切下一小塊金屬鈉,用____吸干表面的煤油,放入盛有水并滴加幾滴酚酞的燒杯中取一小段鎂條,用_____除去表面的氧化膜,放入盛有等量水并滴有酚酞的另一只燒杯中用小刀切下一小塊與鈉塊__________的金屬鉀,用_____吸干表面的煤油,放入盛有等量水并滴加幾滴酚酞的燒杯中小刀濾紙砂紙大小相同濾紙元素NaMgK實驗現象鈉___在水面上,熔成一個閃亮的小球,小球向四周移動,發(fā)出“嘶嘶”的響聲,酚酞_____鎂片沒有變化,加熱時,鎂片上有氣泡冒出,酚酞溶液_____鉀與水立即劇烈反應,放出的熱使鉀立即燃燒起來,酚酞溶液_____變紅變紅變紅浮元素NaMgK反應方程式___________________________________________________________________結論與水反應的劇烈程度:__>___>___2Na+2H2O===2NaOH+H2↑Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2K+2H2O===2KOH+H2↑KNaMg2.判斷依據水或酸越強越弱3.原因解釋(1)在電子層數相同時,核電荷數越大,最外層電子離核越近,原子越難_______而越易_______;(2)最外層電子數相同,電子層數越多,最外層電子離核越遠,原子越易_______而越難_______。失電子得電子失電子得電子【情境·思考】鎂和鋁在金屬活動性順序表中均排在氫之前,但是二者分別與鹽酸反應的速率、現象不一樣,①中反應劇烈,②中反應不劇烈。(1)根據圖示以及鎂、鋁的電子層結構分析,哪個圖表示的是鎂與鹽酸的反應?(2)試利用原子結構的觀點解釋反應劇烈的一方劇烈的原因是什么?提示：(1)圖①。鎂反應更加劇烈。(2)因鎂和鋁電子層數相同,鋁的核電荷數更大,最外層電子離核更近,原子越難失電子,所以金屬性較弱,與酸反應的劇烈程度越不劇烈。知識點一核外電子排布的規(guī)律與核外電子排布的表示方法【重點釋疑】1.核外電子排布規(guī)律解讀核外電子排布規(guī)律是相互聯系的,不能孤立地應用其中的一項。(1)“一低”：電子首先排布在能量最低的電子層里。排滿能量低的電子層,再排能量高的電子層。(2)“兩不超”：各電子層電子不超過2n2個;最外層電子不超過8個(第一層為最外層時不超過2個)。(3)“一穩(wěn)定”2.核外電子排布的表示方法(1)原子結構示意圖:為了形象表示原子核外電子分層排布的情況而采用的直觀圖示。如氯原子結構示意圖為(2)離子結構示意圖:離子結構示意圖就是指原子得失電子以后的結構示意圖。陽離子結構示意圖與其原子結構示意圖相比,少了一個電子層,核電荷數不變;陰離子結構示意圖與其原子結構示意圖相比,核電荷數、電子層數相同,但最外層電子數增加為8。如：【易錯提醒】核外電子排布規(guī)律的正確認識(1)核外電子的排布規(guī)律是相互聯系的,不能孤立地理解和應用其中的一項,必須同時滿足各項要求。如當M層不是最外層時,最多可以排18個電子,而當它是最外層時,最多可以排8個電子。(2)電子不一定排滿M層才排N層,如K和Ca的核外電子排布情況分別為、

?！就卣固嵘慷讨芷谠卦咏Y構的特殊性(1)最外層電子數為1的原子有H、Li、Na;最外層電子數為2的原子有He、Be、Mg。(2)最外層電子數與次外層電子數相等的原子有Be、Ar;最外層電子數是次外層電子數2倍、3倍、4倍的原子分別是C、O、Ne。(3)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子有Li、Si。(4)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子有Li、P。(6)最外層電子數是電子層數2倍的原子有He、C、S;最外層電子數是電子層數3倍的原子是O。(5)電子層數與最外層電子數相等的原子有H、Be、Al;電子層數是最外層電子數2倍的原子是Li?！舅伎肌び懻摗?1)M層上最多可容納18個電子,為什么鉀原子的核外電子排布不是,而是呢?提示:若鉀原子的M層排布9個電子,此時M層就成為最外層,這與電子排布規(guī)律中的“最外層上排布的電子不能超過8個”相矛盾,不符合電子排布的規(guī)律,即M層不是最外層時最多可排18個電子,而它作為最外層時最多只能排8個電子。(2)1～20號元素形成穩(wěn)定結構后最外層一定是8個電子的穩(wěn)定結構嗎?舉例說明。提示:不一定。如Li+和H+等在形成離子變成穩(wěn)定結構之后均不是8電子穩(wěn)定結構?！镜淅拷裼蠥、B兩種原子,A原子的M層比B原子的M層少3個電子,B原子的L層電子數恰為A原子L層電子數的2倍。A和B分別是 (

)A.硅原子和鈉原子 B.硼原子和氫原子C.氯原子和碳原子 D.碳原子和鋁原子【思維建?！拷獯鸷送怆娮油茢囝}的思路如下:【解析】選D。設x、y分別為A原子L層、M層的電子數,依題意可知:KLMA原子2xyB原子22xy+3B原子的M層至少有3個電子,因而其L層的電子數必然是8,求得x=4;對A原子來說,L層有4個電子時只能是最外層,即y=0,y+3=3,因此,A、B兩原子分別為碳原子和鋁原子?！灸割}追問】(1)A元素的原子最外層電子數是次外層電子數的2倍,則該元素的原子核內質子數是多少?(證據推理與模型認知)提示:K層為次外層時,A元素的原子最外層電子數為2×2=4<8;L層為次外層時,A元素的原子最外層電子數為8×2=16>8,不可能,故A元素的原子核外電子數為2+4=6,即質子數為6。(2)當第n電子層作為原子的最外層時,其最多容納的電子數與(n-1)層相同;當第n電子層作為原子的次外層時,其最多容納的電子數比(n-1)層最多容納的電子數多10個。則n層是K層～N層中的哪一層?(證據推理與模型認知)

提示:根據核外電子排布規(guī)律可知,當n為最外層時,最多可容納8個電子,則第(n-1)層最多也可容納8個電子,故(n-1)層為次外層時,n層應為M層;當n層為次外層時,其最多可容納的電子數比(n-1)層多10個,則證明n層最多可容納18個電子,也應為M層?！具w移·應用】1.下列關于原子核外電子排布規(guī)律的說法錯誤的是(

)A.K層是能量最低的電子層B.原子失電子時先失去能量低的電子C.核外電子總是優(yōu)先排布在能量較低的電子層上D.N層為次外層時,最多可容納的電子數為18【解析】選B。距原子核由近到遠,電子的能量由低到高,即離原子核近的電子能量低,離原子核遠的電子能量高,則K層是能量最低的電子層,A正確;原子最先失去最外層電子,最外層電子的能量最高,所以原子失電子時先失去能量高的電子,B錯誤;核外電子總是優(yōu)先排布在能量較低的電子層上,C正確;電子層的次外層最多容納18個電子,所以N層為次外層時,最多可容納的電子數為18,D正確。2.(2019·邯鄲高一檢測)核電荷數為16的元素和核電荷數為4的元素的原子相比較,前者下列數據是后者4倍的是 (

)①電子數 ②最外層電子數③電子層數 ④次外層電子數A.①④ B.①③④ C.①②④ D.①②③④【解析】選A。核電荷數為16的元素和核電荷數為4的元素的原子的電子數分別是16和4,最外層電子數分別是6和2,電子層數分別是3和2,次外層電子數分別為8和2,A項正確。知識點二原子結構與元素性質的關系【重點釋疑】1.原子結構與元素性質、元素化合價的關系原子類別與元素性質的關系與元素化合價的關系稀有氣體最外層電子數為8(He為2),結構穩(wěn)定,性質不活潑原子結構為穩(wěn)定結構,常見化合價為零金屬元素原子最外層電子數一般小于4,較易失去電子易失去最外層電子,達到穩(wěn)定結構,其最高正價為+m(m為最外層電子數)原子類別與元素性質的關系與元素化合價的關系非金屬元素原子最外層電子數一般大于或等于4,較易獲得電子,形成8電子穩(wěn)定結構得到一定數目的電子,達到穩(wěn)定結構,其最低負價為m-8(H為m-2)2.元素原子失電子能力的判斷依據可以根據元素單質與水或酸反應放出氫氣的劇烈程度來判斷元素失電子能力的強弱,一般與水或酸反應越劇烈,失電子能力越強。【易錯提醒】關于原子結構與元素性質的主要易錯點(1)最外層電子數小于4的不一定為金屬元素,如H、He等;最外層電子數大于4的不一定為非金屬元素,如Po等。(2)氟沒有正價;氧沒有最高正價,只有在OF2中表現正價。(3)活潑金屬易形成陽離子,活潑非金屬易形成陰離子,但是碳難以形成C4-、C4+;硅難以形成Si4+和Si4-;硼難以形成B3+;氫元素可以形成H+和H-。(4)金屬元素只有正化合價不能說明金屬元素不能形成陰離子,如[Al(OH)4]-等,但在這些離子中,金屬元素仍為正價?！舅伎肌び懻摗?1)嘗試畫出鈣原子的結構示意圖,分析為什么鈣在化學反應中表現還原性?提示：鈣原子的結構示意圖為

,其最外層有2個電子,容易失去電子形成Ca2+,表現出還原性。(2)嘗試畫出氧原子的結構示意圖,分析氧元素的常見化合價。提示:氧原子的結構示意圖為

,氧容易獲得2個電子形成O2-,因此氧元素的常見化合價為-2價?！镜淅?2019·天水高一檢測)已知X、Y是原子核電荷數不大于18的元素。X原子的最外層電子數為a,次外層電子數為a+2;Y原子的最外層電子數為b-5,次外層為b。判斷X、Y兩元素形成的化合物的組成是 (

)

A.XY2 B.Y4X C.Y2X3 D.XY5【思維建?！拷獯鸨绢}的思路為【解析】選C。由于X原子的次外層電子數為a+2,故不可能為K層,由于其核電荷數不大于18,故其次外層應為L層,所以a+2=8,a=6。由于Y原子的最外層電子數為b-5>0,即b>5,其次外層電子數為b>5,故其次外層只能為L層,即b=8。所以X和Y的核外電子排布分別為

,即X和Y分別為S和A1,化合價分別為-2價和+3價,因此易形成化合物Al2S3?！灸割}追問】(1)判斷X元素的最高正價和最低負價。(2)若將題干中的“a+2”改為“a-2”,其他條件不變,寫出X、Y兩元素形成的化合物的化學式。提示:+6價、—2價。由于X元素為硫元素,最外層有6個電子,因此其最高正價為+6價,最低負價為6-8=-2。提示:Al4C3。由于最外層電子數不大于8,X原子的次外層電子數為a-2,故次外層只可能為K層,故a-2=2,a=4。所以X為碳元素?！具w移·應用】1.(2019·蘇州高一檢測)核電荷數為1～20的元素中,下列敘述正確的是 (

)A.原子最外層只有1個或2個電子的元素一定是金屬元素B.核外電子排布完全相同的兩種微?；瘜W性質一定相同C.原子核外各層電子數相等的元素不一定是金屬元素D.核電荷數為17的元素容易獲得1個電子【解析】選D。在核電荷數為1～18的元素中,最外層只有1個電子的元素有H、Li、Na、K,其中H為非金屬元素,最外層只有2個電子的元素有He、Be、Mg、Ca,其中He為稀有氣體元素,A項錯誤;核外電子排布完全相同的微粒S2-和K+化學性質不相同,S2-具有還原性,K+不具有還原性,B項錯誤;原子核外各層電子數相等的只有Be,它是金屬元素,C項錯誤;核電荷數為17的元素的原子結構示意圖為,其最外層有7個電子,很容易獲得1個電子而成為8個電子的穩(wěn)定結構,D項正確。2.(2019·三明高一檢測)X、Y、Z為短周期元素,這些元素原子的最外層電子數分別為1、4、6,則由這三種元素組成的化合物的化學式可能是

(

)A.XYZ B.X3YZ C.XYZ2 D.X2YZ3【解析】選D。元素組成的化合物分子中正負化合價的代數和為0。X最外層電子數為1,則其在化合物中的化合價為+1價;Y最外層電子數為4,則其在化合物中的化合價為+4價或-4價;Z元素原子的最外層電子數為6,則其在化合物中的化合價為-2價;所以根據化合物中的正負化合價的代數和為0的原則可知這三種元素組成的化學式可能是X2YZ3,如H2CO3、Na2SiO3等?！狙a償訓練】1.下列元素的最高正價為+5價的是 (

)

A.Na B.Al C.P D.Cl【解析】選C。P原子結構示意圖為

,根據元素最高化合價=元素原子的最外層電子數可知,選C。2.(2019·聊城高一檢測)在地殼中含量位于第二位的非金屬元素的最高化合價是 (

)A.+3 B.+4 C.+5 D.+6【解析】選B。地殼中含量位于第二位的非金屬元素為Si,其原子結構示意圖為

,據最高化合價=最外層電子數可知為+4價。【素養(yǎng)提升】稀有氣體越來越廣泛地應用在工業(yè)、醫(yī)學、尖端科學技術以及日常生活里。如稀有氣體通電時會發(fā)光,五光十色的各種霓虹燈就是燈管里充入了不同含量的氖、氬、氦等稀有氣體的結果。請從原子結構與元素性質角度解釋,為什么人們過去將稀有氣體稱為惰性氣體?(宏觀辨識與微觀探析)提示:元素的原子最外層達8個電子(1個電子層時為2個電子)時,結構穩(wěn)定,不易得到電子或失去電子。稀有氣體元素原子的最外層電子數為8(He為2),已達穩(wěn)定結構,不容易得、失電子,所以不易發(fā)生化學反應,被人們稱為惰性氣體。知識點三常見的電子數相同的微粒【重點釋疑】1.10電子微粒2.18電子微粒3.記憶其他等電子微粒(1)“14電子”微粒:Si、N2、CO、。(2)“16電子”微粒:S、O2?！痉椒ㄒ?guī)律】推斷“10電子”微粒和“18電子”微粒的方法(1)首先確定10電子和18電子的中性原子Ne和Ar,然后找出比它們少或多電子的原子轉化成陰、陽離子或氫化物分子。(2)將微粒加、減H+后,核外電子總數不變,由氫化物分子可推出相應的陰離子或陽離子,如NH3和

、

,H2O和H3O+、OH-,H2S和HS-等。(3)根據CH4、NH3、H2O、HF分子內有10個電子,減去一個H后剩余的原子或原子團“CH3”“NH2”“OH”“F”有9個電子,這四種原子或原子團兩兩結合得到的分子均為18電子微粒,如自身兩兩結合得到的分子有CH3CH3(乙烷)、N2H4(肼)、H2O2、F2;不同原子或原子團之間兩兩結合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2(甲胺)等?！舅伎肌び懻摗?1)某同學在畫某種元素的一種單核微粒的結構示意圖時,忘記在圓圈內標出其質子數(如圖所示),該微粒若是中性微粒,這種微粒是什么?提示:單核中性微粒為原子,原子的核電荷數=核外電子數,此微粒為核電荷數為18的氬原子。(2)若上述微粒的鹽溶液能使溴水褪色,并出現渾濁,這種微粒是什么?提示:具有還原性,能被溴水氧化的18e-微粒是S2-?！镜淅?2019·惠州高一檢測)已知A、B、C、D是中學化學中常見的四種不同微粒。它們之間存在如圖中轉化關系:(1)如果A、B、C、D均是10電子的微粒,請寫出:A的化學式________;D的化學式________。

(2)如果A和C是18電子的微粒,B和D是10電子的微粒,請寫出A與B在溶液中反應的離子方程式________。

【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)正確理解“微?！钡暮x,包括原子、分子、離子等;(2)能夠熟練地掌握10電子和18電子微粒。【解析】(1)10電子微粒A、B反應得到兩種10電子微粒,應是銨根離子與氫氧根離子反應得到氨氣與水,或是HF與OH-反應得到F-與H2O。而B能與氫離子反應生成D,可推知A為

或HF,B為OH-,C為NH3或F-,D為H2O。(2)如果A、C均是18電子的微粒,B、D是10電子的微粒,結合轉化關系,可推斷:A為H2S,B為OH-,C為HS-或S2-,D為H2O;或A為HS-,B為OH-,C為S2-,D為