高考化学总复习第十单元物质结构与性质教学设计

第十单元物质结构与性质

第1讲原子结构核外电子排布

复习目标

1.了解原子的构成。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。2.了解元素、核素和同位素的含义。3.了解相对原子

质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。4.了解原子核外电子的运动状

态、能级分布和排布原理，能正确书写1〜36号元素原子核外电子、价电子的电

子排布式和轨道表示式(电子排布图)。5.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单

应用。

考点一原子结构核素同位素

基础自主夯实

1.原子结构

(1)原子的构成

每个质子带一个单

原质子(四个位驷电荷，相对质

子

量约为圆

核

中子匾］不带电，相对

中子（IsIA—Z个）

原子质量约为圆

围绕原子核做高速运动,每个

电子带一个单位国负电荷.相

核外电子.

(匝］Z个对质量约为一个质子(中子)

的^―

口J1836

(2)原子结构中微粒之间的关系

MX中，质子数(Z)=回核电荷数=同核外电子数。

②质量数(A)=「用质子数亿)+中子数(M。

③阳离子少的核外电子数=物质子数-阳离子所带的电荷数亿-〃)。

④阴离子少-的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数(Z+M。

(3)元素符号周围数字的意义

回元素化公价

因质母数I-离子所带电荷数

∖y±∕

03质子数圜原子个数

2.元素、核素、同位素

(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系

具有回相同核电荷数的同一类

—贬的总称,一种元素可有多种

∕>κ,iβ√∖不同的核素

(鱼⑥)士辱卜具有的一定数出质子和一定数

目中子的一种原子

画质子数相同而中子数不同的

同一元素的不同核素的互称

(2)同位素的特征

①当某种元素具有多种天然、稳定的核素时，无论是游离态还是化合态，其

各核素在自然界中所占的原子个数百分比一般是不变的。

②同一元素的各种核素形成的同种物质的化学性质画相同，物理性质画丕

回。

(3)几种重要的核素

核素出U画也汨嬖O

用途核燃料用于考古断代制画室1示踪原子

误点查正请指出下列各说法的错因

(1)同种元素的原子均有相同的质子数和中子数。

错因：同种元素的不同原子质子数相同而中子数不同。

(2严0和18。是氧元素的两种核素，与*02互为同素异形体。

错因：怖02与6。工属同种分子。

(3)l4C可用于文物的年代鉴定，|七与13C不互为同位素。

错因：HC与∣3C质子数相同、中子数不同，互为同位素。

(4)原子中都含有质子、中子和电子。

错因：!H原子中不含中子。

⑸核聚变如泡+汩f3He+⅛1,因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。

错因：核聚变属于核反应，不是化学变化。

课堂精讲答疑

1.构成原子的微粒及作用

质子(Z个)一＞决定元素的种类

原

子在质子数确定后

艮中子［个］

核

子(A-Z)

决定原子种类

A

Z

x)1同位素

核外电子(Z个)-最外层电子数决定

元素的化学性质

注意：原子是化学变化中的最小微粒，化学反应过程原子核不改变，也就是

原子不改变。

2.核反应方程示例

碳/4的P衰变⅛4C-*÷4N+θ∣e

钟-209的α衰变掰9PoT-Pb+为He

卢瑟福发现质子∣4N+⅛e->⅛7O+IH

查德威克发现中子^Be+lHe→⅛2C+6n

铀核裂变反应&尹U+Jn一然Kr+婷Ba+3⅛n

核反应遵循的两守恒：

(1)反应前后质量数之和不变。

(2)反应前后质子数之和不变。

3.相对原子质量

⑴原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的

^⅛的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。

(2)元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比

算出的平均值。如：Ar(Cl)=Ar(35CI)Xa%+4(37(21)x8%。

(3)核素的近似相对原子质量=该核素的质量数。

题组巩固提升

角度一微粒中“粒子数”的确定

1.某微粒用9Q"表示，下列关于该微粒的叙述正确的是()

A.所含质子数=A-〃B.所含中子数=A-Z

C.所含电子数=Z+〃D.质量数=Z+A

答案B

2.钢(福CD在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关锢的说法错误

的是()

A3册Cf原子中，中子数为154

B.塌Cf原子中，质子数为98

C?及Cf原子中，核外电子数为98

D.钢元素的相对原子质量为252

答案D

角度二元素、核素、同位素、同素异形体的概念辨析

3.“玉兔”号月球车用磁PU作为热源材料。下列关于磁PU的说法正确的是

（）

A.2赍PU与秘U互为同位素

B.2期PU与磁PU互为同素异形体

C.2赍PU与燮U具有完全相同的化学性质

D.2赍PU与磁PU具有相同的最外层电子数

答案D

4.（2022•浙江1月选考）下列说法不正确的是（）

A.32s和34S互为同位素

B.C70和纳米碳管互为同素异形体

C.CH2CICH2CI和CH5CHCb互为同分异构体

D.C3H6和C4H8一定互为同系物

答案D

角度三核反应中的元素推断与应用

5.（2022.山东高考）及0、口。的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工

合成反应如下：+⅛e→⅛O+%X"O+⅛e→,^O+俄Y。下列说法正确的是（）

A.X的中子数为2

B.X、Y互为同位素

C.发。、总。可用作示踪原子研究化学反应历程

D.自然界不存在年02、曾。2分子是因其化学键不稳定

答案B

6.(2021.河北高考)用中子轰击夕X原子产生α粒子(即氢核3He)的核反应为：

夕X+Jnf/Y+,He°已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是()

A.EXCh可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液

B.Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2

C.X和氢元素形成离子化合物

D.6γ和7γ互为同素异形体

答案A

解析根据核反应为：^X+⅛→^Y+feɑʃ^l,X的质量数N为4+7-1=

10,又因为Y在化合物中呈+1价，则推知Y位于IA族，质量数=质子数+中

子数，Y的质量数为7,所以得出Y为Li,其质子数。=3,所以X的质子数Z

=3+2-0=5,核电荷数=原子序数=核内质子数=5,则推知X为B元素。若

不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大量水冲洗，同时涂抹H3BO3,A正确；

Y为Li,在空气中燃烧的产物只有Li2O,B错误；X为B,与氢元素会形成BH3

或B2H4等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结合，属于共价化合物，C错

误；6口和71J两者的质子数均为3,中子数不同，所以两者互为同位素，D错误。

E易错警示

(1)并不是所有的原子都由质子、电子和中子构成，如IH中不含中子。

(2)质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如Ne和H2Oo

(3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如AF+和Na+、F-等，

NHj与OH-等。

(4)一种元素可有若干种不同的核素，也可只有一种核素，因此，核素的种类

大于元素的种类。

⑸2a和3必既不是同位素，也不是同素异形体，而是同种分子，同位素是

原子的互称。

(6)核聚变、核裂变属于核反应，不是化学变化。

考点二核外电子排布

基础自主夯实

1.能层、能级与原子轨道

(1)能层(〃)：在多电子原子中，按照核外电子的画能量丕同将其分成不同能

层。通常用画K、L、M、N、0、P、Q表示相应的第一、二、三、四、五、六、

七能层，能量依次画升高。

(2)能级：同一能层的电子被分成不同的能级，通常用画s、p、d、f等表示。

同一能层里，各能级的能量按南s、p、d、f的顺序依次升高。

(3)原子轨道：量子力学把电子在原子核外的一个同空间运动状态称为一个

原子轨道。

S原子轨道呈回球形

①轨道形状j

Ip原子轨道呈国喳铃状

S能级：蚂1个原子轨道，最多容纳里2个电子

②各能级上的

P能级：回3个原子轨道，最多容纳回6个电子

原子轨道数目＜

以及最多容纳d能级：幽个原子轨道，最多容纳㈣■个电子

的电子数

f能级：回2个原子轨道，最多容纳蚂14个电子

(4)原子轨道的能量关系

£

低：巫

的高

能量

轨道

原子

层上

同能

①相

"f....

"d<

"P<

能

轨

（以S

高低

量的

道能

子轨

的原

相同

量②形状

关

4S.

3SV

2SV

1SV

例）：-

系道为

同

向不

展方

而伸

相同

形状

层内

一能

③同

量

的能

、2p「

、2py

2p,

道（如

子轨

的原

等

园相

排布

外电子

原子核

律

布规

的排

子层

各电

电子在

⑴核外

数

电子层

7

6

5

4

3

2

1

（ri）

P

N

M

L

K

O

符号

Q

，

近到远

离核由

律

能量规

高'

低到一

量由■

电子能

个。

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②最

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2个

超过3

层不

第三

，倒数

8个

超过1

数不

电子

外层

③次

理

构造原

顺序——

的填充

子轨道

（2）原

⑶原子核外电子排布原则

演阚≡在构建基态原子时,电子将尽可能地占据

低原理「能量国电低的原子轨道•使整个原子的能

最低

排ɪM

布泡利在一个原子轨道里最多只能容纳殴个电

原理子，而且它们的自旋颤反

原

则

75丽IJ基态原子中，填入圆简并轨道的电子总是

、位前J⑪先单独分占.而JlFl旋圜平行

(4)原子核外电子的排布表示方法

以硫原子为例

回S)))

原子结构示意图

电子排布式∏¾22s22p63s23p4

简化电子排布式[B][Nel3s23p4

Is2s2p3s3p

电子排布图(或轨道表示式)

价层电子排布式Γ∏]3S23P4

3.电子跃迁与原子光谱

⑴原子的状态

①基态原子：处于画最低能量状态的原子。

②激发态原子：基态原子的电子吸收能量后，从位!低能级跃迁到画较高能

级状态的原子。

(2)原子光谱：不同元素的原子发生电子跃迁时会画吸收或释放不同的光,

用光谱仪记录下来便得到原子光谱。利用原子光谱的特征谱线可以鉴定元素，称

为光谱分析。

(3)基态、激发态与原子光谱

激发态近)

吸收光谱」里吸收能疑释放能址侬♦发射光谱

匾!基态原:!'

误点查正请指出下列各说法的错因

⑴多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高。

错因：多电子原子中，能量低的电子在离核较近的区域内运动。

(2)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(α>l),则该原子核外电子有三

层。

错因：该原子核外只有两层电子。

(3)P能级能量一定比S能级的能量高。

错因：当S和P能级不在同一能层时，p能级能量不一定比S能级的能量高。

⑷同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。

错因：2p、3p、4p能级都含有3个原子轨道。

⑸电子排布式(22Ti)IS22s22p63s23p∣°违反了能量最低原理。

错因：3p能级最多排6个电子，所以电子排布式(22Ti)IS22s22p63s23Q°讳反了

泡利不相容原理。

（6）Fe的基态原子的电子排布式为

2262626

ls2s2p3s3p4s3do

错因：电子排布式应为⅛⅛⅛⅛⅛

⑺磷元素基态原子的电子排布图为

[↑η[tηFtτ⅛[tτi∣τmτo

错因：磷元素基态原子3p轨道的电子排布图为

3p

ΠW1

课堂

1.洪特规则特例

当能量相同的原子轨道在全满（P6、d'∖P4）、半满（P3、d∖f7）、全空（p。、d°、

P）时原子的能量较低，如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54s∖29CU的电子排布式为

[Ar]3dl04s'o

2.原子（离子）核外电子排布式（图）的书写

（1）电子排布式

①原子的核外电子排布式的书写：首先明确原子的核外电子数，然后根据构

造原理按顺序填充电子并检查是否符合洪特规则特例，最后将相同能层的能级写

在一起。如Cu:ls22s22p63s23p63dl04s,o

②离子核外电子排布式的书写方法：先写出基态原子的核外电子排布式，再

失去电子或补充电子（基态原子失去电子时总是优先失去最外层电子），即得到相

应阳离子或阴离子的核外电子排布式。

电子排布式能直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数，但不

能表示原子核的情况，也不能表示各个电子的运动状态。

(2)简化电子排布式

一般用“[稀有气体]+价层电子”的形式表示。如Cu:[Ar]3d∣°4s∣°但31号元

素(Ga)及以后的主族P区元素书写简化电子排布式时除价层电子外还应加上〃小。,

如33AS:[Ar]3d104s24p3o

(3)价层电子排布式

对于主族元素和0族元素，写出最外层电子排布式即可；对于过渡金属元素,

其价层电子排布式一般符合(〃-l)d∣7%s∣~2s>4)°价层电子排布式能反映基态

原子的能层数和参与成键的电子数以及最外层电子数。

(4)电子排布图(轨道表示式)

核外电子排布图能直观地反映出原子的核外电子的自旋情况以及成对的电子

对数和未成对电子数。

3.