核外电子排布与离子作用：理解与优化

没有哪一个问题像这个问题那样对你的进步和发展更无益了,这个问题就是你不能创造性地提出任何问题．创造性提问是知识创新的开始,你要学会把握挑战的机会,在知识创新的激流中享受搏击的乐趣．

知能概述

一、原子核外电子绕核做高速运动,且依能量的不同分层运动,又称分层排布,其能量由第一层向外依次增高,核外电子排布规律如下:

①稀有气体元素的原子具有最外层8个电子(氦是2个)的稳定结构;

②金属元素原子的最外层电子数一般少于4个;

③非金属元素原子的最外层电子数一般等于或多于4个;

④在每一电子层上最多可容纳的电子数为2n2个(n为电子层数)．

二、带电荷的原子或原子团称为离子,如:Cl－,等．

金属元素原子易失电子成为阳离子,非金属元素原子易得电子成为阴离子,由阴阳离子相互作用可构成不显电性的化合物．

相互关系:离子所带的电荷数＝该原子失去或得到电子的数目．

①原子中:核电荷数＝质子数＝核外电子数,如Na,Mg,O,Cl．

②阳离子中:核电荷数＝质子数＞核外电子数,如Na＋,Mg2＋．

③阴离子中:核电荷数＝质子数＜核外电子数,如Cl－,O2－．

三、离子符号

问题解决

例1　某阳离子的结构示意图为,则x的数值可能是(　)．

A．9　B．10　C．12　D．17

(湖南省竞赛题)

原子核外电子排布可用原子结构示意图表示,如:

解题思路　原子失去电子,带正电荷,形成阳离子,原子核外最外层电子少于4时易失电子．、最外层电子数多于4,易得电子;为稳定结构,难以得失电子;当n＝12时,,易失电子,形成阳离子．

例2　2007年10月24日,我国使用“长征三号甲”运载火箭将“嫦娥1号”送上月球轨道,其任务之一是探测月球上氦3(质子数为2,中子数为1的原子)资源．下列氦3原子的原子结构示意图中正确的是(　)．

(全国复赛题)

解题思路　氦(He)原子核中有2个质子,则核外电子数与其相等,也为2,原子核外电子排布时,第一电子层可以容纳2个电子．注意分辨氦3中的3,不能误认为原子序数为3或原子核中有3个质子．

例3　如图为甲、乙两种微观粒子的结构示意图,下列关于这两种离子的说法中,完全正确的是(　)．

例3图

A．粒子甲不显电性,粒子乙带正电荷

B．甲、乙两种微观粒子属于同一种元素

C．甲、乙两种微观粒子的化学性质均比较稳定

D．粒子甲是阴离子,粒子乙是原子

(山东省济南市中考题)

解题思路　分析两粒子结构特征．

1．粒子中质子数与核外电子数不同,且电子数都大于质子数．

2．甲、乙两粒子质子数不同．

3．最外层电子数目均为8,属于稳定结构,结构决定化学性质．

例4　右图是某原子的结构示意图．下列关于该原子的说法不正确的是(　)．

A．属于金属元素原子

B．最外层电子数为7

C．容易得到电子

D．有3个电子层

例4图

(广东省广州市中考题)

解题思路　原子的结构与其化学性质有密切关系,特别是最外层电子数目多少,可决定其得失电子的难易、元素的分类(金属、非金属、稀有气体等)、氧化性与还原性的强弱．当最外层电子数相同时,可参考电子层数目进行比较．

例5　有一由Na＋,Mg2＋,Cl－,离子组成的溶液,已知Na＋,Mg2＋,Cl－的个数比为3∶7∶9,若已知Na＋的离子个数为3n,则溶液中离子的个数为(　)．

A．3n　B．4n　C．n　D．6n

解题思路　溶液呈电中性,溶液中正、负电荷总数相等,设离子个数为x,则3n＋7n×2＝x·2＋9n,x＝4n．

例6　按照原子核外电子排布规律,各电子层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层数,其中,最外层电子数不超过8个,次外层不超过18个)．1999年已发现了核电荷数为118的元素,其原子核外电子层排布是(　)．

A．2,8,18,32,32,18,8　B．2,8,18,32,50,8

C．2,8,18,32,18,8　D．2,8,18,32,50,18,8

解题思路　从题给信息中找到解题线索,再逐一排除与题目要求不符合的选项．已知在一个原子中,其核内质子数等于核外电子数,又从题给信息中知道,次外层电子排布时不能超过18个电子,B选项违背此规律,而C、D中电子数均与质子数不等．

1．据科学家预测,月球的土壤中吸附着百万吨的氦(He-3),其原子核中质子数为2、中子数为1,每百吨氦(He-3)核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量．下列关于氦(He-3)元素的说法正确的是(　)．

A．原子核外电子数为3

B．相对原子质量为2

C．原子结构示意图为

D．原子结构示意图为

(江苏省竞赛题)

2．已知某粒子的结构示意图为,且x－y＝9．该粒子符号可能为(　)．

A．K＋　B．Cl－　C．Cl　D．Ar

(2020年湖北省武汉市元月调考题)

3．下列说法错误的是(　)．

A．阳离子一定带有正电荷

B．带电荷的原子团一定是酸根

C．具有相同质子数的粒子不一定是同一种元素

D．最外层电子数为8的粒子不一定是稀有气体元素的原子

(甘肃省兰州市竞赛题)

4．下列原子结构示意图中,表示相对稳定结构的是(　)．

(2019年江苏省南京市中考题)

5．下列有关钠在氯气中燃烧的实验,分析合理的是(　)．

A．钠在氯气中燃烧时,钠原子得到电子

B．反应物钠由分子构成,生成物氯化钠由离子构成

C．钠能在氯气中燃烧,说明燃烧不一定需要氧气参与

D．钠在氯气中燃烧生成的氯化钠与家庭中食用的氯化钠化学性质不同

(江苏省竞赛题)

带电荷的原子团有的是酸根,如,等；也有的不是酸根,如OH－,等．OH－与F－具有相同的质子数,但它们不是同一种元素．

6．四种粒子的结构示意图为:,对这四种粒子的结构示意图的下列说法中,不正确的是(　)．

A．四种粒子的电子层数相同

B．四种粒子中有两种是阴离子

C．只有一种元素属于金属元素

D．有三种粒子的核外电子排布是稳定结构

(山西省竞赛题)

7．某溶液仅含有H＋,Fe3＋,,四种离子,已知其中H＋,,的个数比为1∶2∶3,H＋的个数是0．2NA,那么Fe3＋所带的电荷数为(　)．

A．0．6NA　B．1．2NA

C．NA　D．0．2NA

(甘肃省兰州市竞赛题)

8．下表中与各微粒名称对应的各项内容均正确的是(　)．(www.xing528.com)

(甘肃省兰州市竞赛题)

9．我国“高分5号”卫星天线是用钛镍形状记忆合金制成的．如图为镍的原子结构示意图,关于该原子的叙述错误的一项是(　)．

A．它的核电荷数为28　B．它有4个电子层

C．它的质子数大于核外电子数　D．它易失电子

第9题图

(2019年山西省中考题)

10．某粒子结构示意图如图所示,下列说法错误的是(　)．

A．若x＝17,则该粒子符号为Cl－

B．若x＝18,则该粒子是原子

C．若x＝19,则该粒子是阳离子

D．若x＝20,则该粒子是由一个原子得到两个电子而形成

第10题图

(2019年云南省昆明市中考题)

溶液中阳离子所带正电荷总数等于阴离子所带负电荷总数．

11．下面是几种微粒结构示意图,请用相应微粒代号填空．

第11题图

(1)属于金属元素原子的是_____________．

(2)具有相对稳定结构的是_____________．

(3)属于同种元素的是_____________．

(4)表示离子的是_____________．

(2019年湖南省衡阳市中考题)

12．M元素的单质可用于原子反应堆的导热剂,其原子结构示意图如下:

(1)该原子有_________个电子层,X的值是_________,M元素属于________(填“金属”或“非金属”)元素．

(2)M元素的化学性质与下列_________(填序号)元素的化学性质相似．

第12题图1

第12题图2

(3)M元素的离子符号是_________(用元素符号填空,下同)．

(4)M元素与第(2)小题的D元素形成化合物的化学式是_________．

(湖南省竞赛题)

13．建立宏观、微观和符号之间的联系是化学学科的特点．

第13题图

请根据图中信息,回答下列问题:

(1)图1中,直接由分子构成的物质是___________(填化学用语,下同);直接由离子构成的物质中的阳离子是_________,阴离子是_________;

(2)下列说法中正确的是___________．

A．图2所示的原子在化学反应中容易失去电子

B．图2、图3所示的原子,最本质的区别是最外层电子数不同

C．当X为不同数值时,图4可能表示的是原子,也可能表示的是离子

D．与元素的化学性质关系最密切的是原子核内的质子数

(湖北省武汉市调考题)

14．有A,B,C,D四种元素,A的原子核外有3个电子层,且第3电子层上的电子数比第2电子层的电子数少1;B元素的某氧化物分子组成为BO3,其中B元素与氧元素的质量比为2∶3,且B原子核内质子数与中子数相等;C－和D2＋的电子层结构与氖原子相同．

(1)写出下列元素的元素符号:A_________,C_________,D_________．

(2)B元素形成常见单核离子的化学符号:________,写出由该离子形成的常见化合物,如_________(任写一个符合要求的化学式)．

(3)已知A元素的单质能与碘化钾(KI)溶液发生反应,生成A元素的无氧酸盐和碘单质(I2),这一反应的化学方程式为_______________．

(湖北省竞赛题)

15．有A,B,C,D四种元素,共有32个电子,B2＋和A原子具有相同电子层数,C原子最外层电子数比B原子最外层电子数多1,且比A原子多1个电子层,D－核外电子排布与氖原子相同,据此推断:

(1)A元素的名称是_________;

(2)B2＋的符号是_________;

(3)C原子的结构示意图是_________;

(4)B,D两元素形成化合物的化学式是_________;该化合物属于_________化合物(离子、共价)．

16．由反应物粒子直接实现的变化称为基元反应,某反应是通过三个基元反应实现的:

该反应的催化剂是_________．

A．Ce4＋　B．Mn2＋　C．Mn3＋　D．Ti＋

(黑龙江省竞赛题)

无氧酸盐是指酸根中不含氧元素的盐,如NaCl为无氧酸盐,Na2SO4为含氧酸盐．

通过结构分析元素性质,从而确定元素的名称；离子化合物一般由活泼的金属元素和活泼的非金属元素组成．

17．(1)物质的组成及构成关系如图1所示,图中①表示的是_____________,②表示的是_____________．

第17题图

(2)下列说法正确的是__________(填字母)．

A．氯化氢是由氢、氯两种元素组成的

B．氯化氢是由氢气和氯气混合而成的

C．氯化氢是由一个氢原子和一个氯原子构成的

(3)图2是氧、硫、氯三种元素的原子结构示意图．

①氯原子的结构示意图中X的数值是__________．

②氧和硫两种元素的化学性质具有相似性的原因是它们原子的__________相同．

③氧和氯两种元素最本质的区别是它们原子中的_________不相同．

(天津市中考题)

18．下图是1－18号元素原子最外层电子数与原子核电荷数的关系图．

第18题图

请回答:

(1)一个水分子共有________个原子核、________个质子;

(2)一个Mg2＋核外共有_________个电子,Cl－的最外层电子数和________原子的最外层电子数相同．

(3)通过上图你能发现哪些规律?请写出其中一个:_____________________________________________________．

(江苏省南通市竞赛题)

例1　C　例2　D　例3　C　例4　A　例5　B　例6　A

1．D　2．B　3．B　4．D　5．C　6．C　7．B　8．D　9．C　10．D

11．(1)①　(2)④⑤　(3)③⑤　(4)⑤

12．(1)3　11　金属　(2)A　(3)Na＋　(4)Na2S

13．(1)H2　Na＋　Cl－　(2)AC

14．(1)Cl　F　Mg　(2)S2－　Na2S　(3)Cl2＋2KI＝2KCl＋I2

15．(1)碳　(2)Mg2＋　(3)　(4)MgF2　离子　16．B

17．(1)①原子　②分子　(2)A　(3)①7　②最外层电子数　③质子数

18．(1)3　10　(2)10　Ne,Ar　(3)随原子核电荷数的递增,元素原子最外层电子数呈周期性变化