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成才之路 · 化學(xué),路漫漫其修遠(yuǎn)兮 吾將上下而求索,人教版 · 必修2,物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律,第一章,第二節(jié) 元素周期律,第一章,第1課時(shí) 原子核外電子的排布,第一章,核外電子是處在一定的軌道上繞核運(yùn)行的，正如太陽(yáng)系的行星繞太陽(yáng)運(yùn)行一樣；核外運(yùn)行的電子分層排布，按能量高低而距核遠(yuǎn)近不同。這個(gè)模型被稱為“玻爾原子模型”。現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論在新的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上保留了“玻爾原子模型”合理的部分，并賦予其新的內(nèi)容。你想知道核外電子是如何排布的嗎？請(qǐng)讓我們一起走進(jìn)教材第二節(jié)·元素周期律。,,●學(xué)習(xí)目標(biāo) 1．了解原子的核外電子能量高低與分層排布的關(guān)系。 2．了解核外電子分層排布規(guī)律。,●新知預(yù)習(xí) 1．電子的能量狀況 通常情況下，在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量____，在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量_______。,較低,較高,不同,K,L,M,N,O,P,Q,近,遠(yuǎn),低,高,3.原子核外電子的分層排布 在含有多個(gè)電子的原子里，電子依能量的不同是分層排布的，其主要規(guī)律是： (1)核外電子總是盡先排布在______________的電子層，然后由里向外，依次排布在______________的電子層； (2)原子核外各電子層最多容納______個(gè)電子； (3)原子最外層電子數(shù)目不能超過___個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過___個(gè))； (4)次外層電子數(shù)目不能超過____個(gè)，倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過____個(gè)。,能量最低,能量逐漸升高,2n2,8,2,18,32,●自主探究 1．電子極其微小，即使使用最先進(jìn)的掃描隧道顯微鏡(STM)，也只能觀察到排列有序、緊密堆積的電子，而觀察不到比原子小得多的電子。一個(gè)多世紀(jì)以來，科學(xué)家們主要采用模型的方法對(duì)核外電子的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行研究。請(qǐng)你查詢有關(guān)原子結(jié)構(gòu)模型的資料，與同學(xué)們討論電子在原子核外是怎樣運(yùn)動(dòng)的。 提示：(1)玻爾原子模型：核外電子是處在一定的軌道上繞核運(yùn)行的，正如太陽(yáng)系的行星繞太陽(yáng)運(yùn)行一樣；在核外運(yùn)動(dòng)的電子分層排布，按能量高低而距核遠(yuǎn)近不同。,(2)電子層模型 ①在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，我們把不同的區(qū)域簡(jiǎn)化為不連續(xù)的殼層，也稱為電子層(有人把這種電子層模型比擬為洋蔥式結(jié)構(gòu))。 ②能量最低原理：由于原子中的電子是處在原子核的引力場(chǎng)中(類似于地球上的萬物處于地心的引力場(chǎng)中)，電子總是盡可能地先排布在能量最低的電子層，即最內(nèi)層，當(dāng)一層排滿后再排布在下一層。,2．你認(rèn)為原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)對(duì)于理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的關(guān)系有哪些幫助？ 提示：原子的最外層電子數(shù)和電子層數(shù)直接決定原子得失電子的難易，原子最外層電子數(shù)越少，電子層數(shù)越多，就越容易失電子，單質(zhì)還原性就越強(qiáng)；原子最外層電子數(shù)越多，電子層數(shù)越少，就越容易得電子，單質(zhì)氧化性就越強(qiáng)。 元素的化合價(jià)與原子的最外層電子數(shù)有關(guān)，通過分析元素在物質(zhì)中的化合價(jià)，可確定這種元素的化合價(jià)在該元素所有化合價(jià)中的位置，進(jìn)而可判斷該元素的價(jià)態(tài)變化情況(是升價(jià)還是降價(jià)還是既能升價(jià)又能降價(jià))。這樣就可確定含這種元素的物質(zhì)是表現(xiàn)氧化性還是表現(xiàn)還原性。,原子核外電子排布的一般規(guī)律,●思維導(dǎo)圖,,1．電子層 在含有多個(gè)電子的原子里，電子的能量并不完全相同，離核的遠(yuǎn)近也不相同，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。我們把不同的電子運(yùn)動(dòng)區(qū)域簡(jiǎn)化為不連續(xù)的殼層，稱為電子層。 (1)通常(參看教材13頁(yè)圖1－7)，能量低的電子在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，而能量高的電子在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)； (2)第1至第7電子層符號(hào)分別是K、L、M、N、O、P、Q。,●教材點(diǎn)撥,2．核外電子的排布規(guī)律 (1)核外電子分層排布：核外電子一般總是盡可能地先排布在能量最低的電子層里，即最先排布K層，當(dāng)K層排滿后，再排布L層等。 (2)各電子層容納電子數(shù)的規(guī)律：各電子層最多容納的電子數(shù)為2n2(n僅代表電子層數(shù))，原子核外最外層電子數(shù)不超過8個(gè)(當(dāng)K層為最外層時(shí)不超過2個(gè))，次外層電子數(shù)目不超過18個(gè)，倒數(shù)第3層電子數(shù)目不超過32個(gè)；在核電荷數(shù)1～20號(hào)元素原子中，各電子層最多能容納的電子數(shù)為K層2個(gè)、L層8個(gè)、M層8個(gè)。,注意：核外電子數(shù)排布規(guī)律中的各項(xiàng)是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解或應(yīng)用其中的某一部分。 3．核外電子排布的表示方法——結(jié)構(gòu)示意圖 結(jié)構(gòu)示意圖是用小圓圈和圓圈內(nèi)的符號(hào)及數(shù)字表示原子核及核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，弧線表示各電子層，弧線上的數(shù)字表示該電子層上的電子數(shù)。例如：鈉原子結(jié)構(gòu)示意圖為：,,4．原子結(jié)構(gòu)示意圖與離子結(jié)構(gòu)示意圖的比較 結(jié)構(gòu)示意圖包括原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖。原子結(jié)構(gòu)示意圖中，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù)；離子結(jié)構(gòu)示意圖中，二者則不相等。例如： 陽(yáng)離子：核外電子數(shù)小于核電荷數(shù)；陰離子：核外電子數(shù)大于核電荷數(shù)，其差值均為離子所帶的電荷數(shù)。,(2014·試題調(diào)研)核電荷數(shù)小于或等于18的元素中，原子的最外層電子數(shù)是其余電子總數(shù)一半的元素種類有( ) A．1種 B．2種 C．3種 D．4種 【解析】 在1號(hào)～18號(hào)元素中，符合題給要求的元素原子的電子排布依次為2、1和2、8、5。 【答案】 B,●典例透析,●變式訓(xùn)練,點(diǎn)撥：A中核電荷數(shù)和核外電子數(shù)都是8，這是8O的原子結(jié)構(gòu)示意圖，正確；B中核電荷數(shù)為11，這是Na的原子核，鈉原子的核外有11個(gè)電子，鈉元素的最高化合價(jià)為＋1價(jià)，Na＋的核外應(yīng)有10個(gè)電子，而圖中核外只有9個(gè)電子，錯(cuò)誤；C中核電荷數(shù)和核外電子數(shù)都是17，這是17Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖，正確；D中核電荷數(shù)和核外電子數(shù)分別是17和18，這是17Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖，正確。,元素性質(zhì)與原子核外電子排布的關(guān)系,●思維導(dǎo)圖,,1．元素性質(zhì)與原子核外電子排布的關(guān)系 (1)當(dāng)原子最外層電子數(shù)達(dá)到8(氦為2)時(shí)，該原子處于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定。 (2)一般來講；當(dāng)原子最外層電子數(shù)小于4時(shí)，易失電子，表現(xiàn)為金屬性；最外層電子數(shù)大于4時(shí)，易得到電子，表現(xiàn)為非金屬性；最外層電子數(shù)等于4時(shí)，既不易失去也不易得到電子，易形成共價(jià)化合物。,●教材點(diǎn)撥,(3)化合價(jià)是元素的一種重要性質(zhì)。元素的化合價(jià)的數(shù)值與原子的電子層結(jié)構(gòu)，特別是最外層電子數(shù)有關(guān)。例如：①稀有氣體原子核外電子排布已達(dá)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，既不易得電子也不易失電子，所以稀有氣體元素的常見化合價(jià)為零。②鈉原子最外層只有1個(gè)電子，容易失去這個(gè)電子而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此鈉元素在化合物中通常顯＋1價(jià)。③氯原子最外層有7個(gè)電子，只需得到1個(gè)電子便可達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此氯元素在化合物中可顯－1價(jià)。,(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)A、B、C、D、E均為短周期元素，A元素的原子M層上有一個(gè)電子；B元素次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的4倍；C原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍；D元素原子最外層電子數(shù)為a，次外層電子數(shù)為b；E元素的原子M層電子數(shù)為a－b，L層電子數(shù)為a＋b，則A、B、C、D、E元素的元素符號(hào)分別為________、________、________、________、________。,●典例透析,【解析】 A元素的原子M層上有一個(gè)電子可知A元素K、L層已經(jīng)排滿，所以A原子的核外電子排布是2、8、1，A的原子序數(shù)為11，是Na；B元素次外層是最外層電子數(shù)的4倍，所以B元素原子次外層電子數(shù)只能是8，最外層電子數(shù)為2，K層電子數(shù)已排滿2，即B的原子序數(shù)為12，是Mg；C原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，因?yàn)樽钔鈱与娮訑?shù)最多為8，所以C原子次外層排滿后電子數(shù)只能為2，即為K層，C原子的核外電子排布是2、4，是碳元素；E元素的原子M層電子數(shù)為a－b，說明L電子層已經(jīng)排滿為8，所以a＋b＝8，b＜8，又知D元素次外層電子數(shù)為b，所以b只能等于2，a＝6，即D是O、E是Si。,(2014·試題調(diào)研)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(shí)，忘記在圓圈內(nèi)標(biāo)出其質(zhì)子數(shù)，請(qǐng)你根據(jù)下面的提示做出自己的判斷。 (1)該微粒是中性微粒，這種微粒的符號(hào)是________。 (2)該微粒的鹽溶液能使溴水褪色，并出現(xiàn)渾濁，這種微粒的符號(hào)是____________________。,,,(3)該微粒的氧化性很弱，得到1個(gè)電子后變?yōu)樵?，原子的還原性很強(qiáng)，這種微粒的符號(hào)是________。 (4)該微粒的還原性很弱，失去1個(gè)電子后變?yōu)樵?，原子的氧化性很?qiáng)，這種微粒的符號(hào)是________。,【解析】 核外電子排布為2、8、8構(gòu)型的單核微粒主要有：Ar、S2－、Cl－、K＋、Ca2＋。 (1)單核中性微粒為原子，原子的核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)，因此，此微粒是核電荷數(shù)為18的氬原子； (2)具有還原性能被溴水氧化的是硫離子。 (3)氧化性很弱的＋1價(jià)的是鉀離子； (4)還原性很弱的－1價(jià)的是氯離子。 【答案】 (1)Ar (2)S2－ (3)K＋ (4)Cl－,【點(diǎn)撥】 由微粒結(jié)構(gòu)示意圖的各部分含義，可知該微粒共有3個(gè)電子層，共18個(gè)電子。根據(jù)題意結(jié)合組成原子的各微粒之間的關(guān)系，可判斷該微粒為中性時(shí)或分別帶正負(fù)電荷時(shí)，原子核內(nèi)質(zhì)子的數(shù)值。由此，熟練掌握1～20號(hào)元素的原子核外電子的排布特點(diǎn)尤為重要。,2．(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)短周期元素中，A元素原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍；B元素原子最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子總數(shù)的3倍；C元素原子M層電子數(shù)等于其L層電子數(shù)的一半；D元素原子最外層有1個(gè)電子，D的陽(yáng)離子與B的陰離子電子層結(jié)構(gòu)相同，則4種元素原子序數(shù)關(guān)系中正確的是( ) A．C＞D＞B＞A B．D＞B＞A＞C C．A＞D＞C＞B D．B＞A＞C＞D 答案：A,●變式訓(xùn)練,點(diǎn)撥：本題主要考查短周期元素的核外電子排布，依據(jù)核外電子排布規(guī)律判斷出A、B、C、D 4種元素的原子序數(shù)。A元素原子的次外層電子數(shù)只能是2，最外層電子數(shù)是4，A的原子序數(shù)為6；B元素的內(nèi)層電子總數(shù)只能是2，最外層電子數(shù)為6，B的原子序數(shù)為8；C元素原子有3個(gè)電子層，L層必有8個(gè)電子，M層有4個(gè)電子，C的原子序數(shù)為14，D的陽(yáng)離子與B的陰離子(即O2－)電子層結(jié)構(gòu)相同，D為Na，原子序數(shù)為11，故原子序數(shù)：C＞D＞B＞A。,3．A、B、C、D、E五種元素，已知： ①A原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍，B的陰離子與C的陽(yáng)離子跟氖原子的電子層結(jié)構(gòu)相同，E原子M層上的電子比K層的多5個(gè)。 ②常溫下B2是氣體，它對(duì)氫氣的相對(duì)密度是16。 ③C的單質(zhì)在B2中燃燒，生成淡黃色固體F，F(xiàn)與AB2反應(yīng)可生成B2。 ④D的單質(zhì)在B2中燃燒，發(fā)出藍(lán)紫色火焰，生成有刺激性氣味的氣體DB2，D在DB2中的含量為50%。,根據(jù)以上情況回答： (1)A、B、C、D、E各為什么元素？(寫元素符號(hào)) (2)畫出E的原子結(jié)構(gòu)示意圖，C的離子結(jié)構(gòu)示意圖。 (3)寫出F和AB2反應(yīng)的化學(xué)方程式。,1．(2014·經(jīng)典習(xí)題選萃)下列敘述中正確的是( ) A．電子的能量越低，運(yùn)動(dòng)區(qū)域離原子核越遠(yuǎn) B．核外電子的分層排布即是核外電子的分層運(yùn)動(dòng) C．稀有氣體元素原子的最外層都排有8個(gè)電子 D．當(dāng)M層是最外層時(shí)，最多可排布18個(gè)電子 答案：B 點(diǎn)撥：在離核較近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較低，A錯(cuò)誤；核外電子的分層排布即是核外電子的分層運(yùn)動(dòng)，B正確；氦原子最外層只有2個(gè)電子，C錯(cuò)誤；任何電子層作最外層時(shí)，所容納的電子均不超過8個(gè)，D錯(cuò)誤。,3．(2014·江西宜春市上高中學(xué)高一月考)兩種元素原子的核外電子層數(shù)之比與最外層電子數(shù)之比相等，則在核電荷數(shù)為1～18的元素中，滿足上述關(guān)系的元素共有( ) A．3對(duì) B．4對(duì) C．6對(duì) D．5對(duì) 答案：C,4．(2014·吉林省長(zhǎng)白縣高一月考)寫出下列微粒的符號(hào)及結(jié)構(gòu)示意圖： ①原子核內(nèi)有10個(gè)質(zhì)子的原子________， ②核外有10個(gè)電子的二價(jià)陽(yáng)離子________， ③核外有18個(gè)電子的一價(jià)陰離子________， ④L為最外層，L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍的原子________。,(2)W元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。 (3)X元素的離子結(jié)構(gòu)示意圖為________。 (4)Y的最高正價(jià)為________，最低負(fù)價(jià)為________。 (5)Z的最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為________。,最高正價(jià)為＋6價(jià)，最低負(fù)價(jià)為－2價(jià)。X原子最外層電子數(shù)是Y元素原子最外層電子數(shù)的一半，即最外層為3個(gè)電子，由題意知X為鋁；由于Z的核電荷數(shù)大于Y，Z為金屬，最外層只有一個(gè)電子，故Z為鉀，最高價(jià)氧化物為K2O，對(duì)應(yīng)水化物為KOH。,元素周期律的建立 玻義耳是化學(xué)這門科學(xué)剛剛誕生時(shí)涌現(xiàn)出來的第一批化學(xué)家之一，他建立了玻義耳氣體定律。玻義耳去世以后，化學(xué)工作者開始想弄清哪些物質(zhì)可以再分解為更簡(jiǎn)單的物質(zhì)，哪些物質(zhì)不可以再分解。后來拉瓦錫又把曾被認(rèn)為是元素的空氣分為氧氣和氮?dú)?，在拉瓦錫的元素表中共有三十三種元素。英國(guó)化學(xué)家戴維用電流來分解石灰，結(jié)果把石灰分解為氧氣和一種被他稱為“鈣”的新元素，把鎂灰分解為氧氣和另一種被他稱為“鎂”的新元素。另一方面，戴維當(dāng)時(shí)指出，瑞典化學(xué)家謝勒用鹽酸制出的綠色氣體是一種名副其實(shí)的元素，他把這種元素定名為“氯”。,隨著元素?cái)?shù)目在19世紀(jì)的增多，每一種元素都具有不同的特性，化學(xué)家們開始感到它們像是迷失在一座茂密的叢林中：自然界究竟有多少種元素？它們之間的內(nèi)在關(guān)系怎樣？有沒有規(guī)律？怎樣分類？由于科學(xué)的精髓就在于要從表面的雜亂中理出秩序來，所以科學(xué)家們一直想從元素的特性當(dāng)中找出某種規(guī)律來。1829年德國(guó)人多貝賴納發(fā)現(xiàn)五十種左右元素性質(zhì)相近，在原子量上有一種算術(shù)級(jí)數(shù)的關(guān)系。他對(duì)十五種元素進(jìn)行分組，三個(gè)一組，分成五組。這是根據(jù)元素性質(zhì)和原子量對(duì)部分元素進(jìn)行分類的首次嘗試，它對(duì)后來周期律的發(fā)現(xiàn)是很有啟發(fā)的。,1862年法國(guó)的地質(zhì)學(xué)家比古耶·德尚庫(kù)圖瓦發(fā)現(xiàn)，如果按原子量遞增的順序把元素排列成表的形式，他能使性質(zhì)相似的元素處在同一欄內(nèi)。兩年以后，英國(guó)青年化學(xué)家紐蘭茲也發(fā)現(xiàn)：按原子量遞增的順序，每隔八個(gè)元素就有重復(fù)的物理和化學(xué)性質(zhì)出現(xiàn)，因?yàn)楹鸵魳飞系陌硕纫粝嗨?，所以稱“八音律”。但是，他們兩人還沒有認(rèn)識(shí)到在已知元素之間還有未發(fā)現(xiàn)的元素，因此“八音律”存在許多矛盾。許多年以后，在元素周期表的重要性得到普遍承認(rèn)以后，他們的論文才得以發(fā)表，紐蘭茲還因此獲得了勛章。,