苏教版高中化学必修第一册专题2研究物质的基本方法2.3人类对原子结构的认识教学课件(共29张PPT)

(共29张PPT)
第三单元 人类对原子结构的认识　
苏教版高中化学（必修一）同步教学课件
专题2 研究物质的基本方法
1.能从宏观和微观结合的视角理解原子结构模型提出的证据，知道常见的原子核外电子排布规律。　
2.初步形成模型构建的认知方式， 会画1～18号元素的原子结构示意图。
3.理解元素化学性质与核外电子排布的规律。
1.核外电子运动的特点：　
一、原子核外电子的排布
（1）电子的质量很小，带负电荷。
（2）电子运动的空间范围小。
（3）电子做高速运动，接近光速。
　
由于上述原因，核外电子的运动规律与宏观物体不同：它没有确定的轨道，我们不能测定或计算它在某一时刻所在的位置，也不能描绘出它的运动轨道.　
经研究，核外电子是分层排布的。
(1)概念：在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。
(2)不同电子层的表示及能量关系
2．电子层
各电子层由内到外 电子层数 1 2 3 4 5 6 7
字母代号 K L M N O P Q
离核远近 由近到远
能量高低 由低到高
3.电子分层排布
(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即K→L→M→N……顺序排列。
(2)电子层最多容纳的电子数
①各电子层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。
②最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时，最多只能容纳2个)。
③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。
(1)原子的结构(钠原子为例）
第一层(2个电子)
第二层(8个电子)
第三层(1个电子)
如何直观、形象地表示电子的分层排布呢？
4. 原子结构示意图
+13
2 8 3
（2）原子结构示意图（铝原子为例）
圆圈表示原子核
圈里的数字表示核内质子数
弧线表示电子层
弧线上的数字表示
该层的电子数
原子核的电性
信息 元素名称 原子结构示意图
A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半
B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍
C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同

硅
硼
钠
氧
根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
即时理解
（3）离子结构示意图
①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。
Mg
+12
8
2
2
O
+8
6
2
+12
8
2
Mg2+
+8
8
2
O2-
Mg2+
O2-
提出观点：
思考：请从原子结构角度提出可能的观点：解释镁原子与氧原子形成氧化镁的过程。
失去 2e-
得到 2e-
离子结构示意图
原子结构示意图
镁离子与氧离子结合形成氧化镁
二.原子的稳定性
1. 稳定结构
原子最外层有8个电子（He为2）处于稳定,既不容易失去电子又不容易得到电子，即
（如：He、Ne、Ar等）
2. 不稳定结构
原子容易失去电子或容易得到电子转化最外电子层上为8（有些为2）个电子的稳定结构。
(如：失去： Na、Mg、Al 得到： F、O、Cl)
+11
8
2
Na+
+17
8
8
2
Cl-
Na+
Cl-
Na
+11
8
1
2
Cl
+17
8
7
2
氯化钠的形成
Mg
+12
2
2
8
O
+8
6
2
2e－
Mg2+
+12
2
8
O2-
+8
8
2
Mg2＋
O2-
氧化镁的形成
交流与讨论
在MgO和NaCl的形成过程中，原子核有没有变化？什么粒子在变化？
原子核没有变化,最外层电子数在变化。
分析MgO和NaCl形成过程的电子得失情况，又能得出什么结论呢？
金属容易失去最外层电子, 非金属容易得到电子。
分析NaCl、MgO中各元素的化合价，找出化合价与得失电子的数目的关系。
失去的电子数=正价数值，最高正价=最外层电子数， 得到的电子数=负价数值。
稀有气体元素
金属元素
观察：三类元素原子的最外层
电子数目有什么特点？
金属元素
原子最外层电子
数一般少于4个
非金属元素
原子最外层电子
数一般多于4个
稀有气体元素
原子最外层电子
数是8（氦2个）
非金属元素
三. 原子核外电子排布与元素的化学性质的关系
结构中，哪些达到相对稳定结构？
只看最外层电子数达到8个电子（只有一层=2）。
注意：
①元素化合价：失去的电子数=正价数值
最高正价=最外层电子数
得到的电子数=负价数值
（1）活泼金属元素小于4个容易失去电子形成8电子稳定结构；最外层电子等于4个，相对稳定，不容易失去和得到电子
（2）活泼非金属元素最外层电子数大于4个，容易得到电子形成8电子稳定结构；
②元素的化学性质主要由最外层电子数决定
知识归纳
经典例题
例1.下列数字为几种元素的核电荷数，其中原子核外最外层电子数最多的是(　　 )
A．8　 　　B．14　 　　C．16　　 　D．17
【解析】选项中各原子的最外层电子数分别为6、4、6、7，D项正确。
D
例2．X、Y、Z为1～18号元素的三种元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍，Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。则X、Y、Z三种元素可能的组合是(　　 )
A．C、Si、Mg　　　　　 B．Li、C、Mg
C．C、Mg、Li D．C、O、Mg
【解析】短周期元素中最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C，次外层电子数是最外层电子数2倍的有Li和Si，次外层电子数是最外层电子数4倍的是Mg，故答案为A项。
A
例3.下列说法中肯定错误的是(　　 )
A．某原子K层上只有一个电子
B．某原子M层上电子数为L层上电子数的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．某原子的核电荷数与最外层电子数相等
【解析】K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18；K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项有可能；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层上最多只能排18个电子，又18<8×4，所以B项一定是错误的；K层上最多只能排2个电子，2×4＝8，即存在M层和L层都为8，所以C项正确；当K层作为最外电子层，原子的核电荷数与最外层电子数相等，如H、He，所以D项正确。
D
例4.已知元素周期表中第三周期各元素原子结构示意图如下，下列分析错误的是（　　）
A. 以上原子的核外都有三个电子层
B. Na+和Mg2+的核外电子数不相同
C. Na与S形成化合物的化学式为Na2S
D. 在化学反应中氯原子容易得到电子
【解析】A．以上原子的核外都有三个电子层，正确； B．Na+和Ｍg2+的核外电子数相同，都是8，错误；C．Na与S形成化合物的化学式为Na2S，正确；D．在化学反应中氯原子最外层电子数为7，大于4，容易得到电子，正确。故选B。
B
例5.已知锶元素的符号为Sr,锶的原子结构示
意图如图所示,问:
(1)锶原子核电荷数为________,锶元素位于第________周期。
(2)锶元素的化学性质与下图中________(填序号)元素的化学性质最相似,它们在化学反应过程中,易________(填“失去”或“得到”)电子形成离子,形成的锶离子符号为________。
【解析】(1)核电荷数等于质子数也等于电子数,其电子数=2+8+18+8+2=38,则其质子数=38,由于周期数与电子层数相等,所以锶属于第5周期的元素;(2)最外层电子数决定元素的化学性质,最外层电子数相同的原子化学性质相似,最外层电子数小于4时,易失去最外层电子而变成带两个单位正电荷的阳离子。
【答案】(1)38　5　(2)B　失去　Sr2+
1.知道核外电子是分层排布的，了解常见的原子核外电子排布规律。　
2. 会画1～18号元素的原子结构示意图。
3.理解元素化学性质与核外电子排布之间的关系。
课堂小结
随堂练习
1.下列有关原子核外电子排布的说法中错误的是(　　 )
A．电子总是先排布在能量最低的电子层里
B．每个电子层最多能容纳的电子数为2n2
C．最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)
D．S2－的M层电子数是K层电子数的3倍
【解析】根据能量最低原理，电子总是先排布在能量最低的电子层里，A正确；根据电子排布的数量规律，每个电子层最多能容纳的电子数为2n2，最外层电子数不超过8个(K为最外层时不超过2个)，B、C正确；S2－的M层电子数是K层电子数的4倍，D错误。
D
2.根据微粒结构示意图：
下列判断正确的是(　　 )
A．它们都带有电荷
B．它们原子的核外电子数相同
C．它们都具有稳定结构
D．它们表示同一种元素
【解析】分析比较三种微粒结构示意图可知 ，的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，A错误；它们的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，它们原子的核外电子数也不相同，故B、D错误；它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，C正确。
C
3.核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为(2a＋1)。下列有关元素X的说法中，不正确的是(　　)
A．元素X的原子核内质子数为(2a2－1)
B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
C．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)
D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌、消毒的作用
【解析】因电子层数不可能为小数，只能为整数，根据题意，1≤a≤3，又因最外层电子数小于或等于8，即2a＋1≤8，得1≤a≤3。当a＝1时，不成立；当a＝2时，最外层电子数为5，元素X为N；当a＝3时，最外层电子数为7，元素X为Cl。当X为N元素时，质子数＝2a2－1＝2×22－1＝7，当X为Cl元素时，质子数＝2a2－1＝2×32－1＝17，A正确；由X的单质为Cl2或N2，根据氧化还原规律可知中间价态的物质既具有氧化性，又具有还原性，B正确；Cl－的核外电子排布为 最外层电子数达不到2n2，C错误；如果X为Cl，则可形成HClO，具有杀菌、消毒作用，D正确。
C
4.下列叙述中，正确的是(　　 )
A．两种微粒若核外电子排布相同，则其化学性质一定相同
B．单原子形成的离子一定有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．两种原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．存在两种质子数和电子数均相同的阳离子和阴离子
【解析】两种微粒，核外电子排布相同，核电荷数不一定相同，则化学性质不一定相同，如O2－、F－、Ne、Na＋、Mg2＋的核外电子排布相同，但化学性质不同，A错误；有些单原子形成的离子并不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B错误；核外电子排布相同的原子，其质子数必相等，则一定属于同种元素，C正确；质子数和电子数均分别相同，则微粒所带的电荷数必相等，不可能一个是阳离子(带正电荷)，一个是阴离子(带负电荷)，D错误。
C
5.原子核外电子的排布规律是：电子尽先排在能量低的电子层上，各电子层的最多容纳的电子数为2n2（n为电子层数），其中最外层电子数不超过8个，次外层电子数不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。若原子核外电子排布的基本规律为最外层电子数不超过5个，次外层电子数不超过10个，倒数第三层电子数不超过15个，而各电子层的最大容量仍为2n2，则核电荷数为40的元素，其原子核外电子层排布是（　　）
A. 2，8，18，8，4 B. 2，10，15，10，3
C. 2，8，15，10，5 D. 2，8，18，10，2
【解析】若原子核外电子的排布的基本规律为最外层电子数不超过5个，次外层电子数不超过10个，倒数第三层电子数不超过15个，而各电子层电子的最大容量仍为2n2，则核电荷数为40的元素，其原子核外电子层排布是：2、8、15、10、5。故选C。
C
6．观察下列A、B、C、D、E五种微粒(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。
(1)与离子相对应的元素的符号是_________，与原子相对应的离子的结构示意图是____________________________________。
(2)电子层结构相同的是______________(填写代号，下同)，性质最稳定的是_________，最容易失去电子的是___________，最容易得到电子的是_________。
(3)可直接相互结合形成的化合物的化学式是___________，可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是___________。
(4)在核电荷数1～10的元素内，列举两个与B的电子层结构相同的离子，写出离子的符号_____________。
【答案】　(1)O、Mg　 　(2)B、C、E　C　D　A　(3)MgO　NaCl　(4)N3－、F－
【解析】　(1)在A～E这五种微粒中，A是Cl，B是O2－、C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。Ne的特殊稳定结构决定了它不能形成离子。(2)电子层结构相同，即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同，但与原子核无关。O2－、Ne和Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。(3)阳离子与阴离子可直接相互结合形成化合物；活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子后可相互结合形成化合物；在化合物里Na显＋1价、Mg显＋2价、Cl显－1价、O显－2价。(4)在核电荷数1～10的元素内，氮原子的核外共有7个电子，其最外层上是5个电子，氮原子得到3个电子后形成的N3－与B的电子层结构相同；氟原子的核外共有9个电子，其中最外层上是7个电子，氟原子得到1个电子后形成的F－与B的电子层结构相同。