基础课时10 原子核外电子排布
学习 任务 1．掌握1～18号元素的原子核外电子分层排布的规律，培养宏观辨识与微观探析的化学学科素养。 2．学会模型构建的认知方式，从宏观和微观相结合的视角理解原子结构模型提出的证据，培养证据推理与模型认知的学科素养。
一、原子核外电子排布
1．电子层
(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
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____到____
能量高低 由____到____
2．电子分层排布
(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在__________的电子层里，然后再由里往外排布在______________的电子层里，即按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_____个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为______________。
②最外层电子最多不能超过___个(K层为最外层时，最多只能容纳___个)。
③次外层最多能容纳的电子不超过____个。
根据核外电子排布规律，19号元素K的原子结构示意图是吗？
二、元素性质与核外电子排布的关系
1．化学反应的特点：________不发生变化，但______________可能发生变化。
2．化合价和核外电子排布的关系
(1)活泼金属在反应中，一般______电子，表现____化合价。
(2)活泼非金属在反应中，一般______电子，表现____化合价。
(3)化合价与得失电子的关系：失去的电子数＝正价的数值；得到的电子数＝负价的数值。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Li、Na、K最外层都只有1个电子，易失去。 ( )
(2)最外层是一个电子的都是金属元素。 ( )
(3)氧原子得2个电子后最外层达到稳定结构，呈 －2 价。 ( )
核外电子的分层排布
电子层模型类似于切开的洋葱：
1．原子核周围是否真实存在这样的壳层？
2．电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转？
3．当M层有电子时，K、L层是否一定充满电子？当N层有电子时，M层是否充满电子？
4．M电子层最多容纳18个电子，钙原子的核外电子排布不是，请说明理由。
1．原子核外电子排布规律及其之间的关系
2．原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。
②弧线表示电子层。
③弧线内数字表示该层中的电子数。
(2)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。
1．下列粒子的结构示意图中，属于阳离子的是( )
2．下列原子或离子的结构示意图正确的是( )
①磷原子 ②碳原子 ③钠原子 ④氧离子
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
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
2．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
3．某元素原子核外L层电子数是K层和M层电子数之和的两倍。则该元素是( )
A．Na B．Mg
C．Ne D．Cl
4．研究核外电子排布的规律对于探索大自然的奥秘具有重大意义，很多原子的核外电子排布具有独特规律。已知核电荷数1～18的A、B、C、D四种元素的原子中，质子数为B(1)元素的名称：C________，D________。
(2)原子结构示意图：A______________，B____________。
1 / 5基础课时10 原子核外电子排布
学习 任务 1．掌握1～18号元素的原子核外电子分层排布的规律，培养宏观辨识与微观探析的化学学科素养。 2．学会模型构建的认知方式，从宏观和微观相结合的视角理解原子结构模型提出的证据，培养证据推理与模型认知的学科素养。
一、原子核外电子排布
1．电子层
(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
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
2．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，即按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不超过18个。
根据核外电子排布规律，19号元素K的原子结构示意图是吗？
[提示] 不是。最外层最多只能排布8个电子，所以K的原子结构示意图是。
二、元素性质与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，但最外层电子数可能发生变化。
2．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。
(2)活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。
(3)化合价与得失电子的关系：失去的电子数＝正价的数值；得到的电子数＝负价的数值。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)Li、Na、K最外层都只有1个电子，易失去。 ( )
(2)最外层是一个电子的都是金属元素。 ( )
(3)氧原子得2个电子后最外层达到稳定结构，呈 －2 价。 ( )
[答案] (1)√ (2)× (3)√
核外电子的分层排布
电子层模型类似于切开的洋葱：
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。
3．当M层有电子时，K、L层是否一定充满电子？当N层有电子时，M层是否充满电子？
[提示] 当M层有电子时，K、L层一定充满电子，当N层有电子时，M层不一定充满电子。
4．M电子层最多容纳18个电子，钙原子的核外电子排布不是，请说明理由。
[提示] 若钙原子的M层排布10个电子，此时M层就成为最外层，这和电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过8个”相矛盾，不符合电子排布的规律，即M层不是最外层时最多排18个电子，而它作为最外层时最多只能排 8个电子。
1．原子核外电子排布规律及其之间的关系
2．原子核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。
②弧线表示电子层。
③弧线内数字表示该层中的电子数。
(2)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。
1．下列粒子的结构示意图中，属于阳离子的是( )
D [阳离子的质子数大于核外电子数，阴离子的质子数小于核外电子数。A、B、C、D 4种粒子中，只有选项D中的质子数大于核外电子数，故D正确。]
2．下列原子或离子的结构示意图正确的是( )
①磷原子 ②碳原子 ③钠原子 ④氧离子
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
D [依据核外电子排布的一般规律可知，②违反每个电子层最多只能容纳2n2个电子，③违反最外层电子不能超过8个。]
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
D [选项中各原子的最外层电子数分别为6、4、6、7，D项正确。]
2．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
D [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。]
3．某元素原子核外L层电子数是K层和M层电子数之和的两倍。则该元素是( )
A．Na B．Mg
C．Ne D．Cl
B [L层电子数是K层和M层电子数之和的两倍，L层电子数为8，K层电子数为2，则M层电子数为－2＝2，说明该元素原子M层的电子数为2，是镁元素，B项正确。]
4．研究核外电子排布的规律对于探索大自然的奥秘具有重大意义，很多原子的核外电子排布具有独特规律。已知核电荷数1～18的A、B、C、D四种元素的原子中，质子数为B(1)元素的名称：C________，D________。
(2)原子结构示意图：A______________，B____________。
[解析] 根据核外电子排布规律，A元素次外层只能排2个电子，核电荷数是2＋4＝6个，是碳元素；B元素M层上排有电子，则L层上排有8个电子，核电荷数为2＋8＋4＝14个，是硅元素；核电荷数1～18的元素中，次外层电子是2个或 8个， 那么C的最外层电子是1个或7个，核电荷数是2＋1＝3个，是锂元素，或核电荷数是2＋8＋7＝17个，是氯元素，由于质子数B[答案] (1)氯 磷 (2)
基础课时固基练(10) 原子核外电子排布
(选择题每小题3分，本试卷共60分)
1．下列说法正确的是( )
A．在多电子的原子里，能量较高的电子通常在离核较近的区域内运动
B．核外电子总是先排在能量较低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层
C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等
D [在多电子的原子里，能量较高的电子通常在离核较远的区域内运动，A项错误；核外电子通常先排在能量较低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8个的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，C项错误；O2-的结构示意图是，其核电荷数与最外层电子数相等，D项正确。]
2．下列叙述正确的是( )
A．中子数为10的氧原子：
U和是中子数不同、质子数相同的同种核素
C．质子数为35、中子数为45的溴原子：r
D．氯离子(Cl－)的结构示意图：
C [A项，应为；B项U和是两种不同的核素；D项，表示的是Cl原子的结构示意图。]
3．对于核电荷数为1～18的元素，下列叙述正确的是( )
A．原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
B．原子最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C．原子最外层电子数小于4的元素不一定是金属元素
D．原子最外层电子数等于电子层数的元素只有2种
C [在核电荷数为1～18的元素中，原子最外层只有1个电子的元素有H、Li、Na，其中H是非金属元素，故A项错误；在核电荷数为1～18的元素中，原子最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg，其中He是非金属元素，故B项错误；在核电荷数为1～18的元素中，H、He、B原子的最外层电子数小于4，它们都属于非金属元素，故C项正确；在核电荷数为1～18的元素中，原子最外层电子数等于电子层数的元素有H、Be、Al，共3种，D项错误。]
4．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
A [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。]
5．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
B [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；某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍，则该离子核外各层电子数为2、8、8，如S2-、K＋等，C正确；当K层作为最外电子层时，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。]
6．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具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
C [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+核外电子排布相同，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，其质子数必定相等，则一定属于同种元素，C正确；质子数和电子数均分别相同，则粒子所带的电荷数必定相等，不可能一个是阳离子，一个是阴离子，D错误。]
7．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
C [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，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。]
8．A、B两原子，A原子L层比B原子M层少 3个电子，B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，则A、B分别是( )
A．硅和钠 B．硼和氮
C．碳和氯 D．碳和铝
C [设A原子的L层上有x个电子，则由原子核外电子的排布规律和下表A、B原子的电子排布关系可得2x＝8，x＝4。则A原子序数为6，B原子序数为17，故A是碳，B是氯。
K L M
A 2 x
B 2 2x x＋3
]
9．(12分)根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
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
D元素原子次外层电子数是最外层电子数的
[解析] L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，B元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，B元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违背了原子核外电子排布规律，故不可能。C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。
[答案] (从左到右，从上到下)硅
硼 钠 氧
10．(9分)观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。
(1)表示离子的是________(填字母，下同)，表示原子的是________。(2分)
(2)电子层结构相同的是________(填字母，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________。(4分)
(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____________。(2分)
(4)在核电荷数为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：________。(1分)
[解析] (1)A～E这五种粒子依次是Cl、O2-、Ne、Na、Mg2+。(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。O2-、Ne和Mg2+的电子层结构相同。稀有气体原子最稳定，Na原子最容易失去电子，Cl原子最容易得到电子。(3)O2-和Mg2+可直接相互结合成化合物MgO，Na、Cl经失去、得到电子形成NaCl。(4)N3-、F－与O2-的电子层结构相同。
[答案] (1)B、E A、C、D (2)B、C、E C D A (3)MgO NaCl (4)N3-、F－
11．已知K、Ca、Br、I的核外电子排布如表所示。
下列有关说法正确的是( )
A．钾元素的原子在化学变化中易失去1个最外层电子，在化合物中显＋1价
B．钙元素的原子在化学变化中易得到6个电子，使最外层达到8电子稳定结构
C．溴原子和碘原子的最外层电子数均为7，它们均属于非金属元素，在化学变化中只能得到电子
D．溴元素和碘元素在化合物中显示的化合价肯定有－1价，也可能有－2价
A [钾元素原子的最外层有1个电子，在化学变化中易失去1个最外层电子，所以显＋1价，A项正确；钙元素原子的最外层只有2个电子，只能通过失去电子达到稳定结构，不可能通过得到电子达到稳定结构，B项错误；溴原子和碘原子的最外层电子数均为7，在化学变化中易得到电子，但也能失去电子，C项错误；溴原子和碘原子的最外层电子数均为7，不可能得到2个电子，故其化合价不可能为－2价，D项错误。]
12．(易错题)在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同；当它作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比(n＋1)层最多容纳的电子数多10个，则此电子层是( )
A．K层 B．L层
C．M层 D．N层
C [n层为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以(n－1)层应最多容纳8个电子，为L层，则n层应为M层；若n层为次外层，则(n＋1)层为最外层，次外层电子数最多为 10＋8＝18，则进一步证明n层为M层，C正确。]
13．(9分)(素养题)若元素X和Y的核电荷数都小于18，最外层电子数分别为n和(m－5)，次外层分别有(n＋2)个和m个电子。
(1)对于元素X，n________8(填“>”“<”或“＝”)，(n＋2)个电子所在电子层为______层，(n＋2)＝________，n＝________。(4分)
(2)对于元素Y, 0<(m－5)________8(填“>”“<”或“＝”)；次外层分别有m个电子，则m＝______；m个电子所在电子层为____________层。(3分)
(3)据此推断元素X和Y，其元素名称为X________，Y______。(2分)
[解析] 元素X和Y的核电荷数都小于18，元素X次外层有(n＋2)个电子，此层为L层，n＋2＝8，n＝6，元素X为硫；元素Y最外层电子数为(m－5)，m大于或等于5，而次外层有 m个电子，则m等于8，元素Y为铝。
[答案] (1)< L 8 6 (2)< 8 L (3)硫 铝
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