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高中三年级化学

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    短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素,Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是
    [     ]

    A.元素W、X的氯化物中,各原子均满足8电子的稳定结构
    B.元素X与氢形成的原子比为1:1的化合物有很多种
    C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
    D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
    本题信息:2011年高考真题化学单选题难度一般 来源:刘平
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本试题 “短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料,X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍,元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素...” 主要考查您对

原子核外电子的排布

元素的性质

8电子稳定结构

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原子核外电子的排布:

在多电子原子中,由于各电子所具有的能量不同,因而分布在离核远近不同的区域内做高速运动。能量低的电子在离核近的区域内运动,能量高的电子在离核较远的区域内运动。

电子层:

电子层在含有多个电子的原子里,电子分别存能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层,分别用n=1,2,3,4,5.6,7或K、L、 M、N、O、P、Q来表示从内到外的电子层


原子结构与元素的性质:

原子的核外电子排布对元素的化学性质有着非常重要的影响。元素的化学性质主要取决于原子的核外最外层电子数。
1.元素的金属性、非金属性(得失电子能力)与最外层电子数的关系
(1)稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为 2),已达稳定结构,既不易失电子也小易得电子,所以化学性质不活泼。
(2)金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子而达到稳定结构,其单质表现还原性。
(3)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子而达到稳定结构,其单质多表现氧化性。
2.元素的化合价与原子最外层电子数的关系
元素显正价还是显负价及其数值大小与原子的最外层电子数密切相关。其一般规律可归纳如下表:


核外电子排布的一般规律:

(1)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子.
(2)原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
(3)次外层电子数目不超过18个(K层为次外层时不超过2个,L层为次外层时不超过8个)。倒数第三层电子数目不超过32个。
(4)核外电子分层排布,电子总是优先排布在能量最低的电子层里,然后由里向外,依次排布在能量逐渐升高的电子层里,即最先排K层,当K层排满后,冉排L层等。原子核外电子排布不是孤立的,而是相互联系的。层数相同而位置不同的电子层中最多容纳的电子数小一定相同,如N层为最外层时,最多只能排8个电子;N层为次外层时,最多只能排18个电子而不是32个电子(2×42=32)。


元素的性质:

由于核外电子排布的周期性变化,使元素表现出不同的性质。元素性质与原子结构密切相关,主要与原子核外电子排布,特别是最外层电子数有关。

碱金属元素的性质:

(1)元素性质同:均为活泼金属元素,最高正价均为+1价异:失电子能力依次增强,金属性依次增强
(2)单质性质同:均为强还原性(均与O2、X2等非金属反应,均能与水反应生成碱和氢气。),银白色,均具轻、软、易熔的特点异:与水(或酸)反应置换出氢依次变易,还原性依次增强,密度趋向增大,熔沸点依次降低,硬度趋向减小
(3)化合物性质
同:氢氧化物都是强碱。过氧化物M2O2具有漂白性,均与水反应产生O2;异:氢氧化物的碱性依次增强。
注: ①Li比煤油轻,故不能保存在煤油中,而封存在石蜡中。 ②Rb,Cs比水重,故与水反应时,应沉在水底。③与O2反应时,Li为Li2O;Na可为Na2O,Na2O2;K,Rb,Cs的反应生成物更复杂。

卤族元素的性质:

(1)相似性:
①卤素原子最外层都有七个电子,易得到一个电子形成稀有气体元素的稳定结构,因此卤素的负价均为-1价。氯、溴、碘的最高正价为+7价,有的还有+1、+3、+5价,其最高价氧化物及水化物的化学式通式分别为X2O7和HXO4(F除外)
②卤族元素的单质均为双原子分子(X2);均能与H2化合:H2+X2=2HX;均能与水不同程度反应,其通式(除F2外)为:H2O+X2HX+HXO;均能与碱溶液反应;Cl2、Br2、I2在水中的溶解度较小(逐渐减小,但在有机溶剂中溶解度较大,相似相溶)。
(2)递变性:
①原子序数增大,原子的电子层数增加,原子半径增大,元素的非金属性减弱。
②单质的颜色逐渐加深从淡黄绿色→黄绿色→深红棕色→紫黑色,状态从气→气→液→固,溶沸点逐渐升高;得电子能力逐渐减弱,单质的氧化性逐渐减弱,与氢气化合由易到难,与水反应的程度逐渐减弱。
③阴离子的还原性逐渐增强。
④氢化物的稳定性逐渐减弱。
⑤最高正价含氧酸的酸性逐渐减弱(氟没有含氧酸)。

8电子稳定结构:

每个原子最外层都有8个电子。


规律总结:

①分子中若含有氢元素,则氢原子不能满足最外层八电子稳定结构,但它满足K层为最外层两个电子的稳定结构。同样Be原子最外层只有两个电子,在其化合物中最外层电子数也不可能满足八电子的稳定结构。
②分子中若不含有氢元素,可按下述方法进行判断:若某元素的化合价的绝对值与其原子最外层电子数之和等于八,则该元素的原子最外层满足八电子的稳定结构;否则不满足。例如:CO2分子中,碳元素的化合价为+4价,碳原子最外层电子数为四,二者之和为八,则碳原子满足最外层八电子稳定结构;氧元素化合价为-2(其绝对值为2),氧原子最外层电子数为六,二者之和为八,则氧原子也满足最外层八电子的稳定结构。如NO2分子中,氮元素的化合价为+4价,氮原子最外层的电子数为五,二者之和为九,故氮原子不满足最外层八电子的稳定结构。再如BF3分子中,硼元素的化合价为+3,硼原子最外层的电子数为三,二者之和为六,故硼原子不满足最外层八电子的稳定结构。
③若为同种元素组成的双原子分子,则看该元素原子的最外层电子数目与其在分子中形成的共价键的数目之和是否为八,若为八,则其最外层满足八电子结构,反之不满足。如常见的X2(卤素单质)、O2、N2等双原子单质分子中原子最外层为八电子稳定结构。
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