第16讲 原子核外电子排布-【暑假自学课】2022年新高一化学暑假精品课（苏教版2019必修第一册）

第16讲 原子核外电子排布

【学习目标】

1．了解原子核外电子运动特点。

2．掌握原子核外电子排布规律。

3．能用原子(离子)结构示意图表示常见原子(离子)的核外电子排布。

4．了解微观结构决定宏观性质的规律。

【基础知识】

一、核外电子排布

1．电子层与其电子的能量

2．原子核外电子排布的一般规律

(1)能量规律（能量最低原理）

核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上，然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。

(2)数量规律

①每层最多容纳2n2个电子；

②最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时不超过2个）；

③次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。

3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图

(1)钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：

答案：

(2)离子结构示意图：

Cl－；Na＋

二、原子结构与元素性质的关系

元素的性质与原子的核外电子排布密切相关，元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子排布，元素的化合价的数值也与原子的电子层结构特别是最外层电子数有关。

1．金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子，化合价常显正价。

2．非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，通常易得到电子，在化合物中化合价常显负价。

3．稳定结构与不稳定结构

(1)稳定结构：原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态，既不容易失去电子又不容易得到电子，化学性质稳定(如He、Ne、Ar)。

(2)不稳定结构：原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构(如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素)。

【考点剖析】

考点：元素原子的核外电子排布

1．核外电子排布规律

核外电子的排布规律中的各项是相互联系的，不能孤立地理解，电子总是尽先排布在能量较低的电子层里，即电子先排满第一层，当第一层排满再排第二层；每个电子层最多容纳2n2个电子；次外层不超过18个电子，最外层不能超过8个电子，所以钾的核外电子排布结构如图2所示：

2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系

（1）化学反应的特点：原子核不发生变化，但核外电子可能发生变化。

（2）元素的化学性质与原子结构的关系

①活泼金属元素的原子最外层电子数较少(＜4)容易失去。

②活泼非金属元素的原子最外层电子数较多(＞4)容易从外界获得电子。

③稀有气体元素原子最外层有8个(He 2个)电子，化学性质稳定，不易得失电子。

3．化合价和核外电子排布的关系

(1)活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。

化合价数值＝失去电子的数目

(2)活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。

最低负化合价＝达到稳定结构所得电子数目

【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

答案：D

解析：设A原子L、M层电子数分别为x、y，依题意，A、B两原子的电子层结构为：

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，这两个原子分别为碳原子和铝原子，故D项正确。

【过关检测】

1．下列说法中肯定错误的是(　　)

A．某原子K层上只有1个电子

B．某原子M层上电子数为L层电子数的4倍

C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍

D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等

答案：B

解析：K、L、M层上最多容纳的电子数分别为2、8、18，K层上可以有1～2个电子，A正确；当M层上排有电子时，L层上一定排满电子，即L层上的电子数为8，由于18<8×4，故B错误；当K、L层排满电子，即电子数分别是2、8时，M层上的电子数也可以是8，例如Cl－、K＋均属于这种情况，C正确；O2－的核电荷数与最外层电子数均为8，故D正确。

2．具有下列结构示意图的微粒，既可以是原子又可以是阴离子和阳离子的是(　　)

A.      B.     C.   D.

答案：C

解析：A项中x＝13，为Al原子，错误；B项中，只能为氮原子，x＝7，错误；C项中，若x＝18，为Ar原子，若x＝17，为Cl－，若x＝19，为K＋，正确；D项中，只能为氯原子，x＝17，错误。

3．某元素的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4，该原子核内的质子数是(　　)

A．14       B．15       C．16       D．17

答案：A

解析：核外有三层，最外层上有4个电子，则第一、第二层已排满，每层电子数分别为2、8、4，则该原子结构示意图为，故选A。

4．下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是(　　)

A．Al3＋      B．Mg2＋      C．Be2＋      D．H＋

答案：B

解析：四种离子的核外电子层数分别是2、2、1、0。

5．核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是(　　)

A．最外层只有6个电子的元素最高正价为＋6价

B．核电荷数是7的元素原子容易获得1个电子

C．原子核外各层电子数相等的元素一定是金属元素

D．最外层只有4个电子的元素一定是金属元素

答案：C

解析：核电荷数为1～18的元素中，最外层只有6个电子的元素有氧和硫，氧无最高正价，A项错误；核电荷数是7的元素为氮元素，它容易获得3个电子而达到稳定结构，B项错误；最外层有4个电子的元素有碳和硅，它们均是非金属元素，D项错误；原子核外各层电子数相等的元素为铍元素，它是金属元素，C项正确。

6．下列结构示意图表示的原子中，易变为阳离子并能够与氯离子组成XY2型化合物的是(　　)

A.      B.      C.   D.

答案：D

解析：A是非金属元素氧的原子结构，其形成的离子是阴离子；B是稀有气体氖的原子结构，其不易变为离子；C是金属元素钠的原子结构，其形成的离子是Na＋，Na＋与Cl－组成的化合物是NaCl；D是金属元素镁的原子结构，其形成的离子是Mg2＋，Mg2＋与Cl－组成的化合物是MgCl2。

7．根据下列结构示意图判断，化学性质最稳定的是(　　)

A.       B.     C.   D.

答案：B

解析：最外层电子数决定元素的化学性质，当最外层电子数大于或等于4且小于8时，易得到电子；当最外层电子数小于4时，易失去电子；当最外层电子数等于8时，处于稳定结构。当然解题时还要注意特例：稀有气体中的氦，最外层只有2个电子，但为稳定结构。

8．根据微粒结构示意图的共同特征，可把、、三种微粒归为一类，下列微粒可以归为此类的是(　　)

A.       B.     C.   D.

答案：C

解析：题干中三种微粒分别表示Na＋、K＋、Ca2＋，它们都属于阳离子；选项中四种微粒分别表示Ne、S2－、Mg2＋、F－。显然，Mg2＋与它们同属阳离子，故选C。

9．有A、B、C三种元素，核电荷数均小于18。已知A元素原子的核电荷数大于B元素原子的核电荷数，但两种元素的原子具有相同数目的电子层，A元素最外层电子数为B元素的两倍，A元素原子第三层电子数为第一层电子数的三倍，C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍，其质子数为最外层电子数的6倍。请回答下列问题：

(1)A的原子结构示意图：____________________；A元素的名称：________。

(2)B的原子结构示意图：_____________________；B元素的名称：________。

(3)C的离子结构示意图：_____________________；C元素的符号：________。

答案：(1)　硫　(2)　铝  (3)　Mg

解析：因为最内层最多容纳2个电子，又已知A元素第三层电子数是第一层电子数的3倍，所以第三层电子数为2×3＝6，则A为硫。B元素最外层的电子数为6÷2＝3，则B为铝。已知C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍，质子数为最外层电子数的6倍，4与6的最小公倍数为12，可见该元素原子的核内质子数应为12的倍数，又因为核电荷数小于18，故为Mg元素。

10．根据给出的原子或离子结构示意图，回答下列问题(填字母)：

(1)电子层排布相同的是________。

(2)属于同种元素的是________。

(3)属于金属元素的是________。

(4)属于稀有气体元素的是________，稀有气体一般不参与化学反应的原因是_________________________。

(5)写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图___________________。

答案：(1)BC　(2)AB　(3)D　(4)C　原子的最外电子层已达到8(或2)电子的稳定结构，既不易失去电子也不易得到电子　(5)

解析：电子层排布相同是指电子层数和各电子层上的电子数均相同；决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数；金属元素原子的最外电子层上的电子数一般较少；稀有气体原子最外电子层上一般为8个电子，He最外层为2个电子。

11．有A、B、C、D、E五种微粒。已知：

①当A微粒失去3个电子后，其电子层结构与氖原子相同；

②当B微粒得到1个电子后，其电子层结构与氩原子相同；

③C微粒带两个单位正电荷，核电荷数为12；

④D微粒有18个电子，当失去2个电子后显电中性；

⑤E微粒不带电，原子核中只有一个质子。

请回答：

(1)写出这五种微粒的化学符号：

A_________，B_________，C_________，D_________，E_________。

(2)B微粒的结构示意图为________，C微粒的结构示意图为________。

(3)A的单质与EB溶液反应的离子方程式为________________________。

答案：(1)Al　Cl　Mg2＋　S2－　H

(2)　

(3)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑

解析：氖原子核外有10个电子，故A的核外有13个电子，A为铝原子；氩原子核外有18个电子，B微粒得到1个电子后核外有18个电子，故B为氯原子；C为Mg2＋；D微粒有18个电子，失去2个电子后显中性，故D为S2－；E原子核内只有一个质子，故E为H。