2024-2025学年高中化学专题01原子结构知识讲解含解析

PAGEPAGE6原子结构学问网络2、离子核外电子数的计算：阴离子核外电子数=质子数+电荷数阳离子核外电子数=质子数-电荷数3、原子核外电子排布规律：①电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；②每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)；③电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排其次层，等等。④最外层电子数则不超过8个(第一层为最外层时,电子数不超过2个)。核外电子第一层最多排2个电子。

核外电子其次层最多8个电子。

核外电子第三层最多18个电子。

核外电子最外层最多不超过8个电子。

（只有1层的最多不超过2

个电子。【总结】1～20号元素原子核外电子排布的特别性1．最外层电子数为1的原子有H、Li、Na、K。2．最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg、Ca。3．最外层电子数和次外层电子数相等的原子有Be、Ar。4．最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。5．最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。6．最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne。7．次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。8．内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。9．电子层数和最外层电子数相等的原子有H、Be、Al。10．电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。11．最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S。12．最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。4、核素、同位素⑴核素：把具有肯定数目质子和肯定数目中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。⑵同位素：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之间互称为同位素，如1H、2H、3H三种核素均是氢元素的同位素。⑶同位素的两个特征①同一种元素的各种同位素的化学性质相同；②在自然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子百分比是相同的。⑷同位素的用途①14C在考古工作中用于测定文物的年头；②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹；③利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。重难突破一、元素的确定元素是具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子总称。典例1有六种微粒，它们分别是eq\o\al(40,19)M、eq\o\al(40,20)N、eq\o\al(40,18)X、eq\o\al(40,19)Q＋、eq\o\al(40,20)Y2＋、eq\o\al(40,17)Z－，它们所属元素的种类为()A.3种B.4种C.5种D.6种【答案】B【解析】质子数确定元素的种类，eq\o\al(40,19)M、eq\o\al(40,19)Q＋表示K元素形成的微粒，eq\o\al(40,20)N、eq\o\al(40,20)Y2＋表示Ca元素形成的微粒；eq\o\al(40,18)X表示Ar原子，eq\o\al(40,17)Z－表示Cl－。归纳总结：推断元素、同位素和核素时，要抓住各种微粒的本质区分。答题时要仔细分析表示原子符号的n组数字。eq\o\al(A,Z)X，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，是同种核素；Z相同，A不相同的互称同位素；Z不相同的无论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。典例2现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：(1)其中，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________、________。(2)质量数相等的粒子为________、________、________(可不填满、也可补充)。【答案】(1)7331H、2H、3H234U、235U、238U(2)40K、40Ca14N、14C1H、1H＋【解析】(1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C7种元素；1H和1H＋是同一种核素的不同粒子，1H、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“1H和1H＋”不能为答案。二、原子中各微粒数的计算典例3用eq\o\al(A,Z)X表示原子：(1)中性原子的中子数N＝__________。(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝________。(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝________。(4)12C16O2分子中的中子数N＝________。(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则ngA2－所含电子的物质的量为________。【答案】(1)A－Z(2)A－x－n(3)A－x＋n(4)22(5)eq\f(nm－x＋2,m)mol【解析】(1)依据“质子数＋中子数＝质量数”的关系，得N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。(5)A2－所含电子数为m－x＋2，则ngA2－所含电子的物质的量为eq\f(nm－x＋2,m)mol。三、元素、核素、同位素、同素异形体的区分和联系1.区分名称元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子的总称质子数、中子数都肯定的原子质子数相同、中子数不同的核素同种元素形成的不同单质范畴同类原子原子原子单质特性只有种类，没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同元素相同、性质不同确定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数组成元素、结构举例H、C、O三种元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互称同位素O2与O3互为同素异形体2.联系(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只依据二者探讨范畴不同即可作出推断。(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。典例4下列共有十二种化学符号：①O2

②614C

③238U

④1123Na

⑤O3

⑥714N

⑦1224Mg

⑧⑨235U

⑩（11）

（12）其中：（1）表示核素的符号共有＿＿＿种.（2）互为同位素的是＿＿＿（填序号，以下相同）（3）质量数相等，但不能互称同位素的是＿＿；（4）中子数相等，但质子数不相等的是＿＿＿.；（5）互为同素异形体的是＿＿＿；（6）互为同分异构体的是＿＿＿。【答案】（1）6；（2）③⑨；（3）②⑥；（4）④⑦；(5)①⑤；（6）（11）（12。【解析】（1）核素是具有肯定数目的质子和肯定数目的中子的原子，表示核素的符号共有②614C

；③238U

；④1123Na；

⑥714N

；

⑦1224Mg；⑨235U一共有6种；（2）同位素是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互为同位素的是③⑨；（3）质量数相等，但不能互称同位素的是②⑥；（4）中子数相等，但质子数不相等的是④⑦；（5）同素异形体是由同种元素组成的不同性质的单质，互为同素异形体的是①⑤；典例5同学们学习了同位素、同素异形体、同系物、同分异构体，下面列出了几组物质，请用物质的组号填写下表。③CH4和CH3CH2CH3④金刚石和石墨⑤H、D、T⑥16O、17O、18O⑦乙醇（CH3CH2OH）和甲醚（CH3OCH3）⑧臭氧（O3）和氧气（O2）⑨2,2—二甲基丙烷和新戊烷⑩CH3CH2OH和HOCH2CH3类别同位素同素异形体同分异构体同系物同一种物质组号【答案】⑤⑥，④⑧，②⑦，①③，⑨⑩【解析】若化学式为元素，可能是同位素;若化学式为单质，则可能是同素异形体;若化学式为分子式相同、结构不同的有机化合物，则为同分异构体;若是分子式不同结构相像的有机化合物，则为同系物.所以①同系物;②为同分异构体;③为同系物;④为同素异形体;⑤为同位素;⑥为同位素;⑦为同分异构体;⑧为同素异形体.⑨2,2—二甲基丙烷和新戊烷，分子式、结构都相同，为同一种物质；⑩CH3CH2OH和HOCH2CH3，分子式、结构都相同为同一种物质。课后练习：1、在粒子NH3D＋中，电子数、质子数和中子数之比为()A.10∶7∶11 B.11∶11∶8C.10∶11∶8 D.11∶8∶10【答案】C【解析】在粒子NH3D＋中有一个eq\o\al(14,7)N,3个eq\o\al(1,1)H,1个eq\o\al(2,1)H，故NH3D＋中含有的电子数为7＋3＋1－1＝10，质子数为7＋3＋1＝11，中子数为7＋1＝8。2、有aXn＋和bYm－两种元素的简洁离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是()A.b－a＝n＋m B.a－b＝n－mC.核电荷数Y＜X D.质子数Y＞X【答案】C【解析】因为两种离子的电子层结构相同，即其核外电子数相同，且阴离子的核电荷数(或质子数)小于阳离子的核电荷数(或质子数)。由此可知：①a－n＝b＋m，a－b＝m＋n，A、B选项不正确；②a＞b，C正确，D不正确。3、已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定mgR2＋中含有电子的物质的量为()A.eq\f(mA－N,A)mol B.eq\f(mA－N＋2,A)molC.eq\f(mA－N－2,A)mol D.eq\f(mA＋N－2,A)mol【答案】C【解析】R2＋的核外电子数为(A－N－2)，mgR2＋的物质的量为eq\f(mg,Ag·mol－1)＝eq\f(m,A)mol，mgR2＋中含有电子的物质的量为eq\f(m,A)(A－N－2)mol。4、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。对这种物质的相识正确的是()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【答案】A【解析】“全碳气凝胶”应是碳的一种新单质。5、月球的土壤中吸附着大量的eq\o\al(3,2)He，地球上氦元素则主要以eq\o\al(4,2)He形式存在。下列说法正确的是()A.eq\o\al(3,2)He的质量数为5B.eq\o\al(3,2)He和eq\o\al(4,2)He互为同位素C.eq\o\al(4,2)He的中子数为4D.eq\o\al(3,2)He的核外电子数为3【答案】B【解析】eq\o\al(3,2)He的质量数为3，质子数为2，中子数为1；eq\o\al(4,2)He的质量数为4，质子数为2，中子数为2。eq\o\al(3,2)He与eq\o\al(4,2)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。6、氢元素有三种同位素H、D、T，氯元素有两种同位素35Cl、37Cl。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【答案】B【解析】1H35Cl：36,1H37Cl：38，D35Cl：37，D37Cl：39，T35Cl：38，T37Cl：40，共有5种。7、下列说法正确的是()A.有H、D、T与16O、17O、18O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、