高中鲁科版 (2019)第1节 原子结构与元素性质第2课时学案

课时2　核外电子排布　原子结构与元素原子得失电子能力

学习任务一　核外电子排布

判断下列微粒的结构示意图是否正确并说明原因。

　A B C D

答案　A不正确,应先排满K层再排L层;B不正确,K层最多排2个电子;C正确;D不正确,不符合最外层最多只能排8个电子的原则。

1.核外电子排布规律

(1)能量规律

　　(2)数量规律

a.每层最多容纳的电子数是⑨　2n2　(n代表电子层数)。 

b.最外层所能容纳的电子不超过⑩　8　个(K层为最外层时不超过　2　个),次外层不超过　18　个。 

2.核外电子排布的表示方法——结构示意图

(1)钠的原子结构示意图

(2)简单离子的结构示意图

a.Na+的结构示意图为　 　; 

b.Cl-的结构示意图为 　。 

判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。

1.S2-的结构示意图为(√)

2.离核越远的电子能量越低(✕)

3.M层为最外层时,最多容纳18个电子(✕)

4.最外层电子数等于8的微粒,一定为稀有气体元素的原子(✕)

1.下图是Ca、Ra的原子结构示意图。

(1)由Ra的原子结构示意图可知,第3层可以排18个电子,Ca的原子结构示意图能否表示为 ?

(2)总结每个电子层最多容纳电子的数目(n代表电子层数)。

答案　(1)不能,最外电子层所容纳的电子不能超过8个。

(2)每个电子层最多容纳电子的数目为2n2。

2.如图所示为磷酸铁锂电池。

(1)写出磷酸铁锂电池中锂原子和磷原子的结构示意图。

(2)磷酸铁锂电池中铁元素的原子结构示意图为。

①根据核外电子排布规律判断M层最多容纳多少个电子?

②当N层开始排布电子时M层是否排满?

(3)磷酸铁锂中哪种元素能形成10个电子的微粒?哪种元素能形成18个电子的微粒?

答案　(1)根据核外电子排布规律可以推测两种元素原子的结构示意图分别为:。

(2)①根据核外电子排布规律可以判断M层最多容纳18个电子。

②由上述排布规律可知,当铁元素原子的N层开始排布电子时M层并没有排满。

(3)氧元素能够形成10个电子的微粒;磷元素能够形成18个电子的微粒。

1.核电荷数为1~20的原子的结构特点

(1)原子核中无中子的原子:1H。

(2)最外层电子数

①最外层有1个电子:H、Li、Na、K。

②最外层有2个电子:Be、Mg、Ca、He。

③等于次外层电子数:Be、Ar。

④是次外层电子数的2倍:C。

⑤是次外层电子数的3倍:O。

⑥是次外层电子数的4倍:Ne。

⑦是内层电子总数的一半:Li、P。

⑧等于电子层数:H、Be、Al。

⑨是次外层电子数的一半:Li、Si。

⑩是电子总数的一半:Be。

2.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。并尽量由能量较低的电子层,依次排入能量较高的电子层。

(2)

(3)“一稳定”

如(Na) (Na+)

(O) (O2-)

3.常见“2电子”微粒

He、Li+、Be2+。

4.推断10e-和18e-微粒的思维模型

(1)10e-微粒

(2)18e-微粒

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

答案　C　K层最多容纳2个电子,但可以不排满,如H,A正确;K+满足B中条件,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;存在核电荷数和最外层电子数都为8的离子,如O2-,D正确。

2.(2020山东菏泽高一月考)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a>1),则该原子的核内质子数是(　　)

A.2a+2 B.2a+10

C.a+2 D.2a

答案　A　原子核外电子排布规律:最外层不超过8个电子,次外层不超过18个电子。某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a>1),所以该元素原子的次外层只能是K层,为2个电子;最外层是L层,电子数是2a,所以该元素的核外电子数是2a+2;再根据原子核内质子数=核外电子数,所以核内质子数是2a+2。

3.根据下列叙述,写出相对应的微粒符号和结构示意图。

(1)核外有2个电子层、10个电子的原子:　。 

(2)核外有3个电子层,最外层有6个电子的原子:　　　　。 

(3)质量数为28,质子数等于中子数的原子:　。 

(4)最外层电子数是次外层电子数的4倍的-2价阴离子:　　　　。 

(5)电子总数为10的+1价单核阳离子:　　　　。 

答案　(1)Ne　(2)S　(3)Si　(4)O2-　(5)Na+

解析　(1)原子中:核外电子数=质子数,含有10个质子的原子为Ne。(2)原子核外电子排布为2、8、6,是硫原子。(3)质子数为14,是硅原子。(4)该-2价阴离子的次外层电子数应为2,为O2-。(5)该+1价阳离子的质子数为10+1=11,为Na+。

4.A+、B+、C-、D、E五种微粒(分子或离子)中,每个微粒均有10个电子,已知:

①A++C- D+E↑;②B++C- 2D。

请回答:

(1)C-的化学符号是　　　　。 

(2)分别写出A+和C-反应、B+和E反应的离子方程式:　　　　　　　　、　　　　　　　　　　　　。 

(3)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子的分子式:　　　　　　　　。 

答案　(1)OH-

(2)N+OH- NH3↑+H2O　H3O++NH3 N+H2O

(3)CH4、HF、Ne(写出其中的两种即可)

解析　因A+、C-、D、E均为10电子微粒,且A++C- D+E↑,则通过排查10电子微粒的性质可知,该反应为N+OH- NH3↑+H2O,即A+为N、C-为OH-、D为H2O、E为NH3;由B++C- 2D可知B+为H3O+。

学习任务二　原子结构与元素原子得失电子能力

结合以上微粒的结构示意图回答下列问题:

(1)分别写出以上微粒的微粒符号　F、F-、Ne、Na　。 

(2)以上微粒性质稳定的是　F-、Ne　(填粒子符号);原因是　最外层为8个电子,不易得电子也不易失电子　。 

(3)反应中易失电子的是　Na　;表现　还原　性。 

(4)反应中易得电子的是　F　;表现　氧化　性。 

1.原子的最外层电子数与元素的化学性质的关系

　　2.原子结构与元素原子得失电子能力

(1)元素原子失电子能力强弱的比较方法:

比较元素的单质与⑩　水　(或　非氧化性酸　)反应置换出氢气的难易程度。置换反应越容易发生,元素原子的失电子能力越　强　。 

(2)通常所说的元素的金属性、非金属性分别与元素原子的　失电子能力　和　得电子能力　相对应。 

(3)比较钠、镁、钾元素原子的失电子能力

　　(4)元素原子得失电子能力的影响因素及规律

判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。

1.金属原子失电子越多,金属性越强(✕)

2.原子最外层电子数为2的元素一定是金属元素(✕)

3.不容易得电子的原子一定容易失电子(✕)

4.电子层数相同的原子的半径随着原子序数的递增逐渐增大(✕)

1.元素原子的最外层电子数一定等于其最高正价吗?

答案　不一定。有些元素没有最高正价,如氧元素,而氟元素没有正价;有些元素如稀有气体元素往往呈现0价。

2.你能由钠、镁、钾三种元素原子的核外电子排布规律直接推测出三者失电子能力的强弱吗?

答案　从钾到钠再到镁,元素原子的半径逐渐减小,原子核对最外层电子的吸引力逐渐增强,失电子能力逐渐减弱。

3.三氧化二砷俗称砒霜,分子式为As2O3,是最古老的毒物之一。其中砷为33号元素,其原子结构示意图为:。

(1)试根据砷元素的原子结构示意图推测该元素的最高正价。

(2)试根据砷元素的原子结构示意图推测该元素的最低负价。

(3)由(1)(2)可知,元素的最高正价和最低负价存在什么关系?

答案　(1)该元素原子最外层有5个电子,失去这5个电子达到8电子稳定结构,因此其最高正价为+5价。

(2)该元素原子最外层有5个电子,得到3个电子达到8电子稳定结构,因此其最低负价为-3价。

(3)一般情况下,元素的最低负价=元素的最高正价-8(H、F、O除外)。

1.元素原子得失电子能力强弱的判断依据

(1)根据原子结构

①若原子的电子层数相同,则核电荷数越大,原子失电子能力越弱,得电子能力越强。

②若原子的最外层电子数相同,则电子层数越多,原子失电子能力越强,得电子能力越弱。

(2)根据相关物质性质

①金属活动性顺序中越靠前,元素原子失电子能力越强。

②比较元素的单质与水(或非氧化性酸)反应置换出氢气的难易程度:置换反应越容易发生,元素原子失电子的能力越强。

③比较金属单质间的置换反应

在水溶液里若Xn++Y X+Ym+,则Y比X失电子能力强。

2.注意事项

在化学反应中元素的原子失去电子的性质对应元素的金属性,元素的原子越易失去电子,元素的金属性越强。金属元素主要表现金属性。元素金属性的强弱取决于原子失电子能力的强弱,而与失电子的多少及与酸反应生成H2的多少均没有直接关系。

1.能说明钠比铝活泼的是(　　)

A.最外层电子数钠原子比铝原子少

B.相同物质的量的钠和铝分别和盐酸反应,钠产生的气体少

C.钠与铝的电子层数相等

D.常温下钠能与水剧烈反应,而铝不能

答案　D　失电子能力:Na>Al,失电子能力取决于其失电子的难易程度,不取决于其失电子的多少。

2.对四种金属G、L、M、R进行如下实验:

根据表中所给实验结果,判断这四种金属活泼性由强到弱的顺序正确的是(　　)

A.L、G、R、M B.G、L、M、R

C.L、G、M、R D.L、R、G、M

答案　C　G和冷水不反应,L与冷水慢慢反应,可知L的活泼性比G强;G、L与盐酸反应并放出气体,M、R不反应,可知G、L的活泼性比M、R强;G、M与含Rn+的水溶液反应,可知G、M的活泼性比R强。由以上分析可知,四种金属活泼性由强到弱的顺序为L、G、M、R。

3.(2020山东日照高一月考)下图为某元素的微粒的结构示意图。

请回答下列问题:

(1)若该微粒是中性微粒,这种微粒的符号是　　　　。 

(2)若该微粒的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种微粒的符号是　　　　。 

(3)若该微粒的氧化性很弱,得到1个电子后变为原子,原子的还原性很强,这种微粒的符号是　　　　。 

(4)若该微粒的还原性很弱,失去1个电子后变为原子,原子的氧化性很强,这种微粒的符号是　　　　。 

答案　(1)Ar　(2)S2-　(3)K+　(4)Cl-

解析　本题可根据18e-的微粒和微粒具有的性质进行推断。18e-的分子有Ar;阳离子有K+、Ca2+,K+得到1个电子后变为钾原子,钾原子还原性很强;阴离子有Cl-、S2-等,Cl-失去1个电子后变为Cl原子,Cl原子的氧化性很强,S2-还原性很强,与Br2反应生成S单质。

4.雄黄与雌黄是共生矿物,有“矿物鸳鸯”的说法,化学式分别为As4S4、As2S3。

查阅资料可知砷为33号元素。

(1)硫的原子结构示意图为　　　　　　,砷的原子结构示意图为　　　　　　　　。 

(2)根据硫元素的原子结构示意图推测,硫元素属于　　　元素,在化学反应中易　　　　电子,一般呈现　　　　价态。 

(3)根据砷元素的原子结构示意图推测,砷元素属于　　　元素,在化学反应中易　　　　电子,一般呈现　　　　价态。 

答案　(1)　　(2)非金属　得到　负

(3)非金属　得到　负

解析　(1)根据核外电子排布的规律可以推测硫元素的原子结构示意图为。砷元素的原子结构示意图为。

(2)由于硫原子的最外层有6个电子,在化学反应中容易得到电子,因此硫为非金属元素,一般显示负价态。

(3)由于砷原子的最外层有5个电子,在化学反应中容易得到电子,因此砷为非金属元素,一般显示负价态。