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高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质说课课件ppt
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质说课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课前自主学习，一般小于4，一般大于，或等于4，不稳定，既不易得子，也不易失电子，易失电子，易得电子，只显正价等内容，欢迎下载使用。
学习任务一 核外电子排布规律任务驱动： 原子核外的电子在原子核外的运动存在着怎样的规律呢？1.核外电子的运动特征：(1)电子的质量_____，计算原子质量时可以忽略不计；电子在原子内具有“广阔”的运动空间。(2)核外电子运动速率很快 ，接近光速。(3)电子所处的位置和运动速度不能同时准确测定。
2.核外电子的排布规律：(1)依据：电子能量高低，运动区域离核远近。(2)电子层的表示及能量关系。
(3)排布规律。①核外电子总是尽可能排在能量_____的电子层里，然后由___往___依次排布在能量逐渐_____的电子层里。②各电子层最多容纳的电子数为___(n表示电子层数)。③最外层电子数不超过__个(K层为最外层时，电子数不超过__个)④次外层上不超过___个电子，倒数第3层上最多不超过___个。
3.核外电子排布规律的表示方法——原子结构示意图：
【想一想】金属元素原子的最外层电子数一定小于4吗？原子最外层电子数小于4的一定是金属元素吗？请举例说明。提示：观察元素周期表可知，如P、Bi均为金属元素，但其最外层电子数分别为6、5；而H最外层只有1个电子，He最外层只有2个电子，B最外层只有3个电子，但H、He、B均不是金属元素。
学习任务二 原子结构与元素性质的关系任务驱动：有些元素易得电子，有些元素易失电子，有些元素既不易得电子，也不易失电子，原子结构与元素性质存在着哪些联系呢？元素的性质取决于原子的核外电子层结构，主要取决于原子的最外层电子数。
【想一想】通过前面的学习，金属钠、镁在化学反应中表现还原性，而氧气、氯气在化学反应中表现氧化性，你能用原子结构的知识对这一事实进行解释吗？提示：钠原子(镁原子)最外层只有1个(2个)电子，较易失去电子，因此常表现还原性；而氧原子(氯原子)最外层只有6个(7个)电子，较易得到电子，因此常表现氧化性。
【做一做】某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示做出自己的判断。(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是___。(2)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)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)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___。
探究任务一 原子核外电子排布规律及其应用【生活情境】 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。
【问题探究】1.核外电子排布规律：(1)核外电子是分层排布的，电子层与核外电子之间有什么样的能量关系？提示：原子核外电子层的能量不相同，离原子核近的电子层能量低，离原子核远的电子层能量高；原子核外电子的能量并不相同，能量低的电子排布在离核近的(能量低)电子层上，能量高的电子排布在离核远的(能量高)电子层上。
(2)电子层是实际存在的吗？其意义是什么？提示：电子层是人为虚拟划分的，实际不存在。多电子原子中核外电子的能量不同，离核的平均距离不同，能量低的在离核较近的区域内运动，能量高的在离核较远的区域内运动。为了研究方便，人们将不同的电子运动区域称为电子层。(3)原子的最外层电子数只有达到8个时才稳定吗？提示：不一定。当第一层为最外层时，电子数达到2个也是稳定结构；其余各层为最外层时，电子数达到8个是稳定结构。
2.原子结构示意图：对于结构示意图： (1)若代表原子结构示意图，则x、y之间满足怎样的关系？提示：若代表原子结构示意图，原子核内质子数等于核外电子数，则x=10+y。
(2)若x=13，从内向外各电子层电子数依次为1、8、4，正确吗？提示：不正确，根据能量最低原则，第一电子层应排布2个电子，第二电子层为8个电子，第三电子层为3个电子。(3)若x=16，该结构为阴离子结构示意图，则y为多少？提示：若x=16，该元素为硫元素，硫离子核外有18个电子，故y=8。
【探究总结】1.原子核外电子排布规律——“一低三不超”：“一低”——原子核外电子首先排布在能量最低的电子层上。“三不超”——最外层不超过8个电子(K层为最外层时不超过2个电子)；次外层不超过18个电子；倒数第3层不超过32个电子。
2.原子与离子结构的比较
【拓展提升】1～18号元素原子结构的特殊性(1)最外层电子数为1的元素：H、Li、Na。(2)最外层与次外层电子数相等的元素：Be、Ar。(3)最外层是次外层电子数2、3倍的元素：C、O。(4)次外层是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。(5)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。
【探究训练】 1.(2020·宁德高一检测)下列微粒结构示意图中，表示原子的是( )【解析】选B。核外电子数大于质子数为阴离子，A错误；核电荷数等于核外电子数为原子，B正确；核外电子数大于核电荷数为阴离子，C错误；核外电子数小于核电荷数为阳离子，D错误。
2.X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是( )A.a-c=m-nB.a-b=n-mC.c-d=m+nD.b-d=n+m【解析】选D。四种离子的电子层结构相同，则有：a-m=b-n=c+n=d+m。对照选项整理知b-d=n+m合理，故选D。
3.A+、B+、C—、D、E五种微粒(分子或离子)，它们都分别含有10个电子，已知它们有如下转化关系：①A++C- D+E↑②B++C-====2D(1)写出①的离子方程式：__________________________________。 写出②的离子方程式：_____________________________________。 (2)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：_____________________。(3)除A+、B+外，请再写出两种含10个电子的阳离子：__________________。
【解析】要熟知含10个电子的分子、阳离子与阴离子。其中分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4，一价阳离子有Na+、H3O+、N ，一价阴离子有OH-、F-、N 。然后依据题意易得答案。答案：(1)N +OH- NH3↑+H2OH3O++OH-====2H2O(2)CH4、HF(合理即可)(3)Na+、Mg2+(合理即可)
4.下列各题中的物质均由核电荷数为1～10的元素组成。请填写化学式：(1)只有两个原子核和两个电子组成的分子是__________； (2)1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是_______； (3)1个L层有5个电子的原子和3个只有1个电子的原子结合的分子是_______； (4)由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是_______；
(5)由两个原子核和10个电子结合成的分子是_______，由5个原子核和10个电子结合成的分子是_______。 (6)某元素R最外层电子数与其电子层数相同，则R元素可能是(写元素符号)_______________
【解析】符合(1)题条件的是 H组成的氢气分子；符合(2)题条件的可以是碳元素和氧元素组成的二氧化碳；符合(3)题条件的是氮元素和氢元素组成的氨分子；符合(4)题条件的是臭氧分子；符合(5)题条件的分别是HF、CH4；符合(6)题条件的是H、Be两元素。答案： (1) H2 (2)CO2 (3) NH3 (4)O3(5)HF CH4 (6)H、Be
【补偿训练】通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得物质可电离出C和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)用化学式表示下列微粒：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电子微粒中，分子有HF、H2O、NH3、CH4，阳离子有Na+、Mg2+、Al3+、N 、H3O+，阴离子有O2-、F-、OH-、N3-、N ，根据“B溶于A后所得物质可电离出C和D”可推出A为H2O、B为NH3、C为N 、D为OH-，再根据“A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀”，可推出E为Mg2+或为Al3+，从而得出答案。答案：(1)H2O NH3 N OH-(2)Al3++3NH3+3H2O====Al(OH)3↓+3N 或Mg2++2NH3+2H2O====Mg(OH)2↓+2N
探究任务二 原子结构与元素原子得失电子能力 【实验情境】实验1.比较钠、镁与水反应的难易程度，预测钠、镁两种元素原子失电子能力强弱。实验2.比较钠、钾与水反应的难易程度，预测钾、钠两种元素原子失电子能力强弱。
【问题探究】1.从原子结构角度预测钠、镁与水反应的难易程度不同的原因。提示：根据钠、镁的原子结构可以看出，它们具有相同的电子层数，但钠的最外层电子数为1，比镁少，故镁的最外层电子离核近，故预计钠比镁更容易失去电子，则钠与水反应比镁与水反应更容易。
2.实验验证(1)用小刀切下一小块钠(黄豆粒大小)，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴有几滴酚酞试液的烧杯中。取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，并放入盛有水并滴有几滴酚酞试液的烧杯中，可以观察到什么现象？提示：可以观察到钠与水剧烈反应并放出气体，且烧杯里的水变成红色。而镁与水反应的剧烈程度不如钠，烧杯中的水变成浅红色。(2)根据观察到的现象，能得出什么结论？提示：说明钠比镁更容易失去电子，与水反应的产物呈现碱性，且碱性较强。
3.从原子结构角度预测钠、钾与水反应的难易程度不同的原因。 提示：根据钾、钠的原子结构可以看出，它们具有相同的最外层电子数，但钾的电子层数为4，钠的电子层数为3，故钾的最外层电子离原子核远，则预计钾比钠更容易失去最外层电子，则钾与水反应比钠与水反应更容易。
4.实验验证(1)取两只烧杯，向其中加入等量的水并加入几滴酚酞试液，用小刀切下大小相似(绿豆粒大小)的一小块钠和一小块钾，用滤纸吸干表面的煤油，同时将金属钠和钾分别放入上述两只烧杯中，可以观察到什么现象？提示：可以看到金属钠与水剧烈反应，浮在水面上四处游动，嘶嘶作响，熔成一个小球，最后消失，滴有酚酞的水变红；金属钾与水反应比金属钠更剧烈，钾也浮在水面上，钾游动的速度更快，产生气体更迅速，不但金属钾熔化，还伴随着发生轻微的爆炸，滴有酚酞的水变红，且水有少许雾状漂在水面上。
(2)根据观察到的现象，能得出什么结论？提示：说明钾比钠更容易失去电子，与水反应的产物呈碱性，且钾与水反应比钠与水反应放出的热量更多。
5.解释与结论(1)请从原子结构角度解释实验1和实验2出现此种现象的原因。提示：实验1：具有相同电子层数的元素，核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子半径越小，原子越难失去电子而越容易得到电子。实验2：具有相同最外层电子数的原子，电子层数越多，原子半径越大，最外层电子离核越远，原子越易失去电子而越难得电子。结论：钠、镁、钾原子失电子能力：钾>钠>镁。
(2)迁移应用：如果换成镁、铝和钙、镁分别进行实验验证，请判断镁和铝、钙和镁与水反应的剧烈程度，并说明理由。提示：镁和铝具有相同的电子层数，而铝核电荷数大，最外层电子离核近，故铝比镁难失去电子，与水反应不如镁与水反应剧烈。钙和镁的最外层电子数都是2，钙原子的电子层数多，最外层电子离核远，故钙比镁易失去电子，与水反应比镁剧烈。
【探究总结】最外层电子数与元素原子得失电子能力的关系1.对有相同电子层数的元素来说，最外层电子数(一般指的是4以内的)越少，核电荷数越小，原子半径越大，元素原子失电子能力越强。最外层电子数越多，核电荷数越大，原子半径越小，元素原子得电子能力越强。2.对最外层电子数(一般指的是比4大的)相同的元素来说，电子层数越少，原子序数越小，半径越小，则元素原子得电子能力越强。而电子层数越多，原子序数越大，原子半径越大，元素原子失电子能力越强。
【典例】锂是最轻的金属，下列关于锂、钠金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是( )A.它们最外层都只有1个电子B.它们在化学反应中都容易失去电子C.锂比钠更容易失去电子D.钠与水反应比锂与水更剧烈
【解题指南】解答本题需要注意以下两点：(1)锂和钠最外层电子数都是1，都容易失去电子，都表现出较强的金属性；(2)钠的电子层数多，更容易失去电子，金属性更强，与水反应置换出水中的氢比锂更容易。【解析】选C。锂的原子序数是3，有两个电子层，最外层电子数为1，钠的原子序数是11，有三个电子层，最外层电子数也为1，故A、B两项都正确。锂的电子层数为2，而钠的电子层数为3，故钠的最外层电子离核远，故钠比锂更容易失去最外层电子，则钠与水反应更容易，也更剧烈，则C项错误，D项正确。
【易错提醒】元素原子失电子的性质及元素的金属性往往是一致的，一般情况下，原子越易失电子，则元素的金属性越强，原子越不易失电子，则元素的金属性越弱。
【探究训练】 1.下列叙述中，能说明金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是( )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原子的电子层数比b原子的电子层数多C.等物质的量的a、b与足量盐酸反应，a生成的H2多D.常温时，a能与b的硫酸盐溶液反应生成b
【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)金属性强弱的判断。(2)元素性质与原子结构之间的关系。【解析】选D。金属的活泼性与最外层电子数以及电子层数的多少都有关，因此A、B项不能说明金属a的活泼性强于b；可以根据生成H2的难易程度而不是生成H2的多少来说明其活泼性，C项也不正确；D项中a能从b的盐溶液中置换出b，说明a更易失去电子，说明a的活泼性强。
【延伸探究】(1)若金属a、b具有相同的电子层数，且a原子最外层电子数少于b，则二者的活泼性是_______更活泼。提示：a、b具有相同的电子层数，原子最外层电子数少的原子失电子更容易，因此a更活泼。(2)若金属a、b具有相同的最外层电子数，且a原子电子层数少于b，二者的活泼性是_______更活泼。提示：a、b最外层电子数相同，电子层数多的原子失电子更容易，因此b更活泼。
2.氩气是一种无色无臭的惰性气体，可用于灯泡充气和对金属进行电弧焊接。根据氩元素的原子结构，我们可以预测氩气的化学性质为( ) A.非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应B.比较活泼，能与钠等金属反应C.不太活泼，与氮气性质相似D.很难与其他物质发生反应【解析】选D。氩的原子序数为18，最外层电子数为8，已经达到稳定结构，故可知其性质稳定，很难与其他物质发生反应，D项正确。
3.下列关于元素的说法中，正确的是( )A.对有相同电子层数的元素来说，核电荷数越小，得电子能力越强B.对有相同电子层数的元素来说，原子半径越大，得电子能力越强C.对最外层电子数相同的元素来说，原子序数越小，单质的失电子能力越强D. 对最外层电子数相同的元素来说，原子序数越大，单质的失电子能力越强【解析】选D。对有相同电子层数的元素来说，最外层电子数越少，核电荷数越小，原子半径越大，得电子能力越弱，则A、B两项都错误；对最外层电子数相同的元素来说，电子层数越少，原子序数越小，单质的得电子的能力越强，失电子的能力越弱，则C项错误，D项正确。
4.下列说法不正确的是( )A.O比N得电子能力强B.O得电子能力不如FC.Mg和Ca最外层电子数相同，Ca失电子能力比Mg强D.F和Cl最外层电子数相同，F的得电子能力不如Cl
【解析】选D。根据电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，越不容易得电子这一规律，可以得出A、B两项都正确；Mg和Ca最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，原子失去电子的能力逐渐增强，则C项正确；F、Cl最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，原子得电子的能力逐渐减弱，则D项错误。
5.现有X、Y、Z三种元素，原子序数依次变小，原子核外电子层数之和是5。X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和；Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，X和Z可以形成XZ3的化合物。请完成下列问题：(1) X元素的名称是__________；Y元素的名称是__________；Z元素的名称是__________。 (2) XZ3化合物的化学式是__________。
(3) 根据X、Y的原子结构，预测X、Y分别具有__________(填“得电子性”或“失电子性”)，且相应的性质X_______Y(填“大于” “小于”或“等于”)。 (4)分别写出X、Y的最高价氧化物对应水化物的化学式__________________、 _______________。
【解析】由Y入手进行推断，Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，可推断Y为C，不可能是S(S有3个电子层，若为S，另外两种元素只可能是H和He，与题意不符)，由XZ3结合题设可推断为NH3，从而得知X、Y、Z三种元素分别是氮、碳和氢。X(氮)和Y(碳)元素都具有两个电子层，原子的最外电子层电子数分别是5和4，故它们表现得电子性，且氮原子最外层电子距离原子核近，半径更小，越容易得电子。答案：(1)氮 碳 氢 (2)NH3 (3)得电子性 大于 (4)HNO3 H2CO3
1.对于同一原子的下列电子层中，能量最低的是( )A.K层B.L层C.M层D.N层【解析】选A。电子在原子核外的排布方式一般是由内到外，能量由低到高分层排布的。
2.(2020·潍坊高一检测)如图有关原子或离子的结构示意图表示正确的是( )
【解析】选D。Li的原子结构示意图正确的是 ，故A错误；K的原子结构示意图为 ，B错误；硫离子的结构示意图为 ，C错误；镁离子的结构示意图为 ，D正确。
3.对四种元素G、L、M、R的单质进行如下实验：根据表中所给的实验结果，判断这四种元素金属活动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、RD.L、R、G、M
【解析】选C。金属的金属性越强，金属单质与冷水或酸反应越剧烈。由实验现象可知，L和冷水剧烈反应，G和冷水缓慢反应，M、R和冷水不反应，说明金属活动性L、G强于M、R，且L金属活动性强于G；2 ml·L-1HCl和M反应较快，和R反应缓慢，说明金属性M强于R，四种元素金属活动性由强到弱的顺序是L、G、M、R。
【方法规律】一些具有特征原子结构的元素原子：(1)原子核内无中子的原子: H。(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。(3)最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He。(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2倍的元素为C；是3倍的为O；是4倍的为Ne。
(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Si、Li。(9)内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。(10)电子总数是电子层数2倍的元素：He、Be；3倍的为C；4倍的为O、Mg；5倍的为Ne、P。
4.(2020·平度高一检测)具有下列特征的原子一定是非金属元素的是( )A.最外层电子数大于4B.具有负化合价C.最高价氧化物对应水化物是酸D.具有可变化合价
【解析】选B。A.有些金属元素最外层上的电子数大于4，如Sb最外层上有5个电子，属于金属元素，故A错误；金属元素在化合物中化合价一定为正价，在化合物中元素的化合价为负价的一定是非金属元素，B正确；金属元素也能形成含氧酸，如高锰酸是金属元素锰的最高价氧化物对应的水化物，C错误；金属元素也可能含有多种价态，如铁元素有+2和+3两种正化合价，D错误。
5.X、Y两种元素原子的质子数之和为20，两元素形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构相同的阴阳离子，则X、Y形成的化合物是( )A.MgF2B.NaFC.LiClD.Na2O【解析】选B。只有B、C两个选项符合X、Y两种元素的原子的质子数之和为20。但是C选项中两元素形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构不相同的阴阳离子，故只有B项符合题意。
6.有A、B、C、D四种元素， 它们的电子层数都不超过3，原子序数由A到D依次增大， 已知A和C原子最外层都只有1个电子，C燃烧时的焰色反应是黄色，C的单质在高温下与B的单质充分反应可以产生淡黄色固态化合物，A单质与D单质可以发生化合反应，且反应条件可以是点燃或者光照，试根据以上叙述回答：(1)写出A、B、C、D的元素名称：A_______，B_______，C_______，D_______。 (2)写出化学方程式：①C+B：_________________， ②A+D：_________________。
学习任务一 核外电子排布规律任务驱动： 原子核外的电子在原子核外的运动存在着怎样的规律呢？1.核外电子的运动特征：(1)电子的质量_____，计算原子质量时可以忽略不计；电子在原子内具有“广阔”的运动空间。(2)核外电子运动速率很快 ，接近光速。(3)电子所处的位置和运动速度不能同时准确测定。
2.核外电子的排布规律：(1)依据：电子能量高低，运动区域离核远近。(2)电子层的表示及能量关系。
(3)排布规律。①核外电子总是尽可能排在能量_____的电子层里，然后由___往___依次排布在能量逐渐_____的电子层里。②各电子层最多容纳的电子数为___(n表示电子层数)。③最外层电子数不超过__个(K层为最外层时，电子数不超过__个)④次外层上不超过___个电子，倒数第3层上最多不超过___个。
3.核外电子排布规律的表示方法——原子结构示意图：
【想一想】金属元素原子的最外层电子数一定小于4吗？原子最外层电子数小于4的一定是金属元素吗？请举例说明。提示：观察元素周期表可知，如P、Bi均为金属元素，但其最外层电子数分别为6、5；而H最外层只有1个电子，He最外层只有2个电子，B最外层只有3个电子，但H、He、B均不是金属元素。
学习任务二 原子结构与元素性质的关系任务驱动：有些元素易得电子，有些元素易失电子，有些元素既不易得电子，也不易失电子，原子结构与元素性质存在着哪些联系呢？元素的性质取决于原子的核外电子层结构，主要取决于原子的最外层电子数。
【想一想】通过前面的学习，金属钠、镁在化学反应中表现还原性，而氧气、氯气在化学反应中表现氧化性，你能用原子结构的知识对这一事实进行解释吗？提示：钠原子(镁原子)最外层只有1个(2个)电子，较易失去电子，因此常表现还原性；而氧原子(氯原子)最外层只有6个(7个)电子，较易得到电子，因此常表现氧化性。
【做一做】某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示做出自己的判断。(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是___。(2)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)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)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___。
探究任务一 原子核外电子排布规律及其应用【生活情境】 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。
【问题探究】1.核外电子排布规律：(1)核外电子是分层排布的，电子层与核外电子之间有什么样的能量关系？提示：原子核外电子层的能量不相同，离原子核近的电子层能量低，离原子核远的电子层能量高；原子核外电子的能量并不相同，能量低的电子排布在离核近的(能量低)电子层上，能量高的电子排布在离核远的(能量高)电子层上。
(2)电子层是实际存在的吗？其意义是什么？提示：电子层是人为虚拟划分的，实际不存在。多电子原子中核外电子的能量不同，离核的平均距离不同，能量低的在离核较近的区域内运动，能量高的在离核较远的区域内运动。为了研究方便，人们将不同的电子运动区域称为电子层。(3)原子的最外层电子数只有达到8个时才稳定吗？提示：不一定。当第一层为最外层时，电子数达到2个也是稳定结构；其余各层为最外层时，电子数达到8个是稳定结构。
2.原子结构示意图：对于结构示意图： (1)若代表原子结构示意图，则x、y之间满足怎样的关系？提示：若代表原子结构示意图，原子核内质子数等于核外电子数，则x=10+y。
(2)若x=13，从内向外各电子层电子数依次为1、8、4，正确吗？提示：不正确，根据能量最低原则，第一电子层应排布2个电子，第二电子层为8个电子，第三电子层为3个电子。(3)若x=16，该结构为阴离子结构示意图，则y为多少？提示：若x=16，该元素为硫元素，硫离子核外有18个电子，故y=8。
【探究总结】1.原子核外电子排布规律——“一低三不超”：“一低”——原子核外电子首先排布在能量最低的电子层上。“三不超”——最外层不超过8个电子(K层为最外层时不超过2个电子)；次外层不超过18个电子；倒数第3层不超过32个电子。
2.原子与离子结构的比较
【拓展提升】1～18号元素原子结构的特殊性(1)最外层电子数为1的元素：H、Li、Na。(2)最外层与次外层电子数相等的元素：Be、Ar。(3)最外层是次外层电子数2、3倍的元素：C、O。(4)次外层是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。(5)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。
【探究训练】 1.(2020·宁德高一检测)下列微粒结构示意图中，表示原子的是( )【解析】选B。核外电子数大于质子数为阴离子，A错误；核电荷数等于核外电子数为原子，B正确；核外电子数大于核电荷数为阴离子，C错误；核外电子数小于核电荷数为阳离子，D错误。
2.X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是( )A.a-c=m-nB.a-b=n-mC.c-d=m+nD.b-d=n+m【解析】选D。四种离子的电子层结构相同，则有：a-m=b-n=c+n=d+m。对照选项整理知b-d=n+m合理，故选D。
3.A+、B+、C—、D、E五种微粒(分子或离子)，它们都分别含有10个电子，已知它们有如下转化关系：①A++C- D+E↑②B++C-====2D(1)写出①的离子方程式：__________________________________。 写出②的离子方程式：_____________________________________。 (2)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：_____________________。(3)除A+、B+外，请再写出两种含10个电子的阳离子：__________________。
【解析】要熟知含10个电子的分子、阳离子与阴离子。其中分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4，一价阳离子有Na+、H3O+、N ，一价阴离子有OH-、F-、N 。然后依据题意易得答案。答案：(1)N +OH- NH3↑+H2OH3O++OH-====2H2O(2)CH4、HF(合理即可)(3)Na+、Mg2+(合理即可)
4.下列各题中的物质均由核电荷数为1～10的元素组成。请填写化学式：(1)只有两个原子核和两个电子组成的分子是__________； (2)1个最外层有4个电子的原子和2个最外层有6个电子的原子结合的分子是_______； (3)1个L层有5个电子的原子和3个只有1个电子的原子结合的分子是_______； (4)由3个最外层是6个电子的原子结合而形成的分子是_______；
(5)由两个原子核和10个电子结合成的分子是_______，由5个原子核和10个电子结合成的分子是_______。 (6)某元素R最外层电子数与其电子层数相同，则R元素可能是(写元素符号)_______________
【解析】符合(1)题条件的是 H组成的氢气分子；符合(2)题条件的可以是碳元素和氧元素组成的二氧化碳；符合(3)题条件的是氮元素和氢元素组成的氨分子；符合(4)题条件的是臭氧分子；符合(5)题条件的分别是HF、CH4；符合(6)题条件的是H、Be两元素。答案： (1) H2 (2)CO2 (3) NH3 (4)O3(5)HF CH4 (6)H、Be
【补偿训练】通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得物质可电离出C和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)用化学式表示下列微粒：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电子微粒中，分子有HF、H2O、NH3、CH4，阳离子有Na+、Mg2+、Al3+、N 、H3O+，阴离子有O2-、F-、OH-、N3-、N ，根据“B溶于A后所得物质可电离出C和D”可推出A为H2O、B为NH3、C为N 、D为OH-，再根据“A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀”，可推出E为Mg2+或为Al3+，从而得出答案。答案：(1)H2O NH3 N OH-(2)Al3++3NH3+3H2O====Al(OH)3↓+3N 或Mg2++2NH3+2H2O====Mg(OH)2↓+2N
探究任务二 原子结构与元素原子得失电子能力 【实验情境】实验1.比较钠、镁与水反应的难易程度，预测钠、镁两种元素原子失电子能力强弱。实验2.比较钠、钾与水反应的难易程度，预测钾、钠两种元素原子失电子能力强弱。
【问题探究】1.从原子结构角度预测钠、镁与水反应的难易程度不同的原因。提示：根据钠、镁的原子结构可以看出，它们具有相同的电子层数，但钠的最外层电子数为1，比镁少，故镁的最外层电子离核近，故预计钠比镁更容易失去电子，则钠与水反应比镁与水反应更容易。
2.实验验证(1)用小刀切下一小块钠(黄豆粒大小)，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴有几滴酚酞试液的烧杯中。取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，并放入盛有水并滴有几滴酚酞试液的烧杯中，可以观察到什么现象？提示：可以观察到钠与水剧烈反应并放出气体，且烧杯里的水变成红色。而镁与水反应的剧烈程度不如钠，烧杯中的水变成浅红色。(2)根据观察到的现象，能得出什么结论？提示：说明钠比镁更容易失去电子，与水反应的产物呈现碱性，且碱性较强。
3.从原子结构角度预测钠、钾与水反应的难易程度不同的原因。 提示：根据钾、钠的原子结构可以看出，它们具有相同的最外层电子数，但钾的电子层数为4，钠的电子层数为3，故钾的最外层电子离原子核远，则预计钾比钠更容易失去最外层电子，则钾与水反应比钠与水反应更容易。
4.实验验证(1)取两只烧杯，向其中加入等量的水并加入几滴酚酞试液，用小刀切下大小相似(绿豆粒大小)的一小块钠和一小块钾，用滤纸吸干表面的煤油，同时将金属钠和钾分别放入上述两只烧杯中，可以观察到什么现象？提示：可以看到金属钠与水剧烈反应，浮在水面上四处游动，嘶嘶作响，熔成一个小球，最后消失，滴有酚酞的水变红；金属钾与水反应比金属钠更剧烈，钾也浮在水面上，钾游动的速度更快，产生气体更迅速，不但金属钾熔化，还伴随着发生轻微的爆炸，滴有酚酞的水变红，且水有少许雾状漂在水面上。
(2)根据观察到的现象，能得出什么结论？提示：说明钾比钠更容易失去电子，与水反应的产物呈碱性，且钾与水反应比钠与水反应放出的热量更多。
5.解释与结论(1)请从原子结构角度解释实验1和实验2出现此种现象的原因。提示：实验1：具有相同电子层数的元素，核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子半径越小，原子越难失去电子而越容易得到电子。实验2：具有相同最外层电子数的原子，电子层数越多，原子半径越大，最外层电子离核越远，原子越易失去电子而越难得电子。结论：钠、镁、钾原子失电子能力：钾>钠>镁。
(2)迁移应用：如果换成镁、铝和钙、镁分别进行实验验证，请判断镁和铝、钙和镁与水反应的剧烈程度，并说明理由。提示：镁和铝具有相同的电子层数，而铝核电荷数大，最外层电子离核近，故铝比镁难失去电子，与水反应不如镁与水反应剧烈。钙和镁的最外层电子数都是2，钙原子的电子层数多，最外层电子离核远，故钙比镁易失去电子，与水反应比镁剧烈。
【探究总结】最外层电子数与元素原子得失电子能力的关系1.对有相同电子层数的元素来说，最外层电子数(一般指的是4以内的)越少，核电荷数越小，原子半径越大，元素原子失电子能力越强。最外层电子数越多，核电荷数越大，原子半径越小，元素原子得电子能力越强。2.对最外层电子数(一般指的是比4大的)相同的元素来说，电子层数越少，原子序数越小，半径越小，则元素原子得电子能力越强。而电子层数越多，原子序数越大，原子半径越大，元素原子失电子能力越强。
【典例】锂是最轻的金属，下列关于锂、钠金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是( )A.它们最外层都只有1个电子B.它们在化学反应中都容易失去电子C.锂比钠更容易失去电子D.钠与水反应比锂与水更剧烈
【解题指南】解答本题需要注意以下两点：(1)锂和钠最外层电子数都是1，都容易失去电子，都表现出较强的金属性；(2)钠的电子层数多，更容易失去电子，金属性更强，与水反应置换出水中的氢比锂更容易。【解析】选C。锂的原子序数是3，有两个电子层，最外层电子数为1，钠的原子序数是11，有三个电子层，最外层电子数也为1，故A、B两项都正确。锂的电子层数为2，而钠的电子层数为3，故钠的最外层电子离核远，故钠比锂更容易失去最外层电子，则钠与水反应更容易，也更剧烈，则C项错误，D项正确。
【易错提醒】元素原子失电子的性质及元素的金属性往往是一致的，一般情况下，原子越易失电子，则元素的金属性越强，原子越不易失电子，则元素的金属性越弱。
【探究训练】 1.下列叙述中，能说明金属a的活泼性肯定比金属b的活泼性强的是( )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原子的电子层数比b原子的电子层数多C.等物质的量的a、b与足量盐酸反应，a生成的H2多D.常温时，a能与b的硫酸盐溶液反应生成b
【解题指南】解答本题需注意以下两点：(1)金属性强弱的判断。(2)元素性质与原子结构之间的关系。【解析】选D。金属的活泼性与最外层电子数以及电子层数的多少都有关，因此A、B项不能说明金属a的活泼性强于b；可以根据生成H2的难易程度而不是生成H2的多少来说明其活泼性，C项也不正确；D项中a能从b的盐溶液中置换出b，说明a更易失去电子，说明a的活泼性强。
【延伸探究】(1)若金属a、b具有相同的电子层数，且a原子最外层电子数少于b，则二者的活泼性是_______更活泼。提示：a、b具有相同的电子层数，原子最外层电子数少的原子失电子更容易，因此a更活泼。(2)若金属a、b具有相同的最外层电子数，且a原子电子层数少于b，二者的活泼性是_______更活泼。提示：a、b最外层电子数相同，电子层数多的原子失电子更容易，因此b更活泼。
2.氩气是一种无色无臭的惰性气体，可用于灯泡充气和对金属进行电弧焊接。根据氩元素的原子结构，我们可以预测氩气的化学性质为( ) A.非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应B.比较活泼，能与钠等金属反应C.不太活泼，与氮气性质相似D.很难与其他物质发生反应【解析】选D。氩的原子序数为18，最外层电子数为8，已经达到稳定结构，故可知其性质稳定，很难与其他物质发生反应，D项正确。
3.下列关于元素的说法中，正确的是( )A.对有相同电子层数的元素来说，核电荷数越小，得电子能力越强B.对有相同电子层数的元素来说，原子半径越大，得电子能力越强C.对最外层电子数相同的元素来说，原子序数越小，单质的失电子能力越强D. 对最外层电子数相同的元素来说，原子序数越大，单质的失电子能力越强【解析】选D。对有相同电子层数的元素来说，最外层电子数越少，核电荷数越小，原子半径越大，得电子能力越弱，则A、B两项都错误；对最外层电子数相同的元素来说，电子层数越少，原子序数越小，单质的得电子的能力越强，失电子的能力越弱，则C项错误，D项正确。
4.下列说法不正确的是( )A.O比N得电子能力强B.O得电子能力不如FC.Mg和Ca最外层电子数相同，Ca失电子能力比Mg强D.F和Cl最外层电子数相同，F的得电子能力不如Cl
【解析】选D。根据电子层数相同，核电荷数越小，半径越大，越不容易得电子这一规律，可以得出A、B两项都正确；Mg和Ca最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，原子失去电子的能力逐渐增强，则C项正确；F、Cl最外层电子数相同，随着核电荷数的增大，原子得电子的能力逐渐减弱，则D项错误。
5.现有X、Y、Z三种元素，原子序数依次变小，原子核外电子层数之和是5。X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和；Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，X和Z可以形成XZ3的化合物。请完成下列问题：(1) X元素的名称是__________；Y元素的名称是__________；Z元素的名称是__________。 (2) XZ3化合物的化学式是__________。
(3) 根据X、Y的原子结构，预测X、Y分别具有__________(填“得电子性”或“失电子性”)，且相应的性质X_______Y(填“大于” “小于”或“等于”)。 (4)分别写出X、Y的最高价氧化物对应水化物的化学式__________________、 _______________。
【解析】由Y入手进行推断，Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，可推断Y为C，不可能是S(S有3个电子层，若为S，另外两种元素只可能是H和He，与题意不符)，由XZ3结合题设可推断为NH3，从而得知X、Y、Z三种元素分别是氮、碳和氢。X(氮)和Y(碳)元素都具有两个电子层，原子的最外电子层电子数分别是5和4，故它们表现得电子性，且氮原子最外层电子距离原子核近，半径更小，越容易得电子。答案：(1)氮 碳 氢 (2)NH3 (3)得电子性 大于 (4)HNO3 H2CO3
1.对于同一原子的下列电子层中，能量最低的是( )A.K层B.L层C.M层D.N层【解析】选A。电子在原子核外的排布方式一般是由内到外，能量由低到高分层排布的。
2.(2020·潍坊高一检测)如图有关原子或离子的结构示意图表示正确的是( )
【解析】选D。Li的原子结构示意图正确的是 ，故A错误；K的原子结构示意图为 ，B错误；硫离子的结构示意图为 ，C错误；镁离子的结构示意图为 ，D正确。
3.对四种元素G、L、M、R的单质进行如下实验：根据表中所给的实验结果，判断这四种元素金属活动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、RD.L、R、G、M
【解析】选C。金属的金属性越强，金属单质与冷水或酸反应越剧烈。由实验现象可知，L和冷水剧烈反应，G和冷水缓慢反应，M、R和冷水不反应，说明金属活动性L、G强于M、R，且L金属活动性强于G；2 ml·L-1HCl和M反应较快，和R反应缓慢，说明金属性M强于R，四种元素金属活动性由强到弱的顺序是L、G、M、R。
【方法规律】一些具有特征原子结构的元素原子：(1)原子核内无中子的原子: H。(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。(3)最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He。(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2倍的元素为C；是3倍的为O；是4倍的为Ne。
(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Si、Li。(9)内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。(10)电子总数是电子层数2倍的元素：He、Be；3倍的为C；4倍的为O、Mg；5倍的为Ne、P。
4.(2020·平度高一检测)具有下列特征的原子一定是非金属元素的是( )A.最外层电子数大于4B.具有负化合价C.最高价氧化物对应水化物是酸D.具有可变化合价
【解析】选B。A.有些金属元素最外层上的电子数大于4，如Sb最外层上有5个电子，属于金属元素，故A错误；金属元素在化合物中化合价一定为正价，在化合物中元素的化合价为负价的一定是非金属元素，B正确；金属元素也能形成含氧酸，如高锰酸是金属元素锰的最高价氧化物对应的水化物，C错误；金属元素也可能含有多种价态，如铁元素有+2和+3两种正化合价，D错误。
5.X、Y两种元素原子的质子数之和为20，两元素形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构相同的阴阳离子，则X、Y形成的化合物是( )A.MgF2B.NaFC.LiClD.Na2O【解析】选B。只有B、C两个选项符合X、Y两种元素的原子的质子数之和为20。但是C选项中两元素形成的化合物在水溶液中能电离出电子层结构不相同的阴阳离子，故只有B项符合题意。
6.有A、B、C、D四种元素， 它们的电子层数都不超过3，原子序数由A到D依次增大， 已知A和C原子最外层都只有1个电子，C燃烧时的焰色反应是黄色，C的单质在高温下与B的单质充分反应可以产生淡黄色固态化合物，A单质与D单质可以发生化合反应，且反应条件可以是点燃或者光照，试根据以上叙述回答：(1)写出A、B、C、D的元素名称：A_______，B_______，C_______，D_______。 (2)写出化学方程式：①C+B：_________________， ②A+D：_________________。
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