核外电子排布的规律 1 . 核外电子运动的特征 (1 ) 核外电子运动的特点: 由于电子的质量很小, 运动的空间范围很小, 运动的速度极快。 所以无法用描述宏观运动物体的方法来描述它的运动轨道, 不能测定或计算出它在某一时刻所处的位置, 只能指出它在原子核外空间某处出现机会的多少。 核外电子的运动特征——绕核外作高速运动。 其意义是: ①电子运动的区域不同各种能量不同的电子各自在自己的区域中运动, 在含有多个电子的原子里, 电子的能量是各不相同的。 ②离核近的电子能量低, 相反离核远的能量高。 也即能量低的电子通常在离核近的区域运动,能量高的电子在离核远的区域运动。 2、 核外电子的运动状态。 (1) 核外电子的分层排布, 电子是分层排布的——我们用电子层来表明离核远近区域的不同。 电子层为 一 二 三 四 五 六 七 K L M N O P Q 电子能量由低到高 、 电子离核由近到远 在含有多个电子的原子里, 电子依能量高低分层排布: 电子层序数 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 电子能量 电子离核由近到远, 电子能量由低到高 (2) 原子核外电子的排布是有一定规律的。 讨论: ① K、 L、 M、 N 电子层上最多是可容纳的电子数有多少个? ②原子的最外层电子数最多是几个? ③核外电子排布的规律是什么? ④元素的性质与最外层电子的数目的关系是什么? ① 各电子层最多可容纳的电子数为 2n2个(n 表示电子层的序数) K L M N 2 8 18 32 ② 最外层电子数目不超过 8 个, K 层只能是 2 个, 次外层电子数目不超过 18 个, 倒数第三层数目不超过 32 个。 ∴当 M 层为最外层时, 最多可容纳的电子数 8 个 当 M 层不是为最外层时, 最多可容纳的电子数 18 个 ③ 核外电子一般总是从能量低的内层逐步排列到能量最高的电子层里。 从 K 层————→Q 层 最外层电子数为 8(K 层为 2) 的结构为稳定结构, ∴稀有气体性质稳定, 不易与其它物质反应。 注: 以上四条规律是相互联系的, 不能孤立地理解。 3、 原子结构示意图与电子式 (1) 原子结构示意图。 (2) 电子式 电子式是表示微粒最外层电子结构的化学式。 通常是在元素符号的周围, 用小黑点· (或×)等符号表示元素的原子或离子的最外层电子个数。 由于中性原子既没有得电子, 也没有失电子, 所以书写电子式时应把原子的最外层电子全部排列在元素符号周围。 排列方式为在元素符号上、 下、 左、 右四个方向, 每个方向不能超过 2 个电子。 例如, ⋅H、⋅⋅N. .. .、⋅⋅O. .. .、⋅⋅F... . 4、 最外层电子数与元素性质的关系 (1) 当最外层电子数是 8 个(K 层 2 个), 为稳定结构, 性质稳定, 不易发生化学反应。(稀有气体) (2) 当最外层电子数较少时, 易失去电子, 表现为金属性; 同电子层时, 最外层电子数越少, 其金属性越强, 性质越活泼。 (3) 当最外层电子数较多时, 易得到电子, 表现为非金属性, 同电子层时, 最外层电子越多, 其非金属性越强。 一般最外层电子数<4。 为金属。 一般最外层电子数≥4。 非为金属。 元素的推断: (1) 原子中无中子的原子: H (2) 最外层电子数与 K 层电子数相同的是: Be、 Mg、 Ca (3) 最外层电子数=次外层电子数的元素: Be、 Ar (4) 最外层电子数是次外层电子数 2 倍的元素是: C (5) 最外层电子数是次外层电子数 3 倍的元素是: O (6) 最外层电子数是次外层电子数 4 倍的元素是: Ne (7) 最外层电子数与电子层数相等的元素是: H、 Be、 Al (8) 最外层电子数是电子层数 2 倍的元素是: He、 C、 S (9) 最外层电子数是电子层数 3 倍的元素是: O (10) 最外层电子数是电子层数 4 倍的元素是: Ne (11) 次外层电子数是最外层电子数 2 倍的元素是: Si (12) 核电荷数是电子层数的 5 倍, 是最外层电子数的 3 倍的元素是: P 5、 离子——原子或原子团得失电子后形成的带电微粒称为离子。 离子也是构成物质的一种微粒。 离子: 带电的原子或原子团 (1) 表示方法及意义: 如 Fe3+ : (2) 离子结构示意图的认识 原子结构示意图和离子结构示意图的比较: 以 Cl 和 Cl-,Na 和 Na+为例 Cl Cl- +17 2 8 7 +17 2 8 8 注意: 与原子示意图的区别: 质子数 = 电子数则为原子结构示意图 原子数 ≠ 电子数为离子结构示意图(3) 与原子的区别与联系 粒子的种类 原 子 离 子 阳离子 阴离子 区 别 粒子结构 质子数=电子数 质子数>电子数 质子数<电子数 粒子电性 不显电性 显正电性 显负电性 符 号 用元素符号表示 用阳离子符号表示 用阴离子符号表示 同种元素的 原子与离子比较: ①质子数②电子数及最外层电子数 ③电子层数 ① 元素符号表示原子核和内层电子; ② 表示一个最外层电子 ③ 单原子阳离子的电子式为相应粒子的粒子符号: 如 ④ 单原子阴离子和多原子阳离子需用形式来表达。 如:; 【典型例题讲解】 例1 . 下列说法中肯定错误的是() (A) 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 ) 某离子的核电荷数与最外层电子数相等 答案: (B ) 例2 . 已知元素 X、 Y 的核电荷数分别是 a 和 b, 它们的离子 X m+和 Y n- 的核外电子层结构相同, 则下列关系式正确的是() (A) a=b+m+n (B ) a=b-m+n (C ) a=b+m-n (D ) a=b-m-n 答案: (A) 例3 . 道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。 他的学说中, 包含有下述3 个论点: ①原子是不能再分的粒子; ②同种元素的原子的各种性质和质量都相同; ③原子是微小的实心球体。 以现代的观点看, 你认为这3 个结论中, 不确切的是() (A) ③(B ) ①③(C ) ②③(D ) ①②③ 答案: (D ) 例4 . 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 ) 硼原子和氦原子 (C ) 氯原子和碳原子(D ) 碳原子和铝原子 解析: 答案: (D ) 例5 . A, B , C 三种元素的原子具有相同的电子层数, 而且B 的核电荷数比A大2 , C 的质子数比B 多4 , 1molA 与水反应, 生成 1gH2, 这时A转化成氖原子电子层结构的离子, 试判断A, B, C 各是什么元素? 解析: 由题意可知, A为该题的关键元素, 它的阳离子有氖原子的电子层结构, 说明A 元素原子有三个电子层; 又根据A与水反应置换出氢的情况, 可计算出A为+1 价元素, 则确定A为金属钠, B 的核电荷数比A大2 , 推得B 为铝, C 为氯。 例6 . 有A、 B 、 C 三种元素, A元素的原子最外层电子数是2 , B 元素的原子最外层得到2 个电子就达到稳定结构, C 元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3 倍。 则这三种元素组成的化合物可能是 () (A) ABC3 (B ) ABC2 (C ) ABC4 (D ) A2BC3 解析: 依题意, A元素在化合物中呈+2 价, B 元素最高正价为+6 价, 但也可能显+4 价(如硫元素),C 元素为氧。 呈-2 价, 将A、 B 、 C 可能存在的化合价代入(A) ~(D ) 中, (A)、(C ) 各元素化合价代数和为零, 则(A)、(C ) 化合物可能存在。 1. 周期表中 16 号元素和 4 号元素的原子相比较, 前者的下列数据是后者的 4 倍的是 A. 电子数 B. 最外层电子数 C. 电子层数 D. 次外层电子数 2. 原子序数 11 依次增加到 17, 下列所述递变关系中, 错误的是 ①电子层数逐渐增多 ②原子半径逐渐增大 ③最高化合价逐渐增大 ④最低化合价从-4 到-1 A、 ①② B、 ③④ C、 ①③ D、 ②④ 3. 下列微粒半径的比较中, 正确的是 A、 Na+>Na B、 Ca2+ >Cl- C、 Mg>Na D、 S>O 4. 下列各微粒中, 核外电子总数相等的是 A、 Na 和 Na+ B、 N2 和 CO2 C、 NH4+ 和 H3O+ D、 H2S 和 H2O 5. 下列各微粒半径之比大于 1 的是 A. Na+/ Na B. S2-/ S C. S/ Al D. F-/O2- 6. 对第 n 电子电子层, 若它作为原子的最外层, 则容纳的电子数最多与(n-1) 层的相 同;当它作为次外层, 则其容纳的电子数比(n+1) 层上电子数最多能多 10 个, 那么第 n 层为 A. L 层 B. M 层 C. N 层 D. 任意层 7. A 元素的阳离子、 B 元素的的阴离子都具有相同的电子层结构。 则 A、 B 元素原子序数大小是 (A) BB>C B、 原子序数 A>B>C C、 离子半径: A2->C->B2+ D、 最外层电子数: C>A>B 9. A 元素的原子最外层电子数是 a, 次外层电子数是 b; B 元素的原子 M 层电子数是 (a-b), L 层电子数是(a+b), 则 A、 B 两种元素形成的化合物的化学式可能表示为 A. B3A2 B. BA2 C. A3B2 D. AB2 10. 用 A.质子数 B.中子数 C.核外电子数 D.最外层电子数 E.电子层数 填写下列空白: (1) 原子种类由 决定; (2) 元素种类由 决定; (3) 核电荷数由 决定。 (4) 元素的化学性质主要由 决定; (5) 元素的原子半径由 决定; (6) 元素的化合价主要由 决定; 11. 元素最高正化合价为+6, 其负化合价为________。 某元素 R 与氢形成的气态氢化物的化学式为 RH3, 其最高价氧化物的化学式为____________。 12. 同 NH4+中含的质子数、 电子数都相等的单原子核阳离子, 它的原子序数是 13. ①原子核外第 N 电子层最多可容纳 个电子, 当 N 层为最外层时最多可容纳 个电子, 当 N层为次外层时最多可容纳 个电子。 ②原子序数在 20 号以前的元素, 原子最外层电子数等于次外层电子数的有____种 ③最外层电子数是次外层电子数 3 倍的元素与核电核数为 12 的元素形成的化合物的化学式_______. 14. 有 X、 Y 两种原子, X 原子的 M 层比 Y 原子的 M 层少 3 个电子, Y 原子的 L 层电子数恰好是 X 原子 L 层电子数的二倍, 则 X 为 , Y 为 15. 有 A、 B、 C、 D、 E 五种微粒: ①A 微粒核内有 14 个中子, 核外 M 电子层上有 2 个电子; ②B 微粒得到 2 个电子后, 其电子层结构与 Ne 相同; ③C 微粒带有一个单位的正电荷, 核电荷数为 11; ④D 微粒核外有 18 个电子, 当失去 1 个电子时呈电中性; ⑤E 微粒不带电, 其质数量为 1。 依次写出 A、 B、 C、 D、 E 五种微粒的符号: 、 、 、 、 ; 16. 今有 结构示意图, 试指出 x 的可能数值及相应微粒名称和符号, +X 8 2 并画出该微粒的结构示意图。 高考题目: 1、(2004 年北京春) 某元素的两种同位素, 它们的原子具有不同的 A. 质子数 B. 质量数 C. 原子序数 D. 电子数 2、(2004 年广东卷) 下列各组物质中, 互为同位素的是 A、 重氢、 超重氢 B、 氧、 臭氧 C、 红磷、 白磷 D、 乙酸、 丙酸 3、(2004 年江苏卷) 我国的“神舟五号” 载人飞船已发射成功, “嫦娥” 探月工程也已正式启动。 据科学家预测, 月球的土壤中吸附着数百万吨的He32, 每百吨He32核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。 在地球上, 氮元素主要以He42的形式存在。 下列说法正确的是 A.He42原子核内含有 4 个质子 B.He32和He24互为同位素 C.He32原子核内含有 3 个中子 X 值 微粒符号 D.He42的最外层电子数为 2, 所以He42具有较强的金属性 5. (2004 年全国 1) 下列关于原子的几种描述中,不正确的是 A. O18与 F19具有相同的中子数 B. O16与 O17具有相同的电子数 C. C12与 C23具有相同的质量数 D. N15与N14具有相同的质子数 7. (2004 年全国) 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 +9. (2004 年全国) 2003 年, IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会) 推荐原子序数为 110 的元素的符号为 Ds, 以纪念该元素的发现地(Darmstadt, 德国)。 下列关于 Ds 的说法不正确的是 ( ) A. Ds 原子的电子层数为 7 B. Ds 是超铀元素 C. Ds 原子的质量数为 110 D. Ds 为金属元素 18、(2005 年上海) 下列离子中, 电子数大于质子数且质子数大于中子数的是( ) A、 D3O+ B、 Li+ C、 OD¯ D、 OH¯ (2005 年辽宁卷) 在下列分子中, 电子总数最少的是 A H2S B O2 C CO D NO (2004 年北京春) 周期表前 20 号元素中有 A、 B、 C、 D、 E 五种元素。 已知它们都不是稀有气体元素, 且原子半径依次减小, 其中 A 和 E 同族, A 与 C、 B 与 E 原子的电子层数都相差 2, A、 B 原子最外层电子数之比为 1 : 4。 (1) 写出元素符号: B 、 D 、 E 。 (2) A 和 C 能以原子数 1 : 1 形成一种化合物, 写出该化合物的化学式: 。 ...