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课件ppt

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一、核外电子的分层排布1.核外电子的运动特征
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)电子层与电子能量的关系。
(3)核外电子排布规律
【巧判断】(1)在原子核外电子排布中，电子层离核越近，能量越高。(　　)提示：×。电子层离核越近，能量越低。
(2)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个。(　　)提示：×。每层容纳的电子数最多为2n2个。
(3)S2-、Cl-、K+、Ca2+具有相同的核外电子排布。(　　)提示：√。S2-、Cl-、K+、Ca2+核外电子排布均为2、8、8结构。
3.核外电子排布的表示方法——结构示意图(1)原子的结构示意图
(2)简单离子的结构示意图离子的结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意离子结构示意图中质子数与核外电子数________。
【情境·思考】NaCl是我们日常生活中常用的调味品，也是重要的工业原料，已知NaCl晶体是由Na+和Cl-两种离子规则排列构成的。
画出Na、Na+和Cl、Cl-四种微粒的结构示意图。
二、原子的最外层电子排布与元素的化学性质的关系
【巧判断】(1)原子的最外层电子数为2的元素一定是金属元素。(　　)提示：×。稀有气体氦的原子最外层电子数为2，属于非金属元素。
(2)金属元素的化合价只有零价和正价。(　　)提示：√。金属元素只能失去电子显正价，因此金属元素只有正价和零价。
(3)非金属元素也有正价。(　　)提示：√。例如氢元素有+1价，氯元素有+1、+3、+5等价态。
知识点一　核外电子排布规律与核外电子排布的表示方法1.核外电子排布规律
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。
【易错提醒】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 、 。
【思考·讨论】(1)若核外电子数为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。
(2)当N层上有电子排布时，M层上的电子是否已排满？提示：不一定，因M层排满时是18个电子，但当M层为最外层时不能超过8个电子，故M层电子数多于8个电子时，就会先排布在N层上。例如：钙原子 。
(3)单核离子的最外层电子一定达到8电子稳定结构吗？提示：不一定，如Li+、Be2+最外层达到2个电子稳定结构，而H+最外层没有电子。
【案例示范】【典例】根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。(1)A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_______。 (2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_______。 
(3)C元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃：_______。 (4)D元素的次外层电子数是最外层电子数的 ：_______。 
【思维建模】解答核外电子推断题的思路如下：
【母题追问】(1)若第(1)小题中将“L层”改为“内层”，其余不变，写出A元素的原子结构示意图。
提示： M层为最外层，则内层有K、L层，共有10个电子，因此M层的电子数为5，故A元素为磷元素。
(2)若第(1)小题中将“L层”改为“K层”，其余不变，写出A元素的原子和离子的结构示意图。
提示： K层上有2个电子，则M层有1个电子，即为钠元素。
(3)第(4)小题中，若D元素的最外层电子数是次外层电子数的 ，D是哪一种元素？
提示：Mg。若最外层电子数是次外层电子数的 ，次外层有8个电子，则最外层为2个电子，该元素为镁元素。
【规律方法】核电荷数为1～20的原子结构特点(1)原子核中无中子的原子：1H。(2)最外层电子数。①有1个电子：H、Li、Na、K。②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2倍：C。
⑤是次外层电子数3倍：O。⑥是次外层电子数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。
【知识·巩固】1.下列粒子的核外电子排布正确的是(　　)
【解析】选D。电子总是优先排在离核近的电子层上，故A错；最外电子层最多可排8个电子，故B错；倒数第二层最多可排18个电子，故C错。
2.在1～18号元素中，某元素R的最外层上的电子数与电子层数相同，该元素可能有(　　)A.1种B.2种C.3种D.4种
【解析】选C。由题意可从以下三种情况进行分析：①R有1个电子层，且最外层上有1个电子： ，氢元素。②R有2个电子层，且最外层上有2个电子： ，铍元素。③R有3个电子层，且最外层上有3个电子： ，铝元素。所以该元素可能有3种。
【补偿训练】1.某元素原子的最外层电子数与次外层电子数相同，且最外层电子数与次外层电子数之和小于8，该元素为(　　)A.锂 B.铍 C.氦 D.钙
【解析】选B。符合题意的原子结构示意图为 ，x为4，为铍元素。
2.今有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
【解析】选D。本题考查核外电子排布规律。设A原子L层、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。
知识点二　原子结构与元素性质的关系1.元素的性质与原子最外层电子排布的关系
2.元素的化合价与原子结构的关系
【易错提醒】有关元素性质的几点认识(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中氧才表现正价。(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。
【思考·讨论】(1)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？
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)尝试画出氧原子的结构示意图，分析氧元素的常见化合价。
提示：氧原子的结构示意图为 ，氧容易获得2个电子形成O2-，因此氧元素的常见化合价为-2价。
【案例示范】【典例】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
【思维建模】解答本题的思路为：
【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。
【母题追问】(1)判断X元素的最高正价和最低负价。提示：+6价、—2价。由于X元素为硫元素，最外层有6个电子，因此其最高正价为+6价，最低负价为6-8=-2。
(2)若将题干中的“a+2”改为“a-2”，其他条件不变，写出X、Y两元素形成的化合物的化学式。提示：Al4C3。由于最外层电子数不大于8，X原子的次外层电子数为a-2，故次外层只可能为K层，故a-2=2，a=4。所以X为碳元素。
【情境·迁移】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？
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。
【知识·巩固】1.下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是(　　)
【解析】选A。A、B、C、D分别为Ne、Al3+、Cl-、S2-，则最难发生化学反应的是Ne。
2.在地壳中含量位于第二位的非金属元素的最高化合价是(　　)A.+3 B.+4 C.+5 D.+6
【解析】选B。地壳中含量位于第二位的非金属元素为Si，其原子结构示意图为 ，据最高化合价=最外层电子数可知其最高化合价为+4价。
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个(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
【解析】选C。若a=1，2a+1=3，此元素不存在；若a=2，则2a+1=5，即该元素为氮；若a=3，则2a+1=7，即该元素为氯，氮原子质子数为7，符合(2a2-1)的形式，氯原子质子数为17，也符合(2a2-1)的形式，A项正确；N2、Cl2都既可作氧化剂又可作还原剂，B项正确；N3-、Cl-的结构分别为 、 ，故C项不正确；HClO具有杀菌消毒作用，D项正确。
知识点三　常见电子相同的微粒1.“10电子”微粒和“18电子”微粒的确定(1)“10电子”微粒
(2)“18电子”微粒
2.记忆其他等电子微粒(1)“14电子”微粒：Si、N2、CO、 。(2)“16电子”微粒：S、O2。
【方法规律】推断“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法(1)首先确定10电子和18电子的中性原子Ne和Ar，然后找出比它们少或多电子的原子转化成阴、阳离子或氢化物分子。
(2)将微粒加、减H+后，核外电子总数不变，由氢化物分子可推出相应的阴离子或阳离子，如NH3和 H2O和H3O+、OH-，H2S和HS-等。
(3)根据CH4、NH3、H2O、HF分子内有10个电子，减去一个H后剩余的原子或原子团“CH3”“NH2”“OH”“F”有9个电子，这四种原子或原子团两两结合得到的分子均为18电子微粒，如自身两两结合得到的分子有CH3CH3(乙烷)、N2H4(肼)、H2O2、F2；不同原子或原子团之间两两结合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2(甲胺)等。
【思考·讨论】(1)两种微粒，若核外电子排布完全相同，则化学性质一定相同吗？提示：不一定。两种原子，若核外电子排布完全相同，则化学性质一定相同；若为两种离子如Na+、O2-，核外电子排布相同，化学性质不同。
(2)两原子，如果核外电子排布相同，一定属于同一种元素吗？提示：一定。两原子，如果核外电子排布相同，则质子数相同，一定属于同一种元素。
(3)两种电子数相同的微粒，则化学性质一定相同吗？提示：不一定。因为电子数相同的微粒可以是分子、原子或离子，如10电子微粒中的H2O、NH3、Al3+、Ne、F-等。
【案例示范】【典例】(2020·信阳高一检测)下列说法正确的是(　　)A.某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子B.最外层电子达稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C.F-、Na+、Mg2+、Al3+是与氖原子具有相同电子层结构的离子D. 与OH-具有相同的质子数和电子数
【解题指南】解答本题时应注意以下两点：(1)微粒包括分子、原子、阴离子和阳离子等；(2)熟练掌握10电子和18电子微粒。
【解析】选C。 结构的微粒可以是Cl-、S2-、K+、Ar等。 和OH-质子数分别为11和9，电子数都为10。
【母题追问】(1)将A选项中的“微粒”改为“原子”是否正确？提示：正确。因为具有2、8、8结构的原子只有氩原子。
(2)D选项中的两种微粒在一定条件下可以反应生成两种10电子微粒的分子，写出反应的化学方程式。提示： +OH- NH3↑+H2O。
【知识·巩固】1.(2020·大庆高一检测)下列微粒电子数相同的一组是(　　)A.Na+和K+ B.CH4和 C. 和Cl-D.O2-和
【解析】选B。各微粒电子数分别为A中Na+：10，K+：18；B中CH4：10， ：10；C中 ：10，Cl-：18；D中O2-：10， ：8。
2.下列各组微粒中，核外电子层结构相同的是(　　)A.Mg2+、O2-、Na+、F-　　　 B.Na+、F-、S2-、ArC.K+、Ca2+、S2-、Ba2+D.Mg2+、S2-、Na+、F-
【解析】选A。A组中各离子均是10电子微粒；B组中Na+、F-为10电子微粒，S2-、Ar为18电子微粒；C组中K+、Ca2+、S2-为18电子微粒，Ba2+不是；D组中Mg2+、Na+、F-是10电子微粒，而S2-为18电子微粒。
3.已知：A、B、C、D分别是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间有如图的反应关系：
(1)如果A、B、C、D均是10电子粒子，且所含原子个数分别是5、2、4、3，请写出A的化学式：________。 (2)如果A和C是18电子的带电粒子，B和D是10电子粒子，请写出A与B在溶液中反应的离子方程式：____　______________________________。 
【解析】(1)10电子微粒A、B反应得到两种10电子微粒，应是铵根离子与氢氧根离子反应得到氨气与水，而B能与氢离子反应生成D，结合其所含原子数，可推知A为 ，B为OH-，C为NH3，D为H2O。
(2)如果A、C均是18电子的粒子，B、D是10电子粒子，结合转化关系，可推断：A为H2S，B为OH-，C为HS-或S2-；或A为HS-，B为OH-，C为S2-，D为H2O，A与B在溶液中反应的离子方程式：H2S+OH-====HS-+H2O或H2S+2OH- ====S2-+2H2O或HS-+OH-====S2-+H2O。
答案：(1) (2)H2S+OH-====HS-+H2O(或H2S+2OH-====S2-+2H2O或HS-+OH-====H2O+S2-)
【补偿训练】(2020·仙桃高一检测)下列微粒属于18电子的分子是(　　)A.H2O D.NH3
【解析】选C。H2O、HF、NH3都是10电子的分子。