《原子結構與元素性質》原子結構元素周期律(第2課時)
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、核外電子排布
1.原子核外電子排布的特征
2.電子能量與電子層的關系
3.原子核外電子排布的一般規律
【巧判斷】
(1)距核越近的電子能量越高。( )
提示:×。核外電子排布的原則是距核由近及遠,能量由低到高依次排列,所以距核越近的電子能量越低。
(2)每層電子容納的電子數必須是2n2個。( )
提示:×。每層電子容納的電子數最多是2n2個,可以少于這個數。
(3)鉀元素是19號元素,鉀原子最外層電子數是9個。 ( )
提示:×。最外層電子數不能超過8個,所以鉀原子的最外層是1個電子。
【情境·思考】
洋蔥是我們非常熟悉的一種蔬菜,洋蔥切開后,我們會看到里面一層一層的呈現,電子層模型類似于切開的洋蔥。請思考:
(1)原子核周圍是否真實存在這樣的殼層?
提示:電子層不是真實存在的,是科學家為了表達形象,根據電子經常出現的區域而設想的結構模型。
(2)電子在原子核外是否沿固定軌跡做高速旋轉?
提示:電子在某一區域內做無規則運動。
4.核外電子排布的表示方法
(1)原子結構示意圖
(2)離子結構示意圖
【情境·思考】
KCl在醫學上有很重要的用途,主要用于治療各種原因引起的低鉀血癥,預防低鉀血癥,以及治療洋地黃中毒引起頻發性、多源性早搏或快速心律失常等。
(1)畫出Cl、K、Cl-、K+的結構示意圖。
(2)從結構示意圖上可以得出Cl-和K+的結構示意圖有什么異同點?
5.元素性質與原子最外層電子數之間的關系
(1)元素的性質與原子最外層電子排布的關系
(2)元素的化合價與原子最外層電子數的關系
【巧判斷】
(1)稀有氣體元素原子最外層都排有8個電子。 ( )
提示:×。稀有氣體He最外層有2個電子。
(2)最外層電子數為4時,既不容易得電子也不容易失電子,化學性質較穩定。( )
提示:√。最外層電子數為4時,形成穩定結構得失電子的概率是相等的,所以化學性質比較穩定。
二、原子結構與元素原子得失電子能力
1.實驗探究
2.判斷依據
3.原因解釋
(1)在電子層數相同時,核電荷數越大,最外層電子離核越近,原子越難_______而越易 _______;
(2)最外層電子數相同,電子層數越多,最外層電子離核越遠,原子越易_______而越難 _______。
【情境·思考】
鎂和鋁在金屬活動性順序表中均排在氫之前,但是二者分別與鹽酸反應的速率、現象不一樣,①中反應劇烈,②中反應不劇烈。
(1)根據圖示以及鎂、鋁的電子層結構分析,哪個圖表示的是鎂與鹽酸的反應?
(2)試利用原子結構的觀點解釋反應劇烈的一方劇烈的原因是什么?
提示:(1)圖①。鎂反應更加劇烈。
(2)因鎂和鋁電子層數相同,鋁的核電荷數更大,最外層電子離核更近,原子越難失電子,所以金屬性較弱,與酸反應的劇烈程度越不劇烈。
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原子結構與元素性質PPT，第二部分內容：關鍵能力·素養形成
知識點一 核外電子排布的規律與核外電子排布的表示方法
【重點釋疑】
1.核外電子排布規律解讀
核外電子排布規律是相互聯系的,不能孤立地應用其中的一項。
(1)“一低”
電子首先排布在能量最低的電子層里。排滿能量低的電子層,再排能量高的電子層。
(2)“兩不超”
各電子層電子不超過2n2個;最外層電子不超過8個(第一層為最外層時不超過2個)。
(3)“一穩定”
2.核外電子排布的表示方法
(1)原子結構示意圖:為了形象表示原子核外電子分層排布的情況而采用的直觀圖示。如氯原子結構示意圖為
(2)離子結構示意圖:離子結構示意圖就是指原子得失電子以后的結構示意圖。陽離子結構示意圖與其原子結構示意圖相比,少了一個電子層,核電荷數不變;陰離子結構示意圖與其原子結構示意圖相比,核電荷數、電子層數相同,但最外層電子數增加為8。
【易錯提醒】核外電子排布規律的正確認識
(1)核外電子的排布規律是相互聯系的,不能孤立地理解和應用其中的一項,必須同時滿足各項要求。如當M層不是最外層時,最多可以排18個電子,而當它是最外層時,最多可以排8個電子。
【拓展提升】短周期元素原子結構的特殊性
(1)最外層電子數為1的原子有H、Li、Na;最外層電子數為2的原子有He、Be、Mg。
(2)最外層電子數與次外層電子數相等的原子有Be、Ar;最外層電子數是次外層電子數2倍、3倍、4倍的原子分別是C、O、Ne。
(3)次外層電子數是最外層電子數2倍的原子有Li、Si。
(4)內層電子總數是最外層電子數2倍的原子有Li、P。
(5)電子層數與最外層電子數相等的原子有H、Be、Al;電子層數是最外層電子數2倍的原子是Li。
(6)最外層電子數是電子層數2倍的原子有He、C、S;最外層電子數是電子層數3倍的原子是O。
【案例示范】
【典例】今有A、B兩種原子,A原子的M層比B原子的M層少3個電子,B原子的L層電子數恰為A原子L層電子數的2倍。A和B分別是( )
A.硅原子和鈉原子 B.硼原子和氫原子
C.氯原子和碳原子 D.碳原子和鋁原子
【思維建�！拷獯鸷送怆娮油茢囝}的思路如下:
【解析】選D。設x、y分別為A原子L層、M層的電子數,依題意可知:
B原子的M層至少有3個電子,因而其L層的電子數必然是8,求得x=4;對A原子來說,L層有4個電子時只能是最外層,即y=0,y+3=3,因此,A、B兩原子分別為碳原子和鋁原子。
【遷移·應用】
1.下列關于原子核外電子排布規律的說法錯誤的是 ( )
A.K層是能量最低的電子層
B.原子失電子時先失去能量低的電子
C.核外電子總是優先排布在能量較低的電子層上
D.N層為次外層時,最多可容納的電子數為18
【解析】選B。距原子核由近到遠,電子的能量由低到高,即離原子核近的電子能量低,離原子核遠的電子能量高,則K層是能量最低的電子層,A正確;原子最先失去最外層電子,最外層電子的能量最高,所以原子失電子時先失去能量高的電子,B錯誤;核外電子總是優先排布在能量較低的電子層上,C正確;電子層的次外層最多容納18個電子,所以N層為次外層時,最多可容納的電子數為18,D正確。
2.(2019·邯鄲高一檢測)核電荷數為16的元素和核電荷數為4的元素的原子相比較,前者下列數據是后者4倍的是( )
①電子數 ②最外層電子數
③電子層數④次外層電子數
A.①④ B.①③④
C.①②④ D.①②③④
【解析】選A。核電荷數為16的元素和核電荷數為4的元素的原子的電子數分別是16和4,最外層電子數分別是6和2,電子層數分別是3和2,次外層電子數分別為8和2,A項正確。
知識點二 原子結構與元素性質的關系
【重點釋疑】
1.原子結構與元素性質、元素化合價的關系
2.元素原子失電子能力的判斷依據
可以根據元素單質與水或酸反應放出氫氣的劇烈程度來判斷元素失電子能力的強弱,一般與水或酸反應越劇烈,失電子能力越強。
【易錯提醒】關于原子結構與元素性質的主要易錯點
(1)最外層電子數小于4的不一定為金屬元素,如H、He等;最外層電子數大于4的不一定為非金屬元素,如Po等。
(2)氟沒有正價;氧沒有最高正價,只有在OF2中表現正價。
(3)活潑金屬易形成陽離子,活潑非金屬易形成陰離子,但是碳難以形成C4-、C4+;硅難以形成Si4+和Si4-;硼難以形成B3+;氫元素可以形成H+和H-。
(4)金屬元素只有正化合價不能說明金屬元素不能形成陰離子,如[Al(OH)4]-等,但在這些離子中,金屬元素仍為正價。
【思考·討論】
(1)嘗試畫出鈣原子的結構示意圖,分析為什么鈣在化學反應中表現還原性?
(2)嘗試畫出氧原子的結構示意圖,分析氧元素的常見化合價。
知識點三 常見的電子數相同的微粒
【重點釋疑】
1.10電子微粒
2.18電子微粒
3.記憶其他等電子微粒
(1)“14電子”微粒:Si、N2、CO、 。
(2)“16電子”微粒:S、O2。
【方法規律】推斷“10電子”微粒和“18電子”微粒的方法
(1)首先確定10電子和18電子的中性原子Ne和Ar,然后找出比它們少或多電子的原子轉化成陰、陽離子或氫化物分子。
(3)根據CH4、NH3、H2O、HF分子內有10個電子,減去一個H后剩余的原子或原子團“CH3”“NH2”“OH”“F”有9個電子,這四種原子或原子團兩兩結合得到的分子均為18電子微粒,如自身兩兩結合得到的分子有CH3CH3(乙烷)、N2H4(肼)、H2O2、F2;不同原子或原子團之間兩兩結合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2(甲胺)等。
【思考·討論】
(1)某同學在畫某種元素的一種單核微粒的結構示意圖時,忘記在圓圈內標出其質子數(如圖所示),該微粒若是中性微粒,這種微粒是什么?
提示:單核中性微粒為原子,原子的核電荷數=核外電子數,此微粒為核電荷數為18的氬原子。
(2)若上述微粒的鹽溶液能使溴水褪色,并出現渾濁,這種微粒是什么?
提示:具有還原性,能被溴水氧化的18e-微粒是S2-。
【案例示范】
【典例】(2019·惠州高一檢測)已知A、B、C、D是中學化學中常見的四種不同微粒。它們之間存在如圖中轉化關系:
(1)如果A、B、C、D均是10電子的微粒,請寫出:A的化學式________;D的化學式________。
(2)如果A和C是18電子的微粒,B和D是10電子的微粒,請寫出A與B在溶液中反應的離子方程式________。
【素養提升】
1.水是生命之源,人的體重約50%～70%是水分。組成人體的細胞需要用水來維持,水是構成一切生物體的基本成分。不論是動物還是植物,均以水維持最基本的生命活動。人可數天無食,不可一天無水,所以,水也是人類最必需的營養素之一。
2.氨氣是一種重要的化工原料,在工業上主要用于制造氨水、氮肥(尿素、碳銨等)、復合肥料、硝酸、銨鹽、純堿等,廣泛應用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維等領域。
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原子結構與元素性質PPT，第三部分內容：知識關聯·素養應用
【核心整合】
1.體系建構
2.知識梳理
(1)微粒間的關系
質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)
(2)元素、核素、同位素三者之間的關系
(3)核外電子排布規律
①電子總是盡先排布在能量最低的電子層里。
②每個電子層最多只能排布2n2個電子。
③最外層電子數不超過8個電子(K層為最外層時,電子數不超過2個)。
(4)原子結構與元素性質的關系
①稀有氣體最外層電子達到穩定結構,其化學性質穩定;常見化合價為0價
②金屬元素原子最外層電子數一般小于4,易失去而形成陽離子,常見化合價為正價。
③非金屬元素原子最外層電子數一般大于或等于4,易獲得電子而形成陰離子,常見化合價為負價。
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