专题2 研究物质的基本方法 第三单元 第2课时 原子核外电子排布

第2课时　原子核外电子排布
[核心素养发展目标]　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。
一、核外电子排布
1．电子层与其电子的能量
各电子层(由内到外)
序号(n)
1
2
3
4
5
6
7

符号
K
L
M
N
O
P
Q

与原子核的距离
由近到远

能量
由低到高

2．原子核外电子排布的一般规律

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：

(2)离子结构示意图：
Cl－；Na＋

(1)电子的能量越低，运动区域离核越远(　　)
(2)在多电子原子里，电子的能量不完全相同(　　)
(3)钾原子的结构示意图为(　　)
(4)M层为最外层时，最多容纳18个电子(　　)
(5)原子的次外层电子数都为8(　　)
答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×

1．某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a＞1)，则该原子的核内质子数是(　　)
A．2a＋2 B．2a＋10
C．a＋2 D．2a
答案　A
解析　原子核外电子的排布规律是：最外层不超过8个，次外层不超过18个，某元素的最外层电子数是次外层的a倍(a＞1)，所以该元素的次外层只能是K层，2个电子，最外层是L层，电子数是2a，所以该元素的核外电子总数是2a＋2，而原子的核内质子数＝核外电子数。
2．根据下列叙述，画出对应微粒的结构示意图。
(1)A元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍：________。
(2)与Ar原子电子层结构相同的－1价阴离子：______________________________________。
(3)质量数为23、中子数为12的原子：________。
答案　(1)　(2)　(3)
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，且正化合价＝失电子数＝最外层电子数。
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，且负化合价＝－(得电子数)＝最外层电子数－8。
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)。



(1)最外层只有1个电子的元素一定是金属元素(　　)
(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子(　　)
(3)S原子的最外层电子数为6，故其最高正价为＋6(　　)
(4)Mg2＋、O2－、Ne电子层排布相同，故所含电子总数相等(　　)
(5)Na＋的结构示意图为，最外层达到8电子稳定结构，不易得失电子(　　)
(6)元素性质是由最外层电子数决定的，稀有气体元素原子最外层电子都达到2或8个，所以稀有气体很稳定(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√　(6)√

(2019·陕西黄陵中学高一期末)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)属于离子结构示意图的是________、________(填字母，下同)。
(2)性质最稳定的原子是________，最容易失去电子的原子是________，最容易得到电子的原子是________。
(3)A、D两种元素形成的化合物在水溶液中的电离方程式：_____________________________。
(4)在核电荷数1～18的元素内，列举两个与B核外电子层排布相同的离子，写出离子的符号_______、________。
答案　(1)B　E　(2)C　D　A　(3)NaCl===Na＋＋Cl－　(4)Na＋　Al3＋(合理即可)
解析　根据结构示意图可知A是氯原子，B是氧离子，C是氖原子，D是钠原子，E是镁离子。(1)结构示意图中质子数与核外电子数不相等的是离子。(2)稀有气体元素原子最外层已达到稳定结构，性质最稳定；金属元素的原子易失去电子，非金属元素的原子易得到电子。(3)A、D两种元素形成的化合物为NaCl，NaCl在水溶液中电离出钠离子和氯离子，电离方程式为NaCl===Na＋＋Cl－。(4)核外有10个电子的离子有氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子。
1．原子核外每个电子层上均含有2n2个电子的元素是(　　)
A．Be B．C C．Ar D．Ne
答案　D
解析　n＝1，该层电子数为2；n＝2，该层电子数为8，即，则该元素为Ne。
2．下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是(　　)
A. B.
C. D.
答案　C
解析　解答此题时应注意：①电子排布遵循能量最低原理；②各电子层最多所能容纳的电子数目为2n2；③原子最外层电子数不能超过8(K层为最外层时不能超过2)。A项不符合能量最低原理，应该先排满K层再排L层，所以错误；B项不符合各层最多排2n2个电子，K层最多排2个电子，所以错误；D项不符合最外层最多只能排8个电子，所以错误。
3．某原子核外共有n个电子层(n＞3)，则n－1层最多容纳的电子数为(　　)
A．8个 B．18个
C．32个 D．2(n－1)2个
答案　B
解析　某原子核外有n个电子层，则n－1层为次外层，最多容纳电子数为18个。
4．下列说法正确的是(　　)
A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子
B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C．F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋是与Ne原子具有相同电子层结构的离子
D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素
答案　C
解析　电子排布为2、8、8结构的微粒还可能为S2－、Cl－等，A项错误；O2－、F－、Cl－、Li＋、Na＋、Mg2＋等微粒最外层电子数均达到了稳定结构，B项错误；F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋核外电子排布均为2、8结构，与Ne原子的电子层结构相同，C项正确；He原子的最外层只有2个电子，但He元素是稀有气体元素，D项错误。
5．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：
电子层
K
L
M
A原子
2
x
y
B原子
2
2x
y＋3

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。
6．写出1～18号元素中符合下列条件的原子(或离子)的微粒符号，并画出其结构示意图。
(1)某元素原子L层上的电子数为K层的3倍：________________。
(2)某元素原子L层上的电子数为K层的一半：________________。
(3)某元素原子得到2个电子后所形成的电子总数与氩原子的电子总数相同的离子：________________________________________________________________________。
(4)某元素原子的最外层电子数等于次外层电子数的2倍：________________。
答案　(1)O：　(2)Li：　(3)S2－：　(4)C：
A组　基础对点练
题组一　核外电子排布
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．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。

题组二　原子结构与元素性质的关系
6．(2019·丽水高一检测)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。
7．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。
8．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。

9．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。
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。
B组　综合强化练
1～6题是单项选择题，7～8题是不定项选择题
1．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是(　　)
A. B.
C. D.
答案　A
2．下列关于Fe、Fe2＋、Fe3＋的说法中，正确的是(　　)
①它们的质子数不同　②它们的核外电子排布不同　③它们的最外层电子数不同　④它们的相对原子质量相同　⑤它们的化学性质相同　⑥它们是同种元素
A．①③⑤⑥ B．②④⑤⑥
C．②③④⑥ D．①②③⑥
答案　C
解析　Fe、Fe2＋、Fe3＋属于同种元素的不同粒子，因为核外电子排布不同，所以它们的化学性质不同。
3．(2019·河北唐山第一中学高一期末)X、Y－、Z＋三种微粒的电子层结构相同，则一定不可能再相等的是(　　)
A．中子数 B．质量数
C．核电荷数 D．电子数
答案　C
解析　X、Y－、Z＋三种微粒的电子层结构相同，在原子中，核电荷数＝核内质子数＝核外电子数；在阳离子中，核电荷数＝核内质子数＝核外电子数＋电荷数；在阴离子中，核电荷数＝核内质子数＝核外电子数－电荷数，则三种微粒中核电荷数一定不能相等。
4．(2019·湘潭高一检测)某元素X的气态氢化物极易溶于水，其水溶液能使酚酞溶液显红色，则X元素的原子结构示意图为(　　)
A. B.
C. D.
答案　B
解析　由题意知X的气态氢化物的水溶液呈碱性，则该氢化物为NH3，X为氮元素。
5．A、B、C三种元素的核电荷数依次为a、b、c，它们的离子An＋、Bn－、Cm－具有相同的电子层结构，且n>m，则下列关系正确的是(　　)
A．a>b>c B．a>c>b
C．a＝b＋m＋n D．a＝c－n－m
答案　B
解析　An＋和Bn－具有相同的电子层结构，则a－n＝b＋n，a＝b＋2n，a＞b。An＋和Cm－具有相同的电子层结构，则a－n＝c＋m，a＝c＋m＋n，a>c，Bn－和Cm－具有相同的电子层结构，且n>m，b＋n＝c＋m，b－c＝m－n<0，故c>b，所以a>c＞b，B项正确。
6．某元素原子的最外层电子数与次外层电子数相同，且最外层电子数与次外层电子数之和小于8，该元素为(　　)
A．锂 B．铍 C．氦 D．钙
答案　B
解析　符合题意的原子结构示意图为，x为4，为铍元素。
7．不符合原子核外电子排布基本规律的是(　　)
A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上
B．K层是能量最低的电子层
C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为8
D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2
答案　CD
解析　A项为能量最低原理，正确；K层离原子核最近，能量最低，B正确；次外层电子数不超过18，C错误；各电子层最多容纳电子数为2n2，D错误。
8．下列微粒电子数相同的一组是(　　)
A．Na＋和K＋ B．CH4和NH
C．NH和Cl－ D．O2－和O
答案　B
解析　各微粒电子数分别为A中Na＋：10，K＋：18；B中CH4：10，NH：10；C中NH：10，Cl－：18；D中O2－：10，O：8。
9．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。
10．(2019·厦门高一月考)(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是________。
(2)已知某粒子的结构示意图为。
试回答：
①当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
②当y＝8时，粒子可能为________、________、________、________、________(填名称)。
答案　(1)　(2)①原子　②氩原子　氯离子　硫离子　钾离子　钙离子(答案合理即可)
解析　(1)设：核电荷数＝质子数＝a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3时合理，该元素的核电荷数为15。(2)①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。