原子核外电子的排布课件

第一章物质结构元素周期律第一章第二节元素周期律(共3课时)第二节第1课时原子核外电子的排布新情境·激趣入题方法警示探究新知识·导学探究新思维·名师讲堂新提升·达标作业新考题·随堂自测新情境·激趣入题核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样；核外运行的电子分层排布，按能量高低而距核远近不同。这个模型被称为“玻尔原子模型”。现代物质结构理论在新的实验基础上保留了“玻尔原子模型”合理的部分，并赋予其新的内容。你想知道核外电子是如何排布的吗？请让我们一起走进教材第二节·元素周期律。新知识·导学探究●新知导学1．电子的能量状况通常情况下，在离核较近的区域内运动的电子能量□1________________，在离核较远的区域内运动的电子能量□2________________。2．电子层(1)概念：□3________的区域简化成的不连续的壳层。(2)不同电子层的表示及能量关系3.原子核外电子的分层排布在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同是分层排布的，其主要规律是：(1)核外电子总是尽先排布在□15____________的电子层，然后由里向外，依次排布在□16____________的电子层；(2)原子核外各电子层最多容纳□17__________个电子；(3)原子最外层电子数目不能超过□18________个(K层为最外层时不能超过□19________个)；(4)次外层电子数目不能超过□20________个，倒数第三层电子数目不能超过□21______个。自我校对：□1较低□2较高□3不同□4K□5L□6M□7N□8O□9P□10Q□11近□12远□13低□14高□15能量最低□16能量逐渐升高□172n2□188□192□2018□2132●自主探究1．电子极其微小，即使使用最先进的扫描隧道显微镜(STM)，也只能观察到排列有序、紧密堆积的电子，而观察不到比原子小得多的电子。一个多世纪以来，科学家们主要采用模型的方法对核外电子的运动情况进行研究。请你查询有关原子结构模型的资料，与同学们讨论电子在原子核外是怎样运动的。提示：(1)玻尔原子模型：核外电子是处在一定的轨道上绕核运行的，正如太阳系的行星绕太阳运行一样；在核外运动的电子分层排布，按能量高低而距核远近不同。(2)电子层模型①在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称为电子层(有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构)。②能量最低原理：由于原子中的电子是处在原子核的引力场中(类似于地球上的万物处于地心的引力场中)，电子总是尽可能地先排布在能量最低的电子层，即最内层，当一层排满后再排布在下一层。2．你认为原子结构的知识对于理解物质结构和性质的关系有哪些帮助？提示：原子的最外层电子数和电子层数直接决定原子得失电子的难易，原子最外层电子数越少，电子层数越多，就越容易失电子，单质还原性就越强；原子最外层电子数越多，电子层数越少，就越容易得电子，单质氧化性就越强。元素的化合价与原子的最外层电子数有关，通过分析元素在物质中的化合价，可确定这种元素的化合价在该元素所有化合价中的位置，进而可判断该元素的价态变化情况(是升价还是降价还是既能升价又能降价)。这样就可确定含这种元素的物质是表现氧化性还是表现还原性。新思维·名师讲堂知识点1原子核外电子排布的一般规律●思维导图●教材点拨1．电子层在含有多个电子的原子里，电子的能量并不完全相同，离核的远近也不相同，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的电子运动区域简化为不连续的壳层，称为电子层。(1)通常(参看教材13页图1－7)，能量低的电子在离核较近的区域运动，而能量高的电子在离核较远的区域运动；(2)第1至第7电子层符号分别是K、L、M、N、O、P、Q。2．核外电子的排布规律(1)核外电子分层排布：核外电子一般总是尽可能地先排布在能量最低的电子层里，即最先排布K层，当K层排满后，再排布L层等。(2)各电子层容纳电子数的规律：各电子层最多容纳的电子数为2n2(n仅代表电子层数)，原子核外最外层电子数不超过8个(当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3层电子数目不超过32个；在核电荷数1～20号元素原子中，各电子层最多能容纳的电子数为K层2个、L层8个、M层8个。注意：核外电子数排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解或应用其中的某一部分。3．核外电子排布的表示方法——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：钠原子结构示意图为：4．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，二者则不相等。例如：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数。●典例透析【典例1】(2012·经典习题选萃)在原子的第n电子层中，当n为最外层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同；当n为次外层时，其最多容纳的电子数比(n－1)层最多容纳的电子数多10。则n层是()A．N层B．M层C．L层D．K层【解析】当n为最外层时，最多容纳的电子数为8，则(n－1)层最多容纳8个电子，应为L层。当n为次外层时，其最多容纳的电子数比(n－1)层最多容纳的电子数多10，说明(n－1)层不是K层，而是L层。则n为M层。【答案】B【点拨】要充分考虑到核外电子排布规律的相互制约。【典例2】下列微粒结构示意图中，不正确的是()【解析】A中核电荷数和核外电子数都是8，这是8O原子的结构示意图。B中核电荷数为11，这是Na的原子核，Na原子的核外有11个电子，Na元素的最高化合价为＋1价，Na＋的核外应有10个电子，而图中核外只有9个电子，故此图是错的。C中核电荷数和核外电子数都是17，这是17Cl原子的结构示意图。D中核电荷数和核外电子数分别是17和18，这是17Cl－的结构示意图。【答案】B【点拨】未弄清微粒结构示意图表示的是原子还是离子。●变式训练1．(2012·试题调研)短周期的三种元素X、Y和Z，已知X元素的原子最外层上只有一个电子，Y元素的M电子层上的电子数是它的K层和L层上电子数的一半，Z元素L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2，则由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是()A．X2YZ4B．XYZ3C．X3YZ4D．X4Y2Z7答案：A点拨：由题意可知，X为H、Li、Na三种元素中的某一种，Y为P，Z为O，P在其含氧酸盐中可呈＋3，＋5两种价态。A中Y为＋6价，不合题意。B中Y为＋5价，C中Y为＋5价，D中Y为＋5价，均有可能，故选A。2．(2012·经典习题选萃)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1/4：________。答案：(1)硅(2)硼(3)氟(4)氖点拨：(1)L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。(2)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1.5×8＝12，违背了排布规律，故不可能。(3)单质在常温下与水剧烈反应产生O2的是F2。(4)当次外层为K层时，D为氖；当次外层为L层时，最外层则有32个电子，故不可能。知识点2元素性质与原子核外电子排布的关系●思维导图●教材点拨1．元素性质与原子核外电子排布的关系(1)当原子最外层电子数达到8(氦为2)时，该原子处于稳定结构，化学性质较稳定。(2)一般来讲；当原子最外层电子数小于4时，易失电子，表现为金属性；最外层电子数大于4时，易得到电子，表现为非金属性；最外层电子数等于4时，既不易失去也不易得到电子，易形成共价化合物。(3)化合价是元素的一种重要性质。元素的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：①稀有气体原子核外电子排布已达稳定结构，既不易得电子也不易失电子，所以稀有气体元素的常见化合价为零。②钠原子最外层只有1个电子，容易失去这个电子而达到稳定结构，因此钠元素在化合物中通常显＋1价。③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。2．1～18号元素的原子核外电子排布特点(1)最外层电子数为1的原子有：H、Li、Na。(2)最外层电子数与次外层电子数存在倍数关系的有：①最外层电子数＝次外层电子数的原子：Be、Ar。②最外层电子数＝次外层电子数2倍的原子：C。③最外层电子数＝次外层电子数3倍的原子：O。④最外层电子数＝次外层电子数4倍的原子：Ne。⑤最外层电子数＝次外层电子数12倍的原子：Li、Si。(3)电子层数＝最外层电子数的原子有：H、Be、Al。(4)内层电子总数＝最外层电子数2倍的原子有：Li、P。3．常见的等电子、等质子微粒(1)常见的等电子粒子。①2电子粒子：H2、He、Li＋、H－、Be2＋。②10电子粒子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4、Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH＋4、H3O＋、N3－、O2－、F－、NH－2、OH－等。③18电子粒子：Ar、SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、K＋、Ca2＋、Cl－、S2－、HS－、O2－2等。(2)等质子粒子。①离子：F－、OH－、NH－2、Na＋、H3O＋、NH＋4、HS－、Cl－等。②分子：N2、CO、C2H2，S和O2等。●典例透析【典例3】(2012·经典习题选萃)A、B、C、D、E均为短周期元素，A元素的原子M层上有一个电子；B元素次外层电子数是最外层电子数的4倍；C原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；D元素原子最外层电子数为a，次外层电子数为b；E元素的原子M层电子数为a－b，L层电子数为a＋b，则A、B、C、D、E元素的元素符号分别为________、________、________、________、________。【解析】A元素的原子M层上有一个电子可知A元素K、L层已经排满，所以A原子的核外电子排布是2、8、1，A的原子序数为11，是Na；B元素次外层是最外层电子数的4倍，所以B元素原子次外层电子数只能是8，最外层电子数为2，K层电子数已排满2，即B的原子序数为12，是Mg；C原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，因为最外层电子数最多为8，所以C原子次外层排满后电子数只能为2，即为K层，C原子的核外电子排布是2、4，是碳元素；E元素的原子M层电子数为a－b，说明L电子层已经排满为8，所以a＋b＝8，b＜8，又知D元素次外层电子数为b，所以b只能等于2，a＝6，即D是O、E是Si。【答案】NaMgCOSi【典例4】(2012·经典习题选萃)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，请你根据下面的提示做出自己的判断。(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是________。(2)该微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是____________________。(3)该微粒的氧化性很弱，得到1个电子后变为原子，原子的还原性很强，这种微粒的符号是________。(4)该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，原子的氧化性很强，这种微粒的符号是________。【解析】核外电子排布为2、8、8构型的单核微粒主要有：Ar、S2－、Cl－、K＋、Ca2＋。(1)单核中性微粒为原子，原子的核电荷数＝核外电子数，因此，此微粒是核电荷数为18的氩原子；(2)具有还原性能被溴水氧化的是硫离子。(3)氧化性很弱的＋1价的是钾离子；(4)还原性很弱的－1价的是氯离子。【答案】(1)Ar(2)S2－(3)