原子结构原子核外电子排布

1、第五章物质结构元素周期律第一节原子结构原子核外电子排布考考纲纲考考情情三年三年1111考高考指数考高考指数: :1.1.了解元素、核素和同位素的含义。了解元素、核素和同位素的含义。2.2.了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.3.了解原子核外电子排布。了解原子核外电子排布。观察符号：观察符号： 指出该符号中各字母表示的含义分别是：指出该符号中各字母表示的含义分别是：A A表表示示X X原子的原子的_、Z Z表示表示X X原子的原子的_、n n表示表示_、

2、y y表示一个微粒中含有表示一个微粒中含有_。一、原子的构成一、原子的构成AnZyX，质量数质量数质子数（或核电荷数）质子数（或核电荷数）该离子带有电荷的数目该离子带有电荷的数目X X原子原子的原子个数的原子个数1.1.原子的构成。原子的构成。Z Z A-Z A-Z Z Z 2.2.原子内的等量关系：原子内的等量关系：(1)(1)质子数质子数_。(2)(2)质量数质量数_+_+_。核电荷数核电荷数核外电子数核外电子数质子数质子数中子数中子数（1 1）并不是所有的原子都由质子和中子构成，如）并不是所有的原子都由质子和中子构成，如 中不含中中不含中子。子。（2 2）核素是指具有固定质子数和中子数的

3、原子，同位素是指）核素是指具有固定质子数和中子数的原子，同位素是指具有相同质子数的不同核素的互称。具有相同质子数的不同核素的互称。（3 3）只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可）只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量。以视为核素的近似相对原子质量。 11H在在1 1H H、2 2H H、3 3H H、2323NaNa、2424MgMg、1414C C、1414N 7N 7种微粒中种微粒中, ,包含包含_种元素种元素_种核素种核素, ,其中互为同位素的是其中互为同位素的是_,_,中子数相等的核素中子数相等的核素是是_。二、元素、核素、同位素二、元

4、素、核素、同位素5 57 71 1H H、2 2H H、3 3H H2323NaNa、2424MgMg1.“1.“三素三素”的比较。的比较。质子数质子数 质子质子中子中子质子质子中子中子2.2.几种重要的核素。几种重要的核素。核素核素 用途用途核燃料核燃料用于考古断代用于考古断代制制_示踪原子示踪原子23592U146C21H31H188O氢弹氢弹(1)(1)同一元素的不同核素的中子数不同，质子数相同，化学性同一元素的不同核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同。质几乎完全相同。（2 2）不同的核素可能具有相同的质子数，如）不同的核素可能具有相同的质子数，如 也可能也可能具有相同的中

5、子数，如具有相同的中子数，如 也可能具有相同的质量数，也可能具有相同的质量数，如如 也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如(3)(3)1 1H H2 2和和2 2H H2 2既不是同位素，也不是同素异形体，是同种分子。既不是同位素，也不是同素异形体，是同种分子。1311HH与；141668CO与；141467CN与；11216HC与。三、原子核外电子排布三、原子核外电子排布根据四种粒子的结构示意图，完成以下填空：根据四种粒子的结构示意图，完成以下填空：(1)(1)属于阳离子结构的粒子是属于阳离子结构的粒子是_,_,属于阴离子结构的离子是属于阴离子结构的

6、离子是_( (填序号填序号) )。(2)C(2)C项表示的微粒符号是项表示的微粒符号是_。(3)D(3)D项表示的微粒与项表示的微粒与O O2 2反应的产物的化学式为反应的产物的化学式为_。A ANaNaAlAl2 2O O3 3B B1.1.核外电子排布规律。核外电子排布规律。低低 高高 2n2n2 2 8 8 2 2 1818 2.2.原子结构示意图。原子结构示意图。电子层电子层 质子层质子层 (1)(1)应用核外电子排布规律的注意事项。应用核外电子排布规律的注意事项。核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一, ,不能孤不能孤立地应用其中

7、一条。如当立地应用其中一条。如当M M层不是最外层时层不是最外层时, ,最多排布的电子数最多排布的电子数为为2 23 32 2=18=18个个; ;而当它是最外层时而当它是最外层时, ,则最多只能排布则最多只能排布8 8个电子。个电子。(2)(2)利用稀有气体的原子结构推断元素的周期序数。利用稀有气体的原子结构推断元素的周期序数。稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同子的电子层结构相同, ,与下一周期主族的金属元素形成的阳离与下一周期主族的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同。子的电子层结构相同。考点一考点

8、一 原子结构元素、核素、同位素比较原子结构元素、核素、同位素比较1.1.原子结构中微观粒子的数量关系。原子结构中微观粒子的数量关系。 对比对比分析分析粒子粒子关系关系 原子原子质子数质子数= =核电荷数核电荷数= =核外电子数核外电子数质量数质量数(A)=(A)=质子质子数数(Z)+(Z)+中子数中子数(N)(N) 阳离子阳离子核外电子数核外电子数= =质子数质子数- -电荷数电荷数n n 阴离子阴离子核外电子数核外电子数= =质子数质子数+ +电荷数电荷数n nAZXAnZXAnZX2.“2.“三素三素”的区别与联系的区别与联系: :(1)(1)区别。区别。 名称名称项目项目元素元素核素核素

9、同位素同位素本质本质质子数相同的质子数相同的一类原子一类原子质子数、中子数质子数、中子数都一定的原子都一定的原子质子数相同、中质子数相同、中子数不同的核素子数不同的核素范畴范畴同类原子同类原子的总称的总称原子原子原子原子特性特性只有种类只有种类, ,没没有个数有个数化学反应中的最化学反应中的最小微粒小微粒化学性质几乎完化学性质几乎完全相同全相同决定因素决定因素质子数质子数质子数、质子数、中子数中子数质子数、质子数、中子数中子数内容内容(2)(2)联系。联系。【高考警示【高考警示】相对原子质量与质量数的区别和联系相对原子质量与质量数的区别和联系易忽视相对原子质量和质量数的概念上的区别和在化学计算

10、中易忽视相对原子质量和质量数的概念上的区别和在化学计算中的不同之处。的不同之处。(1)(1)相对原子质量分为核素的相对原子质量和元素的相对原子相对原子质量分为核素的相对原子质量和元素的相对原子质量。质量。核素的相对原子质量核素的相对原子质量: :某种核素的一个原子的质量与某种核素的一个原子的质量与1212C C原子原子质量的质量的1/121/12的比值。的比值。元素的相对原子质量元素的相对原子质量: :该元素的所有同位素的相对原子质量该元素的所有同位素的相对原子质量的平均值。即的平均值。即 (A)=M(A(A)=M(A1 1) )a(Aa(A1 1)%+M(A)%+M(A2 2) )a(Aa(

11、A2 2)%+)%+。(2)(2)质量数。质量数。质量数是一个原子中的质子数与中子数的和。由于质子和中子质量数是一个原子中的质子数与中子数的和。由于质子和中子的相对质量都近似为的相对质量都近似为1,1,所以一种核素的质量数就是该核素的近所以一种核素的质量数就是该核素的近似相对原子质量。似相对原子质量。M【典题通关【典题通关1 1】(2014(2014红桥区模拟红桥区模拟) )下列关于指定粒子构成的下列关于指定粒子构成的几种描述中不正确的是几种描述中不正确的是( )( )A.A.3737ClCl与与3939K K具有相同的中子数具有相同的中子数B.B.第第114114号元素的一种核素号元素的一种

12、核素 与与8282PbPb具有相同的最外层电子数具有相同的最外层电子数C.HC.H3 3O O+ +与与OHOH- -具有相同的质子数和电子数具有相同的质子数和电子数D. D. 和和S S2-2-具有相同的质子数和电子数具有相同的质子数和电子数298114X22O【解题指南【解题指南】解答本题要注意以下两点：解答本题要注意以下两点：(1)(1)明确符号明确符号 中各字母的含义及微粒的构成。中各字母的含义及微粒的构成。(2)(2)明确微粒中质子、中子、核外电子之间的关系。明确微粒中质子、中子、核外电子之间的关系。bnamX【解析【解析】选选C C。3737ClCl的中子数为的中子数为2020，3

13、939K K的中子数为的中子数为2020；原子序；原子序数为数为114114的元素位于第的元素位于第7 7周期第周期第AA族，与族，与PbPb处于同主族，最外处于同主族，最外层电子数相等；层电子数相等；H H3 3O O+ +的质子数和电子数分别为的质子数和电子数分别为1111、1010，OHOH- -的质的质子数和电子数分别为子数和电子数分别为9 9、1010； 的质子数为的质子数为1616、电子数为、电子数为1818，S S2-2-的质子数为的质子数为1616、电子数为、电子数为1818。22O【变式训练【变式训练】关于原子结构、元素性质的说法正确的是关于原子结构、元素性质的说法正确的是

14、( () )A.A.1616O O2 2与与1818O O3 3互为同位素互为同位素B.B.若两种不同的核素具有相同的中子数若两种不同的核素具有相同的中子数, ,则二者一定不属于同则二者一定不属于同种元素种元素C.C.若两种元素原子的最外层电子数相同若两种元素原子的最外层电子数相同, ,则元素最高正价一定则元素最高正价一定相同相同D.D.电子层结构相同的微粒电子层结构相同的微粒, ,其化学性质一定相似其化学性质一定相似【解析【解析】选选B B。1616O O2 2和和1818O O3 3是同种元素形成的不同单质是同种元素形成的不同单质, ,二者互为二者互为同素异形体同素异形体,A,A错误错误;

15、 ;两种不同的核素具有相同的中子数时质子两种不同的核素具有相同的中子数时质子数一定不相同数一定不相同, ,一定不属于同种元素一定不属于同种元素,B,B正确正确;F;F和和ClCl两种元素原两种元素原子的最外层电子数相同子的最外层电子数相同, ,但但F F无正化合价而无正化合价而ClCl最高正价为最高正价为+7,C+7,C错错误误; ;电子层结构相同的微粒化学性质不一定相似电子层结构相同的微粒化学性质不一定相似, ,如如S S2-2-、ClCl- -和和K K+ +电子层结构相同但化学性质不同电子层结构相同但化学性质不同,D,D错误。错误。【加固训练【加固训练】1.1.下列关于原子结构及微粒间的

16、数量关系的说法不正确的下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是是( () )A.A.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数同种元素的原子均有相同的质子数和中子数B.B.微粒微粒NaNa+ +、MgMg2+2+、O O2-2-具有相同的电子层结构具有相同的电子层结构C.C.短周期第短周期第AA与与AA族元素的原子间构成的分子族元素的原子间构成的分子, ,均满足原子均满足原子最外层最外层8 8电子结构电子结构D CaD Ca2+2+的中子数比核外电子数多的中子数比核外电子数多10104820【解析【解析】选选A A。同种元素的不同核素的原子间质子数相同。同种元素的不同核素的原子间质子数相

17、同, ,中子中子数不相同数不相同, ,如如1 1H H、2 2H H和和3 3H H质子数都是质子数都是1,1,但中子数分别是但中子数分别是0 0、1 1、2,A2,A错误错误; ;微粒微粒NaNa+ +、MgMg2+2+、O O2-2-核外都是核外都是1010个电子个电子, ,即核外都有即核外都有2 2个电子层个电子层, ,电子数分别是电子数分别是2 2和和8,B8,B正确正确;A;A族族( (用用X X表示表示) )与与AA族族( (用用Y Y表示表示) )形成的化合物为形成的化合物为XYXY4 4,X,X形成形成4 4个共价键即个共价键即4 4对共用电子对共用电子对对, ,最外层共最外层

18、共8 8个电子个电子, ,每个每个Y Y形成一个共价键即一对共用电子形成一个共价键即一对共用电子, ,加上未成键的加上未成键的6 6个电子个电子, ,共有共有8 8个电子个电子,C,C正确正确 CaCa2+2+的质量数是的质量数是48,48,中子数为中子数为48-20=28,48-20=28,核外电子数是核外电子数是18,18,则中子数比核外电子则中子数比核外电子数多数多10,D10,D正确。正确。48202.(20142.(2014济南模拟济南模拟) )某元素的一种同位素某元素的一种同位素X X的原子质量数为的原子质量数为A,A,含含N N个中子个中子, ,它与它与1 1H H原子组成原子组

19、成H Hm mX X分子分子, ,在在ag Hag Hm mX X中所含质子的物中所含质子的物质的量是质的量是( () )aaA.ANm mol B.AN molAmAaaC.AN mol D.ANm molAmA【解析【解析】选选A A。X X原子的质子数为原子的质子数为(A-N),(A-N),一个一个H Hm mX X分子中所含的分子中所含的质子数为质子数为(A-N+m),H(A-N+m),Hm mX X的摩尔质量为的摩尔质量为(A+m)g(A+m)gmolmol-1-1, ,所以所以ag Hag Hm mX X中所含质子的物质的量为中所含质子的物质的量为 (A-N+m)mol(A-N+m

20、)mol。aAm考点二考点二 根据原子结构特点推断元素根据原子结构特点推断元素1.1.短周期常见原子的特殊的电子层结构短周期常见原子的特殊的电子层结构: :(1)(1)最外层电子数为最外层电子数为1 1的原子有的原子有H H、LiLi、NaNa。(2)(2)最外层电子数为最外层电子数为2 2的原子有的原子有HeHe、BeBe、MgMg。(3)(3)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有最外层电子数与次外层电子数相等的原子有BeBe、ArAr。(4)(4)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数2 2倍的原子是倍的原子是C C。(5)(5)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外

21、层电子数3 3倍的原子是倍的原子是O O。(6)(6)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数4 4倍的原子是倍的原子是NeNe。深化深化剖析剖析 (7)(7)次外层电子数是最外层电子数次外层电子数是最外层电子数2 2倍的原子有倍的原子有LiLi、SiSi。(8)(8)内层电子总数是最外层电子数内层电子总数是最外层电子数2 2倍的原子有倍的原子有LiLi、P P。(9)(9)电子层数与最外层电子数相等的原子有电子层数与最外层电子数相等的原子有H H、BeBe、AlAl。(10)(10)电子层数为最外层电子数电子层数为最外层电子数2 2倍的原子有倍的原子有LiLi。(11)(11)最

22、外层电子数是电子层数最外层电子数是电子层数2 2倍的原子有倍的原子有HeHe、C C、S S。(12)(12)最外层电子数是电子层数最外层电子数是电子层数3 3倍的原子有倍的原子有O O。 2.2.常见的等电子微粒常见的等电子微粒: :(1)(1)常见常见“10e10e- -”微粒。微粒。分子分子:Ne:Ne、HFHF、H H2 2O O、NHNH3 3、CHCH4 4; ;阳离子阳离子:Na:Na+ +、MgMg2+2+、AlAl3+3+、H H3 3O O+ +、 ; ;阴离子阴离子:F:F- -、O O2-2-、OHOH- -、 。(2)(2)常见常见“18e18e- -”微粒。微粒。分

23、子分子:Ar:Ar、HClHCl、H H2 2S S、H H2 2O O2 2、F F2 2、C C2 2H H6 6、CHCH3 3OH;OH;阳离子阳离子:K:K+ +、CaCa2+2+; ;阴离子阴离子:Cl:Cl- -、S S2-2-、HSHS- -。4NH2NH【方法指南【方法指南】寻找寻找1010电子微粒和电子微粒和1818电子微粒的方法电子微粒的方法(1)10(1)10电子微粒电子微粒: :以以NeNe为核心为核心, ,推断同周期的非金属元素的化合推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。物和下一周期的金属元素的化合物。(2)18(2)18电子微粒电子微粒: :

24、以以ArAr为核心为核心, ,推断同周期的非金属元素的化合推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。物和下一周期的金属元素的化合物。【典题通关【典题通关2 2】(2014(2014合肥模拟合肥模拟) )现有部分元素的原子结构特现有部分元素的原子结构特点如表点如表: :X XL L层电子数是层电子数是K K层电子数的层电子数的3 3倍倍Y Y核外电子层数等于原子序数核外电子层数等于原子序数Z ZL L层电子数是层电子数是K K层和层和M M层电子数之和层电子数之和W W最外层电子数是次外层电子数的最外层电子数是次外层电子数的2.52.5倍倍(1)(1)画出画出W W原子结构示意

25、图原子结构示意图 。(2)(2)元素元素X X与元素与元素Z Z相比相比, ,非金属性较强的是非金属性较强的是( (填元素名称填元素名称),),写出一个能表示写出一个能表示X X、Z Z非金属性强弱关系的化学反应方程式非金属性强弱关系的化学反应方程式 。(3)X(3)X、Y Y、Z Z、W W四种元素形成的一种离子化合物四种元素形成的一种离子化合物, ,其水溶液显强其水溶液显强酸性酸性, ,该化合物的化学式为该化合物的化学式为 。(4)(4)元素元素X X和元素和元素Y Y以原子个数比以原子个数比1111化合形成的化合物化合形成的化合物Q,Q,元素元素W W和元素和元素Y Y化合形成的化合物化

26、合形成的化合物M,QM,Q和和M M的电子总数相等。以的电子总数相等。以M M为燃为燃料料,Q,Q为氧化剂为氧化剂, ,可作火箭推进剂可作火箭推进剂, ,最终生成无毒的最终生成无毒的, ,且在自然界且在自然界中稳定存在的物质中稳定存在的物质, ,写出该反应的化学方程式写出该反应的化学方程式 。【解题探究【解题探究】(1)(1)原子核外原子核外K K、L L、M M层最多容纳的电子数是多少层最多容纳的电子数是多少? ?若若M M层是最外层是最外层时最多容纳的电子数是多少层时最多容纳的电子数是多少? ?提示提示: :每层能容纳的最大电子数为每层能容纳的最大电子数为2n2n2 2, ,即即K K、L

27、 L、M M层最多容纳的层最多容纳的电子数分别是电子数分别是2 2、8 8、18;18;若若M M层为最外层时层为最外层时, ,容纳的电子数最多容纳的电子数最多为为8 8。(2)(2)如何计算化合物中电子总数和质子总数如何计算化合物中电子总数和质子总数? ?提示提示: :质子数等于原子的原子序数质子数等于原子的原子序数, ,化合物中质子总数等于电子化合物中质子总数等于电子总数。总数。【解析【解析】X X元素原子的元素原子的L L层电子数是层电子数是K K层电子数的层电子数的3 3倍倍, ,根据核外根据核外电子排布规律电子排布规律, ,可知可知L L层为层为6 6个电子个电子, ,所以所以X X

28、为氧元素。为氧元素。Y Y元素原子元素原子的核外电子层数等于原子序数的核外电子层数等于原子序数,Y,Y只能是氢元素。只能是氢元素。Z Z元素原子的元素原子的L L层电子数是层电子数是K K层和层和M M层电子数之和层电子数之和,L,L层有层有8 8个电子个电子, ,则其则其M M层电子层电子数为数为6,6,所以所以Z Z是硫元素。是硫元素。W W元素原子的最外层电子数是次外层电元素原子的最外层电子数是次外层电子数的子数的2.52.5倍倍, ,其次外层只能是其次外层只能是K K层有层有2 2个电子个电子, ,所以所以W W为氮元素。为氮元素。(2)(2)能说明氧元素比硫元素非金属性强的事实很多能

29、说明氧元素比硫元素非金属性强的事实很多, ,但是单质之但是单质之间的置换反应生成间的置换反应生成S S比较直观。比较直观。(3)H(3)H、N N、O O、S S四种非金属元素四种非金属元素形成离子化合物只能是铵盐形成离子化合物只能是铵盐, ,其水溶液显强酸性应是强酸的酸其水溶液显强酸性应是强酸的酸式盐式盐, ,因为铵盐水解酸性不如其酸式盐溶液酸性强因为铵盐水解酸性不如其酸式盐溶液酸性强, ,故应为故应为NHNH4 4HSOHSO4 4。(4)H(4)H和和O O按原子个数比按原子个数比1111化合形成的化合物为化合形成的化合物为H H2 2O O2 2共有共有1818个电子个电子, ,则则H

30、 H和和N N形成的形成的1818电子微粒只能是电子微粒只能是N N2 2H H4 4, ,根据信息根据信息写出方程式即可。写出方程式即可。答案答案: :(1) (1) (2)(2)氧氧2H2H2 2S+OS+O2 2=2H=2H2 2O+2S(O+2S(其他合理答案亦可其他合理答案亦可) )(3)NH(3)NH4 4HSOHSO4 4(4)N(4)N2 2H H4 4+2H+2H2 2O O2 2=N=N2 2+4H+4H2 2O O点燃点燃 【互动探究【互动探究】(1)(1)写出由元素写出由元素X X和元素和元素Y Y形成的单质在一定条件形成的单质在一定条件下完全反应的生成物的化学式。下完

31、全反应的生成物的化学式。提示提示: :X X为氧元素为氧元素,Y,Y为氢元素为氢元素, ,则单质分别为则单质分别为O O2 2和和H H2 2, ,两者在一定两者在一定条件下完全反应条件下完全反应, ,即燃烧会生成即燃烧会生成H H2 2O O。(2)(2)写出由写出由X X、Y Y、Z Z三种元素构成的化合物在一定条件下与单质三种元素构成的化合物在一定条件下与单质碳发生反应的化学方程式。碳发生反应的化学方程式。提示提示: :X X、Y Y、Z Z分别为氧元素、氢元素、硫元素分别为氧元素、氢元素、硫元素, ,其构成化合物其构成化合物在一定条件下能与碳反应的为在一定条件下能与碳反应的为H H2 2SOSO4 4, ,则其化学方程式为则其化学方程式为2H2H2 2SOSO4 4( (浓浓)+C=CO)+C=CO2 2+2H+2H2 2O+2SOO+2SO2 2。【加固训练【加固训练】1.(20141