核外電子排布+原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能 學(xué)案 高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊(cè)

.1課時(shí)2核外電子排布原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.了解原子核外電子的排布規(guī)律。2.能畫出1~20號(hào)元素原子的結(jié)構(gòu)示意圖。3.了解原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力之間的關(guān)系。4.理解元素的化學(xué)性質(zhì)與核外電子排布的密切關(guān)系。5.通過鈉、鎂、鋁與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究,知道原子得失電子能力的判斷方法,了解原子的最外層電子排布與元素原子得失電子能力和化合價(jià)的關(guān)系。【自主預(yù)習(xí)】一、核外電子排布1.電子層與電子能量的關(guān)系電子層數(shù)1234567電子層符號(hào)KLMNOPQ電子能量2.核外電子排布規(guī)律【微點(diǎn)撥】(1)電子層實(shí)質(zhì)上是一個(gè)“區(qū)域”,或者說(shuō)是一個(gè)“空間范圍”,它與宏觀上層的含義完全不同。(2)核外電子排布的規(guī)律是互相聯(lián)系的,不能孤立地理解。如鈣原子由于受最外層電子數(shù)不超過8個(gè)的限制,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為,而不是。3.原子的最外層電子排布與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系元素結(jié)構(gòu)與性質(zhì)金屬元素非金屬元素稀有氣體元素最外層電子數(shù)一般小于一般大于或等于(He為)穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定穩(wěn)定原子的得失電子能力易電子易電子得、失電子化合價(jià)只顯既有,又有【微點(diǎn)撥】原子最外層電子數(shù)小于4不一定是金屬元素,如氫原子最外層電子數(shù)是1,屬于非金屬元素。二、原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子的能力實(shí)驗(yàn)探究:原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力1.方法導(dǎo)引比較活潑金屬失電子能力的實(shí)驗(yàn)方法:元素的單質(zhì)與水(或酸)反應(yīng)置換出的難易程度。2.鈉、鎂元素原子失電子能力比較(1)分析預(yù)測(cè)鈉原子與鎂原子的電子層數(shù)相同,鈉原子的核電荷數(shù)比鎂,鈉原子最外層電子離核距離比鎂,鈉元素原子的失電子能力比鎂,單質(zhì)鈉與水(或酸)反應(yīng)比鎂更。(2)實(shí)驗(yàn)探究①通過實(shí)驗(yàn)甲說(shuō)明鈉與冷水劇烈反應(yīng),反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Na+2H2O。②實(shí)驗(yàn)乙中沒有明顯的變化,說(shuō)明鎂與冷水。③結(jié)論:鈉與水反應(yīng)比鎂與水反應(yīng)劇烈,鈉原子比鎂原子容易失去電子。3.鈉、鉀元素原子失電子能力比較(1)分析預(yù)測(cè)鈉原子與鉀原子最外層電子數(shù)相同(或都是1),鉀原子電子層數(shù)比鈉,鉀原子最外層電子離核,更容易最外層電子,單質(zhì)鉀與水(或酸)反應(yīng)比鈉更劇烈。(2)實(shí)驗(yàn)探究①實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相同點(diǎn):金屬在水面上;金屬熔成閃亮的小球;小球四處;發(fā)出“咝咝”的響聲;反應(yīng)后的溶液呈。不同點(diǎn):鉀與水的反應(yīng)有輕微并著火燃燒。②化學(xué)方程式:2Na+2H2O2NaOH+;2K+2H2O+H2↑。(3)結(jié)論:鉀與水反應(yīng)比鈉與水反應(yīng)劇烈,鉀原子比鈉原子更容易失去電子。【微點(diǎn)撥】通常所說(shuō)的元素的金屬性是指元素原子的失電子能力;元素的非金屬性是指元素原子的得電子能力?！敬鸢浮恳?、1.由近及遠(yuǎn)由低到高2.2n2823.4482失得不易正價(jià)正價(jià)負(fù)價(jià)0價(jià)二、1.氫氣2.(1)少遠(yuǎn)強(qiáng)劇烈(2)①2NaOH+H2↑②很難反應(yīng)3.(1)多遠(yuǎn)失去(2)①游動(dòng)紅色爆炸聲②H2↑2KOH【效果檢測(cè)】1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)最外層電子數(shù)為2的原子一定是金屬元素。()(2)最外層電子數(shù)大于4的原子一定是非金屬元素。()(3)不容易得電子的原子一定容易失電子。()(4)氧原子的最外層電子數(shù)為6,故其最高正價(jià)為+6。()(5)金屬原子只有還原性。()(6)M層為最外層時(shí)容納的電子數(shù)最多不超過8個(gè)。()(7)已知K的核電荷數(shù)是19,其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。()【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×2.教材中描述“電子一般總是先從內(nèi)層排起,當(dāng)一層充滿后再填充下一層”,當(dāng)M層有電子時(shí),K、L層是否一定充滿電子?【答案】是;當(dāng)M層有電子時(shí),K、L層一定充滿電子,如硫原子K層必須充滿兩個(gè)電子后,再在L層填充8個(gè)電子,M層上才能填充6個(gè)電子。3.在1~18號(hào)元素中,其原子最外層電子只有1個(gè)或2個(gè)電子的元素,可能是哪種元素?該原子一定容易失去電子嗎?【答案】可能是金屬元素或非金屬元素,也可能是稀有氣體元素;不一定。短周期里的1~18號(hào)元素中,最外層有1個(gè)電子的元素有氫、鋰、鈉;最外層有2個(gè)電子的元素有鈹、鎂、氦。He是稀有氣體元素,不易失去電子,也不易得到電子;Li、Na、Be、Mg是金屬元素,H是非金屬元素,均容易失去電子。4.在1~18號(hào)元素中,用元素符號(hào)或化學(xué)式回答下列問題:(1)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)4倍的稀有氣體元素:。(2)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的非金屬元素:。(3)內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的金屬元素:。(4)與水反應(yīng)最劇烈的金屬是。(5)地殼中含量最高的金屬元素是。(6)單質(zhì)氧化性最強(qiáng)的元素是。(7)只有兩個(gè)原子核和兩個(gè)電子組成的分子是。(8)最外層分別為4個(gè)和6個(gè)電子的原子形成的可燃化合物是。(9)最外層有5個(gè)電子的原子所形成的水溶液呈堿性的簡(jiǎn)單氫化物是。(10)由3個(gè)原子組成的電子總數(shù)為10的化合物是?！敬鸢浮?1)Ne(2)Si(3)Li(4)Na(5)Al(6)F(7)H2(8)CO(9)NH3(10)H2O【合作探究】任務(wù)1核外電子排布規(guī)律情境導(dǎo)入有人把核外電子排布形象地比喻成洋蔥切面,表明核外電子根據(jù)能量高低是分層排布的。核外電子的運(yùn)動(dòng)有自己的特點(diǎn),它不像行星繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)有固定的軌道,但卻有經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。當(dāng)一個(gè)原子核外有多個(gè)電子時(shí),電子經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域又有所不同,科學(xué)家把這些區(qū)域稱為電子層。電子在原子核外排布時(shí),總是首先排布在離核最近能量最低的電子層里,即先排布K層,當(dāng)K層排滿后,再排布L層,依次類推。問題生成1.原子核周圍是否真實(shí)存在這樣的殼層?【答案】電子層不是真實(shí)存在的,是科學(xué)家為了使表達(dá)更加形象化,根據(jù)電子經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域而設(shè)想的結(jié)構(gòu)模型。2.根據(jù)核外電子排布的規(guī)律,寫出Na、O、Ca、K+、Cl-的結(jié)構(gòu)示意圖。答案3.和分別違背了電子排布的哪種規(guī)律?【答案】K層最多容納2個(gè)電子;最外層電子數(shù)不超過8。4.核外電子在排布時(shí),是不是一定要先排滿低能量電子層再排高能量電子層?【答案】不一定,要同時(shí)滿足最外層電子數(shù)不超過8,次外層電子數(shù)不超過18的原則,如K:,M層只排8個(gè)電子,N層排1個(gè)電子。5.惰性氣體的化學(xué)性質(zhì)不活潑,一般不易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這與惰性氣體原子的最外層電子數(shù)有什么關(guān)系?【答案】原子最外層8個(gè)電子(K層為最外層時(shí)為2個(gè)電子)的結(jié)構(gòu)為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)?！竞诵臍w納】1.原子核外電子排布規(guī)律及其之間的關(guān)系2.原子核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖微粒符號(hào)→Na鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖離子核外電子排布特點(diǎn)舉例陽(yáng)離子與上周期的稀有氣體元素原子核外電子排布相同陰離子與同周期的稀有氣體元素原子核外電子排布相同【典型例題】【例1】根據(jù)下列敘述,寫出元素名稱并畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖。(1)A元素原子核外M層電子數(shù)是內(nèi)層電子總數(shù)的一半:。(2)B元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍:。(3)C元素原子的質(zhì)子數(shù)為17:。(4)D元素原子的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的14:【答案】(1)磷,(2)硼,(3)氯,(4)氖,【例2】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)大小關(guān)系是()。A.C>D>B>A B.D>B>A>C C.A>D>C>B D.B>A>C>D【答案】A【解析】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元素原子的內(nèi)層電子數(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(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)大小關(guān)系為C>D>B>A?！痉椒记伞?.1~18號(hào)元素原子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)(1)原子核內(nèi)無(wú)中子的原子:H。(2)原子最外層只有1個(gè)電子的元素:H、Li、Na。(3)原子最外層有2個(gè)電子的元素:Be、Mg、He。(4)原子最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素:Be、Ar。(5)原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素:C;原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素:O;原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素:Ne。(6)原子電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素:H、Be、Al。(7)原子電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素:Be。(8)原子次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、Si。(9)原子內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li、P。(10)原子電子層數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素:Li。(11)原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的元素:He、C、S。(12)原子最外層電子數(shù)是電子層數(shù)3倍的元素:O。(13)原子電子層數(shù)是最外層電子數(shù)3倍的元素:Na。2.推斷10e-和18e-微粒的思維模型(1)10電子微粒(2)18電子微?！半p九”微粒:—F、—OH、—NH2、—CH3的相互組合,如:F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3F、CH3OH、CH3NH2。任務(wù)2原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力情境導(dǎo)入我們生活的世界是由元素組成的,我們的人體也是由元素組成的。組成人體的元素中,含量最高的是氧,為65%,碳在人體中含量為18%,居第二位。人體內(nèi)所含有的元素,目前已知的有60多種。問題生成1.從原子結(jié)構(gòu)角度預(yù)測(cè)鈉、鎂與水反應(yīng)的難易程度?！敬鸢浮扛鶕?jù)鈉、鎂的原子結(jié)構(gòu)可以看出它們具有相同的電子層數(shù),但鎂的核電荷數(shù)比鈉的大,鈉的最外層電子數(shù)比鎂的少,故鎂的原子核對(duì)最外層電子的引力更大,最外層電子離核相對(duì)近,故預(yù)計(jì)鈉比鎂更容易失去電子,則鈉與水反應(yīng)比鎂與水反應(yīng)更容易。2.根據(jù)鈉、鎂與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,請(qǐng)回答下列問題:實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論鈉熔成小球,浮于水面,四處游動(dòng),有“咝咝”的響聲,反應(yīng)后溶液變紅鈉與冷水劇烈反應(yīng),化學(xué)方程式為加熱前,鎂條表面附著了少量無(wú)色氣泡,加熱至沸騰后,有較多的無(wú)色氣泡冒出,溶液變?yōu)闇\紅色鎂與冷水幾乎不反應(yīng),能與沸水反應(yīng),化學(xué)方程式為原子的失電子能力:【答案】2Na+2H2O2NaOH+H2↑Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑Na>Mg3.從原子結(jié)構(gòu)角度預(yù)測(cè)鈉、鉀與水反應(yīng)的難易程度。【答案】根據(jù)鉀、鈉的原子結(jié)構(gòu)可以看出它們的最外層電子數(shù)都是1,但鉀的電子層數(shù)為4,鈉的電子層數(shù)為3,故鉀的最外層電子離核更遠(yuǎn),預(yù)計(jì)鉀比鈉更容易失去最外層電子,鉀與水反應(yīng)比鈉與水反應(yīng)更容易?！竞诵臍w納】1.實(shí)驗(yàn)探究鈉、鎂、鉀元素原子的失電子能力強(qiáng)弱元素NaMgK實(shí)驗(yàn)過程用小刀切下一小塊黃豆大小的金屬鈉,用濾紙吸干表面的煤油,放入盛有水并滴加幾滴酚酞溶液的燒杯中,立即蓋上表面皿取一小段鎂條,用砂紙除去表面的氧化膜,放入盛有等量冷水并滴加幾滴酚酞溶液的試管中,用酒精燈加熱試管用小刀切下一小塊與鈉塊大小相似的金屬鉀,用濾紙吸干表面的煤油,放入盛有等量水并滴加幾滴酚酞溶液的燒杯中,立即蓋上表面皿實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象鈉浮在水面上,熔成一個(gè)閃亮的小球,向四周游動(dòng),發(fā)出“咝咝”的響聲,酚酞溶液變紅鎂片幾乎沒有變化,溶液加熱至沸騰后,鎂片上有大量氣泡冒出,酚酞溶液變紅鉀與水立即劇烈反應(yīng),小球浮在水面上,四周游動(dòng),有輕微爆炸聲并著火燃燒,酚酞溶液變紅化學(xué)方程式2Na+2H2O2NaOH+H2↑Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2K+2H2O2KOH+H2↑結(jié)論與水反應(yīng)的劇烈程度:K>Na>Mg2.判斷依據(jù)3.原子結(jié)構(gòu)與元素原子得失電子能力的關(guān)系(1)影響因素:最外層電子數(shù)、核電荷數(shù)、電子層數(shù)。(2)規(guī)律:①若原子的電子層數(shù)相同,則核電荷數(shù)越大,最外層電子離核越近,原子越難失電子而越容易得電子。②若原子的最外層電子數(shù)相同,則電子層數(shù)越多,最外層電子離核越遠(yuǎn),原子越容易失電子而越難得電子。(3)應(yīng)用:①金屬在化學(xué)反應(yīng)中通常表現(xiàn)為失電子,失電子能力越強(qiáng)的金屬元素,其化學(xué)反應(yīng)程度越劇烈。②非金屬在化學(xué)反應(yīng)中通常表現(xiàn)為得電子,得電子能力越強(qiáng)的非金屬元素,其化學(xué)反應(yīng)程度越劇烈。【典型例題】【例3】對(duì)四種元素G、L、M、R進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):金屬實(shí)驗(yàn)GLMR和冷水反應(yīng)不反應(yīng)慢慢反應(yīng)未做實(shí)驗(yàn)未做實(shí)驗(yàn)和2mol·L-1鹽酸反應(yīng)溶解并放出氣體溶解并放出氣體不反應(yīng)不反應(yīng)和Rn+的水溶液反應(yīng)溶解并形成新的沉淀未做實(shí)驗(yàn)溶解并形成新的沉淀未做實(shí)驗(yàn)根據(jù)表中所給實(shí)驗(yàn)結(jié)果,這四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的正確順序是()。A.L、G、R、M B.G、L、M、RC.L、G、M、R D.L、R、G、M【答案】C【解析】G和冷水不反應(yīng),L與冷水慢慢反應(yīng),可知L的活動(dòng)性比G的強(qiáng);G、L與鹽酸反應(yīng)并放出氣體,M、R不反應(yīng),可知G、L的活動(dòng)性比M、R的強(qiáng);G、M與Rn+的水溶液反應(yīng)并生成新的沉淀,可知G、M的活動(dòng)性比R的強(qiáng)。由上可知,四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)長(zhǎng)、G、M、R?！纠?】下列敘述能證明金屬A比金屬B更活潑的是()。A.A原子的最外層電子數(shù)比B原子的最外層電子數(shù)少B.A原子電子層數(shù)比B原子的電子層數(shù)多C.1molA從酸中置換生成的H2比1molB從酸中置換生成的H2多D.常溫時(shí),A能從水中置換出氫氣,而B不能【答案】D【解析】金屬A比金屬B活潑的依據(jù)是A比B更易失去電子,而失電子的能力取決于其與酸(或H2O)反應(yīng)置換出氫氣的難易程度?！倦S堂檢測(cè)】1.下列是幾種粒子的結(jié)構(gòu)示意圖,有關(guān)說(shuō)法不正確的是()。A.①和②屬于同種元素B.②屬于稀有氣體元素C.①和③的化學(xué)性質(zhì)相似D.④屬于金屬元素【答案】B【解析】A項(xiàng),①和②分別是O和O2-,都屬于氧元素,正確;B項(xiàng),②屬于氧元素,不屬于稀有氣體元素,錯(cuò)誤;C項(xiàng),③為硫原子,①為氧原子,其最外層上均有6個(gè)電子,化學(xué)性質(zhì)相似,正確;D項(xiàng),④為金屬元素鈉,正確。2.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)是其內(nèi)層電子總數(shù)一半的元素種類有()。A.1種 B.2種C.3種 D.4種【答案】B【解析】在核電荷數(shù)為1~18的元素中,符合題述要求的元素原子的電子排布分別為2、1和2、8、5,為L(zhǎng)i、P,故只有2種。3.已知鋇的金屬活動(dòng)性介于鉀和鈉之間,則下述說(shuō)法中可能實(shí)現(xiàn)的是()。A.鋇可從氯化鉀溶液中置換出鉀B.鋇可從冷水中置換出氫氣C.鋇可從氯化鈉溶液中置換出鈉D.在溶液中,鋇離子可氧化金屬鋅,