第二节 元素周期律 第一课时 原子核外电子的排布 核心素养发展目 标 1. 通过阅读、交流、归纳知道电子层概念，电子层与 电子能量的关系以及原子核外电子的排布规律；能正 确写出 1-20 号元素原子的原子结构简图，知道原子核 外电子排布的周期性变化。 2. 通过作图、分析、归纳 1-18 号元素原子半径、化合 价的变化，知道原子半径和元素主要化合价的周期性 变化；能初步比较微粒半径大小，学习分析问题的方 法，体会结构决定性质的理念。 【自主学 习】 情境导入 1865 年 , 英国化学家纽兰兹把当时已知的元素按 相对原子质量大小的顺序进行排列 , 发现无论从哪一 个元素算起 , 每到第八个元素就和第一个元素的性质 相近 , 很像音乐上的八度音循环 , 他把元素的这种周 期性叫做“八音律” , 并画出了标示元素关系的“八音 律”表。但是 , 条件限制了他作进一步的探索 , 只是 机械地按相对原子质量大小将元素排列起来 , 故他没 能揭示出元素之间的内在规律 , 一个伟大的发现与他 擦肩而过 ! 那么在现行元素周期表中 , 一百多种元素之间的内在 规律是什么呢 ? 活动一、原子核外电子的排布 【互动探 究】 1. 电子层的表示方法及能量变化 ①. 核外电子围绕着原子核在不同区域 ( 电子层 ) 作 不规则的高速运动 ②. 电子按能量高低在核外分层排布 。 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 由内到外，能量逐渐升高 大型体育场与蚂蚁 大型体育场与蚂蚁 【归纳小 结】 （ 1 ）．电子的能量 ① 在多电子原子中，电子的能量 同 。 ② 电子能量与运动区域。 电子能量较低→运动区域离核较 。 （ 2 ）．电子层 电子能量较高→运动区域离核较 ① 概念：在含有多个电子的原子里，电子分别 。 在能量不同的区域运动，把不同的区域简化为不连 续的壳层，称作电子层 ( 也称作洋葱式结构 ) 。 ② 电子层的表示方法及与能量的关系。 表示 方法 n 1 2 3 4 5 6 7 字母 __ __ __ __ O P Q 离核远近 由 ___ 到 ___ 能量高低 由 ___ 到 ___ （ 3 ） . 电子的分层排布 电子总是尽可能地先从 排起，当一层充满 后再填充下一层，即原子核外电子排布时，先排 层，充满后再填充 层。 温馨提示：原子最外电子层排满 8 个电子时为稳定结 构，但只有一个电子层时，排满 2 个电子时为稳定结 构，如 Li ＋为 2 电子稳定结构。 活动一、原子核外电子的排布 2. 原子核外电子排布规律 (1) 能量规律 : 核外电子总是先排布在能量最低的电 子层里。 (2) 数量规律 : ① 每个电子层最多容纳的电子数为 2n2。 ② 最外层不超过 8 (K 层为最外层时不超过 2 ) 。 ③ 次外层不超过 , 倒数第三层不超过 32 。 18 【讨论交 流】 (1) 观察上表可知：除氦元素外，各稀有气体元 8 素原子中最外电子层所能容纳的电子数最多是 ； 次外层所能容纳的电子数最多是 ； 18 K 、 L 、 M 、 N 各电子层所能容纳的电子数最多依 32 次是2 、 8 、 18、 。 (2) 在元素周期表中，随着元素核电荷数的增 0 加，在 族元素之后，增加了新的电子层并出现了 1 新的周期，该元素最外层电子数是 。 研究各元素原子核外电子排布可以发现，稀有气 体元素的原子各电子层电子数已达到最多所能容纳 的电子数。原子核外各电子层最多容纳的电子数 ( 电 子层数为 2n n)2 是 。 归纳小结 原子核外电子的排布规律 核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排 布，其主要规律有： (1) 原子核外电子总是先排能量最 低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高 的电子层即排满了 K 层才排 L 层，排满了 L 层才排 M 层; (2) 原子核外每个电子层最多容纳 2n2 个电子 ; (3) 原子最外层电子数不超过 8 个电子 (K 层为最外层不 能超过 2 个电子 ); (4) 原子次外层电子数不超过 18 个电子 (K 层为次外层 【拓展探 究】 总结１至１８号原子结构的特殊性。 1H （１）原子中无中子的原子： 1 H 、 Li 、 Na （２）最外层有１个电子的元素： （３）最外层有２个电子的元素： He 、 Be 、 Mg （４）最外层电子数等于次外层电子数的元素： Be 、 Ar （５ ）最外层电子数是次外层电子数２倍的元素C ： O （６）最外层电子数是次外层电子数３倍的元素 Ne ： （７）最外层电子数是次外层电子数４倍的元素 课堂体验 1 ．判断正误 ( 正确的打“√”，错误的打“ ×”) 。 (1) 多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高 ( ) (2) 稀有气体元素的原子最外层都排有 8 个电子 ( ) (3)M 层为最外层时容纳的最多电子数不超过 8 个 ( ) (4) 原子核外各电子层容纳的电子数为 2n2 个 ( ) 2 ．某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的 3 倍，则 该元素核内质子数为 ( 　　 ) A ． 3 　　　　　 B．7 C．8 D ． 10 解析：根据原子核外电子排布规律，最外层电子数不超过 8(K 为最外层时不超过 2) 。最外层电子数是次外层电子数 的 3 倍，可能为 3 ，也可能为 6 ，若是 3 ，那么次外层电 子数为 1 ，不符合排布规律，故可推得最外层电子数为 6 ，次外层电子数为 2 ，则核内质子数为 8 。答案： C 活动二、核外电子排布的表示方法—结构示意图 互动探究 1 ．原子结构示意图 ① 用小圆圈表示原子核；②圆圈内的数字表示 核内质子数；③弧线表示各电子层，弧线上的数字 表示该电子层上的电子数。这样的图示称为原子结 构示意图。例如，钠原子的结构示意图为： 电子层 层内电子数 粒子符号 原子核 质子数或核电荷数 2 ．离子结构示意图 离子结构示意图与原子结构示意图写法相同，只是 在原子结构示意图中，核内质子数等于 ； 离子结构示意图中，二者 相等。 核外电子数 请写出 Mg2 ＋、 Cl －的结构示意图： 不 Mg2 ＋： ，　　 Cl －： 。 【问题探 1究】 ．钾的原子结构示意图为什么不能成 ？ 答案 : 原子结构示意图中各电子层上的电子数目必须遵守 核外电子的排布规律，该结构示意图中最外层电子数为 9 ，不符合排布规律。 2 ．分析离子结构示意图，概括离子的核电荷数 与核外电子数的关系。 答案　阳离子核外电子数小于核电荷数，阴离 子核外 电子数大于核电荷数，其差值均为它们所带的电荷数。 3 ．原子形成阳离子或阴离子后，其电子层结构 发生了哪些变化？ 答案　原子形成阳离子后，要减少一个电子层，形成阴 离子后电子层数不变，但最外层电子数增多，它们都达 到了稳定结构。 【对应训 练】 1 ．下列结构示意图所代表的微粒属于阴离子的是 ( 　　 ) 解析：结构示意图中，核外电子数大于核电荷数即为阴离 子，小于核电荷数为阳离子，等于核电荷数为中性原子。 由此可判断 A 是氧离子， B 是氖原子， C 是钠离子， D 是镁原子。答案： A 　 2 ．下列原子 ( 离子 ) 的结构示意图正确吗？如有错误， 请改正。 (1) 磷原子 【拓展探 等电子粒子 究】 1 ．常见“ 10 电子”粒子 分子 一核 10 电 子 二核 10 电 子 三核 10 电 子 四核 10 电 Ne 离子 N3 －、 O2 －、 F －、 Na ＋、 Mg2 ＋ 、 Al3 ＋ HF OH － H2O NH4+ NH3 H3O ＋ 2. 常见“ 子 18 电子”粒子 五核Ar 10、 电HCl 、 H S 、 PH 、 SiH 、 F 、 H O 、 N H 等。 1) 分子： CH4 2 3 4 NH 2 2 2 2 4 子 K ＋、 Ca2 ＋。 2) 阳离子： 3) 阴离子： P3 －、 S2 －、 HS －、 Cl －。 【课堂训 练】 － 1 ．与 OH 具有相同质子数和电子数的粒子是 ( 　　 ) A ． H2O 　　　　 B．F－ C ＋ ． Na ． NH3 10 个电子，与 F －的质 解析： OH －有 9D个质子， 子数和电子数完全相同。答案： B 　 2 ． A ＋、 B ＋、 C －、 D 、 E 五种粒子 ( 分子或离子 ) ， 它们都分 别含有 10 个电子，已知它们有如下转化关系： ①A ＋＋ C －△ (――→)D ＋ E↑ ②B ＋＋ C －―→ 2D (1) 写出①的离子方程式： _____________________________ 写出②的离子方程式 _______________________________ 。 (2) 除 D 、 E 外，请再写出两种含 10 个电子的分子： ____________________ 。 (3) 除 A ＋、 B ＋外，请再写出两种含 10 个电子的阳离子： 解析：先列出常见的 10 电子粒子，对照分析找出其转化关 系。 ① 分子： Ne 、 HF 、 H2O 、 NH3 、 CH4 ＋ 2 ＋ 、 Al3 ＋、 NH4 ＋、 H3O ＋ ② 阳离子： Na 、 Mg ③ 阴离子： F －、 O2 －、 OH －。 其中发生题给模式的反应分别为 NH4 ＋＋ OH － △ (=====)NH3↑ ＋ H2O ， H3O ＋＋ OH － ===2H2O ， 故 A ＋为 NH4 ＋， B ＋为 H3O ＋， C －为 OH －， D 为 H2O ， 3.A 、 B 两原子 ,A 原子 L 层比 B 原子 M 层少 3 个 E 为 NH3 。 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 解析 : 设 A 原子 L 层电子数为 x, 则 B 原子 L 层和 M 层电子 数分别为 2x 和 x+3,2x=8, 则 x=4, 所以 ,A 、 B 两原子电 子数分别为 6 和 17, 即 A 、 B 分别是碳和氯。 4 ．如图是 M 、 N 两种主族元素的原子结构 示意图，下列说法正确的是 D ( 　　 ) A ． M 位于第五周期Ⅶ族 B ． N 位于 IA 族，该主族中的元素又称为碱金属元 素 C ． N 在空气中燃烧，生成化学式为 N2O 的氧化物 D ． M 所在的主族中各元素是同周期元素中非金属 性最强的元素 解析： M 、 N 分别是 I 、 Cs ， I