《原子结构与元素性质》原子结构元素周期律(第2课时)
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、核外电子排布
1.原子核外电子排布的特征
2.电子能量与电子层的关系
3.原子核外电子排布的一般规律
【巧判断】
(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。
【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的呈现,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。
4.核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
(2)离子结构示意图
【情境·思考】
KCl在医学上有很重要的用途,主要用于治疗各种原因引起的低钾血症,预防低钾血症,以及治疗洋地黄中毒引起频发性、多源性早搏或快速心律失常等。
(1)画出Cl、K、Cl-、K+的结构示意图。
(2)从结构示意图上可以得出Cl-和K+的结构示意图有什么异同点?
5.元素性质与原子最外层电子数之间的关系
(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最外层电子数的关系
【巧判断】
(1)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。
(2)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。
二、原子结构与元素原子得失电子能力
1.实验探究
2.判断依据
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 _______。
【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。
(1)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?
(2)试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么?
提示:(1)图①。镁反应更加剧烈。
(2)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。
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原子结构与元素性质PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
知识点一 核外电子排布的规律与核外电子排布的表示方法
【重点释疑】
1.核外电子排布规律解读
核外电子排布规律是相互联系的,不能孤立地应用其中的一项。
(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)。
(3)“一稳定”
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。
【拓展提升】短周期元素原子结构的特殊性
(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na;最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。
(2)最外层电子数与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、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。
(3)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
(4)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
(5)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。
(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。
【案例示范】
【典例】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
【思维建模】解答核外电子推断题的思路如下:
【解析】选D。设x、y分别为A原子L层、M层的电子数,依题意可知:
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,A、B两原子分别为碳原子和铝原子。
【迁移·应用】
1.下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是 ( )
A.K层是能量最低的电子层
B.原子失电子时先失去能量低的电子
C.核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上
D.N层为次外层时,最多可容纳的电子数为18
【解析】选B。距原子核由近到远,电子的能量由低到高,即离原子核近的电子能量低,离原子核远的电子能量高,则K层是能量最低的电子层,A正确;原子最先失去最外层电子,最外层电子的能量最高,所以原子失电子时先失去能量高的电子,B错误;核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上,C正确;电子层的次外层最多容纳18个电子,所以N层为次外层时,最多可容纳的电子数为18,D正确。
2.(2019·邯郸高一检测)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.①④ B.①③④
C.①②④ D.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
【重点释疑】
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。
【易错提醒】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Po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。
【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?
(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。
知识点三 常见的电子数相同的微粒
【重点释疑】
1.10电子微粒
2.18电子微粒
3.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。
(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)某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数(如图所示),该微粒若是中性微粒,这种微粒是什么?
提示:单核中性微粒为原子,原子的核电荷数=核外电子数,此微粒为核电荷数为18的氩原子。
(2)若上述微粒的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种微粒是什么?
提示:具有还原性,能被溴水氧化的18e-微粒是S2-。
【案例示范】
【典例】(2019·惠州高一检测)已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图中转化关系:
(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,请写出:A的化学式________;D的化学式________。
(2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒,请写出A与B在溶液中反应的离子方程式________。
【素养提升】
1.水是生命之源,人的体重约50%～70%是水分。组成人体的细胞需要用水来维持,水是构成一切生物体的基本成分。不论是动物还是植物,均以水维持最基本的生命活动。人可数天无食,不可一天无水,所以,水也是人类最必需的营养素之一。
2.氨气是一种重要的化工原料,在工业上主要用于制造氨水、氮肥(尿素、碳铵等)、复合肥料、硝酸、铵盐、纯碱等,广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。
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原子结构与元素性质PPT，第三部分内容：知识关联·素养应用
【核心整合】
1.体系建构
2.知识梳理
(1)微粒间的关系
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
(2)元素、核素、同位素三者之间的关系
(3)核外电子排布规律
①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。
②每个电子层最多只能排布2n2个电子。
③最外层电子数不超过8个电子(K层为最外层时,电子数不超过2个)。
(4)原子结构与元素性质的关系
①稀有气体最外层电子达到稳定结构,其化学性质稳定;常见化合价为0价
②金属元素原子最外层电子数一般小于4,易失去而形成阳离子,常见化合价为正价。
③非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,易获得电子而形成阴离子,常见化合价为负价。
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