还剩52页未读，
继续阅读
高中第1节 原子结构与元素性质授课课件ppt
展开
这是一份高中第1节 原子结构与元素性质授课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，电子层，核外电子排布规律，NaOH+H2↑，Mg+2H2O，KOH+H2↑，KNaMg，判断依据，失电子，得电子等内容，欢迎下载使用。
一、核外电子排布1.原子核外电子排布的特征
4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
5.原子结构与元素性质、元素化合价的关系(1)原子结构与元素性质的关系
(2)原子结构与元素化合价的关系
【自主探索】 1.判断下列说法是否正确。(1)距核越近的电子能量越高。( )提示:×。核外电子排布的原则是距核由近及远,能量由低到高依次排列,所以距核越近的电子能量越低。(2)每层电子容纳的电子数必须是2n2个。( )提示:×。每层电子容纳的电子数最多是2n2个,可以少于这个数。
(3)钾元素是19号元素,钾原子最外层电子数是9个。( )提示:×。最外层电子数不能超过8个,所以钾原子的最外层是1个电子。(4)稀有气体元素原子最外层都排有8个电子。( )提示:×。稀有气体He最外层有2个电子。(5)最外层电子数为4时,既不容易得电子也不容易失电子,化学性质较稳定。( )提示:√。最外层电子数为4时,形成稳定结构,得失电子的概率是相等的,所以化学性质比较稳定。
2.(情境思考)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。
(教材二次开发)教材给出了核电荷数为1～20的元素的原子结构示意图,那么简单离子的结构示意图如何写出,以K+和Cl-为例。提示:简单离子的结构示意图和原子的结构示意图的写法是相同的,不同点只是在最外层电子数上。例如K原子的结构示意图为 ,而K+的结构示意图为 ,二者电子层数不同;Cl原子的结构示意图为 ,而Cl-的结构示意图为 ,二者最外层电子数不同。
二、原子结构与元素原子得失电子能力1.实验探究Na、Mg、K元素的失电子能力
2Na+2H2O====
Mg(OH) 2+H2↑
2K+2H2O====
3.原因解释(1)在电子层数相同时,核电荷数越大,最外层电子离核越近,原子越难_______而越易 _______;(2)最外层电子数相同,电子层数越多,最外层电子离核越远,原子越易_______而越难 _______。
【自主探索】 1.判断下列说法是否正确。(1)还原性:Na>Mg>Al。( )提示:√。根据金属活动性顺序表可以判断还原性Na>Mg>Al。(2)氧化性:Na+>Mg2+>Al3+。( )提示:×。由于还原性Na>Mg>Al,因此简单离子的氧化性为Na+
2.(教材二次开发)教材中叙述“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、越难得电子。”判断金属Li、Na与水反应时谁更剧烈?提示:Na更剧烈。因为Li、Na原子的最外层电子数均为1,而Na原子的电子层数为3,Li的电子层数为2,故Na更容易失电子,与水反应时更剧烈。
(情境思考)镁和铝在金属活动性顺序表中均排在氢之前,但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样,①中反应剧烈,②中反应不剧烈。
根据图示以及镁、铝的电子层结构分析,哪个图表示的是镁与盐酸的反应?并从原子结构的角度解释。提示:图①表示镁与盐酸的反应。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。
知识点一 核外电子排布规律 1.核外电子排布规律解读(1)“一低”电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层,再排能量高的电子层。(2)“两不超”各电子层电子不超过2n2个;最外层电子不超过8个(第一层为最外层时不超过2个)。
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分层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。如
【特别提醒】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 、 。
【合作探究】(1)(思维升华)M层上最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外电子排布不是 ,而是 呢?(证据推理与模型认知)提示:若钾原子的M层排布9个电子,此时M层就成为最外层,这与电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过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可排18个电子,而它作为最外层时最多只能排8个电子。
(2)(教材二次开发)教材中叙述“元素的化合价与原子的电子层结构,特别是最外层电子数有关”,据此判断元素磷和硫的最高化合价和最低负化合价分别是多少?(证据推理与模型认知)提示:由于磷的原子结构示意图为 ,因此其最高化合价为+5价,最低负化合价为-3价;由于硫的原子结构示意图为 ,因此其最高化合价为+6价,最低负化合价为-2价。
【典例示范】 【典例】(2020·泰安高一检测)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),原子核内质子数是(2n2-1),则下列有关X的说法不正确的是( )A.最高正价为+3价B.其最低负价可能为-1价C.氢化物易溶于水D.是活泼的非金属元素
【思维建模】解答核外电子排布的推断题目的一般思路为
【解析】选A。核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数是2n2-1。若n=1时,最外层电子数为3,不符合题意;若n=2时,最外层电子数为5,质子数为7,符合题意;若n=3时,最外层电子数为7,质子数为17,符合题意;由于元素X可能为氮元素或氯元素,最高正价不可能为+3价,A项错误;若元素X为氯元素,其最低负价为-1价,B项正确;元素X可能为氮元素或氯元素,其对应氢化物氨气和氯化氢均易溶于水,C项正确;不管元素X是氮元素还是氯元素,二者均为活泼的非金属元素,D项正确。
【母题追问】(1)X元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,则该元素的原子核内质子数是多少?提示:K层为次外层时,X元素的原子最外层电子数为2×2=4<8;L层为次外层时,X元素的原子最外层电子数为8×2=16>8,不可能,故X元素的原子核外电子数为2+4=6,即质子数为6。
(2)当第n电子层作为原子的最外层时,其最多容纳的电子数与(n-1)层相同;当第n电子层作为原子的次外层时,其最多容纳的电子数比(n-1)层最多容纳的电子数多10个。则n层是K层～N层中的哪一层?提示:根据核外电子排布规律可知,当n为最外层时,最多可容纳8个电子,则第(n-1)层最多也可容纳8个电子,故(n-1)层为次外层时,n层应为M层;当n层为次外层时,其最多可容纳的电子数比(n-1)层多10个,则证明n层最多可容纳18个电子,也应为M层。
【素养训练】稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以及日常生活里。如稀有气体通电时会发光,五光十色的各种霓虹灯就是灯管里充入了不同含量的氖、氩、氦等稀有气体的结果。 请从原子结构与元素性质角度解释,为什么人们过去将稀有气体称为惰性气体?(宏观辨识与微观探析)提示:元素的原子最外层达8个电子(1个电子层时为2个电子)时,结构稳定,不易得到电子或失去电子。稀有气体元素原子的最外层电子数为8(He为2),已达稳定结构,不容易得、失电子,所以不易发生化学反应,被人们称为惰性气体。
【加固训练】 1.(2020·合肥高一检测)某原子的原子核外有3个电子层,最外层有4个电子,该原子核内的质子数为( ) A.14 B.15 C.16 D.17【解析】选A。该原子核外各个电子层上的电子数目分别为2、8、4,所以其核内质子数为14。
2.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较,前者下列数据是后者4倍的是( )①电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数A.①④B.①③④C.①②④D.①②③④【解析】选A。核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8和2,A项正确。
知识点二 原子结构与元素性质的关系 1.原子结构与元素性质、元素化合价的关系
2.元素原子失电子能力的判断依据可以根据元素单质与水或酸反应放出氢气的剧烈程度来判断元素失电子能力的强弱,一般与水或酸反应越剧烈,失电子能力越强。
【特别提醒】关于原子结构与元素性质的主要易错点(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)氟没有正价;氧没有最高正价,只有在OF2中表现正价。(3)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+;硅难以形成Si4+和Si4-;硼难以形成B3+;氢元素可以形成H+和H-。(4)金属元素只有正化合价不能说明金属元素不能形成阴离子,如[Al(OH)4]-等,但在这些离子中,金属元素仍为正价。
【合作探究】(1)(思维升华)尝试画出钙原子的结构示意图,分析为什么钙在化学反应中表现还原性?(证据推理与模型认知)提示:钙原子的结构示意图为 ,其最外层有2个电子,容易失去电子形成Ca2+,表现出还原性。
(2)(教材二次开发)教材中叙述“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”。那么,请你用原子结构的知识解释:为什么Na、Mg在化学反应中表现还原性,而O2、Cl2在反应中容易表现出氧化性?(宏观辨识与微观探析)提示:Na、Mg原子最外层电子数分别为1个和2个,容易失去电子达到稳定结构,因而Na、Mg在化学反应中表现出还原性,O原子、Cl原子最外层分别为6个和7个电子,容易得到电子达到稳定结构,因而O2、Cl2在反应中表现出氧化性。
【典例示范】 【典例】(2020·福州高一检测)下列说法错误的是( )A.将小块钠和镁分别放入冷水中,可判断钠原子和镁原子的失电子能力强弱B.钠比铝的密度小,可判断钠的失电子能力比铝强C.根据电子层数和核电荷数,可判断硫原子与氯原子得电子能力的强弱D.元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)明确元素原子失电子能力的判断依据;(2)注意原子结构与元素原子得失电子能力的关系。
【解析】选B。钠与冷水反应剧烈,镁与冷水几乎不反应,因此钠的失电子能力强于镁,A项正确;密度的大小是物理性质,而元素原子失电子能力是化学性质,无直接的因果关系,B项错误;根据电子层数和核电荷数,可判断原子得电子能力强弱,C项正确;元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应,D项正确。
【素养训练】下列是几种原子的结构示意图: (1)①②对应元素化学性质是否相似?哪种元素原子得电子能力强?(2)①③两种元素中哪种元素原子的得电子能力强?
提示:(1)①②原子最外层电子数相同,故化学性质相似;原子的最外层电子数相同,则电子层数越少,最外层电子离核越近,原子越易得电子,故氟元素原子得电子的能力强于氯。(2)①③分别为Cl、S,二者原子都含有3个电子层,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,原子越易得电子,故氯元素原子得电子的能力强于硫。
【加固训练】 1.已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a,次外层电子数为a+2;Y原子的最外层电子数为b-5,次外层为b。判断X、Y两元素形成的化合物的组成是( ) A.XY2 B.Y4X C.Y2X3 D.XY5
【解析】选C。由于X原子的次外层电子数为a+2,故不可能为K层,由于其核电荷数不大于18,故其次外层应为L层,所以a+2=8,a=6。由于Y原子的最外层电子数为b-5>0,即b>5,其次外层电子数为b>5,故其次外层只能为L层,即b=8。所以X和Y的核外电子排布分别为 ,即X和Y分别为S和Al,化合价分别为-2价和+3价,因此易形成化合物Al2S3。
2.(2020·济南高一检测)已知钡的失电子能力处于Na和K之间,则下列说法中可能实现的是( )A.Ba可从KCl溶液中置换出钾B.Ba可从冷水中置换出氢C.在溶液中Zn可还原Ba2+生成BaD.Ba投入NaOH溶液中,没有明显的现象
【解析】选B。钡的失电子能力处于Na和K之间,即失电子能力K>Ba>Na,三者均与水反应。金属K、Na在溶液中均直接与水反应,所以Ba也直接与水反应,且金属性K>Ba,Ba与水发生化学反应所以Ba不能从KCl溶液中置换出K,故A项错误;金属性为Ba>Na,Na与冷水反应生成H2,则Ba可从冷水中置换出H2,故B项正确;金属性Ba>Zn,则溶液中Zn不能还原Ba2+生成Ba,故C项错误;将Ba投入NaOH溶液中,Ba与水反应生成H2,故D项错误。
【三言两语话重点】 (1)核外电子是分层排布的,电子层离原子核越远,能量越高。(2)核外电子排布规律:每层最多容纳2n2个电子,最外层电子数不超过8(K层为最外层不超过2)。(3)金属原子最外层电子数一般小于4,易失去电子形成阳离子,非金属原子最外层电子数一般大于或等于4,能获得电子形成阴离子。(4)元素原子得失电子能力与原子的最外层电子数、核电荷数和电子层数有关。可以用元素的单质与水(或酸)反应的难易来判断元素原子得失电子能力的强弱。
1.(双选)(2020·会宁高一检测)下列关于核外电子排布的说法不正确的是( )A.第n电子层最多可容纳的电子数为n2B.次外层中最多可容纳的电子数为18C.最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层D.最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层
【解析】选A、D。根据核外电子排布规律可知,第n电子层最多可容纳的电子数应为2n2,A项错误;次外层中最多可容纳的电子数为18,B项正确;最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层,即K层,C项正确;由于最外层电子数不超过8个,因此最多可容纳8个电子的电子层不一定是第二电子层,D项错误。
2.(2020·广州高一检测)下面是某同学所画的某些原子的原子结构示意图,你认为正确的是( ) 【解析】选D。原子核外电子的排布第一层不得超过2个,A错;最外层不得超过8个,B错;原子中质子数=核外电子数,该原子次外层电子数应为8,C错。
3.(原创)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【解析】选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.(2020·南宁高一检测)某元素原子最外层有2个电子,下列关于该元素叙述正确的是( )A.是金属元素B.是惰性气体元素C.其最高价为+2价D.不能准确判断【解析】选D。某元素原子的最外层只有2个电子,可能为He、Be、Mg等元素或某些过渡元素,若为He,一般化合价为0,若为Be、Mg元素,最高价为+2价。
5.测定地下水中氡气含量的增加可以作为一种地震前兆。已知氡(Rn)的原子结构示意图为 ,试根据氡(Rn)的原子结构预测氡气的化学性质( )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。根据氡的原子结构示意图可知,最外层已经满足8电子稳定结构,所以很难与其他物质发生化学反应。
【加固训练】 (2020·唐山高一检测)根据原子核外电子排布规律,回答下列问题。(1)画出下列元素的原子或离子结构示意图。①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数: ___________。 ②L层电子数是M层电子数2倍的原子: ______________。 ③最外层电子数是次外层电子数4倍的-2价阴离子: ____________。 ④电子总数为18的M+(M代表某元素符号): ____________。 (2)有下列简单离子:①Na+、②Mg2+、③S2-、④Cl-、⑤K+、⑥F-与Ne电子层结构相同的是________;与Ar电子层结构相同的是________。
【解析】(1)①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数,则有两种情况:一是该原子K、L层电子数都为2,原子结构示意图为 ;二是该原子的K、L、M层电子数分别为2、8、8,原子结构示意图为 。②L层电子数是M层电子数2倍的原子K、L、M层电子数分别为2、8、4,原子结构示意图为 。③最外层电子数是次外层电子数4倍的原子结构示意图为 ,则最外层电子数是次外层电子数4倍的-2价阴离子的核电荷数为8,结构示意图为 。④M的核电荷数是19,离子结构示意图为 。
(2)Ne、Ar原子核外分别有10、18个电子,Na、Mg分别失去最外层1、2个电子形成Na+、Mg2+,原子最外层达到8电子稳定结构,核外共有10个电子,F原子得到1个电子形成F-,F-最外层达到8电子稳定结构,核外共有10个电子。同理S2-、Cl-、K+核外都共有18个电子。
答案:(1)① (2)①②⑥ ③④⑤
【素养新思维】6.某同学学习了原子(离子)结构示意图的表示方法以后,画出了以下4种微粒的结构示意图。
一、核外电子排布1.原子核外电子排布的特征
4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
5.原子结构与元素性质、元素化合价的关系(1)原子结构与元素性质的关系
(2)原子结构与元素化合价的关系
【自主探索】 1.判断下列说法是否正确。(1)距核越近的电子能量越高。( )提示:×。核外电子排布的原则是距核由近及远,能量由低到高依次排列,所以距核越近的电子能量越低。(2)每层电子容纳的电子数必须是2n2个。( )提示:×。每层电子容纳的电子数最多是2n2个,可以少于这个数。
(3)钾元素是19号元素,钾原子最外层电子数是9个。( )提示:×。最外层电子数不能超过8个,所以钾原子的最外层是1个电子。(4)稀有气体元素原子最外层都排有8个电子。( )提示:×。稀有气体He最外层有2个电子。(5)最外层电子数为4时,既不容易得电子也不容易失电子,化学性质较稳定。( )提示:√。最外层电子数为4时,形成稳定结构,得失电子的概率是相等的,所以化学性质比较稳定。
2.(情境思考)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。
(教材二次开发)教材给出了核电荷数为1～20的元素的原子结构示意图,那么简单离子的结构示意图如何写出,以K+和Cl-为例。提示:简单离子的结构示意图和原子的结构示意图的写法是相同的,不同点只是在最外层电子数上。例如K原子的结构示意图为 ,而K+的结构示意图为 ,二者电子层数不同;Cl原子的结构示意图为 ,而Cl-的结构示意图为 ,二者最外层电子数不同。
二、原子结构与元素原子得失电子能力1.实验探究Na、Mg、K元素的失电子能力
2Na+2H2O====
Mg(OH) 2+H2↑
2K+2H2O====
3.原因解释(1)在电子层数相同时,核电荷数越大,最外层电子离核越近,原子越难_______而越易 _______;(2)最外层电子数相同,电子层数越多,最外层电子离核越远,原子越易_______而越难 _______。
【自主探索】 1.判断下列说法是否正确。(1)还原性:Na>Mg>Al。( )提示:√。根据金属活动性顺序表可以判断还原性Na>Mg>Al。(2)氧化性:Na+>Mg2+>Al3+。( )提示:×。由于还原性Na>Mg>Al,因此简单离子的氧化性为Na+
2.(教材二次开发)教材中叙述“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、越难得电子。”判断金属Li、Na与水反应时谁更剧烈?提示:Na更剧烈。因为Li、Na原子的最外层电子数均为1,而Na原子的电子层数为3,Li的电子层数为2,故Na更容易失电子,与水反应时更剧烈。
(情境思考)镁和铝在金属活动性顺序表中均排在氢之前,但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样,①中反应剧烈,②中反应不剧烈。
根据图示以及镁、铝的电子层结构分析,哪个图表示的是镁与盐酸的反应?并从原子结构的角度解释。提示:图①表示镁与盐酸的反应。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。
知识点一 核外电子排布规律 1.核外电子排布规律解读(1)“一低”电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层,再排能量高的电子层。(2)“两不超”各电子层电子不超过2n2个;最外层电子不超过8个(第一层为最外层时不超过2个)。
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分层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。如
【特别提醒】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 、 。
【合作探究】(1)(思维升华)M层上最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外电子排布不是 ,而是 呢?(证据推理与模型认知)提示:若钾原子的M层排布9个电子,此时M层就成为最外层,这与电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过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可排18个电子,而它作为最外层时最多只能排8个电子。
(2)(教材二次开发)教材中叙述“元素的化合价与原子的电子层结构,特别是最外层电子数有关”,据此判断元素磷和硫的最高化合价和最低负化合价分别是多少?(证据推理与模型认知)提示:由于磷的原子结构示意图为 ,因此其最高化合价为+5价,最低负化合价为-3价;由于硫的原子结构示意图为 ,因此其最高化合价为+6价,最低负化合价为-2价。
【典例示范】 【典例】(2020·泰安高一检测)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),原子核内质子数是(2n2-1),则下列有关X的说法不正确的是( )A.最高正价为+3价B.其最低负价可能为-1价C.氢化物易溶于水D.是活泼的非金属元素
【思维建模】解答核外电子排布的推断题目的一般思路为
【解析】选A。核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数是2n2-1。若n=1时,最外层电子数为3,不符合题意;若n=2时,最外层电子数为5,质子数为7,符合题意;若n=3时,最外层电子数为7,质子数为17,符合题意;由于元素X可能为氮元素或氯元素,最高正价不可能为+3价,A项错误;若元素X为氯元素,其最低负价为-1价,B项正确;元素X可能为氮元素或氯元素,其对应氢化物氨气和氯化氢均易溶于水,C项正确;不管元素X是氮元素还是氯元素,二者均为活泼的非金属元素,D项正确。
【母题追问】(1)X元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,则该元素的原子核内质子数是多少?提示:K层为次外层时,X元素的原子最外层电子数为2×2=4<8;L层为次外层时,X元素的原子最外层电子数为8×2=16>8,不可能,故X元素的原子核外电子数为2+4=6,即质子数为6。
(2)当第n电子层作为原子的最外层时,其最多容纳的电子数与(n-1)层相同;当第n电子层作为原子的次外层时,其最多容纳的电子数比(n-1)层最多容纳的电子数多10个。则n层是K层～N层中的哪一层?提示:根据核外电子排布规律可知,当n为最外层时,最多可容纳8个电子,则第(n-1)层最多也可容纳8个电子,故(n-1)层为次外层时,n层应为M层;当n层为次外层时,其最多可容纳的电子数比(n-1)层多10个,则证明n层最多可容纳18个电子,也应为M层。
【素养训练】稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以及日常生活里。如稀有气体通电时会发光,五光十色的各种霓虹灯就是灯管里充入了不同含量的氖、氩、氦等稀有气体的结果。 请从原子结构与元素性质角度解释,为什么人们过去将稀有气体称为惰性气体?(宏观辨识与微观探析)提示:元素的原子最外层达8个电子(1个电子层时为2个电子)时,结构稳定,不易得到电子或失去电子。稀有气体元素原子的最外层电子数为8(He为2),已达稳定结构,不容易得、失电子,所以不易发生化学反应,被人们称为惰性气体。
【加固训练】 1.(2020·合肥高一检测)某原子的原子核外有3个电子层,最外层有4个电子,该原子核内的质子数为( ) A.14 B.15 C.16 D.17【解析】选A。该原子核外各个电子层上的电子数目分别为2、8、4,所以其核内质子数为14。
2.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较,前者下列数据是后者4倍的是( )①电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数A.①④B.①③④C.①②④D.①②③④【解析】选A。核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8和2,A项正确。
知识点二 原子结构与元素性质的关系 1.原子结构与元素性质、元素化合价的关系
2.元素原子失电子能力的判断依据可以根据元素单质与水或酸反应放出氢气的剧烈程度来判断元素失电子能力的强弱,一般与水或酸反应越剧烈,失电子能力越强。
【特别提醒】关于原子结构与元素性质的主要易错点(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)氟没有正价;氧没有最高正价,只有在OF2中表现正价。(3)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+;硅难以形成Si4+和Si4-;硼难以形成B3+;氢元素可以形成H+和H-。(4)金属元素只有正化合价不能说明金属元素不能形成阴离子,如[Al(OH)4]-等,但在这些离子中,金属元素仍为正价。
【合作探究】(1)(思维升华)尝试画出钙原子的结构示意图,分析为什么钙在化学反应中表现还原性?(证据推理与模型认知)提示:钙原子的结构示意图为 ,其最外层有2个电子,容易失去电子形成Ca2+,表现出还原性。
(2)(教材二次开发)教材中叙述“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”。那么,请你用原子结构的知识解释:为什么Na、Mg在化学反应中表现还原性,而O2、Cl2在反应中容易表现出氧化性?(宏观辨识与微观探析)提示:Na、Mg原子最外层电子数分别为1个和2个,容易失去电子达到稳定结构,因而Na、Mg在化学反应中表现出还原性,O原子、Cl原子最外层分别为6个和7个电子,容易得到电子达到稳定结构,因而O2、Cl2在反应中表现出氧化性。
【典例示范】 【典例】(2020·福州高一检测)下列说法错误的是( )A.将小块钠和镁分别放入冷水中,可判断钠原子和镁原子的失电子能力强弱B.钠比铝的密度小,可判断钠的失电子能力比铝强C.根据电子层数和核电荷数,可判断硫原子与氯原子得电子能力的强弱D.元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)明确元素原子失电子能力的判断依据;(2)注意原子结构与元素原子得失电子能力的关系。
【解析】选B。钠与冷水反应剧烈,镁与冷水几乎不反应,因此钠的失电子能力强于镁,A项正确;密度的大小是物理性质,而元素原子失电子能力是化学性质,无直接的因果关系,B项错误;根据电子层数和核电荷数,可判断原子得电子能力强弱,C项正确;元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应,D项正确。
【素养训练】下列是几种原子的结构示意图: (1)①②对应元素化学性质是否相似?哪种元素原子得电子能力强?(2)①③两种元素中哪种元素原子的得电子能力强?
提示:(1)①②原子最外层电子数相同,故化学性质相似;原子的最外层电子数相同,则电子层数越少,最外层电子离核越近,原子越易得电子,故氟元素原子得电子的能力强于氯。(2)①③分别为Cl、S,二者原子都含有3个电子层,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,原子越易得电子,故氯元素原子得电子的能力强于硫。
【加固训练】 1.已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a,次外层电子数为a+2;Y原子的最外层电子数为b-5,次外层为b。判断X、Y两元素形成的化合物的组成是( ) A.XY2 B.Y4X C.Y2X3 D.XY5
【解析】选C。由于X原子的次外层电子数为a+2,故不可能为K层,由于其核电荷数不大于18,故其次外层应为L层,所以a+2=8,a=6。由于Y原子的最外层电子数为b-5>0,即b>5,其次外层电子数为b>5,故其次外层只能为L层,即b=8。所以X和Y的核外电子排布分别为 ,即X和Y分别为S和Al,化合价分别为-2价和+3价,因此易形成化合物Al2S3。
2.(2020·济南高一检测)已知钡的失电子能力处于Na和K之间,则下列说法中可能实现的是( )A.Ba可从KCl溶液中置换出钾B.Ba可从冷水中置换出氢C.在溶液中Zn可还原Ba2+生成BaD.Ba投入NaOH溶液中,没有明显的现象
【解析】选B。钡的失电子能力处于Na和K之间,即失电子能力K>Ba>Na,三者均与水反应。金属K、Na在溶液中均直接与水反应,所以Ba也直接与水反应,且金属性K>Ba,Ba与水发生化学反应所以Ba不能从KCl溶液中置换出K,故A项错误;金属性为Ba>Na,Na与冷水反应生成H2,则Ba可从冷水中置换出H2,故B项正确;金属性Ba>Zn,则溶液中Zn不能还原Ba2+生成Ba,故C项错误;将Ba投入NaOH溶液中,Ba与水反应生成H2,故D项错误。
【三言两语话重点】 (1)核外电子是分层排布的,电子层离原子核越远,能量越高。(2)核外电子排布规律:每层最多容纳2n2个电子,最外层电子数不超过8(K层为最外层不超过2)。(3)金属原子最外层电子数一般小于4,易失去电子形成阳离子,非金属原子最外层电子数一般大于或等于4,能获得电子形成阴离子。(4)元素原子得失电子能力与原子的最外层电子数、核电荷数和电子层数有关。可以用元素的单质与水(或酸)反应的难易来判断元素原子得失电子能力的强弱。
1.(双选)(2020·会宁高一检测)下列关于核外电子排布的说法不正确的是( )A.第n电子层最多可容纳的电子数为n2B.次外层中最多可容纳的电子数为18C.最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层D.最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层
【解析】选A、D。根据核外电子排布规律可知,第n电子层最多可容纳的电子数应为2n2,A项错误;次外层中最多可容纳的电子数为18,B项正确;最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层,即K层,C项正确;由于最外层电子数不超过8个,因此最多可容纳8个电子的电子层不一定是第二电子层,D项错误。
2.(2020·广州高一检测)下面是某同学所画的某些原子的原子结构示意图,你认为正确的是( ) 【解析】选D。原子核外电子的排布第一层不得超过2个,A错;最外层不得超过8个,B错;原子中质子数=核外电子数,该原子次外层电子数应为8,C错。
3.(原创)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【解析】选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.(2020·南宁高一检测)某元素原子最外层有2个电子,下列关于该元素叙述正确的是( )A.是金属元素B.是惰性气体元素C.其最高价为+2价D.不能准确判断【解析】选D。某元素原子的最外层只有2个电子,可能为He、Be、Mg等元素或某些过渡元素,若为He,一般化合价为0,若为Be、Mg元素,最高价为+2价。
5.测定地下水中氡气含量的增加可以作为一种地震前兆。已知氡(Rn)的原子结构示意图为 ,试根据氡(Rn)的原子结构预测氡气的化学性质( )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。根据氡的原子结构示意图可知,最外层已经满足8电子稳定结构,所以很难与其他物质发生化学反应。
【加固训练】 (2020·唐山高一检测)根据原子核外电子排布规律,回答下列问题。(1)画出下列元素的原子或离子结构示意图。①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数: ___________。 ②L层电子数是M层电子数2倍的原子: ______________。 ③最外层电子数是次外层电子数4倍的-2价阴离子: ____________。 ④电子总数为18的M+(M代表某元素符号): ____________。 (2)有下列简单离子:①Na+、②Mg2+、③S2-、④Cl-、⑤K+、⑥F-与Ne电子层结构相同的是________;与Ar电子层结构相同的是________。
【解析】(1)①某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数,则有两种情况:一是该原子K、L层电子数都为2,原子结构示意图为 ;二是该原子的K、L、M层电子数分别为2、8、8,原子结构示意图为 。②L层电子数是M层电子数2倍的原子K、L、M层电子数分别为2、8、4,原子结构示意图为 。③最外层电子数是次外层电子数4倍的原子结构示意图为 ,则最外层电子数是次外层电子数4倍的-2价阴离子的核电荷数为8,结构示意图为 。④M的核电荷数是19,离子结构示意图为 。
(2)Ne、Ar原子核外分别有10、18个电子,Na、Mg分别失去最外层1、2个电子形成Na+、Mg2+,原子最外层达到8电子稳定结构,核外共有10个电子,F原子得到1个电子形成F-,F-最外层达到8电子稳定结构,核外共有10个电子。同理S2-、Cl-、K+核外都共有18个电子。
答案:(1)① (2)①②⑥ ③④⑤
【素养新思维】6.某同学学习了原子(离子)结构示意图的表示方法以后,画出了以下4种微粒的结构示意图。
相关课件
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课文内容课件ppt： 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课文内容课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，质量数，氢元素的三种核素，放射性，同位素，放射源，关键能力·合作学习，2电性关系，课堂小结，课堂检测·素养达标等内容，欢迎下载使用。
鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质备课课件ppt： 这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质备课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了课前自主学习，A-x-n，A-x+n，同位素，质子数，质子数和中子数，课堂合作探究，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。
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图文ppt课件： 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图文ppt课件，共47页。PPT课件主要包含了核外电子排布，电子层，由近及远，由低到高，知识点二，CH4，知识点三，硫化钠，Na2S等内容，欢迎下载使用。
