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高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质第2课时导学案
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质第2课时导学案，共15页。学案主要包含了核外电子排布，原子结构与元素原子得失电子能力，稀有气体元素中的氦元素等内容，欢迎下载使用。
一、核外电子排布
1．电子层与电子能量的关系
2.核外电子排布规律
微点拨：核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解。
3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
4．原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
微点拨：原子最外层电子数小于4不一定是金属元素，如氢原子最外层电子数是1，属于非金属元素。
二、原子结构与元素原子得失电子能力
1．实验探究
2.判断依据
3．原因解释
(1)若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，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，最外层电子离核越远，原子越容易失电子、越难得电子。
微点拨：通常所说的元素的金属性是指元素原子的失电子能力；元素的非金属性是指元素原子的得电子能力。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最外层电子数为2的原子一定是金属元素。( )
(2)最外层电子数大于4的原子一定是非金属元素。( )
(3)不容易得电子的原子一定容易失电子。( )
(4)氧原子的最外层电子数为6，故其最高正价为＋6。( )
(5)金属原子只有还原性。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．关于原子结构的叙述正确的是( )
A．所有原子的原子核都是由质子和中子构成的
B．原子的最外层电子数不超过8
C．稀有气体原子的最外层电子数均为8
D．原子的次外层电子数都是2
B [A项， eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H中不含中子，错误；B项，原子最外层电子数均不超过8，正确；C项，He的最外层电子数为2，错误；D项，原子的次外层电子数不超过18，错误。]
3．在1～18号元素中，其原子最外电子层只有1个或2个电子的元素 ( )
A．一定是金属元素
B．可能是稀有气体元素
C．一定是非金属元素
D．原子容易失去电子
B [短周期元素中，最外层有1个电子：ⅠA族元素(包含氢元素，锂元素、钠元素)；最外层有2个电子：ⅡA元素(铍元素、镁元素)、稀有气体元素中的氦元素。H、He为非金属元素，A错误；He是稀有气体元素，不易失去电子，B正确，D错误；Li、Na、Be、Mg是金属元素，C错误。]
核外电子排布的规律及其表示方法
(素养养成——证据推理与模型认知)
洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜，洋葱切开后，我们会看到里面一层一层的呈现，电子层模型类似于切开的洋葱。请思考：
(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。
(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。
(3)电子在原子核外运动遵循什么规律？
提示：在能量上遵循由低到高排布规律。在数量上遵循：每层最多容纳2n2个电子，最外层不超过8个(n为1时，不超过2个)，次外层不超过18个电子。
1．核外电子排布规律
(1)“一低”——电子首先排布在能量最低的电子层里，排满能量最低的电子层后，再排布在能量较高的电子层。
(2)四不超
(3)“一稳定”
eq \x(其他电子层结构) eq \(―――――→,\s\up10(一定条件下),\s\d10(变为)) eq \x(\a\al(最外层电子数中排满,8个电子（He为2个）))
相对不稳定结构 相对稳定结构
2．核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图：为了形象表示原子核外电子排布的情况而采用的直观图示。如氯原子结构示意图为
(2)离子结构示意图：离子结构示意图就是指原子得失电子以后的结构示意图。阳离子结构示意图与其原子结构示意图相比，少了一个电子层，核电荷数不变；阴离子结构示意图与其原子结构示意图相比，核电荷数、电子层数相同，但最外层电子数增加为8(H为2)。
如
核外电子排布规律的正确认识
(1))核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解和应用其中的一项，必须同时满足各项要求。如当M层不是最外层时，最多可以排18个电子，而当它是最外层时，最多可以排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。
【例1】 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，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，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。
[答案] (从左到右，从上到下)硅 硼 钠 氧
1～20号元素原子结构特点
(1)原子核中无中子的原子是 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。
(3)最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。
(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。
(5)最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素：C。
(6)最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素：O。
(7)最外层电子数是次外层电子数的4倍的元素：Ne。
(8)最外层电子数是内层电子总数的一半的元素：Li、P。
(9)最外层电子数是次外层电子数的一半的元素：Li、Si。
(10)最外层电子数等于电子层数的元素：H、Be、Al。
1．原子结构示意图可以方便简明地表示原子核外电子的排布，如图是某种微粒的结构示意图，从中获取的信息不正确的是( )
A．该微粒是阳离子
B．该微粒的电子数是10
C．该微粒的最外层达到了稳定结构
D．该微粒的质量数是11
D [该微粒质子数为11，核外电子数为10，为阳离子，A、B正确；该微粒的最外层电子数为8，达到了稳定结构，C正确；质量数＝质子数＋中子数，质子数为11，因不知道中子数，故该微粒的质量数不能确定，D错误。]
2．下列说法中肯定错误的是( )
A．某原子K层上只有1个电子
B．某原子M层上电子数为L层电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层上电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等
B [K、L、M层上最多容纳的电子数分别为2、8、18，K层上可以有1～2个电子，A正确；当M层上排有电子时，L层上一定排满电子，即L层上的电子数为8，由于18<8×4，故B错；当K、L层排满电子，即电子数分别是2、8时，M层上的电子数也可以是8，例如Cl－、K＋均属于这种情况，C正确；O2－的核电荷数与最外层电子数均为8，故D正确。]
3．有A、B、C、D四种元素，A元素是地壳中含量最多的金属元素；B元素的原子核外M层电子数比L层少1；C元素的原子得到2个电子、D元素的原子失去1个电子所得到的微粒都具有与氖原子相同的电子层结构。回答下列问题：
(1)上述四种元素的符号分别是A________，B________，C________，D________。
(2)画出A3＋、C原子的结构示意图：________、________。
[解析] 根据题述信息，可以推出A为铝元素，B为氯元素，C为氧元素，D为钠元素。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为Al、Cl、O、Na。
(2)Al3＋、O原子的结构示意图分别为。
[答案] (1)Al Cl O Na (2)
原子结构与元素原子得失电子能力
镁和铝在金属活动性顺序中均排在氢之前，但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样，镁中反应剧烈，铝中反应不剧烈。
试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么？
提示：因镁和铝电子层数相同，铝的核电荷数更大，最外层电子离核更近，原子越难失电子，所以金属性较弱，与酸反应的剧烈程度越不剧烈。
1．原子结构与元素性质、元素化合价的关系
2.原子结构与元素原子得失电子能力的关系
(1)影响因素：最外层电子数、核电荷数、电子层数。
(2)规律：
①若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子而越容易得电子。
②若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子而越难得电子。
(3)应用：
①金属在化学反应中通常表现为失电子，失电子能力越强的金属元素其金属活泼性越强。
②非金属在化学反应中通常表现为得电子，得电子能力越强的非金属元素其非金属活泼性越强。
【例2】 (双选)核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是( )
A．最外层只有1个电子的元素不一定是金属元素
B．最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C．原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素
D．最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是非金属元素
AD [最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素属于非金属元素，故A项正确；最外层有两个电子的元素不一定是金属元素，如氦元素最外层有两个电子，但氦元素属于非金属元素，故B项错误；原子核外各层电子数相等的元素不一定是非金属元素，如铍元素的原子有两个电子层，每层上都是2个电子，但铍元素是金属元素，故C项错误；最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是氧元素，氧元素属于非金属元素，故D项正确。]
(1)最外层电子数小于4的不一定为金属元素，如H、He等；最外层电子数大于4的不一定为非金属元素，如P等。
(2)活泼金属易形成阳离子，活泼非金属易形成阴离子，但是碳难以形成C4－、C4＋；氢元素可以形成H＋和H－。
1．某元素原子的结构示意图为，由此得到的结论不正确的是( )
A.该原子有3个电子层
B．该元素属于金属元素
C．该原子在化学反应中易得2个电子
D．该元素的最高化合价为＋6
B [由原子结构示意图可知，该元素为S，原子核外有3个电子层，A项正确；该元素原子的最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，在化学反应中易得到2个电子而形成阴离子，B项错误，C项正确；该元素原子的最外层电子数是6，最高化合价为＋6，D项正确。]
2．下列叙述能肯定金属A比金属B更活泼的是( )
A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B．A原子电子层数比B原子的电子层数多
C．1 ml A从酸中置换生成的H2比1 ml B从酸中置换生成的H2多
D．常温时，A能从水中置换出氢，而B不能
D [金属A比金属B活泼的依据是A比B更易失去电子，而失电子的能力并不取决于最外层电子数的多少、电子层数的多少，以及与酸反应置换出H2的多少，而是取决于其与酸(或H2O)反应置换出氢的难易程度。]
巧记10电子、18电子微粒
(素养养成——证据推理与模型认知)
根据以下两个实验回答相关问题。
(1)请你写出甲实验中反应的化学方程式和离子方程式，并找出其中的10电子微粒。
提示：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
Na＋、OH－和H2O。
(2)试写出乙实验中反应的离子方程式，并找出其中的18电子微粒。
提示：H＋＋S2－===HS－、HS－＋H＋===H2S↑；S2－、Cl－、HS－和H2S。
1．10电子微粒
2．18电子微粒
【例3】 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－ eq \(=====,\s\up10(△))D＋E↑；②B＋＋C－===2D。
请回答：
(1)C－的离子符号是________。
(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________________。
[解析] 因A＋、C－、D、E均为10电子微粒，且A＋＋C－ eq \(=====,\s\up10(△))D＋E↑，则通过排查10电子微粒的性质可知，该反应为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋OH－ eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑＋H2O，即A＋为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))、C－为OH－、D为H2O、E为NH3；由B＋＋C－===2D可知B＋为H3O＋。
[答案] (1)OH－ (2)NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋OH－ eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑＋H2O
H3O＋＋NH3===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋H2O
(3)CH4、HF、Ne(其中的两种即可)
1．下列微粒电子数相同的一组是( )
A．Na＋和K＋ B．CH4和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
C．NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))和Cl－ D．O2－和 eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8))O
B [各微粒电子数分别为A中Na＋：10，K＋：18；B中：CH4：10，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))：10；C中：NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))：10，Cl－：18；D中：O2－：10， eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8))O：8。]
2．通常情况下，微粒A、B为分子，C、E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C、D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答：
(1)用化学符号表示下列4种微粒：A________、B______、C________、D________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 常见的10电子的分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4，B溶于A后能电离出10电子的两种离子，则B为NH3，A为H2O，C为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))，D为OH－。因A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀，则E可能为Mg2＋或Al3＋。
[答案] (1)H2O NH3 NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) OH－
(2)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))[或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))]
KCl在医学上有很重要的用途，主要用于治疗各种原因引起的低钾血症，预防低钾血症，以及治疗洋地黄中毒引起频发性、多源性早搏或快速心律失常等。
(1)画出Cl、K、Cl－、K＋的结构示意图。
提示：
(2)从结构示意图上可以得出Cl－和K＋的结构示意图有什么异同点？
提示：相同点是核外电子排布方式完全相同，不同点是核电荷数不同。
(3)试从原子结构上分析Cl、K的得失电子的能力。
提示：Cl原子最外层有7个电子，易得电子达到8电子稳定结构，具有很强的得电子能力；K原子最外层有1个电子，次外层有8个电子，易失去电子达到8电子稳定结构，具有很强的失电子能力。
通过本情境素材中对核外电子排布的探究提升了“宏观辨识与微观探析”的学科素养，通过对Cl、K原子得失电子能力的分析，增强了“证据推理与模型认知”的能力。
1．不符合原子核外电子排布基本规律的是( )
A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上
B．K层是能量最低的电子层
C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为18
D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2
D [A项为能量最低原理，正确；K层离核最近，能量最低，B项正确；次外层电子数不超过18，C项正确；各电子层最多容纳电子数为2n2，D项错误。]
2．下列微粒结构示意图中，不正确的是( )
B [电子在排布时先排能量低的电子层(K层)，排满后再排能量较高的L层、M层，K层最多只能排2个，L层最多排8个，M层最多能排18个，但如果是作为最外层，则最多只能排8个，B不正确；D表示的是Cl－的结构示意图。]
3．(素养题)陶瓷家族中有“全能冠军”之称的工程陶瓷由氮元素与X元素组成，其化学式为X3N4。已知X元素的原子M层上有4个电子，则X元素为( )
A．C B．Al
C．O D．Si
D [X为有三个电子层且原子最外层有4个电子的元素，则X元素为Si。]
4．现有A、B两种原子，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。A和B分别是 ( )
A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氢原子
C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子
D [本题考查核外电子排布规律。设A原子L、M层电子数分别为x、y，依题意，A、B两原子的电子层结构为
B原子的M层至少有3个电子，因而其L层的电子数必然是8，求得x＝4。对A原子来说，L层有4个电子时只能是最外层，即y＝0，y＋3＝3。因此，这两个原子分别为碳原子和铝原子，故D项正确。]
5．以下是4种微粒的结构示意图。
(1)上述微粒中氧化性最强的是________(填字母)，写出一个它表现氧化性的化学方程式：__________________________________________。
(2)上述微粒中还原性最强的是________(填字母)，写出一个它表现还原性的化学方程式：____________________________________。
(3)电子层结构与D相同、化学性质最稳定的元素，原子的核电荷数是________，用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因____________________________________________________。
(4)A的一种同位素可用于考古断代，这种同位素的符号是________，这种用途取决于它的________性。
[解析] A→D四种微粒依次为C、F、Na、Al3＋。微粒氧化性最强即得电子能力最强，微粒还原性最强即失电子能力最强。
[答案] (1)B 2F2＋2H2O===4HF＋O2(合理即可)
(2)C 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(3)10 原子最外层为8电子稳定结构，不易得、失电子，性质稳定
(4) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C 放射发 展 目 标
体 系 构 建
1.通过绘制1～20号元素的原子结构示意图，认识原子结构示意图的含义，了解原子核外电子的排布规律。
2.通过钠、镁、铝与水反应的实验探究，知道原子得失电子能力的判断方法，了解原子的最外层电子排布与元素原子得失电子能力和化合价的关系。
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子能量
eq \(―――――――――――――――――――→,\s\up10(电子离核由近及远、电子能量由低到高))
元素
结构与性质
金属元素
非金属元素
稀有气体元素
最外层电子数
一般小于4
一般大于或等于4
8(He为2)
稳定性
不稳定
不稳定
稳定得失电
子能力
易失电子
易得电子
不易得、失电子
化合价
只显正价
既有正价，又有负价
0价
元素
Na
Mg
K
实验过程
用小刀切下一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴加几滴酚酞的烧杯中，立即盖上表面皿
取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，放入盛有等量水并滴加有几滴酚酞溶液的另一只烧杯中，立即盖上表面皿
用小刀切下一小块与钠块大小相似的金属钾，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有等量水并滴加几滴酚酞溶液的烧杯中，立即盖上表面皿
实验现象
钠浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，小球向四周移动，发出“嘶嘶”的响声，酚酞溶液变红
镁片没有变化，加热时，镁片上有气泡冒出，酚酞溶液变红
钾与水立即剧烈反应，放出的热使钾立即燃烧起来，酚酞溶液变红
反应方程式
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
Mg＋2H2O eq \(=====,\s\up10(△))Mg(OH)2＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论
与水反应的剧烈程度：K>Na>Mg
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 eq \f(1,3)
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
稀有气体
最外层电子数为8(He为2)，结构稳定，性质不活泼
原子结构为稳定结构，常见化合价为零
金属元素原子
最外层电子数一般小于4，较易失去电子
易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为＋m(m为最外层电子数)
非金属元素原子
最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构
得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为m－8(H为m－2)
电子层
K
L
M
A原子
2
x
y
B原子
2
2x
y＋3
一、核外电子排布
1．电子层与电子能量的关系
2.核外电子排布规律
微点拨：核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解。
3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
4．原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
微点拨：原子最外层电子数小于4不一定是金属元素，如氢原子最外层电子数是1，属于非金属元素。
二、原子结构与元素原子得失电子能力
1．实验探究
2.判断依据
3．原因解释
(1)若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，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，最外层电子离核越远，原子越容易失电子、越难得电子。
微点拨：通常所说的元素的金属性是指元素原子的失电子能力；元素的非金属性是指元素原子的得电子能力。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最外层电子数为2的原子一定是金属元素。( )
(2)最外层电子数大于4的原子一定是非金属元素。( )
(3)不容易得电子的原子一定容易失电子。( )
(4)氧原子的最外层电子数为6，故其最高正价为＋6。( )
(5)金属原子只有还原性。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．关于原子结构的叙述正确的是( )
A．所有原子的原子核都是由质子和中子构成的
B．原子的最外层电子数不超过8
C．稀有气体原子的最外层电子数均为8
D．原子的次外层电子数都是2
B [A项， eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H中不含中子，错误；B项，原子最外层电子数均不超过8，正确；C项，He的最外层电子数为2，错误；D项，原子的次外层电子数不超过18，错误。]
3．在1～18号元素中，其原子最外电子层只有1个或2个电子的元素 ( )
A．一定是金属元素
B．可能是稀有气体元素
C．一定是非金属元素
D．原子容易失去电子
B [短周期元素中，最外层有1个电子：ⅠA族元素(包含氢元素，锂元素、钠元素)；最外层有2个电子：ⅡA元素(铍元素、镁元素)、稀有气体元素中的氦元素。H、He为非金属元素，A错误；He是稀有气体元素，不易失去电子，B正确，D错误；Li、Na、Be、Mg是金属元素，C错误。]
核外电子排布的规律及其表示方法
(素养养成——证据推理与模型认知)
洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜，洋葱切开后，我们会看到里面一层一层的呈现，电子层模型类似于切开的洋葱。请思考：
(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。
(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。
(3)电子在原子核外运动遵循什么规律？
提示：在能量上遵循由低到高排布规律。在数量上遵循：每层最多容纳2n2个电子，最外层不超过8个(n为1时，不超过2个)，次外层不超过18个电子。
1．核外电子排布规律
(1)“一低”——电子首先排布在能量最低的电子层里，排满能量最低的电子层后，再排布在能量较高的电子层。
(2)四不超
(3)“一稳定”
eq \x(其他电子层结构) eq \(―――――→,\s\up10(一定条件下),\s\d10(变为)) eq \x(\a\al(最外层电子数中排满,8个电子（He为2个）))
相对不稳定结构 相对稳定结构
2．核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图：为了形象表示原子核外电子排布的情况而采用的直观图示。如氯原子结构示意图为
(2)离子结构示意图：离子结构示意图就是指原子得失电子以后的结构示意图。阳离子结构示意图与其原子结构示意图相比，少了一个电子层，核电荷数不变；阴离子结构示意图与其原子结构示意图相比，核电荷数、电子层数相同，但最外层电子数增加为8(H为2)。
如
核外电子排布规律的正确认识
(1))核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解和应用其中的一项，必须同时满足各项要求。如当M层不是最外层时，最多可以排18个电子，而当它是最外层时，最多可以排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。
【例1】 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，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，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。
[答案] (从左到右，从上到下)硅 硼 钠 氧
1～20号元素原子结构特点
(1)原子核中无中子的原子是 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。
(3)最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。
(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。
(5)最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素：C。
(6)最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素：O。
(7)最外层电子数是次外层电子数的4倍的元素：Ne。
(8)最外层电子数是内层电子总数的一半的元素：Li、P。
(9)最外层电子数是次外层电子数的一半的元素：Li、Si。
(10)最外层电子数等于电子层数的元素：H、Be、Al。
1．原子结构示意图可以方便简明地表示原子核外电子的排布，如图是某种微粒的结构示意图，从中获取的信息不正确的是( )
A．该微粒是阳离子
B．该微粒的电子数是10
C．该微粒的最外层达到了稳定结构
D．该微粒的质量数是11
D [该微粒质子数为11，核外电子数为10，为阳离子，A、B正确；该微粒的最外层电子数为8，达到了稳定结构，C正确；质量数＝质子数＋中子数，质子数为11，因不知道中子数，故该微粒的质量数不能确定，D错误。]
2．下列说法中肯定错误的是( )
A．某原子K层上只有1个电子
B．某原子M层上电子数为L层电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层上电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等
B [K、L、M层上最多容纳的电子数分别为2、8、18，K层上可以有1～2个电子，A正确；当M层上排有电子时，L层上一定排满电子，即L层上的电子数为8，由于18<8×4，故B错；当K、L层排满电子，即电子数分别是2、8时，M层上的电子数也可以是8，例如Cl－、K＋均属于这种情况，C正确；O2－的核电荷数与最外层电子数均为8，故D正确。]
3．有A、B、C、D四种元素，A元素是地壳中含量最多的金属元素；B元素的原子核外M层电子数比L层少1；C元素的原子得到2个电子、D元素的原子失去1个电子所得到的微粒都具有与氖原子相同的电子层结构。回答下列问题：
(1)上述四种元素的符号分别是A________，B________，C________，D________。
(2)画出A3＋、C原子的结构示意图：________、________。
[解析] 根据题述信息，可以推出A为铝元素，B为氯元素，C为氧元素，D为钠元素。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为Al、Cl、O、Na。
(2)Al3＋、O原子的结构示意图分别为。
[答案] (1)Al Cl O Na (2)
原子结构与元素原子得失电子能力
镁和铝在金属活动性顺序中均排在氢之前，但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样，镁中反应剧烈，铝中反应不剧烈。
试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么？
提示：因镁和铝电子层数相同，铝的核电荷数更大，最外层电子离核更近，原子越难失电子，所以金属性较弱，与酸反应的剧烈程度越不剧烈。
1．原子结构与元素性质、元素化合价的关系
2.原子结构与元素原子得失电子能力的关系
(1)影响因素：最外层电子数、核电荷数、电子层数。
(2)规律：
①若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子而越容易得电子。
②若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子而越难得电子。
(3)应用：
①金属在化学反应中通常表现为失电子，失电子能力越强的金属元素其金属活泼性越强。
②非金属在化学反应中通常表现为得电子，得电子能力越强的非金属元素其非金属活泼性越强。
【例2】 (双选)核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是( )
A．最外层只有1个电子的元素不一定是金属元素
B．最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C．原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素
D．最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是非金属元素
AD [最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素属于非金属元素，故A项正确；最外层有两个电子的元素不一定是金属元素，如氦元素最外层有两个电子，但氦元素属于非金属元素，故B项错误；原子核外各层电子数相等的元素不一定是非金属元素，如铍元素的原子有两个电子层，每层上都是2个电子，但铍元素是金属元素，故C项错误；最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是氧元素，氧元素属于非金属元素，故D项正确。]
(1)最外层电子数小于4的不一定为金属元素，如H、He等；最外层电子数大于4的不一定为非金属元素，如P等。
(2)活泼金属易形成阳离子，活泼非金属易形成阴离子，但是碳难以形成C4－、C4＋；氢元素可以形成H＋和H－。
1．某元素原子的结构示意图为，由此得到的结论不正确的是( )
A.该原子有3个电子层
B．该元素属于金属元素
C．该原子在化学反应中易得2个电子
D．该元素的最高化合价为＋6
B [由原子结构示意图可知，该元素为S，原子核外有3个电子层，A项正确；该元素原子的最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，在化学反应中易得到2个电子而形成阴离子，B项错误，C项正确；该元素原子的最外层电子数是6，最高化合价为＋6，D项正确。]
2．下列叙述能肯定金属A比金属B更活泼的是( )
A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B．A原子电子层数比B原子的电子层数多
C．1 ml A从酸中置换生成的H2比1 ml B从酸中置换生成的H2多
D．常温时，A能从水中置换出氢，而B不能
D [金属A比金属B活泼的依据是A比B更易失去电子，而失电子的能力并不取决于最外层电子数的多少、电子层数的多少，以及与酸反应置换出H2的多少，而是取决于其与酸(或H2O)反应置换出氢的难易程度。]
巧记10电子、18电子微粒
(素养养成——证据推理与模型认知)
根据以下两个实验回答相关问题。
(1)请你写出甲实验中反应的化学方程式和离子方程式，并找出其中的10电子微粒。
提示：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
Na＋、OH－和H2O。
(2)试写出乙实验中反应的离子方程式，并找出其中的18电子微粒。
提示：H＋＋S2－===HS－、HS－＋H＋===H2S↑；S2－、Cl－、HS－和H2S。
1．10电子微粒
2．18电子微粒
【例3】 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－ eq \(=====,\s\up10(△))D＋E↑；②B＋＋C－===2D。
请回答：
(1)C－的离子符号是________。
(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________________。
[解析] 因A＋、C－、D、E均为10电子微粒，且A＋＋C－ eq \(=====,\s\up10(△))D＋E↑，则通过排查10电子微粒的性质可知，该反应为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋OH－ eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑＋H2O，即A＋为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))、C－为OH－、D为H2O、E为NH3；由B＋＋C－===2D可知B＋为H3O＋。
[答案] (1)OH－ (2)NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋OH－ eq \(=====,\s\up10(△))NH3↑＋H2O
H3O＋＋NH3===NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))＋H2O
(3)CH4、HF、Ne(其中的两种即可)
1．下列微粒电子数相同的一组是( )
A．Na＋和K＋ B．CH4和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
C．NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))和Cl－ D．O2－和 eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8))O
B [各微粒电子数分别为A中Na＋：10，K＋：18；B中：CH4：10，NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))：10；C中：NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))：10，Cl－：18；D中：O2－：10， eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8))O：8。]
2．通常情况下，微粒A、B为分子，C、E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C、D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答：
(1)用化学符号表示下列4种微粒：A________、B______、C________、D________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 常见的10电子的分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4，B溶于A后能电离出10电子的两种离子，则B为NH3，A为H2O，C为NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))，D为OH－。因A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀，则E可能为Mg2＋或Al3＋。
[答案] (1)H2O NH3 NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) OH－
(2)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))[或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))]
KCl在医学上有很重要的用途，主要用于治疗各种原因引起的低钾血症，预防低钾血症，以及治疗洋地黄中毒引起频发性、多源性早搏或快速心律失常等。
(1)画出Cl、K、Cl－、K＋的结构示意图。
提示：
(2)从结构示意图上可以得出Cl－和K＋的结构示意图有什么异同点？
提示：相同点是核外电子排布方式完全相同，不同点是核电荷数不同。
(3)试从原子结构上分析Cl、K的得失电子的能力。
提示：Cl原子最外层有7个电子，易得电子达到8电子稳定结构，具有很强的得电子能力；K原子最外层有1个电子，次外层有8个电子，易失去电子达到8电子稳定结构，具有很强的失电子能力。
通过本情境素材中对核外电子排布的探究提升了“宏观辨识与微观探析”的学科素养，通过对Cl、K原子得失电子能力的分析，增强了“证据推理与模型认知”的能力。
1．不符合原子核外电子排布基本规律的是( )
A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上
B．K层是能量最低的电子层
C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为18
D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2
D [A项为能量最低原理，正确；K层离核最近，能量最低，B项正确；次外层电子数不超过18，C项正确；各电子层最多容纳电子数为2n2，D项错误。]
2．下列微粒结构示意图中，不正确的是( )
B [电子在排布时先排能量低的电子层(K层)，排满后再排能量较高的L层、M层，K层最多只能排2个，L层最多排8个，M层最多能排18个，但如果是作为最外层，则最多只能排8个，B不正确；D表示的是Cl－的结构示意图。]
3．(素养题)陶瓷家族中有“全能冠军”之称的工程陶瓷由氮元素与X元素组成，其化学式为X3N4。已知X元素的原子M层上有4个电子，则X元素为( )
A．C B．Al
C．O D．Si
D [X为有三个电子层且原子最外层有4个电子的元素，则X元素为Si。]
4．现有A、B两种原子，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。A和B分别是 ( )
A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氢原子
C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子
D [本题考查核外电子排布规律。设A原子L、M层电子数分别为x、y，依题意，A、B两原子的电子层结构为
B原子的M层至少有3个电子，因而其L层的电子数必然是8，求得x＝4。对A原子来说，L层有4个电子时只能是最外层，即y＝0，y＋3＝3。因此，这两个原子分别为碳原子和铝原子，故D项正确。]
5．以下是4种微粒的结构示意图。
(1)上述微粒中氧化性最强的是________(填字母)，写出一个它表现氧化性的化学方程式：__________________________________________。
(2)上述微粒中还原性最强的是________(填字母)，写出一个它表现还原性的化学方程式：____________________________________。
(3)电子层结构与D相同、化学性质最稳定的元素，原子的核电荷数是________，用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因____________________________________________________。
(4)A的一种同位素可用于考古断代，这种同位素的符号是________，这种用途取决于它的________性。
[解析] A→D四种微粒依次为C、F、Na、Al3＋。微粒氧化性最强即得电子能力最强，微粒还原性最强即失电子能力最强。
[答案] (1)B 2F2＋2H2O===4HF＋O2(合理即可)
(2)C 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(3)10 原子最外层为8电子稳定结构，不易得、失电子，性质稳定
(4) eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C 放射发 展 目 标
体 系 构 建
1.通过绘制1～20号元素的原子结构示意图，认识原子结构示意图的含义，了解原子核外电子的排布规律。
2.通过钠、镁、铝与水反应的实验探究，知道原子得失电子能力的判断方法，了解原子的最外层电子排布与元素原子得失电子能力和化合价的关系。
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子能量
eq \(―――――――――――――――――――→,\s\up10(电子离核由近及远、电子能量由低到高))
元素
结构与性质
金属元素
非金属元素
稀有气体元素
最外层电子数
一般小于4
一般大于或等于4
8(He为2)
稳定性
不稳定
不稳定
稳定得失电
子能力
易失电子
易得电子
不易得、失电子
化合价
只显正价
既有正价，又有负价
0价
元素
Na
Mg
K
实验过程
用小刀切下一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴加几滴酚酞的烧杯中，立即盖上表面皿
取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，放入盛有等量水并滴加有几滴酚酞溶液的另一只烧杯中，立即盖上表面皿
用小刀切下一小块与钠块大小相似的金属钾，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有等量水并滴加几滴酚酞溶液的烧杯中，立即盖上表面皿
实验现象
钠浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，小球向四周移动，发出“嘶嘶”的响声，酚酞溶液变红
镁片没有变化，加热时，镁片上有气泡冒出，酚酞溶液变红
钾与水立即剧烈反应，放出的热使钾立即燃烧起来，酚酞溶液变红
反应方程式
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
Mg＋2H2O eq \(=====,\s\up10(△))Mg(OH)2＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论
与水反应的剧烈程度：K>Na>Mg
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 eq \f(1,3)
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
稀有气体
最外层电子数为8(He为2)，结构稳定，性质不活泼
原子结构为稳定结构，常见化合价为零
金属元素原子
最外层电子数一般小于4，较易失去电子
易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为＋m(m为最外层电子数)
非金属元素原子
最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构
得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为m－8(H为m－2)
电子层
K
L
M
A原子
2
x
y
B原子
2
2x
y＋3
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