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鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质第2课时学案设计
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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第2课时学案设计，共15页。
第2课时 核外电子排布 原子结构与元素原子得失电子能力
学业要求
核心素养对接
1.了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。
2．了解核外电子分层排布的规律。
3．了解原子结构与元素原子得失电子能力的关系，并能结合实验进行证明。
1.通过对核外电子排布规律的学习，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平。
2．通过钠、镁与水的实验，钠、钾与水的实验，提高学生科学探究与创新意识。
[知 识 梳 理]
知识点一 原子核外电子的排布
如图所示，核外电子在原子核外某处单位体积内出现概率大小是用电子云来表示的，在高中阶段为了好理解，出现了最后一图排布方式，结合上图，完成下列知识点：
1．核外电子的分层排布
在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的电子通常在离核较近的区域内运动；能量高的电子通常在离核较远的区域内运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。其关系如下：
2.原子核外电子的排布规律
第一层为最外层时不超过2个
尝试自己写一下Na的核外电子排布
知识点二 原子结构与元素原子得失电子能力
如上图分别是镁、钠、钾与水反应的现象，为什么会有这样的递变性？通过下面知识点的学习，你就会明白。
1．镁、钠、钾与水反应的实验
(1)金属镁与水反应的实验现象
实验发现除去氧化镁的镁条投入蒸馏水中产生的气泡几乎看不到，反应在加热后有少许气泡产生，溶液中滴入酚酞后出现浅红色。
写出该反应的化学方程式：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
(2)金属钠与水反应的实验现象：钠浮在水面上，熔成闪亮的小球，并向四周游动，发出嘶嘶的响声，向反应后的溶液中滴加酚酞试液，溶液会变红色，写出该反应的化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(3)金属钾与水反应的实验现象
钾迅速熔化成一小球，四处游动，发出嘶嘶的响声，有紫色火焰产生，向反应后的溶液滴加酚酞，溶液会变红色。写出该反应的化学方程式2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
请解释一下，镁、钠、钾为什么与H2O反应越来越剧烈？
2．原子结构与元素原子得失电子能力
(1)原子得失电子与原子核外电子排布的关系
元素的性质与原子的最外层电子排布密切相关。
①稀有气体元素原子最外层电子数为8(氦最外层只有2个电子)，结构稳定，既不容易获得电子，也不容易失去电子。
②金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子。
③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。
(2)元素化合价与原子核外电子排布的关系
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。
①稀有气体元素常见的化合价为0价。
②金属元素一般易失去最外层电子达到稳定结构，其最高正价为＋n(n为原子最外层电子数)。
③非金属元素一般易得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为－(8－n)(n为原子最外层电子数，氢最低－1价)。
(3)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均有关系。核电荷数为1～20的元素(除原子已达稳定结构的He、Ne、Ar三种元素外)中，若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层离核越近，原子越难失电子而越容易得电子；若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层离核越远，原子越容易失电子而越难得电子。
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有关。
微判断
(1)锂的原子结构示意图是( )
(2)某原子M层电子数为L层电子数的4倍( )
(3)某离子M层和L层电子数均为K层的4倍( )
(4)离子的核电荷数一定等于其核外电子数( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
微训练
1．下列微粒结构示意图中，不正确的是( )
答案 B
2．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________。
答案 (1)①、② ③ ④
(2)①②⑥ ③④⑤
微思考
1．由排布规律画出1～18号元素的原子结构示意图。
提示
2．如何通过单质与水(或酸)的反应比较元素原子的失电子能力？
提示 在多数情况下，可以通过比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度来判断元素原子失电子能力的强弱。
学习任务1 核外电子排布的规律及其表示方法
结合上图核外电子排布规律完成下列讨论：
1．将Na原子的结构示意图写成对吗？为什么？
提示 不对，L层没有填满，只有排满L层才能排M层，正确的写法为。
2．(1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排布________个电子，而当它是最外层时，最多可以排布________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，分别画出钾、钙原子结构示意图。
提示 (1)18 8
(2)K Ca
3．分别画出Na＋、Cl－结构示意图，它们与哪种原子核外电子排布相同？
提示 Na＋ Cl－ 分别与稀有气体Ne、Ar原子核外电子排布相同。
原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。以钠原子为例：
粒子符号―→
(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(电子层数相同，每层上所排的电子数也相同)。如Mg：→Mg2＋：。
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。如F：→F－：。
特别提醒 (1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。
(2)最外层电子数排满8个(He为2个)形成稳定结构，不易得失电子，化学性质稳定。
(3)最外层电子较少的(＜4)，一般易失去电子达到稳定结构，表现出金属性；最外层电子较多的(＞4)，一般易得电子，表现出非金属性。
【例题】 已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A
A________，B________，C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________，B________，C________。
解析 由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，可知C应为氯元素。
答案 (1)碳C 硅Si 氯Cl
(2)
变式训练 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．碳原子和铝原子 D．氮原子和氧原子
解析 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，说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8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，说明B原子L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。
答案 C
学习任务2 (核心素养)原子结构与元素的性质关系
一、知识要点
稀有气体元素
金属元素
非金属元素
最外层
电子数
8(He为2)
一般小于4
一般大于或等于4
稳定性
稳定
不稳定
不稳定
得失电
子能力
既不易得电子，也不易失电子
容易失去最外层电子，达到稳定结构
容易获得电子，达到稳定结构
元素
化合价
0
最高正价＝原子最外层电子数
除H外，最低负价＝－(8－原子最外层电子数)
二、核心素养
结构决定性质⇒提高学生证据推理与模型认知能力
【素养解题】
[典例示范] 下列原子中，最容易形成阳离子的是________。(填字母)
A. B.
C. D.
[解题模型]
读题干
下列原子中，最容易形成阳离子的
抽信息
①最容易 ②阳离子
调储备
最外层电子小于4，且不是稀有气体元素的原子最易失去最外层电子变成阳离子
获答案
B
三、对点训练
1．根据下列微粒结构示意图的共同特征，可把、、三种微粒归为一类，下列微粒可以归为此类的是( )
A. B.
C. D.
解析 题干中三种微粒分别表示Na＋、K＋、Ca2＋，它们都属于阳离子；选项中四种微粒分别表示Ne、S2－、Mg2＋、F－。显然，Mg2＋与它们同属一类——阳离子，故选C。
答案 C
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 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。
答案 C
3．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是( )
A. B.
C. D.
解析 A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3＋，C项表示的是Cl－，D项表示的是S2－。Ne是稀有气体元素，它及其他的稀有气体原子具有非常稳定的电子层结构，极难发生化学反应。
答案 A
4．某粒子的最外层电子数为偶数，该粒子不可能是下列中的( )
A.Li B.Na＋
C．1O D.Cl－
解析 核电荷数为奇数(偶数)的原子，核外电子数为奇数(偶数)，最外层电子数也是奇数(偶数)。Na＋核外有10个电子，Cl－核外有18个电子，该两种微粒最外层电子数都为8。
答案 A
[学 考 练]
1．下列说法不正确的是 ( )
A．多电子原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较高
B．每个电子层最多容纳的电子数是2n2个
C．最外层电子数不超过8个(K层为最外层时，电子数不超过2个)
D．核外电子是分层排布的，元素的化学性质与原子的最外层电子排布密切相关
解析 核外电子是分层排布的，能量低的在离核近的区域运动，能量越高，离核越远。电子在排布时，最外层不超过8个(K层为最外层时，电子数不超过2个)，次外层不超过18个，每个电子层最多容纳2n2个电子。
答案 A
2．下列微粒的结构示意图中，表示氟离子的是( )
A. B.
C. D.
解析 氟原子的核电荷数为9。
答案 A
3．原子的第n层电子层作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同，当n层电子层作为原子的次外层时，其电子数比(n＋1)层最多能多10个，则此电子层是( )
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
解析 n层作为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以(n－1)层应为8个电子，为L层，则n层应为M层；若n为次外层，则(n＋1)层为最外层，则次外层电子数最多为10＋8＝18，则进一步证明n层为M层。
答案 C
4．下列叙述正确的是 ( )
A．最外层电子数为2的原子易失电子，所以对应的元素均具有较强的还原性
B．aXm＋和bYn－两种离子，其电子层结构相同，则有关系式a＝b＋m＋n
C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子
解析 氦原子最外层有2个电子，不易失电子，A不正确；电子的分层排布即是电子的分层运动，电子层结构相同，则原子核外电子数相等，所以a－m＝b＋n，B正确；稀有气体元素中He原子最外层只有2个电子，C项错；M层为最外层时，最多只能排8个电子，D不正确。
答案 B
5．某粒子结构示意图为，若该粒子为离子，则它所带的电荷数可能为( )
①8－n ②n－8 ③10－n ④n－10
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
解析 若为阳离子，电荷数为n－2－8＝n－10；若为阴离子，电荷数为2＋8－n＝10－n。
答案 C
6．下列说法正确的是( )
A．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体元素的原子
B．最外层电子多于4个的元素一定是非金属元素
C．F－、Na＋、Mg2＋与Ne原子具有相同的电子层结构
D．同种元素的原子和离子，电子层数一定相同
解析 最外层达到稳定结构的微粒包括稀有气体元素的原子和金属阳离子和非金属阴离子，A不正确；最外层电子数多于4个的原子也有可能是金属元素的原子，如铋元素原子最外层有5个电子，B不正确；F－、Na＋、Mg2＋与氖原子核外电子数相同，所以电子层结构相同，C正确；同种元素的原子和离子，电子层数不一定相同，如Na与Na＋电子层数不同，Cl－与Cl电子层数相同，D不正确。
答案 C
7．下列叙述正确的是( )
A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两种原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．原子最外层电子数为6的元素，其最高化合价一定为＋6
解析 核外电子排布完全相同的微粒，可能是不同的离子，如F－和Na＋，二者的化学性质不相同，A项错误；H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，B项错误；两种原子，如果核外电子排布相同，则它们的质子数一定相同，所以一定属于同种元素，C项正确；O元素原子的最外层电子数是6，但O元素没有＋6价，D项错误。
答案 C
8．已知X、Y是核电荷数不大于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，次外层电子数为b。判断X、Y元素形成的化合物组成是( )
A．XY2 B．Y2X3 C．Y4X D．YX3
解析 X为S，Y为Al，则X与Y形成的化合物为Al2S3。
答案 B
9．A＋、B－、C、D四种微粒中均含有氢原子，且电子总数均为18。已知溶液中的A＋和B－在一定条件下相互反应可转化为C和D。则C、D分别为( )
A．NH3和H2O B．PH和HS－
C．NH和OH－ D．PH3和H2S
解析 类比：NH＋OH－NH3↑＋H2O可知，A＋、B－、C、D分别为PH、HS－、PH3、H2S。
答案 D
10．X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( )
A．XYZ B．X3YZ C．XYZ2 D．X2YZ3
解析 元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。X最外层电子数为1，则其在化合物中化合价为＋1价；Y最外层电子数为4，则其在化合物中的化合价为＋4价；Z元素原子的最外层电子数为6，则其在化合物中的化合价为－2价；所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化合物的化学式可能是X2YZ3。如H2CO3、Na2SiO3等。
答案 D
[能 力 练]
11．观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。
(1)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________。
(2)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________。
(3)在核电荷数1～10的元素中，列举两个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号________。
解析 (1)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。O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。
(2)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呈＋1价，Mg呈＋2价，Cl呈－1价，O呈－2价。
(3)在核电荷数1～10的元素内，N原子核外共有7个电子，其中最外层上是5个，N原子得到3个电子后形成N3－，与B的电子层结构相同；F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。
答案 (1)BCE C D A (2)MgO NaCl
(3)N3－、F－
12．A、B、C、D、E、F的核电荷数依次增大，且均为核电荷数小于18的非稀有气体元素，A的单质是自然界中密度最小的气体，A和C可形成A2C和A2C2两种常见的液态化合物，B、C的最外层电子数之和等于11，D＋与C的简单离子的核外电子排布相同，C、E的最外层电子数相同。请回答下列问题：
(1)写出元素符号：B________，D________。
(2)A元素具有两个中子的核素的表示符号为________，E的简单离子的结构示意图是______________________________________________________。
(3)A2C2的分子式为______________________________________________。
(4)将少量F的单质通入足量NaOH溶液中，发生反应的离子方程式是_______________________________________________________________。
解析 根据题中的信息可判断：A为H，C为O，B为N，D为Na，E为S，故F只能为Cl。
答案 (1)N Na (2)H或T
(3)H2O2 (4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
13．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，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，可推知A为NH，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)NH
(2)H2S＋OH－===HS－＋H2O或H2S＋2OH－===S2－＋2H2O或HS－＋OH－===H2O＋S2－
14．A、B、C、D、E分别代表五种微粒，每种微粒中都含有18个电子，其中A和C都是由单原子形成的阴离子，B、D和E都是分子；又知在水溶液中A跟B反应可生成C和D；E具有强氧化性。请回答：
(1)用化学符号表示上述5种微粒：
A．________；B.________；C.________；D.________；E.________。
(2)在水溶液中A和B反应的离子方程式______________________________。
解析 首先确定18电子的中性原子Ar，然后找出比它多或少电子的原子转化成阳离子或阴离子或氢化物分子，如S2－、Cl－、 HCl、H2S，再考虑基团—F、—OH、—NH2、—CH3等均含有9个电子，自身或两两合并成任意两个组合均得到18电子的微粒。由在水溶液中A跟B反应可生成C和D，可推知A、B、C、D分别为S2－、HCl、Cl－、H2S；由于E具有强氧化性，故E为F2或H2O2。
答案 (1)S2－ HCl Cl－ H2S F2或H2O2
(2) S2－＋2H＋===H2S↑
第2课时 核外电子排布 原子结构与元素原子得失电子能力
学业要求
核心素养对接
1.了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。
2．了解核外电子分层排布的规律。
3．了解原子结构与元素原子得失电子能力的关系，并能结合实验进行证明。
1.通过对核外电子排布规律的学习，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平。
2．通过钠、镁与水的实验，钠、钾与水的实验，提高学生科学探究与创新意识。
[知 识 梳 理]
知识点一 原子核外电子的排布
如图所示，核外电子在原子核外某处单位体积内出现概率大小是用电子云来表示的，在高中阶段为了好理解，出现了最后一图排布方式，结合上图，完成下列知识点：
1．核外电子的分层排布
在含有多个电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的电子通常在离核较近的区域内运动；能量高的电子通常在离核较远的区域内运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。其关系如下：
2.原子核外电子的排布规律
第一层为最外层时不超过2个
尝试自己写一下Na的核外电子排布
知识点二 原子结构与元素原子得失电子能力
如上图分别是镁、钠、钾与水反应的现象，为什么会有这样的递变性？通过下面知识点的学习，你就会明白。
1．镁、钠、钾与水反应的实验
(1)金属镁与水反应的实验现象
实验发现除去氧化镁的镁条投入蒸馏水中产生的气泡几乎看不到，反应在加热后有少许气泡产生，溶液中滴入酚酞后出现浅红色。
写出该反应的化学方程式：Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑。
(2)金属钠与水反应的实验现象：钠浮在水面上，熔成闪亮的小球，并向四周游动，发出嘶嘶的响声，向反应后的溶液中滴加酚酞试液，溶液会变红色，写出该反应的化学方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(3)金属钾与水反应的实验现象
钾迅速熔化成一小球，四处游动，发出嘶嘶的响声，有紫色火焰产生，向反应后的溶液滴加酚酞，溶液会变红色。写出该反应的化学方程式2K＋2H2O===2KOH＋H2↑。
请解释一下，镁、钠、钾为什么与H2O反应越来越剧烈？
2．原子结构与元素原子得失电子能力
(1)原子得失电子与原子核外电子排布的关系
元素的性质与原子的最外层电子排布密切相关。
①稀有气体元素原子最外层电子数为8(氦最外层只有2个电子)，结构稳定，既不容易获得电子，也不容易失去电子。
②金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子。
③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。
(2)元素化合价与原子核外电子排布的关系
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。
①稀有气体元素常见的化合价为0价。
②金属元素一般易失去最外层电子达到稳定结构，其最高正价为＋n(n为原子最外层电子数)。
③非金属元素一般易得到一定数目的电子，达到稳定结构，其最低负价为－(8－n)(n为原子最外层电子数，氢最低－1价)。
(3)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均有关系。核电荷数为1～20的元素(除原子已达稳定结构的He、Ne、Ar三种元素外)中，若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层离核越近，原子越难失电子而越容易得电子；若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层离核越远，原子越容易失电子而越难得电子。
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有关。
微判断
(1)锂的原子结构示意图是( )
(2)某原子M层电子数为L层电子数的4倍( )
(3)某离子M层和L层电子数均为K层的4倍( )
(4)离子的核电荷数一定等于其核外电子数( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)×
微训练
1．下列微粒结构示意图中，不正确的是( )
答案 B
2．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________。
答案 (1)①、② ③ ④
(2)①②⑥ ③④⑤
微思考
1．由排布规律画出1～18号元素的原子结构示意图。
提示
2．如何通过单质与水(或酸)的反应比较元素原子的失电子能力？
提示 在多数情况下，可以通过比较元素的单质与水(或酸)反应置换出氢气的难易程度来判断元素原子失电子能力的强弱。
学习任务1 核外电子排布的规律及其表示方法
结合上图核外电子排布规律完成下列讨论：
1．将Na原子的结构示意图写成对吗？为什么？
提示 不对，L层没有填满，只有排满L层才能排M层，正确的写法为。
2．(1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排布________个电子，而当它是最外层时，最多可以排布________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，分别画出钾、钙原子结构示意图。
提示 (1)18 8
(2)K Ca
3．分别画出Na＋、Cl－结构示意图，它们与哪种原子核外电子排布相同？
提示 Na＋ Cl－ 分别与稀有气体Ne、Ar原子核外电子排布相同。
原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层，弧线上的数字表示该电子层上的电子数。以钠原子为例：
粒子符号―→
(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(电子层数相同，每层上所排的电子数也相同)。如Mg：→Mg2＋：。
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。如F：→F－：。
特别提醒 (1)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。
(2)最外层电子数排满8个(He为2个)形成稳定结构，不易得失电子，化学性质稳定。
(3)最外层电子较少的(＜4)，一般易失去电子达到稳定结构，表现出金属性；最外层电子较多的(＞4)，一般易得电子，表现出非金属性。
【例题】 已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A
A________，B________，C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________，B________，C________。
解析 由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，可知C应为氯元素。
答案 (1)碳C 硅Si 氯Cl
(2)
变式训练 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．碳原子和铝原子 D．氮原子和氧原子
解析 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，说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8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，说明B原子L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。
答案 C
学习任务2 (核心素养)原子结构与元素的性质关系
一、知识要点
稀有气体元素
金属元素
非金属元素
最外层
电子数
8(He为2)
一般小于4
一般大于或等于4
稳定性
稳定
不稳定
不稳定
得失电
子能力
既不易得电子，也不易失电子
容易失去最外层电子，达到稳定结构
容易获得电子，达到稳定结构
元素
化合价
0
最高正价＝原子最外层电子数
除H外，最低负价＝－(8－原子最外层电子数)
二、核心素养
结构决定性质⇒提高学生证据推理与模型认知能力
【素养解题】
[典例示范] 下列原子中，最容易形成阳离子的是________。(填字母)
A. B.
C. D.
[解题模型]
读题干
下列原子中，最容易形成阳离子的
抽信息
①最容易 ②阳离子
调储备
最外层电子小于4，且不是稀有气体元素的原子最易失去最外层电子变成阳离子
获答案
B
三、对点训练
1．根据下列微粒结构示意图的共同特征，可把、、三种微粒归为一类，下列微粒可以归为此类的是( )
A. B.
C. D.
解析 题干中三种微粒分别表示Na＋、K＋、Ca2＋，它们都属于阳离子；选项中四种微粒分别表示Ne、S2－、Mg2＋、F－。显然，Mg2＋与它们同属一类——阳离子，故选C。
答案 C
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 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。
答案 C
3．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是( )
A. B.
C. D.
解析 A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3＋，C项表示的是Cl－，D项表示的是S2－。Ne是稀有气体元素，它及其他的稀有气体原子具有非常稳定的电子层结构，极难发生化学反应。
答案 A
4．某粒子的最外层电子数为偶数，该粒子不可能是下列中的( )
A.Li B.Na＋
C．1O D.Cl－
解析 核电荷数为奇数(偶数)的原子，核外电子数为奇数(偶数)，最外层电子数也是奇数(偶数)。Na＋核外有10个电子，Cl－核外有18个电子，该两种微粒最外层电子数都为8。
答案 A
[学 考 练]
1．下列说法不正确的是 ( )
A．多电子原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较高
B．每个电子层最多容纳的电子数是2n2个
C．最外层电子数不超过8个(K层为最外层时，电子数不超过2个)
D．核外电子是分层排布的，元素的化学性质与原子的最外层电子排布密切相关
解析 核外电子是分层排布的，能量低的在离核近的区域运动，能量越高，离核越远。电子在排布时，最外层不超过8个(K层为最外层时，电子数不超过2个)，次外层不超过18个，每个电子层最多容纳2n2个电子。
答案 A
2．下列微粒的结构示意图中，表示氟离子的是( )
A. B.
C. D.
解析 氟原子的核电荷数为9。
答案 A
3．原子的第n层电子层作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同，当n层电子层作为原子的次外层时，其电子数比(n＋1)层最多能多10个，则此电子层是( )
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
解析 n层作为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以(n－1)层应为8个电子，为L层，则n层应为M层；若n为次外层，则(n＋1)层为最外层，则次外层电子数最多为10＋8＝18，则进一步证明n层为M层。
答案 C
4．下列叙述正确的是 ( )
A．最外层电子数为2的原子易失电子，所以对应的元素均具有较强的还原性
B．aXm＋和bYn－两种离子，其电子层结构相同，则有关系式a＝b＋m＋n
C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子
解析 氦原子最外层有2个电子，不易失电子，A不正确；电子的分层排布即是电子的分层运动，电子层结构相同，则原子核外电子数相等，所以a－m＝b＋n，B正确；稀有气体元素中He原子最外层只有2个电子，C项错；M层为最外层时，最多只能排8个电子，D不正确。
答案 B
5．某粒子结构示意图为，若该粒子为离子，则它所带的电荷数可能为( )
①8－n ②n－8 ③10－n ④n－10
A．①② B．①③ C．③④ D．②④
解析 若为阳离子，电荷数为n－2－8＝n－10；若为阴离子，电荷数为2＋8－n＝10－n。
答案 C
6．下列说法正确的是( )
A．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体元素的原子
B．最外层电子多于4个的元素一定是非金属元素
C．F－、Na＋、Mg2＋与Ne原子具有相同的电子层结构
D．同种元素的原子和离子，电子层数一定相同
解析 最外层达到稳定结构的微粒包括稀有气体元素的原子和金属阳离子和非金属阴离子，A不正确；最外层电子数多于4个的原子也有可能是金属元素的原子，如铋元素原子最外层有5个电子，B不正确；F－、Na＋、Mg2＋与氖原子核外电子数相同，所以电子层结构相同，C正确；同种元素的原子和离子，电子层数不一定相同，如Na与Na＋电子层数不同，Cl－与Cl电子层数相同，D不正确。
答案 C
7．下列叙述正确的是( )
A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两种原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．原子最外层电子数为6的元素，其最高化合价一定为＋6
解析 核外电子排布完全相同的微粒，可能是不同的离子，如F－和Na＋，二者的化学性质不相同，A项错误；H＋不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，B项错误；两种原子，如果核外电子排布相同，则它们的质子数一定相同，所以一定属于同种元素，C项正确；O元素原子的最外层电子数是6，但O元素没有＋6价，D项错误。
答案 C
8．已知X、Y是核电荷数不大于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，次外层电子数为b。判断X、Y元素形成的化合物组成是( )
A．XY2 B．Y2X3 C．Y4X D．YX3
解析 X为S，Y为Al，则X与Y形成的化合物为Al2S3。
答案 B
9．A＋、B－、C、D四种微粒中均含有氢原子，且电子总数均为18。已知溶液中的A＋和B－在一定条件下相互反应可转化为C和D。则C、D分别为( )
A．NH3和H2O B．PH和HS－
C．NH和OH－ D．PH3和H2S
解析 类比：NH＋OH－NH3↑＋H2O可知，A＋、B－、C、D分别为PH、HS－、PH3、H2S。
答案 D
10．X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是( )
A．XYZ B．X3YZ C．XYZ2 D．X2YZ3
解析 元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。X最外层电子数为1，则其在化合物中化合价为＋1价；Y最外层电子数为4，则其在化合物中的化合价为＋4价；Z元素原子的最外层电子数为6，则其在化合物中的化合价为－2价；所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化合物的化学式可能是X2YZ3。如H2CO3、Na2SiO3等。
答案 D
[能 力 练]
11．观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。
(1)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________。
(2)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________。
(3)在核电荷数1～10的元素中，列举两个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号________。
解析 (1)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。O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。
(2)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呈＋1价，Mg呈＋2价，Cl呈－1价，O呈－2价。
(3)在核电荷数1～10的元素内，N原子核外共有7个电子，其中最外层上是5个，N原子得到3个电子后形成N3－，与B的电子层结构相同；F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。
答案 (1)BCE C D A (2)MgO NaCl
(3)N3－、F－
12．A、B、C、D、E、F的核电荷数依次增大，且均为核电荷数小于18的非稀有气体元素，A的单质是自然界中密度最小的气体，A和C可形成A2C和A2C2两种常见的液态化合物，B、C的最外层电子数之和等于11，D＋与C的简单离子的核外电子排布相同，C、E的最外层电子数相同。请回答下列问题：
(1)写出元素符号：B________，D________。
(2)A元素具有两个中子的核素的表示符号为________，E的简单离子的结构示意图是______________________________________________________。
(3)A2C2的分子式为______________________________________________。
(4)将少量F的单质通入足量NaOH溶液中，发生反应的离子方程式是_______________________________________________________________。
解析 根据题中的信息可判断：A为H，C为O，B为N，D为Na，E为S，故F只能为Cl。
答案 (1)N Na (2)H或T
(3)H2O2 (4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
13．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，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，可推知A为NH，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)NH
(2)H2S＋OH－===HS－＋H2O或H2S＋2OH－===S2－＋2H2O或HS－＋OH－===H2O＋S2－
14．A、B、C、D、E分别代表五种微粒，每种微粒中都含有18个电子，其中A和C都是由单原子形成的阴离子，B、D和E都是分子；又知在水溶液中A跟B反应可生成C和D；E具有强氧化性。请回答：
(1)用化学符号表示上述5种微粒：
A．________；B.________；C.________；D.________；E.________。
(2)在水溶液中A和B反应的离子方程式______________________________。
解析 首先确定18电子的中性原子Ar，然后找出比它多或少电子的原子转化成阳离子或阴离子或氢化物分子，如S2－、Cl－、 HCl、H2S，再考虑基团—F、—OH、—NH2、—CH3等均含有9个电子，自身或两两合并成任意两个组合均得到18电子的微粒。由在水溶液中A跟B反应可生成C和D，可推知A、B、C、D分别为S2－、HCl、Cl－、H2S；由于E具有强氧化性，故E为F2或H2O2。
答案 (1)S2－ HCl Cl－ H2S F2或H2O2
(2) S2－＋2H＋===H2S↑
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