《原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)》原子結(jié)構(gòu)元素周期律(第2課時)
第一部分內(nèi)容：必備知識·素養(yǎng)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(guān)系
3.原子核外電子排布的一般規(guī)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(shù)必須是2n2個。( )
提示:×。每層電子容納的電子數(shù)最多是2n2個,可以少于這個數(shù)。
(3)鉀元素是19號元素,鉀原子最外層電子數(shù)是9個。 ( )
提示:×。最外層電子數(shù)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(xiàn),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(xué)家為了表達形象,根據(jù)電子經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域而設(shè)想的結(jié)構(gòu)模型。
(2)電子在原子核外是否沿固定軌跡做高速旋轉(zhuǎn)?
提示:電子在某一區(qū)域內(nèi)做無規(guī)則運動。
4.核外電子排布的表示方法
(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖
(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖
【情境·思考】
KCl在醫(yī)學(xué)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(yù)防低鉀血癥,以及治療洋地黃中毒引起頻發(fā)性、多源性早搏或快速心律失常等。
(1)畫出Cl、K、Cl-、K+的結(jié)構(gòu)示意圖。
(2)從結(jié)構(gòu)示意圖上可以得出Cl-和K+的結(jié)構(gòu)示意圖有什么異同點?
5.元素性質(zhì)與原子最外層電子數(shù)之間的關(guān)系
(1)元素的性質(zhì)與原子最外層電子排布的關(guān)系
(2)元素的化合價與原子最外層電子數(shù)的關(guān)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(shù)為4時,既不容易得電子也不容易失電子,化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。( )
提示:√。最外層電子數(shù)為4時,形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)得失電子的概率是相等的,所以化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。
二、原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力
1.實驗探究
2.判斷依據(jù)
3.原因解釋
(1)在電子層數(shù)相同時,核電荷數(shù)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(shù)相同,電子層數(shù)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(yīng)的速率、現(xiàn)象不一樣,①中反應(yīng)劇烈,②中反應(yīng)不劇烈。
(1)根據(jù)圖示以及鎂、鋁的電子層結(jié)構(gòu)分析,哪個圖表示的是鎂與鹽酸的反應(yīng)?
(2)試?yán)迷咏Y(jié)構(gòu)的觀點解釋反應(yīng)劇烈的一方劇烈的原因是什么?
提示:(1)圖①。鎂反應(yīng)更加劇烈。
(2)因鎂和鋁電子層數(shù)相同,鋁的核電荷數(shù)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(yīng)的劇烈程度越不劇烈。
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原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
知識點一 核外電子排布的規(guī)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(guī)律解讀
核外電子排布規(guī)律是相互聯(lián)系的,不能孤立地應(yīng)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(wěn)定”
2.核外電子排布的表示方法
(1)原子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖為
(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖:離子結(jié)構(gòu)示意圖就是指原子得失電子以后的結(jié)構(gòu)示意圖。陽離子結(jié)構(gòu)示意圖與其原子結(jié)構(gòu)示意圖相比,少了一個電子層,核電荷數(shù)不變;陰離子結(jié)構(gòu)示意圖與其原子結(jié)構(gòu)示意圖相比,核電荷數(shù)、電子層數(shù)相同,但最外層電子數(shù)增加為8。
【易錯提醒】核外電子排布規(guī)律的正確認識
(1)核外電子的排布規(guī)律是相互聯(lián)系的,不能孤立地理解和應(yīng)用其中的一項,必須同時滿足各項要求。如當(dāng)M層不是最外層時,最多可以排18個電子,而當(dāng)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(jié)構(gòu)的特殊性
(1)最外層電子數(shù)為1的原子有H、Li、Na;最外層電子數(shù)為2的原子有He、Be、Mg。
(2)最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的原子有Be、Ar;最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍、3倍、4倍的原子分別是C、O、Ne。
(3)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、Si。
(4)內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、P。
(5)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的原子有H、Be、Al;電子層數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子是Li。
(6)最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的原子有He、C、S;最外層電子數(shù)是電子層數(shù)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(shù)恰為A原子L層電子數(shù)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(shè)x、y分別為A原子L層、M層的電子數(shù),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(shù)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(yīng)用】
1.下列關(guān)于原子核外電子排布規(guī)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(yōu)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(shù)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(yōu)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(shù)為18,D正確。
2.(2019·邯鄲高一檢測)核電荷數(shù)為16的元素和核電荷數(shù)為4的元素的原子相比較,前者下列數(shù)據(jù)是后者4倍的是( )
①電子數(shù) ②最外層電子數(shù)
③電子層數(shù)④次外層電子數(shù)
A.①④ B.①③④
C.①②④ D.①②③④
【解析】選A。核電荷數(shù)為16的元素和核電荷數(shù)為4的元素的原子的電子數(shù)分別是16和4,最外層電子數(shù)分別是6和2,電子層數(shù)分別是3和2,次外層電子數(shù)分別為8和2,A項正確。
知識點二 原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系
【重點釋疑】
1.原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)、元素化合價的關(guān)系
2.元素原子失電子能力的判斷依據(jù)
可以根據(jù)元素單質(zhì)與水或酸反應(yīng)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(yīng)越劇烈,失電子能力越強。
【易錯提醒】關(guān)于原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的主要易錯點
(1)最外層電子數(shù)小于4的不一定為金屬元素,如H、He等;最外層電子數(shù)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(xiàn)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(jié)構(gòu)示意圖,分析為什么鈣在化學(xué)反應(yīng)中表現(xiàn)還原性?
(2)嘗試畫出氧原子的結(jié)構(gòu)示意圖,分析氧元素的常見化合價。
知識點三 常見的電子數(shù)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(guī)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(zhuǎn)化成陰、陽離子或氫化物分子。
(3)根據(jù)CH4、NH3、H2O、HF分子內(nèi)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(jié)合得到的分子均為18電子微粒,如自身兩兩結(jié)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(jié)合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2(甲胺)等。
【思考·討論】
(1)某同學(xué)在畫某種元素的一種單核微粒的結(jié)構(gòu)示意圖時,忘記在圓圈內(nèi)標(biāo)出其質(zhì)子數(shù)(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(shù)=核外電子數(shù),此微粒為核電荷數(shù)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(xiàn)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(xué)化學(xué)中常見的四種不同微粒。它們之間存在如圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系:
(1)如果A、B、C、D均是10電子的微粒,請寫出:A的化學(xué)式________;D的化學(xué)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(yīng)的離子方程式________。
【素養(yǎng)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(gòu)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(shù)天無食,不可一天無水,所以,水也是人類最必需的營養(yǎng)素之一。
2.氨氣是一種重要的化工原料,在工業(yè)上主要用于制造氨水、氮肥(尿素、碳銨等)、復(fù)合肥料、硝酸、銨鹽、純堿等,廣泛應(yīng)用于化工、輕工、化肥、制藥、合成纖維等領(lǐng)域。
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原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)PPT，第三部分內(nèi)容：知識關(guān)聯(lián)·素養(yǎng)應(yīng)用
【核心整合】
1.體系建構(gòu)
2.知識梳理
(1)微粒間的關(guān)系
質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)
(2)元素、核素、同位素三者之間的關(guān)系
(3)核外電子排布規(guī)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(shù)不超過8個電子(K層為最外層時,電子數(shù)不超過2個)。
(4)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)系
①稀有氣體最外層電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定;常見化合價為0價
②金屬元素原子最外層電子數(shù)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(shù)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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