高中化学课件：第1课时 原子结构 核素创新设计

第四章物质结构元素周期律

第一节原子结构与元素周期表

第1课时原子结构核素

学业水平目标核心素养对接

1了.解质量数的定义。

2.了解原子的表示方法。

通过原子结构的学习、通过对核外电子

3.了解原子的核外电子能量高低与分层

排布规律的学习，提高学生宏观辨识与

排布的关系。

微观辨析的素养水平。

4了.解核外电子分层排布的规律。

5知.道元素、核素的概念。

保前自主学习I夯基固本

『知识梳理』

一'原子的构成、质量数

1.原子的构成

'(质王(相对质量近似为1,带一个单位正

I原子核I电荷)

泉于］(相对质量近似为1,不带电荷)

、核外电子(带一个单位负电荷)

2.质量数

(1)概念：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

叫做质量数，常用A表示。

(2)质量关系：质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。

⑶数量关系：核电荷数=质子数=核外电子数。

［微判断］

判断下列说法是否正确

⑴原子呈电中性是因为中子不带电()

(2)质子数和中子数决定原子的质量()

(3)原子的质量数就是原子的质量()

(4)离子的核电荷数一定等于其核外电子数()

(5)某种氯原子的中子数是18,则其质量数是35,核外电子数是17()

(6)所有原子都由质子、中子和核外电子构成()

答案(1)X(2)V(3)X(4)X(5)V(6)X

二'原子核外电子排布

1.电子层与其电子的能量

电子层数1234567

各电子层字母代号KLMN0PQ

由内到外离核远近由近到远

能量高低由低到高

2.核外电子排布规律

(1)能量规律

核外电子由里向外，依次排布在能量逐渐fL直的电子层里，即按

K-*LfMfN.......顺序排列。

(2)数量规律

①各电子层最多容纳/个电子(〃表示电子层数)。

②最外层电子数目最多不能超过区个(K层为最外层时不能超过2个)。

③次外层最多能容纳的电子数不超过运个。

3.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图

(1)钠的原子结构示意图：

原子核

人、、-电子层

粒子符号-"Na(+11)281—该电子层上的电子数

核内质子数(或核电荷数)

(2)画出下列原子或离子的结构示意图。

(+16)286(+16)288O///I(+20)288

①s"","2"②Ca—Ca-b±ZZo

［微判断］

判断下列说法是否正确

(1)能量高的电子在离核近的区域内运动()

⑵M层为最外层时，最多容纳18个电子()

⑶原子的次外层电子数都是8()

⑷某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍()

(5)锂的原子结构示意图是)

(6)某离子M层和L层电子数均为K层的4倍()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X(6)V

三、核素、同位素

I.核素

(1)定义：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

⑵氢的三种核素

氢元素的原子核

原子符号设X)原子名称

质子数(Z)中子数(N)

1H氢10

汨或D氮11

泊或T12

(3)常见元素的核素

C1:37。35。C:12c14c0，I6Q18Q

2.同位素

(1)定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素,即同一

元素的不同核素互称为同位素:如IH、汨(D)、汨(T)之间互称为同位素。

⑵特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。

(3)几种重要核素的用途：导J在考古工作中用于测定文物的年代；黄U用于制造

原子弹、核发电；汨、汨用于制造氢弹:放射性同位素释放的射线用于育种、治

疗肿瘤等。

［微训练］

4.下列8种化学符号:出2、汨2、呼C、必、弃Na、［N、孑Li、般Mg。

⑴表示核素的符号共种。

(2)互为同位素的是和o

(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是和o

(4)可用于文物的年代鉴定的核素的符号是。

解析(1)m2、汨2为分子，不属于核素范畴。

(2)§Li、［Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。

(3话Na和召Mg的中子数相等，但质子数不同。

答案(1)6(2)§Li4Li

⑶弃NatMg(4)4C

课堂互动探究启迪思维

探究一原子结构

探究角度1从结构分析认识构成原子的各微粒间

的关系

［探究素材］

(1)构成原子的粒子

(质子(Z个)------1”决定元素种类

原子(尿.核I中子(A-Z个)」决定原子种类

Cx"核外电子(Z个)展外层电子.决定元素的化学性质

(2)有关粒子间的关系

①质量数(A)=质子数(Z)+中子数(M

②质子数=核电荷数=中性原子的核外电子数

③阳离子：质子数=核外电子数+电荷数

④阴离子：质子数=核外电子数一电荷数

［探究题目］

1.某元素的一个原子形成的离子可表示为2X"，下列说法正确的是()

A%X〃一中含有的中子数为a+b

中含有的电子数为a-n

C.X原子的质量数为a+b+n

b

D.一个X原子的质量约为602X1()23g

解析A项，中子数=质量数一质子数=b—a,A项错误；B项，该微粒的核外

电子数=核内质子数十所带负电荷数=。+〃，B项错误；C项，X原子的质量数

为乩C项错误；D项，原子质量的数值为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常

数值的比值，即一个X原子的质量约为:二?s23g，故D项正确。

O.UZA1U

答案D

2.核内中子数为N的R2+,质量数为A,则它的〃g氧化物中所含质子的物质的量

是()

n

A，A+16（4—N+8）m°lB.A；］6（A-N+10）mol

C.（A—N+Z）molD，7（A—7V+6）mol

/i

解析化学变化中质子数、中子数均不变，故R2+的质量数为A,中子数N,则R

原子的质量数也为A,中子数也为N,故R原子的质子数为A—N,二价R2+的氧

Yl

化物为RO,摩尔质量为(A+16)g-mo「，〃gRO的物质的量为而1了mol。1mol

RO中含质子(A—N+8)mol,故〃gRO中含质子为77Hl(A—N+8)mol。故B、

C、D错误，A正确。

答案A

探究角度

2从微观分析辨析原子的质量数与原子

的相对原子质量及元素的相对原子质量的关系

［探究素材］

(1)区别：原子的相对原子质量，是指该原子的真实质量与Ec质量的上的比值，

一般不是正整数；而原子的质量数是该原子内所有质子数和中子数的代数和，都

是正整数。

(2)联系：如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那

么，原子的相对原子质量在数值上与原子的质量数相等。而元素的相对原子质量

是由天然元素的各种同位素的相对原子质量与其在自然界中所占原子个数的百分

数的积的加和得来的。数学表达式为4=4Xai%+A2Xa2%+……。

［探究题目］

3.设某元素原子核内的质子数为机，中子数为〃，则下列论断正确的是（）

A.不能由此确定该元素的相对原子质量

B.这种元素的相对原子质量为m+n

C.若12c原子的质量为Wg,该元素原子的质量为（m+“）Wg

D.该元素原子核内中子的总质量小于质子的总质量

解析元素的相对原子质量等于其各种天然、稳定的同位素的相对原子质量与它

们在元素中所占的原子个数百分数的乘积之和。所给元素的其他同位素不能确定,

所以元素的相对原子质量就不能确定，因此，A项正确，B项错误；同位素的相

对原子质量等于该原子的质量与12c原子质量的色的比值，即原=-1——,

（l2C）

若该同位素原子的相对原子质量用质量数（旭+〃）代替进行近似计算，那么，此原

子的质量应为a（m+〃）wg,c项错误；原子的原子核中，质子数与中子数相对大

小关系是不固定的，此题中中子的总质量与质子的总质量无法比较，D项错误。

答案A

4.某元素的相对原子质量的计算式为34.969X75.77%+36.966X24.23%q35.453,

下列说法错误的是（）

A.该元素有两种同位素

B.75.77%是某种同位素的丰度

C.35.453是该元素的平均相对原子质量

D.36.966表示某种同位素的质量数

解析由公式得，该元素有两种同位素，故A正确；75.77%表示某种同位素的丰

度，即在自然界所占的原子个数百分比，故B正确；35.453表示该元素的平均相

对原子质量，故C正确；36.966表示某同位素的相对原子质量，不是该同位素的

质量数，故D错误。

答案D

探究角度

3从微观结构到模型认识核外电子排布

的表示方法

［探究素材］

(1)原子结构示意图

用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数，弧线表示各电子层,

弧线上的数字表示该电子层上的电子数。以钠原子为例:

«一电子层

粒子——-Na碗)28

符号层内电子数

原子核核内质子数或核电荷数

(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,

与上一周期的稀有气体元素原子具有相同的电子层结构(电子层数相同，每层上所

20)表

排的电子数也相同)。如Mg：//-Mg2'：7J/九

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。如F：

［探究题目］

5.已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C,且都小于18,A元素的

原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层

电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：

(1)三种元素的名称和符号：

A,B,Co

(2)画出三种元素的原子结构示意图：

A,B,Co

解析由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；

B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素

的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，可知C应为氯元素。

答案⑴碳C硅Si氯Cl

6.有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L

层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，A和B分别是（）

A.硅原子和钠原子B.硼原子和氢原子

C.碳原子和铝原子D.氮原子和氧原子

解析A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A

原子L层电子数的2倍，说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8个电

子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明B原子L层有8

个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层

少3个电子，故B为铝。

答案C

探究二核素

探究角度元素、核素、同位素、同素异形体

的区别和联系

［探究素材］

1.区别

内名称同素异

容元素核素同位素

形体

项目

质子数相同的质子数、中子质子数相同、

同种元素形成

本质一类原子的总数都一定的原中子数不同的

的不同单质

称子核素

范畴同类原子原子原子单质

化学性质几乎

只有种类，没化学反应中的元素相同、性

特性完全相同，物

有个数最小微粒质不同

理性质不同

质子数、中子质子数、中子组成元素、结

决定因素质子数

数数构

举例H、C、0三种IH、汨、|H、田、。2与03互为

元素彳H三种核素?H互称同位素同素异形体

2.联系

(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。

(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类

的数目。

(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。

［探究题目］

7.氢元素有三种同位素H、D、T,氯元素有两种同位素350、37Q。当用一种仪

器分别测定10000个氯化氢的相对分子质量，所得数值最多有多少种()

A.2种B.5种

C.6种D.10000种

解析乜350：36,'H37C1：38,D35C1：37,D37C1：39,T35C1：38,T37C1：40,

共有5种。

答案B

8.下列说法正确的是()

A.由H、D、T与mo、17。、18。构成的水分子的相对分子质量有18个

B.H2、D2、T2互为同素异形体

C.H2、D2、T2在相同条件下的密度比为1：2：3

D.笈、笊发生核聚变反应生成其他元素，属于化学变化

解析H、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与监0、普。18。

组合，构成的水分子共有6X3=18种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构

成的水分子的相对分子质量个数小于18,A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属

于一种物质，B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量

之比，为2：4：6=1：2：3,C正确；气、笊发生核聚变反应生成其他元素，属

于核反应，不是化学变化，D错误。

答案C

悌堂即时达标巩固双基

1.从某微粒的结构示意图反映出（）

A.质子数和中子数

B.中子数和电子数

C.核电荷数和核外电子层排布的电子数

D.质量数和核外电子层排布的电子数

解析微粒的结构示意图只能表示出原子核内质子数及核外电子数及其排布情

况。

答案C

2.下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是（）

①核外电子是分层运动的

②所有电子在同一区域里运动

③能量高的电子在离核近的区域内运动

④能量低的电子在离核近的区域内运动

A.①④B.②③

C.①③D.②④

解析原子核外电子是分层运动的，能量越低离核越近，能量越高离核越远。

答案A

3.某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。该原子核内的质子数

是（）

A.14B.15

C.16D.17

答案A

4.下列互为同位素的是（）

I4

A.H2D2B.N14c

C.l60I70D.金刚石石墨

解析同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只

有C项符合。

答案C

5.有六种微粒，它们分别是的M、38N、妆X、帆一、蚁2+、利Z，它们所属元素的

种类为（）

A.3种B.4种

C.5种D.6种

解析质子数决定元素的种类，的M、耨Q+是K元素形成的微粒，豺N、兆丫2+表示

Ca元素形成的微粒；殁X表示Ar原子，?花一表示C1，

答案B

6.下列微粒结构示意图中，不正确的是（）

ABCD

解析A中核电荷数和核外电子数都是8,这是氧原子的结构示意图，正确；B

中核电荷数为11,这是Na的原子核，钠原子的核外有11个电子，钠元素的最高

化合价为+1价，Na+的核外应有10个电子，而图中核外只有9个电子，错误；

C中核电荷数和核外电子数都是17,这是氯原子的结构示意图，正确；D中核电

荷数和核外电子数分别是17和18,这是C「的结构示意图，正确。

答案B

7.在§Li、7N、kNa、制Mg、［Li、甲C中：

（1）和_______互为同位素。

⑵和质量数相等，但不能互称同位素。

解析质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故§Li与3Li

互为同位素；玲N与KC质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素。

答案（l）9Li必（2）子N虞

课后质量评价I效果检测

基础巩固

1.科学家于2000年发现了核电荷数为116的元素（Lv）。下列有关质量数为293的

Lv原子的描述错误的是（）

A.质子数为116

B.中子数为177

C.电子数为116

D.原子中质子数比中子数多61

解析原子中核电荷数=质子数=核外电子数=116,该元素原子的中子数=质量

数一质子数=293—116=177,故A、B、C项正确；原子中中子数比质子数多61,

D项错误。

答案D

2.下列关于核外电子排布的说法中不正确的是（）

A.第二电子层最多可容纳的电子数为8

B.次外层最多可容纳的电子数为18

C.最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层

D.最多可容纳8个电子的电子层一定是第二电子层

解析根据核外电子排布规律可知，第二电子层最多可容纳的电子数为8,A正

确；次外层最多可容纳的电子数为18,B正确；最多可容纳2个电子的电子层一

定是第一电子层，即K层，C正确；由于最外层电子数不超过8,因此最多可容

纳8个电子的电子层不一定是第二电子层，D错误。

答案D

3.某元素原子的最外层电子数与次外层电子数相同，且最外层电子数与次外层电

子数之和小于8,该元素为（）

A.锂B.镀

C.氧D.钙

答案B

4.下列粒子的核外电子排布正确的是（）

答案D

5.我国研制出“全碳气凝胶”，其密度是0.16g-cm-3,成为已知的最轻固态材料。

对这种物质的认识正确的是（）

A.是碳元素的一种同素异形体

B.是碳元素的一种同位素原子

C.全部由12c组成

D.能溶于水

解析“全碳气凝胶”应是碳的一种新单质。

答案A

6.月球的土壤中吸附着大量的3He,地球上氢元素则主要以知e形式存在。下列说

法正确的是（）

A.3He的质量数为5

BlHe和3He互为同位素

C.3He的中子数为4

D.^He的核外电子数为3

解析狙e的质量数为3,质子数为2,中子数为1；3He的质量数为4,质子数为

2,中子数为2。3He与,He是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素，

二者互为同位素。

答案B

7.简单原子的原子结构可用下图形象地表示：

其中“•”表示质子或电子，“O”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的

是（）

A.①②③互为同位素

B.①②③互为同素异形体

C.①②③是三种化学性质不同的粒子

D.①②③具有相同的质量数

答案A

8.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，下列数据前者是后

者4倍的是（）

①电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数

A.①④B.①③④

C.①②④D.①②③④

解析核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和

4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8

和2,A项正确。

答案A

9.在11g由D和I'。组成的水中，所含的中子数为(用NA表示阿伏加德罗常数的

值)()

A.NAB.2NA

C.6NAD.IONA

解析该水的摩尔质量为22g.mo「，所以11g该水中含有水分子0.5mol,D原

子的中子数为I,”。原子的中子数为10,所以11g这种水中含有的中子数为6NA。

答案C

■.现有下列基本粒子:'H>2H>3国％+、234基235U、238.如人伙为、。2、伙、

14c,请回答下列问题：

(1)它们分属种元素，属于氢元素的核素有种，属于铀元素的核

素有种。互为同位素的原子分别为、O

(2)质量数相等的粒子为、、(可不填满、也可补充)。

解析(1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C7种元素；虫和

口+是同一种核素的不同粒子，'H.2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为

同位素；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也互为同位素。

(2)是为“质量数相等的粒子”，而非''质量数相等的原子”，否则'"H和咕+”

不能为答案。

答案(1)7331H、2H、3H234U、235U、238U

(2)40K,4℃al4N,I4C'H.'H'

11.用9X表示原子：

(1)中性原子的中子数N=o

(2"X"+共有x个电子，则该阳离子的中子数N=o

(3"X『共有x个电子，则该阴离子的中子数N=-

I216

(4)CO2分子中的中子数N=o

(5)A2-原子核内有x个中子，其质量数为根，则〃gA?-所含电子的物质的量为

解析(1)根据“质子数+中子数=质量数”的关系，得N=A-Z。⑵AX户共有x

个电子，中性原子X的电子数为x+〃，则N=A-x—(3"X"—共有x个电子，

中性原子X的电子数为％—〃，则N=A—x+〃。(4)1206(32分子中的中子数为6+

8+8=22。(53-所含电子数为m-x+2,则〃gA?一所含电子的物质的量为

“(加一x+2)

答案(1)A—Z(2)A—x—n(3)A—

n(m—x+2)

(4)22(5)-----------mol

能力提升

12.据报道，某些花岗岩会产生氯(22286Rn),从而对人体产生伤害。请回答：

(1)该原子的质量数是,质子数是,中子数是o

⑵研究发现，镭能蜕变为22286Rn,故将22286Rn称为镭射气；社能蜕变为22<>86Rn,

故将22%6Rn称为钮射气；舸能蜕变为2i986Rn,故将2%6Rn称为轲射气。22286Rn、

22086Rn>2l986Rn。

A.属于同种元素B.互为同位素

C.属于同种核素D.属于同种原子

(3)由(2)知决定元素种类，决定核素种类。

解析(l)22286Rn的质量数是2