第18讲原子结构（教师版）高一化学讲义（人教2019）

第18第18讲原子结构考点考点导航知识精讲知识精讲知识点一：一、原子的构成1．构成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子相对质量近似为1，带1个单位,正电荷,中子相对质量近似为1，不带电)),核外电子带1个单位负电荷))2．质量数(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。(2)关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。3．原子结构模型的演变1．粒子符号(eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up8(±b))eq\o\al(n±,m))中各数字的含义2.“各数”的定量关系(1)电性关系原子：质子数(Z)＝核外电子数阴离子(Rn－)：质子数(Z)＝核外电子数－n阳离子(Rn＋)：质子数(Z)＝核外电子数＋n(2)质量关系：对于原子及相应的离子均满足质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。微警示①并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如eq\o\al(1①并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如eq\o\al(1,1)H原子核内无中子。②在原子中，质子数一定等于核外电子数，但不一定等于中子数。③在任何微粒中，质子数都等于核电荷数，但质子数与核外电子数不一定相等，如阴离子(如Cl－)的质子数小于其核外电子数，阳离子(如Na＋)的质子数大于其核外电子数。【即学即练1】1．卢瑟福提出了原子结构的有核模型，当时，构成原子的微粒已被发现的是A．电子 B．质子 C．离子 D．中子【答案】A【解析】卢瑟福的有核模型认为原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动，原子核带正电，电子带负电；故选A。2．关于原子结构模型的演变过程，正确的是A．汤姆逊原子模型→道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型B．汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→道尔顿原子模型C．道尔顿原子模型→卢瑟福原子模型→汤姆逊原子模型D．道尔顿原子模型→汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型【答案】D【解析】19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。1897年，英国科学家汤姆逊发现了电子，1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。1911年英国物理学家卢瑟福（汤姆逊的学生）提出了带核的原子结构模型。1913年丹麦物理学家波尔（卢瑟福的学生）引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型（几率说），为近代量子力学原子模型。故原子结构模型的演变的过程为：道尔顿原子模型→汤姆逊原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→量子力学模型。故选D。3．2021年12月科学家创造出目前最轻的镁同位素18Mg，该同位素衰变过程放射出4个质子。下列关于18Mg的说法正确的是A．中子数为6 B．核外电子数为2C．衰变后得到16O D．1mol18Mg的质量为12g【答案】A【解析】A．Mg原子的质子数为12，则中子数为1812=6，故A正确；

B．原子中质子数等于核外电子数，Mg原子的质子数为12，核外电子数为12，故B错误；C．18Mg原子的质子数为12，衰变过程放射出4个质子，衰变后质子数为8，质量数为14，得到14O，故C错误；D．摩尔质量的数值等于质量数，1mol18Mg的质量为18g，故D错误；选A。4．下列关于Co的说法中，正确的是A．质子数是27 B．电子数是33 C．中子数是60 D．质量数是87【答案】A【解析】A．根据原子构成，左下角为质子数，Co的质子数为27，故A正确；B．对原子来说，质子数等于核外电子数，即该核素的电子数为27，故B错误；C．中子数=质量数质子数=6027=33，故C错误；D．左上角为质量数，即质量数为60，故D错误；答案为A。知识点二：二、原子的核外电子排布1．电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在的区域内运动。我们把不同的区域简化为，也称作电子层。(2)不同电子层的表示及能量关系各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由到能量高低由到2.电子分层排布(1)能量最低原理核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。(2)电子层最多容纳的电子数①第n层最多容纳个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为。②最外层电子数目最多不能超过个(K层为最外层时不能超过个)。③次外层最多能容纳的电子数不超过个。【答案】1．(1)能量不同。不连续的壳层。(2)由近到远由低到高2.(2)①2n2。2、8、18、32。②82③18【即学即练2】1．下列是原子或离子的核外电子排布，其中错误的是A．Na+： B．Cl： C．21Sc： D．35Br：【答案】C【解析】A．Na+由Na原子失去一个电子得到，核内质子数为11，核外电子数为10，核外电子排布为：，A正确；B．Cl由Cl原子得到一个电子得到，核内质子数为17，核外电子数为18，核外电子排布为：，B正确；C．最外层电子数最大为2或8，Sc的核外电子排布应为2、8、8、3，图为：，C错误；D．Br原子为35号元素，核外电子数为35，每个电子层最多可容纳的电子数为2n2(n为电子层数)，则Br原子核外电子排布为2、8、18、7，图为，D正确；故选：C。2．下列说法正确的是A．多电子原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层、先排满M层再排N层C．同一周期中，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数相差1或10或25D．铊(T1)与铝同主族，其氢氧化物一定既能与盐酸反应，又能与氢氧化钠溶液反应【答案】A【解析】A．核外电子在电子层上由内向外能量越来越高，故多电子原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高，A正确；B．原子核外电子排布，先排满K层再排L层，但副族元素的M层不一定全部排满再排N层，B错误；C．同一周期中，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数相差1或11或25，C错误；D．铊(T1)与铝同主族，铊的金属性强于Al，故其氢氧化物不一定是两性氢氧化物，D错误；故选A。3．第三周期中，次外层是最外层2倍的元素是A． B． C． D．【答案】C【解析】A．钠原子的原子结构示意图为，次外层是最外层8倍，A不符合题意；B．氯原子的原子结构示意图为，次外层是最外层的，B不符合题意；C．硅原子的原子结构示意图为，次外层是最外层2倍，C符合题意；D．铝原子的原子结构示意图为，次外层是最外层，D不符合题意；故合理选项为C。4．下列说法正确的是A．与互为同位素B．与具有相同的质子数和电子数C．原子最外层电子数是2的元素一定处于IIA族D．最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期【答案】D【解析】A．同位素为质子数相同而中子数不同的原子，而与为分子，故A错误；B．的质子数是11，电子数为10；的质子数是9，电子数为10，故质子数不相同，故B错误；C．He及某些过渡元素的最外层电子数为2，则原子最外层电子数为2的元素不一定处于周期表IIA族，故C错误；D．每层容纳的电子为2n2个，无论哪层为最外层时，最外层电子不超过8个，显然最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期，故D正确；故选D。易易错精析1.原子最外层电子数相等的元素化学性质一定相似吗？【细剖精析】不一定。原子结构相似的元素化学性质相似。但原子的最外层电子数相等不一定原子结构相似。例如He和Mg原子的最外电子层上都是2个电子，但它们的原子结构差别很大，He只有一个电子层，已达2电子稳定结构，而Mg有3个电子层，最外层未达稳定结构，故氦元素和镁元素的化学性质差别很大，没有相似性，而同主族元素的最外层电子数相等，结构相似，化学性质相似。2．金属元素、非金属元素的划分与元素原子的核外电子排布有怎样的关系？【细剖精析】①元素原子的最外层有8个电子的结构(He最外层有2个电子)是相对稳定的结构，形成的原子为稀有气体原子，元素为非金属元素。②元素原子的最外层电子数小于4，或最外层电子数小于电子层数，则一般为金属元素。③元素原子最外层电子数大于4，或最外层电子数大于电子层数，一般为非金属元素。④最外层电子数与电子层数相等，元素的属性往往不明确，在性质上既表现出一定的金属性，又表现出一定的非金属性。如H、Al、Be等。3．已知原子符号(eq\o\al(A,Z)X)表示质量数为A、质子数为Z的X原子，如eq\o\al(16,)8O、eq\o\al(35,17)Cl，请回答探究。（1）eq\o\al(16,)8O和eq\o\al(16,)8O2－中的质子数、中子数、电子数分别为多少？【细剖精析】eq\o\al(16,)8O：8、8、8eq\o\al(16,)8O2－：8、8、10（2）eq\o\al(39,19)K和eq\o\al(39,19)K＋中的质子数、中子数、电子数分别为多少？【细剖精析】eq\o\al(39,19)K：19、20、19；eq\o\al(39,19)K＋：19、20、18（3）核内中子数为a的R2－，质量数为b，则mgR2－中含有的质子数、中子数、电子数分别为多少？(列式计算)【细剖精析】eq\f(m,b)×(b－a)NA，eq\f(m,b)×aNA，eq\f(m,b)×(b－a＋2)NA。能力拓展能力拓展1．原子核外电子排布规律——“四最”(1)“一个最低”核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推。(2)“三个最多”①各电子层最多容纳的电子数是2n2。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。②最外层电子数最多是8(K层是最外层时，最多是2)。③次外层电子数最多是18。2．原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图。①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。②弧线表示电子层。③弧线内数字表示该层中的电子数。(2)离子结构示意图。①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。3．常见含2e－、10e－、18e－的粒子(1)含有2个电子的粒子：Li＋、Be2＋、H－、He、H2。(2)含有10个电子的粒子分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NHeq\o\al(－,2)(3)含有18个电子的粒子分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等阳离子：K＋、Ca2＋阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－分层提分分层提分题组A基础过关练1．下列关于的叙述正确的是（

）A．质子数是33 B．电子数是27 C．质量数是27 D．中子数是60【答案】B【解析】中，60代表质量数，质子数=核外电子数=27，中子数=6027=33，答案选B。2．通过α粒子轰击金箔的实验现象否定葡萄干面包原子模型，提出新原子结构模型的科学家是A．汤姆孙 B．波尔 C．薛定谔 D．卢瑟福【答案】D【解析】A．汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型，A错误；B．波尔在卢瑟福模型的基础上，他提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说，B错误；C．薛定谔所建立的薛定谔方程是量子力学中描述微观粒子运动状态的基本定律，C错误；D．卢瑟福提出了原子结构的行星模型，否定葡萄干面包原子模型，D正确；答案选D。3．人类对原子结构的认识归功于很多科学家研究的成果，下列有关科学家与科研成果不正确的是A．近代原子学说由道尔顿创立B．电子是汤姆孙发现的C．原子核外电子的分层排布是由汤姆孙提出的D．卢瑟福先提出了有核模型，之后才发现了质子【答案】C【解析】A．英国科学家道尔顿十九世纪初提出近代原子学说，A正确；B．根据阴极射线，汤姆孙发现电子，B正确；C．“葡萄干面包”模型是由汤姆孙提出的，汤姆孙没有提出原子核外电子的分层排布，C不正确；D．卢瑟福先提出了有核模型，并用α粒子轰击氮原子核的实验、发现了质子，D正确；答案选C。4．以为原料的核裂变过程如图。下列说法错误的是A．和互为同位素B．图中出现的核素共3种C．稀有气体的原子最外层电子数为8D．的质量数为141【答案】B【解析】A．质子数相同、中子数不同的核素称为同位素，和互为同位素，A正确；B．核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，图中出现的核素有、、、共4种，B错误；C．稀有气体的原子核外电子排布为2、8、18、8，最外层电子数为8，C正确；D．左上角数字代表质量数，的质量数为141，D正确；故选：B。5．关于H、D、T描述正确的是A．属于同种核素 B．属于同种元素C．中子数相同 D．质量数相同【答案】B【解析】A．H、D、T的质子数相同，中子数不同，是不同的核素，A错误；B．H、D、T的质子数相同，是同种元素，B正确；C．H、D、T的质子数相同，中子数分别为0、1、2，C错误；D．H、D、T的质量数分别为1、2、3，D错误；故选B。6．下列四种微粒：、Ne、、，下列说法错误的是A．它们属于不同元素 B．它们的核外电子排布相同C．它们都是离子 D．它们的电子排布达到稳定结构【答案】C【解析】A．四种微粒的质子数不同，属于不同元素，A正确；B．四种微粒的核外电子排布均为：1s22s22p6，B正确；C．、、为离子，但Ne是原子，不是离子，C错误；D．四种微粒的核外电子排布均为：1s22s22p6，最外层有8个电子，电子排布达到稳定结构，D正确；答案选C。7．X原子的核电荷数为a，它的阳离子aXm+与Y原子的阴离子bYn—电子层结构相同，则Y原子的核电荷数b为A．a—m—n B．a+m—n C．m+n—a D．m—n—a【答案】A【解析】由离子aXm+与Y原子的阴离子bYn—电子层结构相同可得：a—m=b+n，解得b=a—m—n，故选A。8．在以下分子中，含10个电子的分子是A． B．HClC． D．CO【答案】A【解析】A．为含10个电子的分子，故A符合题意；

B．HCl为含18个电子的分子，故B不符合题意；C．为含14个电子的分子，故C不符合题意；

D．CO为含14个电子的分子，故D不符合题意；故选A。题组B能力提升练1．现有下列几组粒子：①、CO、；②、、；③、、；④、、。对上述四组粒子归类正确的是A．电子数相等、质子数和原子数均不相等：①B．质子数和电子数分别相等、原子数不相等：②C．原子数相等、电子数和质子数均不相等：③D．原子数和电子数分别相等、质子数不相等：④【答案】D【解析】A．①中质子数、电子数均为14，而原子数不等，分别为2、2、4，故A错误；B．②中质子数分别为11、11、9，电子数均为10，原子数分别为5、4、2，故B错误；C．③中原子数均为2，电子数分别为14、18、14，而质子数不等，质子数分别为12、16、13，故C错误；D．原子数均为5，电子数均为50，而P、S、Cl的质子数不等，则离子的质子数不等，故D正确；故选：D。2．现有和两种离子，它们的电子数相同，则下列式子有相等关系的是A． B． C． D．【答案】B【解析】阴离子核外电子数=质子数+所带电荷数，阳离子核外电子数=质子数所带电荷数，据此进行分析。的核外电子数=am，的核外电子数=b+n，和两种离子，它们的电子数相同，即am=b+n，所以；故选B。3．某微粒最外电子层为第三层，该电子层有8个电子，则该微粒一定是A．原子 B．阳离子 C．阴离子 D．不能确定【答案】D【解析】由某微粒最外电子层为第三层，该电子层有8个电子可知，该微粒可能为氩原子，也可能为阳离子，如钾离子或钙离子，还可能为阴离子，如硫离子或氯离子，故选D。4．分别与氩和氖的核外电子排布相同的离子所形成的化合物是A．CaF2 B．HCl C．Na2O D．H2O【答案】A【解析】与氩核外电子排布相同的离子有第三周期的非金属阴离子、第四周期的金属阳离子，与氖核外电子排布相同的离子有第二周期的非金属阴离子、第三周期的金属阳离子，以此来解答。A．钙离子与氩核外电子排布相同，F－与氖核外电子排布相同的离子，故A选；B．H+不符合与氩核外电子排布相同或与氖核外电子排布相同，故B不选；C．钠离子、氧离子均与氖核外电子排布相同的离子，故C不选；D．H+不符合与氩核外电子排布相同或与氖核外电子排布相同，故D不选；故选A。5．碱金属元素具有相似的化学性质，是由于它们的原子具有相同的A．原子半径 B．电子层数 C．核外电子数 D．最外层电子数【答案】D【解析】决定元素原子化学性质的主要因素是最外层电子数，碱金属元素的最外层电子数都是1个，所以化学性质相似，故D正确；答案选D。6．下列说法正确的是A．与互为同位素B．与具有相同的质子数和电子数C．原子最外层电子数是2的元素一定处于IIA族D．最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第2周期【答案】D【解析】A．同位素为质子数相同而中子数不同的原子，而与为分子，故A错误；B．的质子数是11，电子数为10；的质子数是9，电子数为10，故质子数不相同，故B错误；C．He及某些过渡元