高中化学-112-核外电子排布同步精练精析-鲁科版必修21.doc

1.1.2 核外电子排布
【知能创新导学】
【典例导悟】
【典例1】在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与第（n-1）层相同；当它作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层多10个。则对此电子层的判断正确的是
A.必为K层 B.必为L层
C.必为M层 D.可为任意层【规范解答】选C。根据核外电子排布规律，最外层不超过8个电子，而K层最多可容纳2个电子，L层最多可容纳8个电子，M层最多可容纳18个电子。当n层为最外层时，最多可容纳8个电子，而第（n1）层也可容纳8个电子，则（n-1）层为次外层，故n层应为M层；当n为次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层多10个，则证明n层最多可容纳18个电子，也就应为M层。【互动探究】原子的第（n-1）层最多可容纳多少个电子？当（n-1）层为最外层时最多可容纳多少个电子？当（n-1）层为次外层时，最多可容纳多少个电子？提示：（n-1）层最多可容纳2（n-1）2个电子，当
（n-1）层为最外层时最多可容纳8个电子（K层除外）；当（n-1）层为次外层时最多可容纳18个电子（K、L层除外）。
【变式训练】（2010·宣城同步检测）元素A原子的L电子层比元素B原子的L电子层少3个电子，B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个，则A、B形成的化合物的化学式可能为( )
A.B2A3 B.B3A2
C.A2B3 D.BA2
【解析】选B。A原子L层比B原子L层少3个电子，所以A原子核外只有2层，L层未满；B原子电子总数比A原子多5个，所以B原子核外有3层，且M层电子数为2，L层电子数为8，B为Mg元素，所以A原子L层电子数为8-3=5个，A为N元素，A、B形成化合物为Mg3N2。
【典例2】核电荷数小于18的三种元素X、Y、Z，原子序数依次变小，原子核外电子层数之和是5。X元素原子最外电子层上的电子数是Y和Z两元素原子最外电子层上的电子数的总和；Y元素原子的最外电子层上的电子数是它的电子层数的2倍，X和Z可以形成XZ3的化合物。
请回答：
（1）X元素的名称是______ ；Y元素的名称是；Z元素的名称是 _____。
（2）XZ3化合物的化学式是 ______ 。
（3）分别写出X、Y的最高价含氧酸的化学式：_____、______ 。
【思路点拨】解答本题要注意以下三点：
（1）由X和Z可形成XZ3化合物，可知，X、Y、
Z均不是稀有气体元素；
（2）由Y的最外层电子数是电子层数的2倍，结合X
的原子序数大于Y，可确定Y元素；
（3）应用其他条件，确定X和Z元素。
【自主解答】先考虑Y元素：①如果Y元素的电子层数为1，则最外层电子数为2，是He元素，不合理；②如果Y元素的电子层数为2，则最外层电子数为4，是C元素；③如果Y元素的电子层数为3，则最外层电子数为6，是S元素。根据X、Y、Z的原子序数依次减小，可知X的电子层数也等于3，与题目给出的三元素原子核外电子层数之和等于5不符。所以，Y元素为C，电子层数为2。
可以推定，X的电子层数为2，Z的电子层数为1，所以Z为H元素。
X能与Z形成XZ3，则X为N元素，XZ3为NH3。
答案：（1）氮 碳 氢 （2）NH3
（3）HNO3 H2CO3
【变式训练】下列说法中肯定错误的是（ ）
A.某原子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
【解析】选B。本题主要考查核外电子的排布规律。K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18；K层上可排1个电子，也可排2个电子，所以A项有可能；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层上最多只能排18个电子，又18<8×4，所以B项一定是错误的；C项，K层上最多只能排2个电子，2×4=8，即M层和L层都为8个电子的离子结构示意图为 ，K+、Ca2+等均有可能；对D项来说，最外层电子数可为2或8，核电荷数与最外层电子数相等，可有两种情况，一种是均为2，但这种情况只能是原子，另一种是均为8，核电荷数为8的元素为氧，O2-的最外层电子数也为8，所以D项有可能。
【学业达标训练】
1.某元素原子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
【解析】选A。核外有K、L、M三层，M层上有4个电子，则K、L层已排满，每层电子数分别为2、8，则该原子结构示意图为 故选A。
2.（2010·宿迁高一检测）Na和Na+两种粒子中，不相同的是（ ）
①核内质子数 ②核外电子数
③最外层电子数 ④核外电子层数
A.①② B.②③ C.③④ D.②③④
【解析】选D。Na与Na+的核内质子数均为11，相同；核外电子数Na+为10，Na为11,不同；最外层电子数Na为1，Na+为8，不同；核外电子层数Na为3，Na+为2，不同，故选D。
3.下列关于核外电子排布的说法中不正确的是（ ）
A.第n层电子层最多可容纳的电子数为2n2
B.第二电子层中最多可容纳的电子数为8
C.最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层
D.最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层
【解析】选C。当第34、5、6、7等电子层作为最外电子层时，其能容纳的最大电子数目也是8。
4.根据下列原子结构示意图的共同特征，可把
三种微粒归为一类，下面的微粒可以归入此类的是（ ）

【解析】选C。题中三种微粒归类的依据是均为阳离子。A项表示氖原子，B项表示S2-，C项表示Mg2+，D项表示F-，故选C。
5.两种元素原子的核外电子层数之比与它们的最外层电子数之比相等。在周期表中的前10号元素中，满足上述关系的元素共有（ ）
A.1对 B.2对 C.3对 D.4对
【解析】选B。前10号元素处在前两周期中，核外电子层数只有1、2两种可能。因此，核外电子层数之比只能是1∶2。前两周期只有2对元素H和Be、He和C，它们的最外层电子数分别为1和2、2和4。
6.A+、B2+、C-、D2- 4种离子具有相同的电子层结构，现有以下排列顺序，其中按核电荷数由大到小排列的是（ ）
A.B2+＞A+＞C-＞D2- B.D2-＞C-＞A+＞B2+
C.C-＞D2-＞A+＞B2+ D.B2+＞A+＞D2-＞C-
【解析】选A。由题意知：A+是失去1个电子的阳离子，B2+是失去2个电子的阳离子，两者核外电子排布相同，所以核电荷数：B2+＞A+；D2-是得到2个电子形成的阴离子，C-是得到1个电子形成的阴离子，两者核外电子排布相同，所以核电荷数：C-＞D2-。所以核电荷数：B2+＞A+＞C-＞D2-。
7.（2010·马鞍山高一检测）X元素原子的最外层电子数与次外层电子数的差值等于电子层数；Y元素原子的L层电子比X元素的最外层电子多2个，则X与Y所形成的常见化合物可能为（ ）
A.XY2 B.X2Y C.XY4 D.XY3
【解析】选A。若X电子层数为2，则其最外层电子数为2+2=4，X为C元素；若X电子层数为3，则最外层电子数为3+8=11，不符合题意；所以X为C，则Y的L层电子数为2+4=6，Y为O元素，X、Y形成的常见化合物为CO、CO2。
8.A、B、C、D四种元素，它们原子的核电荷数均小于18，且依次递增，A原子核内仅有一个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍。
试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：
A _____ ，B ______ ，C _______ ，D ______ 。
【解析】A原子核内仅有一个质子，则A为氢元素；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍，则其核外第一层电子数为2，第二层电子数为6，所以D为氧元素；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等则B的核电荷数为6，所以B为碳元素；B原子的最外层电子数为4，它与H的最外层电子数之和与C的最外层电子数相等，则C原子的最外层电子数为5，C为氮元素。
答案：H C N O
9.有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的质子数依次增大，且都小于20，其中X、Z是金属元素；V和Z元素原子的最外层都只有一个电子；W元素原子的最外层电子数比Y元素原子的最外层电子数多2，且含有2个电子层的W元素原子L层电子数是K层电子数的4倍；X元素原子的最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半。回答下列问题：
（1）V是_____，X是_____，Z是 _____。（填元素符号）
（2）V的一种核素中质子数为中子数的1/2，则该核素的符号为_____，是常用于制造______的原料。
（3）W元素的原子结构示意图为______。
（4）X的最高价氧化物的水化物分别与Y、Z的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为_________________、
___________________________________【解析】本题的突破口是W元素原子L层电子数是K层电子数的4倍。由此可知：W是10号元素Ne；Y的原子序数大于W小于20且最外层电子数比W少2，则Y是S；X的最外层电子数为3，且X是金属元素，原子序数大于W，知X为Al；由Z是金属元素，最外层电子数为1，且原子序数大于Y知Z为K；因V最外层电子数为1，且不是金属元素，故V是H。
答案：（1）H Al K （2） 氢弹
（3）
（4）Al（OH）3+3H+ ==== Al3++3H2O
Al（OH）3+OH- ==== [Al(OH)4]-
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.（2010·三明高一检测）根据元素的核电荷数，不能确定该元素原子的（ ）
A.质子数 B.中子数
C.最外层电子数 D.电子层数
【解析】选B。核电荷数等于质子数；根据核电荷数画出原子核外电子排布示意图，即可确定电子层数和最外层电子数；一种元素可能有多种同位素原子，所以中子数不能确定。
2.下列说法正确的是（ ）
A.某单核粒子的核外电子排布为，则该微粒一定是氩原子
B.最外层只有3个电子的元素一定是金属元素
C. 与H3O+具有相同的质子数和电子数
D.最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
【解析】选C。选项A的微粒还可以是K+、Cl-、S2-、Ca2+等；B项中最外层为3个电子的元素可以是硼元素，但硼是非金属元素；D项中最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是碳，而碳元素的原子最外层有4个电子，既难得到电子成为8电子稳定结构，也难失去电子成为2电子稳定结构。
3.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1个电子的元素一定是金属元素
B.最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C.原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D.核电荷数为17的元素容易获得1个电子
【解析】选D。在核电荷数为1～18的元素中，最外层电子数只有1个的元素有H、Li、Na，其中H为非金属元素；最外层电子数只有2个的元素有He、Be、Mg，其中He为非金
属元素；原子核外各层电子数相等的只有Be，它是金属元
素；核电荷数为17的元素的原子结构示意图为 ，可以看出其最外层有7个电子，很容易获得1个电子而成为8个电子的稳定结构。
4.某元素R原子的核外电子数等于核内中子数，该元素（相对原子质量的整数部分与R原子的质量数相同）的单质R 2.8 g与氧气充分反应，可得到6.0 g化合物RO2，则该元素的原子（ ）
A.具有3个电子层 B.具有2个电子层
C.最外层电子数为6个 D.质子数大于中子数
【解析】选A。设该元素的相对原子质量为x，则单质R的相对原子质量为x，
R + O2 ======= RO2
x 32
2.8 g 6.0 g-2.8 g
列式可解得：x=28，则R原子的质量数A=28。由题意知，对于R原子而言：质子数=中子数，则R原子：核内质子数Z=A÷2=28÷2=14,此为硅元素，原子结构示意为： 。
5.（2010·荆州高一检测）原子的质子数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n+1，原子核内质子数为2n2-1。下列有关X的说法中不正确的是（ ）
A.X能形成化学式为X（OH）3的碱
B.X可能形成化学式为KXO3的含氧酸钾盐
C.X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D.X能与某些金属元素形成化合物
【解析】选A。由最外层电子数2n+1＜8可知n＜3.5，所以n=1或2或3；当n=1时其原子结构示意图为 不符合核外电子排布规律；当n=2时，原子结构示意图为 ，X为N；同理n=3时，X为Cl；综上分析A项不正确。
二、非选择题（本题包括3小题，共30分）
6.（10分）已知第2周期L层电子数都为偶数的A、B两种非金属元素能形成两种常见化合物，且两种元素在自然界中都有两种常见的同素异形体，其中A元素的一种同素异形体M具有导电性。请回答下列问题：
（1）写出两种元素的名称A ______ ；B ______。
（2）写出A元素原子的结构示意图 ______ 。
（3）元素C的气态氢化物由4个原子构成，且核外共10个电子，则C的最高价氧化物对应的水合物与A单质反应的化学方程式为______
（4）写出A、B两种元素形成的一种常见化合物与少量NaOH溶液反应的离子方程式 _________________。
【解析】第2周期L层电子数为偶数的元素有Be、C、O、Ne，由两种元素都为非金属元素，且能形成常见化合物知为C、O两种元素，A元素的同素异形体M能导电，所以M为石墨。由题意知C为氮元素，其最高价氧化物对应的水化物为硝酸。该反应为浓硝酸与碳的反应。CO2与少量NaOH溶液反应生成NaHCO3。
答案：（1）碳 氧
（2）
(3)C+4HNO3（浓）======CO2↑+4NO2↑+2H2O
（4）CO2+OH- ====
7.（11分）（思维拓展题）已知X、Y、Z都是核电荷数小于18的元素，它们的原子核内质子数依次递增。X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层的三倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物，则（1）X的名称是 ______ ，Y的名称是 _____ ，Z的名称是 ______ 。
（2）由Y和Z组成，且Y和Z的质量比为7∶20的化合物的化学式（分子式）是 _______ 。
（3）由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是和 ______ 。
（4）X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、Y、Z元素的原子的个数比为4∶2∶3，该盐的化学式（分子式）是 __。
【解析】本题主要考查原子核外电子排布，化学式的求算， 同时考查了学生的推理能力。
（1）根据原子的电子层数与它的核外电子总数相同得X为氢元素；根据题意知，Z原子核外电子排布为 ，Z为氧元素；由题中信息知Y为氮元素。
（2）N（N）∶N（O）= ∶ =2∶5，故该化合物的化学式为N2O5。
（3）X2Z为H2O，其分子中有10个电子。符合条件的离子为 ，OH-。
（4）X、Y、Z原子个数比为4∶2∶3的盐为NH4NO3。
答案：（1）氢 氮 氧 （2）N2O5
（3） OH- （4）NH4NO3
［实验·探究］
8.（9分）现有部分原子序数为1～18号元素的性质或原子结构如下表：
[
（1）元素T的原子结构示意图为 _______ 。
（2）将元素Y与氢元素形成的一种离子与强碱溶液反应放出刺激性气味的气体，写出该反应的离子方程式 ______
____________________ 。
（3）探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。T、X、Y、Z四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是 _________，理由是 ______。五种元素的单质中化学性质明显不同于其他四种单质的是，理由是 ___________________ 。
（4）T元素的一种氧化物与Z元素的单质都能使品红试液退色，如何区分两者？简述实验操作及结论。
___________________________________________【解析】本题涉及到原子核外电子排布规律的考查，综合原子结构、物质推断、探寻物质的性质差异等知识，创新性强，既需丰富的基础知识，又需要一定的探究创新能力。
根据表格中元素的性质或原子结构判断出五种元素分别为S、C、N、Cl、Al，再根据具体规律解决本题。
答案：（1）
(2) +OH- ==== NH3↑+H2O（3）H2CO3 H2CO3为弱酸 Al属于金属元素，其他为非金属元素
（4）将退色后的溶液加热，如果能恢复原来的红色，则通入的是SO2，如果不能恢复红色，则通入的是Cl2