高中化学：学案23 原子结构

第五章物质结构元素周期律

学案23原子结构

［考纲要求］1.了解元素、核素、同位素的含义。2.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。3.了解原子核外电子的

排布。4.以IA和VIIA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。

课前准备区回扣教材夯实基础___________________________________

知识点一原子的组成

1.原子

(1)原子结构

f［质子(©个

原子(宏01--------］中子(A—Z)个

I(©个

(2)有关粒子间的关系

①质量数(A)=+;

②中性原子：质子数==；

③阳离子：质子数=核外电子数十;

④阴离子：质子数=核外电子数一o

2.核素、同位素、元素

⑴概念

①核素：具有一定数目和一定数目的一种，如氢元素有三种

核素，符号为。

②同位素：相同而不同的同一元素的不同________互称同位素。

③元素：具有相同的同一类的总称。

(2)三者的关系

【问题思考】

1.(1)任何原子内都有中子吗？

(2)同位素的性质相同吗？

知识点二核外电子排布

1.电子层的表示方法及能量变化

电子层数口三内向外

数字表示法1234567

字母表示法

离核远近由至.

电子能量由到，

2.原子核外电子排布规律

(1)能量最低原理：核外电子总是尽可能先排布在能量________的(离原子核)

的电子层里。

(2)每层最多容纳的电子数为个。

(3)最外层电子数最多不超过一个(K层为最外层时不超过一个)。

(4)次外层电子数最多不超过一个。

(5)倒数第三层电子数最多不超过一个。

【问题思考】

2.核外电子排布的各条规律之间有怎样的关系？以19号元素K的原子结构示意图不

(+19)289

能写成0为例来说明。

3.“核外电子排布相同的微粒，化学性质相同”这一说法是否正确？

知识点三产子结构和性质

1.碱金属元素

(1)原子结构

原子最外层都只有一个电子，随原子序数的递增，电子层数依次增加，原子半径逐渐

(2)元素性质

从上到下，元素原子失电子能力逐渐，金属性逐渐，单质的还原性逐

渐0

【问题思考】

4.最外层只有一个电子的元素是否都是碱金属元素？

2.卤族元素

(1)原子结构

原子最外层都有一个电子，随原子序数递增加，电子层数依次增加，原子半径逐渐

(2)元素性质

从上到下，得电子能力逐渐,非金属性逐渐，单质的氧化性逐渐

3.元素性质与原子结构的关系

元素的性质决定于原子核外电子的排布，特别是=同主族元素化学性质上表

现出相似性和递变性，随着原子核外电子层数的增加，它们的失电子能力逐渐增强，金属性

逐渐o

课堂5舌动区突破考点研析热点

一、元素、核素和同位素

1JX中各符号表示的含义

元素符号X的左上角的A表示该核素的质量数，它可近似地代表该核素原子的相对原

子质量，左下角的Z表示该核素的核内质子数，元素的种类取决于构成该元素的原子核内

的质子数，Z相同的所有核素都称为同一元素；Z相同，A不同，称为同位素一周期表中

处于同一位置。Z和(A-Z)决定核素的种类，即在核素中，Z相同的不同核素称为同位素。

2.元素、同位素、核素概念的辨析(见下表)

元素同位素核素

质子数相同而中子数不同

具有相同核电荷数的一类具有一定数目质子和一定

概念的同一元素的不同核素互

原子的总称数目中子的一种原子

称为同位素

微观概念，对某种元素的

宏观概念，对同类原子而

原子而言，因为有同位素，微观概念，指元素的具体

对象言；既有游离态，又有化

所以原子种类多于元素种的某种原子

合态

类

同位素化学性质几乎相

以单质或化合物形式存同，因为质量数不同，物

具有真实的质量，不同核

特征在，性质通过形成单质或理性质有差异，天然存在

素的质量不相同

化合物来体现的各种同位素所占的原子

个数百分比一般不变

决定

质子数质子数和中子数质子数和中子数

因素

特别提醒同位素是同一元素的不同核素之间的互称，大多数元素有同位数(但Na、Ah

F等没有同位素)。因此目前发现的元素有一百多种，但核素有一千多种。

【典例导悟H下列说法正确的是()

A.i2c、13c、1个、金刚石、石墨都是碳元素的同位素

B.同种元素的原子，质量数一定相同

C.互为同位素的原子，质子数一定相同

D.由一种元素组成的物质，一定是纯净物

听课记录：

变式演练1据报道，在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的会导致温室效应的

气态化合物，它的结构式为16O=C=18O=下列说法正确的是(双选)()

A.16。与18。为同位素

B.16O=C=18O与16O=C=16O互为同位素

c.16Q=C=18O的化学性质与16O=C=16O完全不同

D.目前提出的“低碳经济”，目标是减少向环境中排放CCh，控制温室效应

二、原子核外电子排布的特殊规律及电子数相等的微粒

1.记住1—20号元素的特殊的电子层结构

名师提醒：记熟是准确慢速解题的前提

(I)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；

(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素：；

(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；

(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：；

(5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素：；

(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Neo

(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；

(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素：；

(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素：Be、S；

(10)电子层数与最外层电子数相等的元素：=

2.核外电子数相等的微粒

(1)“10电子”的微粒_________________________________________

分子离子

N3-.O2->F，Na+、

一核10电子Ne

Mg2+、Al3+

二核10电子HF

三核10电子NH2

四核10电子

五核10电子

⑵“18电子”的微粒

分子离子

K+、Ca?+、c「

一核18电子Ar

S2-

二核18电子

-_

三核18电子H2S

一

四核18电子

—_

五核18电子

六核18电子一

其他微粒C2H6、CH3NH2N2H5>N2H蓝

(3)“14电子”微粒有Si、、、等四种。

【典例导悟2】用A+、B>C2\D、E、F、G和H分别表示含有A个电子的八种微粒

(离子或分子)，请回答；

(1)A元素是，B元素是，C元素是o(用元素符号表示)

(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是o

(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是o

(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是；电子式是。

(5)G分子中含有4个原子，其分子式是。

(6)H分子中含有8个原子，其分子式是。

变式演练2(2011・济南模拟)通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为

阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微

粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答。

(1)用化学符号表示下列四种微粒：

A：,B：,C：,D：o

(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：

课后练同区精题精练规范答题

高考集训

--■•

1.判断正误

(1)C.在氮原子中，质子数为7而中子数不一定为7()

(+17)287

D.C厂的结构示意图为〃/()

(2010•课标全国卷一7C、D)

(2)1mol羟基中电子数为10NA()

(2010•江苏-5B)

④28]

（3）钠离子的结构示意图为〃/（）

（2010.上海一2D）

2.[2010•福建理综一23（1）]M是地壳中含量最多的金属元素，则M的离子结构示意图

为。

3.（2010•山东理综，9严0和18。是氧元素的两种核素，必表示阿伏加德罗常数，下列

说法正确的是（）

A.16。2与"02互为同分异构体

B.16。与18。核外电子排布方式不同

C.通过化学变化可以实现16O与18。间的相互转化

D.标准状况下，1.121?6。2和1.12邛02均含O.INA个氧原子

4.（2009・广东，1）我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素物Sm与黝Sm的说法正确的

是（）

A.卷Sm与黝Sm互为同位素

B.卷Sm与翳Sm的质量数相同

C.物Sm与翳Sm是同一种核素

D.卷Sm与黝Sm的核外电子数和中子数均为62

考点集训

题组一元素、核素、同位素

1.无放射性的同位素称之为“稳定同位素”，在陆地生态系统研究中汩、13c、15N、

18。、34s等常用作环境分析指示物。下列有关一些“稳定同位素”的说法正确的是（双选）

（）

A.34s原子核内中子数为18

B.2j1+酸性比咱+的酸性更强

C.16。与18。的化学性质相同

D.13c与&N原子核内的质子数相差2

2.下列微粒结构示意图中，不正确的是（）

3.放射性原子在人类生活中的很多地方有着特殊的作用，对人类的科学研究有很大的

帮助，其中最主要的作用是作为示踪原子。最近医学界通过用放射性14C的羟酸衍生物在特

定条件下通过断裂DNA来杀死细胞，从而抑制艾滋病。下面有关14c的叙述中正确的是

（）

A.14c与MN含有相同的中子数

B.14c与C60是同分异构体

C.14c与C60中普通碳原子的化学性质不同

D.14c与12c互为同位素

4.（2008•全国理综H,11）某元素的一种同位素X原子的质量数为A,含N个中子，它

与原子组成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是（）

a

mol

/i

C•而A-Nmol

D.^（A—N+m）mol

A

5.据报道医学界通过用14c标记的C60发现一种C60的羟酸衍生物，在特定条件下可以

通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则有关14c的叙述正确的是（双选）（）

A.与12c的化学性质不同

B.与"N含的中子数相同

C.14c的质子数与中子数相差2

D.与12c、13c互为同位素

6.（2011.武汉质检）有下列符号：35cl和37。、02和。3、1用6。和2H葵0。下列有关说法

正确的是（双选）（）

A.35cl和37cl互为同分异构体

B.。2和。3是氧元素的两种同素异形体

C.35和37表示的是质量数

D.咱斐O和2H斐O表示同一种水分子

7.X、Y、Z三种主族元素，X+和丫一两种离子具有相同的电子层结构，Z原子核内质

子数比Y原子核内质子数少9,丫一在一定条件下可被氧化成YZ*下列说法正确的是（）

A.离子半径X+>Y-

B.X、Y、Z均属于短周期元素

C.化合物XYZ的溶液具有漂白性

D.Y属于VA族元素

8.X、Y、Z和R分别代表四种元素，如果0X"+、dR"L四种离子的电子

层结构相同（。、b、c、1为元素的原子序数），则下列关系正确的是（）

A.a—c=m—nB.a—b=n—m

C.c—D.b—d=n+m

题组二原子结构与元素性质

9.（2010•盐城质量检测）铀是一种碱金属元素，下列关于铀及其化合物的叙述不正确的

是（双选）（）

A.硫酸葩的化学式为CS2SO4

B.氢氧化他是一种弱碱

C.可以电解熔融的氯化艳制取锦

D.碳酸钠受热易分解成氧化钠和二氧化碳

10.原子的核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为“，最外层电子数为2”

+1,原子核内质子数是2”2—1。下列有关元素X的说法中不正确的是（）

A.元素X能形成化学式为X（OH）3的碱

B.元素X可能形成化学式为KXO3的含氧酸钾盐

C.元素X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数

D.元素X能与某些金属元素形成化合物

11.下列各原子构成的单质中，肯定能与稀硫酸反应产生H2的是（）

A.原子核内没有中子

B.M层有5个电子

C.原子核外最外层电子数=电子层数

D.N层上电子数与K层电子数相等，次外层有8个电子

12.有某种元素的微粒的核外电子层结构为7

（1）若该微粒为电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是o

（2）若含该微粒的溶液，能使滨水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是。

（3）若该微粒氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子最外层有一个电子，

这种微粒的符号是o

（4）若该微粒还原性很弱，但失电子后氧化性很强，且这种原子得一个电子即达稳定结

构，这种微粒的符号是o

题组三综合探究

13.(2011•上海调研)A、B、C、D、E五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于

20»其中A为非金属元素，C是金属元素；A、C元素原子的最外层都只有一个电子；B和

D元素原子的最外层电子数相同，且B元素原子L层电子数是K层电子数的3倍；E元素

原子最外层电子数比次外层电子数少1。回答下列问题：

(1)写出五种元素的元素符号：

A.,B.,C.,D.,E.o

(2)画出B、C的原子结构示意图：B.，C.；画出D的离子结构示意图:

(3)从原子核外电子排布的角度分析C元素的化合价为什么为+1价?

14.A、B、C、D都是短周期元素，原子半径：D>C>A>B=已知：A、B同周期，A、

C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电

子数是D原子最外层电子数的3倍。试回答：

(1)写出元素的名称：A0

(2)写出由B、D组成的两种化合物的化学式：、o

(3)C的氧化物属于化合物(填“离子”或“共价”)。

(4)写出C的氧化物与D的氧化物对应的水化物反应的离子方程式：

答案

【课前准备区】

知识点一

1.(1)原子核核外电子

⑵①质子数(Z)中子数(N)

②核电荷数核外电子数

③电荷数

④电荷数

2.⑴①质子中子原子口、彳H、?H

②质子数中子数原子③核电荷数原子

知识点二

1.

电子层数由内向外

数字表示法1234567

字母表示法KLMNOPQ

离核远近由—近—到=远

电子能量由低到翼

2.(1)最低最近(2)2层(3)82(4)18(5)32

知识点三

1.(1)1增大

(2)增强增强增强

2.(1)7增大

⑵减弱减弱减弱

3.最外层电子数增强

问题思考

1.(1)1H中无中子。

(2)同位素的物理性质有差异，化学性质几乎完全相同。

2.核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一，不能孤立地应用其中一条。

第(3)、(4)条是对第(2)条的限制。如钾原子由于受第(3)条限制，最外层不能超过8个，故原

题2881

子结构示意图为。,7

3.不正确。核外电子排布相同可以是多种离子或原子，如S2-、CP,Ar、K+、Ca2+

4白

(+x)288

的核外电子排布都是,〃，但它们的化学性质不同。若属于同位素的不同核素，化学性质

相同，如同、相、相。

4.不是，氢元素原子最外层也只有1个电子，但是碱金属元素不包括氢元素。

【课堂活动区】

二、l.(2)Be、Ar(4)0(5)Li、P(8)Li、Mg(10)H、Be、Al

2.(1)

分子离子

/、O2->广、Na+、

一核10电子Ne

Mg2+、Al3+

二核10电子HFOH-

三核10电子H2QNH2

四核10电子NH3H3Q1

五核10电子CH4NH于

⑵

分子离子

K+、Ca2+.cr、

一核18电子Ar

S2一

二核18电子F2、HC1or.ns

三核18电子H2s

四核18电子PH3、H。

五核18电子SiH4>CH3F>NH20H

六核18电子N2H4、CH30H

其他微粒C2H6、CH3NH2N2H5,N2H针

(3)“14电子”微粒有Si、C0>CF>西等四种。

典例导悟

1.C［根据同位素的概念，具有相同质子数、不同中子数的同一种元素的不同原子互

为同位素，12c、13c、14c是碳元素的三种同位素，而金刚石和石墨是碳元素的两种不同形

式的单质(同素异形体)，A项错；同种元素可以有中子数不相同的几种原子，其质量数必不

相同，B项错；由于互为同位素的原子属同种元素，它们的质子数一定相同，C项正确；由

一种元素组成的物质，由于原子种类、个数、排列方式不同可组成多种物质，如氢元素可组

成H2、D2>T2三种分子，氧元素可组成。2、。3两种分子，碳原子由于排列方式不同可构成

石墨和金刚石，D项错。］

H-S-H

2.(1)KClS(2)HC1(3)F2(4)H2S(5汨2。2(或PH3)(6)C2H6

解析18电子微粒来源大体分为三个部分：一是第三周期的气态氢化物及失去H+的对

应阴离子；二是第四周期的金属阳离子；三是由第二周期气态氢化物去掉一个氢原子后，两

2-

两结合得到的分子，共16种：阴离子p3-、S,HS-,cr；分子有Ar、HC1、H2S,PH3、

SiH4>F2>H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，结合题目所给条件，不难确定所需答案。

变式演练

1.AD［B项两种分子均为化合物，不属于同位素范畴；C项两种分子的化学性质应

几乎相同。］

2.(l)H20NH3NHtOH

3+2+

(2)Al+3NH3+3H2O=A1(OH)3i+3NH1或Mg+2NH3+2H2O=Mg(OH)2I+

2NH4

解析本题主要考查原子、分子和离子的核外电子的结构特征。常见的核外电子总数为

3++2

10个电子的微粒有：阳离子有Na+、Mg2+、Al,NIK、H3O;阴离子有N?，O",『、

OH";分子有Ne、HF、H2O>NH3、CH4o显然结合题目所给的其他条件可知：A:H2O,

B:NH3,C:NHt,D:OH-,E:A^+或Mg?+；A、B、E反应的离子方程式：3H2O+3NH3

3+2+

+A1=A1(OH)3I+3NH：或Mg+2NH3+2H2O=Mg(OH)23+2NH：。

【课后练习区】

高考集训

1.(1)VX

解析C项，N—14的质子数和中子数均为7,但氮原子还有其他的核素，质量数不等

于14,中子数也就不等于7;D项，该示意图为氯原子的结构示意图，C「的结构示意图的

最外电子层上的电子数应该为8o

(2)X

解析羟基是9电子式，应为9NA。

⑶X

(+1^8

2f

3.D［16。2和18。2是由氧元素的两种不同核素分别构成的两种不同的分子，二者相对

分子质量不同，不属于同分异构体，A错误；16。和18。的核外电子数都是8,且核外电子

排布式相同，B错误；16。与18。是同种元素的不同核素，16。与18。之间的转化属于物理变

1618

化,C错误；根据阿伏加德罗定律,标准状况T1.12L02中含有0.INA个16。原子，1.12LO2

中也含有O.INA个18。原子，D正确。］

4.A［1患Sm和1君Sm是同一种元素的不同核素，质量数、中子数均不同，互为同位素。］

考点集训

1.AC2.B

3.DFC和MN中14表示质量数，而C和N的质子数分别为6和7,因此，它们的

中子数不可能相等，A错；14c是原子，C60是单质，二者不可能是同分异构体，B错；自然

界中，同一种元素的化学性质是相同的，"C和C60中的C原子都是碳元素的原子，故化学

性质相同，C错；剩下的D是正确的。］

4.A［同位素X的质量数为A,中子数为N,因此其质子数为(A—N)。故H,”X中的质

子数为O+A—N),又由于H,“X中H为|H,故agHmX中所含质子的物质的量为：蔡念义(A

+/??—AOmoL］

5.CDFC是碳元素的一种同位素，原子核内中子数为14-6=8,而"N的中子数为

14-7=7,故B项不正确，C项正确；12c与14c互为同位素，最外层电子数相同，故化学

性质几乎相同，A项不正确、D项正确。］

6.BC［35©和37。是氯元素的两种同位素，A错；1比6。由2个普通氢原子(1H)和1

个16。原子构成，而2印8。由2个重氢原子(2用和1个18。原子构成，显然不是同一种水分

子