1、专题一微观结构与物质的多样性第一单元原子核外电子排布与元素周期律从门捷列夫发现元素周期表以来，人们一直都在思考这样一个问题：“元素周期表的终点在哪里？”自1940年合成93号元素镎(Np)和94号元素钚(Pu)以来，科学家就开始了“制造”元素的工作。当100号元素镄(Fm)之后的元素一个又一个地被合成出来后，科学家发现：随着原子序数的递增，它们的寿命一个比一个短。100号元素的寿命为82天，到105号，只能活34秒，107号只存活2毫秒。人们不禁要问：“元素周期表快到尽头了吗？”科学总是极其富有生命力的！109号元素活了5毫秒，114号元素寿命长达30秒以上。好兆头，再往后的元素寿命可能会回升
2、。科学的发展永无止境，人类对元素的认识还将继续下去。今天的成就绝不是元素周期表的终点。让我们拭目以待吧！1掌握简单原子的核外电子排布规律，会画118号元素的原子结构示意图。2了解元素原子核外电子排布、元素的金属性和非金属性、元素的化合价、原子半径等随元素核电荷数递增而呈周期性变化的规律，认识元素周期律。3了解元素周期表的结构及其应用。(1)以第3周期为例，掌握同一周期内元素之间性质的递变规律与原子结构的关系。(2)以A和A族为例，掌握同一主族内元素之间性质的递变规律与原子结构的关系。4了解金属、非金属元素在元素周期表中的位置及其性质递变规律。5学习运用实验、查阅资料等多种手段获取信息，运用比较
3、、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工，培养问题意识和探究意识，提高逻辑思维能力。能运用化学用语、结构模型描述物质的组成和结构。第1课时原子核外电子排布1电子层根据电子的能量差别和通常运动的区域离核远近不同，把核外电子通常运动的不同区域看成不同的电子层。各电子层的序号、能量见下表：2.核外电子排布的一般规律核外电子总是尽可能排布在能量最低的电子层里，然后再排布在能量较高的电子层里。即电子层最先排满K层，当K层排满时再排布在L层中等等。各核外电子层最多容纳的电子数目是2n2个(n为电子层序数)。最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。次外层电子数目不超过18个，倒数第三层不超过32
4、个。说明：以上规律是互相联系的，不能孤立地理解。例如：当M层是最外层时，最多可排8个电子，当M层不是最外层时，最多可排18个电子。3画出下列微粒的结构示意图探究点一原子核外电子的排布规律及表示方法 1核外电子排布规律在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同分层排布，其主要规律是：(1)核外电子首先排布在能量最低的第一电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层。(2)原子核外各电子层最多排布2n2个电子。(3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时电子数不能超过2个)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时电子数不能超过2个，L层为次外层时电子数不能超过8个)。 (
5、5)倒数第三层电子数目不能超过32个。(6)核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求。其具体关系如下：2核外电子排布的表示方法结构示意图(1)原子结构示意图结构示意图是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。例如，钠原子的结构示意图为：(2)原子结构示意图与离子结构示意图的比较结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数；离子结构示意图中，二者不相等。例如：Mg2Cl阳离子：核外电子数小于核电荷数；阴离子：核外电子数大于核电荷数。其差值均为离子所带的电荷
6、数。1核外电子排布的各规律之间有怎样的关系？19号元素K的原子结构为何不能写成？提示：核外电子排布的各规律之间是相互联系的，不能孤立地应用某一规律。钾原子核外K层和L层排满时各有2个和8个电子，由于最外层不能超过8个电子，故M层只能排8个电子，最后一个电子则应排在N层上。2在120号元素中，有哪些离子的核外电子排布分别与稀有气体He、Ne、Ar的核外电子排布相同？提示：与He原子电子层结构相同的离子：H、Li、Be2。与Ne原子电子层结构相同的离子：F、O2、N3、Na、Mg2、Al3。与Ar原子电子层结构相同的离子：Cl、S2、P3、K、Ca2。规律：稀有气体元素原子的电子层结构与同周期非金
7、属元素的阴离子的电子层结构相同，与下一周期金属元素的阳离子的电子层结构相同。【例1】下列说法中肯定错误的是()A某原子K层上只有一个电子B某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍C某离子M层上和L层上的电子数均为K层电子数的4倍D某离子的核电荷数与最外层电子数相等【思路分析】本题主要考查核外电子排布规律。注意区别离子和原子的核外电子排布的不同之处。【解析】K、L、M层最多容纳的电子数分别为2、8、18；K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项可能；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能排18个电子，所以B项一定错误；K层上最多只排2个电子，248，即L层和M层均为8个电
8、子的离子结构示意图为，K、Ca2、Cl等均有可能；对D项而言，最外层电子数可为2或8，核电荷数与最外层电子数相等，可能有2种情况，一种是均为2，但这种情况只能是原子，另一种情况均为8，核电荷数为8的元素为氧，O2最外层电子数也为8，故D项可能。【答案】B在下列结构示意图表示的微粒中，属于原子的有(填序号，下同)；属于阳离子的有；属于阴离子的有；属于同种元素的有。分析以上各图，请总结出原子和离子的区别：(1)原子整体上不显电性，离子显电性；(2)原子质子数等于核外电子数，离子质子数不等于核外电子数；(3)离子的最外层一般是8e(只有一个电子层时为2e)的相对稳定结构。解析：同种元素的微粒，质子数
9、一定相同，原子呈电中性，对于阳离子而言，核电荷数必大于核外电子数，对于阴离子而言，核电荷数必小于核外电子数。原子和离子的区别可以从质子数与核外电子数大小关系、微粒电性等方面考虑。探究点二原子核外电子排布与元素性质的关系 1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。元素的原子最外层电子较少的(4)易得电子或形成共用电子对，从而形成稳定结构，表现出非金属性。通常，我们把元素的原子最外层8个电子(只有K层时为2个电子)的结构，称为相对稳定结构，一般不与其他物质发生化学反应。当元素原子的最外层电子数小于8(K层小于2)时，是不稳定结构。在化学反应中，具有不稳定结构的原
10、子，总是“想方设法”通过各种方式使自己的结构趋向于稳定结构。原子的核外电子排布，特别是最外层电子数决定着元素的主要化学性质。从初中所学知识我们知道，金属元素的原子最外层电子数一般少于4个，在化学反应中比较容易失去电子，达到相对稳定结构；而非金属元素的最外层一般多于4个电子，在化学反应中易得到电子而达到8个电子的相对稳定结构。原子得到或失去电子后的阴、阳离子也可用结构示意图来表示。2化合价指的是一定数目的一种元素的原子与一定数目的其他元素的原子化合的性质，元素化合价的数值与原子的电子层结构，特别是最外层电子数有关。例如，稀有气体原子核外电子排布已达稳定结构，既不易得到电子也不易失去电子，所以稀有
11、气体元素的常见化合价为0。镁原子最外层只有2个电子，容易失去这2个电子而达到稳定结构，因此镁元素在化合物中通常显2价；氯原子最外层有7个电子，只需得到1个电子便可达到稳定结构，因此氯元素在化合物中可显1价。1原子最外层电子数相等的元素化学性质一定相似吗？提示：不一定。原子结构相似的元素化学性质相似。但原子的最外层电子数相等不一定原子结构相似。例如He和Mg原子的最外电子层上都是2个电子，但它们的原子结构差别很大，He只有一个电子层，已达2电子稳定结构，而Mg有3个电子层，最外层未达稳定结构，故氦元素和镁元素的化学性质差别很大，没有相似性，而同主族元素的最外层电子数相等，结构相似，化学性质相似。
12、2金属元素、非金属元素的划分与元素原子的核外电子排布有怎样的关系？提示：元素原子的最外层有8个电子的结构(He最外层有2个电子)是相对稳定的结构，形成的原子为稀有气体原子，元素为非金属元素。元素原子的最外层电子数小于4，或最外层电子数小于电子层数，则一般为金属元素。元素原子的最外层电子数大于4，或最外层电子数大于电子层数，一般为非金属元素。最外层电子数与电子层数相等，元素的属性往往不明确，在性质上既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。如H、Al、Be等。【例2】下列叙述中正确的是 ()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
13、的核外电子排布C两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同一种元素D阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同【思路分析】解此题时注意微粒、离子、原子等关键词。【解析】核外电子排布相同，可以是阴离子、阳离子还可以是原子，所以它们的化学性质不一定相同；H原子形成的H没有这样的稀有气体元素。单核阴离子的核外电子排布与同一周期的稀有气体原子的电子层排布相同。【答案】CX、Y均为元素周期表中前20号元素，其简单离子的电子层结构相同，下列说法正确的是(B)A由mXa与nYb，得manbBX2的还原性一定大于YCX、Y一定不是同周期元素D若X的原子半径大于Y，则气态氢化物的稳定性
14、HmX一定大于HnY解析：本题可根据前20号短周期元素例证法解答，易错选C。X、Y没有说明是什么离子，有两种可能：一种可能全是阴离子或全是阳离子，另一种可能是一种是阳离子一种是阴离子，两种情况得出的结论相悖。探究点三依据原子核外电子排布规律推断元素 (1)此类题目的出题模式：原子或离子的结构特征元素元素单质及其化合物的有关性质。(2)常见的特殊结构的原子(前20号元素)：最外层电子数为1的原子有：H、Li、Na、K；最外层电子数为2的原子有：He、Be、Mg、Ca；最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有：Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；最外层电子数是次外层电子数3倍的原子
15、是O；最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne；次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有：Li、Si；内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有：Li、P；电子层数与最外层电子数相等的原子有：H、Be、Al；电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li、Ca。【例3】118号元素中，A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同，则4种元素原子序数关系中正确的是()ACDBA BDBACCADCB DBACD【思路分析】本题主要考查短周期元素的核外电子排
16、布，依据核外电子排布规律判断出A、B、C、D 4种元素的原子序数。【解析】A元素原子的次外层电子数只能是2，最外层电子数是4，A的原子序数为6；B元素的内层电子总数只能是2，最外层电子数为6，B的原子序数为8；C元素原子有3个电子层，L层必有8个电子，M层有4个电子，C的原子序数为14；D的阳离子与B的阴离子(即O2)电子层结构相同，D为Na，原子序数为11，故原子序数：CDBA。【答案】A元素X、Y原子序数依次递增，元素X的最外层电子数等于其次外层电子数，Y的原子核外有三个电子层，其最外层电子数是次外层电子数的一半，则X、Y元素分别是(B)AH、Mg BBe、SiCAr、Si DAr、Al解
17、析：Y有三个电子层，次外层有8个电子，则最外层电子数为4。若X有三个电子层，则为氩元素，不符合已知条件X的原子序数小于Y，则X有两个电子层，K层为次外层时容纳2个电子，最外层也为2个电子，为铍元素。1同种元素的原子和离子，具有相同的(A)A质子数 B电子数C电子层数 D最外层电子数解析：同种元素质子数一定相同，A正确；同种元素的原子和离子的电子数一定不相等，B错误；原子变成阳离子时要失去最外层电子，所以阳离子的电子层数一般少于同种元素原子的电子层数，C错误；形成离子时原子最外层电子数发生变化，D错误。2下列各微粒中，各个电子层电子数都达到2n2个的是(C)ANe、Ar BAl3、S2CF、Na
18、 DNe、Cl解析：A选项中Ar、B选项中S2、D选项中Cl最外层电子数都没有达到2n2个。3.表示某微粒的结构示意图，下列说法不正确的是(C)A表示的原子只能为NeB表示的金属阳离子有3种C表示的微粒一定为非金属元素D表示的微粒有2个电子层解析：对于原子，质子数核外电子数10，故只能为Ne，A正确；若为金属阳离子，可能为Na、Mg2、Al33种，B正确；该微粒还可能为非金属阴离子N3、O2、F，因此对应元素可为金属元素，可为非金属元素，C错误；微粒结构示意图中，弧线表示电子层，D正确。4下列叙述正确的是(B)A电子的能量越低，运动区域离核越远B核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动C稀有气
19、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：电子能量越低，运动区域离核越近，A错；电子的分层排布即是核外电子的分层运动，B正确；稀有气体元素中He的原子最外层只有2个e，C错；M层为最外层时，最多只能排8个电子，D错。5下列是几种粒子的结构示意图，有关说法正确的是(C)A和两种粒子的化学性质相似B和均属于离子结构示意图C粒子在化学反应中容易失去电子D共表示四种元素的粒子解析：是He原子结构示意图，是稀有气体元素，原子达到稳定结构，而是Mg原子结构示意图，最外层有2个电子，容易失去电子，化学性质活泼，故两种粒子的化学性质不相似，A错误，C正确；是Mg2结构示意图
20、，是Ne原子结构示意图，不都属于离子结构示意图，B错误；表示He元素的原子，表示Mg元素的粒子，表示Ne元素的原子，共表示三种元素的粒子，D错误。6两种元素的原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰为X原子的L层电子数的2倍。则X、Y分别是 (D)A硅原子和钠原子 B硼原子和氦原子C氯原子和碳原子 D碳原子和铝原子解析：本题考查核外电子排布规律知识的运用。由于Y原子的M层比X原子的M层多3个电子，说明Y原子的M层的电子至少有3个，那么Y原子的L层必为8个电子，则X原子的L层有4个电子，M层无电子。由此推出Y原子的核外电子总数为13，X原子核外电子总数为6，即X、Y
21、元素的核电荷数依次为6和13。7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1.5812，违背了排布规律，故不可能。C元素原子的质子数为10111，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。8(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是。(2)已知某粒子的结构示意图为。试回答：当xy10时，该粒子为原子(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)；当y8时，粒子可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子(填名称)；写出y3与y7的元素最高价氧化物对应的水化物发生反应的离子方程式Al(OH)33H=Al33H2O。解析：(1)设：核电荷数质子数a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a5x，a3y，则5x3y，x。因原子的最外层电子数不超过8，即y为18的正整数，故仅当y5，x3时合理，该元素的核电荷数为15。(2)当xy10时，x10y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子；y3时为铝原子，y7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。
