苏教版 (2019)必修 第一册专题2 研究物质的基本方法第三单元 人类对原子结构的认识第2课时导学案

第2课时　原子核外电子排布

一、原子核外电子排布

1．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

2.电子分层排布

(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，最多只能容纳2个)。

③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。

　根据电子分层排布的原理，写出3号、9号、11号、17号、19号元素的原子结构示意图。

[提示]　

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，但最外层电子数可能发生变化。

2．化合价和核外电子排布的关系

(1)活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。

(2)活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。

(3)化合价与得失电子的关系：失去的电子数＝正价的数值；得到的电子数＝负价的数值。

微点拨：原子的最外层电子数决定了元素的化学性质，一般说来，最外层电子数小于4易失电子，最外层电子数大于4易得电子，最外层电子数等于4，既不易得也不易失电子。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”。)

(1)最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子。

 (× )

(2)原子的核外电子排布决定了元素的化学性质。 (√ )

(3)依据原子的核外电子排布，可知同位素的化学性质非常相似。 (√ )

(4)Cl－的结构示意图： 。 (× )

2．下列数字为几种元素的核电荷数，其中原子核外最外层电子数最多的是(　　 )

A．8　 　　B．14　 　　C．16　　 　D．17

D　[选项中各原子的最外层电子数分别为6、4、6、7，D项正确。]

3．根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。

[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，违背了原子核外电子排布规律，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。

[答案]　(从左到右，从上到下)硅 　

　电子层模型类似于切开的洋葱：

[问题1]　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。

[问题2]　电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转？

[提示]　电子在某一区域内做无规则运动。

[问题3]　当M层有电子时，K、L层是否一定充满电子？当N层有电子时，M层是否充满电子？

[提示]　当M层有电子时，K、L层一定充满电子，当N层有电子时，M层不一定充满。

[问题4]　M电子层最多容纳18个电子，Ca原子的核外电子排布不是 ，请说明理由。

[提示]　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．原子核外电子排布规律及其之间的关系

2．原子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。

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。

1．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。]

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

B　[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，所以C项正确；当K层作为最外电子层，原子的核电荷数与最外层电子数相等，如H、He，所以D项正确。]

　如图所示为原子核外电子运动的三维立体图：

图中所有电子均已画出。

[问题1]　该图在所描述的是哪种元素的原子？

[提示]　该原子共8个电子，故属于氧元素。

[问题2]　请用另一种形式表示该元素原子的核外电子排布。

[提示]　

通过认识原子核外电子运动的三维立体图，推测原子种类，书写原子结构示意图，培养学生证据推理与模型认知的化学核心素养。

1．下列有关原子核外电子排布的说法中错误的是(　　 )

A．电子总是先排布在能量最低的电子层里

B．每个电子层最多能容纳的电子数为2n2

C．最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)

D．S2－的M层电子数是K层电子数的3倍

D　[根据能量最低原理，电子总是先排布在能量最低的电子层里，A正确；根据电子排布的数量规律，每个电子层最多能容纳的电子数为2n2，最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)，B、C正确；S2－的M层电子数是K层电子数的4倍，D错误。]

2．根据微粒结构示意图：，下列判断正确的是(　　 )

A．它们都带有电荷

B．它们原子的核外电子数相同

C．它们都具有稳定结构

D．它们表示同一种元素

C　[分析比较三种微粒结构示意图可知， 的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，A错误；它们的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，它们原子的核外电子数也不相同，故B、D错误；它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，C正确。]

3．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形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂

C．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)

D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌、消毒的作用

C　[因电子层数不可能为小数，只能为整数，根据题意，1≤a≤3，又因最外层电子数小于或等于8，即2a＋1≤8，得1≤a≤3。当a＝1时，不成立；当a＝2时，最外层电子数为5，元素X为N；当a＝3时，最外层电子数为7，元素X为Cl。当X为N元素时，质子数＝2a2－1＝2×22－1＝7，当X为Cl元素时，质子数＝2a2－1＝2×32－1＝17，A正确；由X的单质为Cl2或N2，根据氧化还原规律可知中间价态的物质既具有氧化性，又具有还原性，B正确；Cl－的核外电子排布为 最外层电子数达不到2n2，C错误；如果X为Cl，则可形成HClO，具有杀菌、消毒作用，D正确。]

4．下列叙述中，正确的是(　　 )

A．两种微粒若核外电子排布相同，则其化学性质一定相同

B．单原子形成的离子一定有稀有气体元素原子的核外电子排布

C．两种原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素

D．存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子

C　[两种微粒，核外电子排布相同，核电荷数不一定相同，则化学性质不一定相同，如O2－、F－、Ne、Na＋、Mg2＋的核外电子排布相同，但化学性质不同，A错误；有些单原子形成的离子并不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B错误；核外电子排布相同的原子，其质子数必相等，则一定属于同种元素，C正确；质子数和电子数均分别相同，则微粒所带的电荷数必相等，不可能一个是阳离子(带正电荷)，一个是阴离子(带负电荷)，D错误。]

5．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        (填写代号，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－