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化学第一节 原子结构与元素周期表学案
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这是一份化学第一节 原子结构与元素周期表学案，文件包含第23讲41原子结构教师版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx、第23讲41原子结构学生版-2024年高中化学同步精品讲义必修一docx等2份学案配套教学资源，其中学案共23页， 欢迎下载使用。
02
预习导学
自主梳理
一、原子的构成
1．构成原子的微粒
（1）原子是由居于原子中心的带正电的_________和核外带负电的________构成的。原子核由______和______构成。
（2）核电荷数＝________＝核外电子数(原子呈电中性)。
2．质量数
（1）概念：将核内所有______和______的相对质量取____________相加，所得的数值叫做质量数。
（2）构成原子的粒子间的两个关系
①质量数(A)＝________＋________。
②质子数＝核电荷数＝____________。
二、原子核外电子排布
1．电子层
（1）概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量_________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
2．核外电子排布规律
（1）电子一般总是先从______排起，当一层充满后再填充下一层。
（2）原子核外各电子层最多容纳______个电子。
（3）原子最外层电子数不能超过_____(K层为最外层时不能超过___)，次外层电子数不能超过18，倒数第三层电子数不能超过32。
（4）次外层最多能容纳的电子数不超过18个。
一、1．（1）原子核 核外电子 质子 中子 （2）质子数
2．（1）质子 中子 近似整数值
（2）质子数(Z) 中子数(N) 核外电子数
二、1．（1）不同 不连续的壳层 （2）K、L、M、N、 近 远 低 高
2．（1）内层 （2）2n2 （3）8 2
预习检测
1．2022年江苏省徐州市第七中学期中）在原子结构研究的历史中，提出“葡萄干面包式”原子结构模型的是
A．卢瑟福B．道尔顿C．玻尔D．汤姆生
【答案】D
【解析】A项，1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出带核的原子结构模型；B项，英国科学家道尔顿十九世纪初提出近代原子学说，为科学的发展做出了突出的贡献；C项，1913年玻尔研究氢原子光谱，引入了量子理论观点，提出电子分层排布模型；D项，1904年汤姆生提出的葡萄干面包原子模型；答案选D项。
2．（2023年辽宁大连高一检测）原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为
A．A－XB．A－X－n
C．A－X＋nD．A＋X－n
【答案】B
【解析】Rn＋核外有X个电子，故R原子内质子数为X＋n，故R核内中子数为A－X－n，故选B项。
3．（2022年广西省钦州市期末）某元素原子的核外电子中，L层电子一定比K层电子
A．数目少B．数目多C．能量低D．能量高
【答案】D
【解析】A项，L层电子数目可以是8，K层电子数目为2，错误；B项，L层电子数目可以是1，K层电子数目为2，错误；C项，离核越近能量越低，离核越远能量越高，错误；D项，离核越近能量越低，离核越远能量越高，正确。
4．（2022年福建省福州市福清高中联合体期中）下列表示金属元素原子结构示意图的是
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】A项，是氧离子，不符合题意；B项，是镁原子，符合题意；C项，是氦元素，不符合题意；D项，是钙离子，不符合题意。
4．（2022年北京西域期末）钛(Ti)被称为未来钢铁，我国钛的储量居世界首位。下列关于eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的说法不正确的是
A．质子数为22B．质量数为26
C．中子数为26D．核外电子数为22
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质子数为22，质量数为48，故中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26。
A项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质子数为22，正确；B项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质量数为48，错误；C项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26，正确；D项，核外电子数＝质子数＝22，正确。
5．（2022年广西桂林期末）核素15N常用作生物医药示踪剂。下列关于15N的说法不正确的是
A．质子数是7B．电子数是8
C．中子数是8D．质量数是15
【答案】B
【解析】A项，氮的核电荷数为7，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此质子数为7，正确；B项，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此氮的电子数为7，错误；C项，中子数＝质量数－质子数，因此氮的中子数＝15－7＝8，正确；D项，15N的质量数为15，正确。
6．（2023年四川成都高一检测）粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。根据粒子结构示意图：，，，下列判断正确的是
A．它们都带有电荷B．它们原子的核外电子数相同
C．它们都具有稳定结构D．它们表示同一种元素
【答案】C
【解析】A项，分析比较三种粒子结构示意图可知，的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，错误；B项，三粒子的原子核内质子数不同，它们原子的核外电子数也不相同，错误；C项，它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，正确；D项，三粒子的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，错误。
►环节一 原子结构模型的演变
情境材料
焊接钢管无损检测——射线检测
射线检测是最早的一种无损检测的方法，被广泛用于金属和非金属材料及制品的内部缺陷检验，至少有50多年的历史。其有无可比拟的独特优越性，即检验缺陷的正确性、可靠性和直观性，且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。
工业焊接钢管常用eq \(\s\up 5(137),\s\d 2(55))Cs进行“无损探伤”。
问题探究
下列有关eq \(\s\up 5(137),\s\d 2(55))Cs说法正确的是
A．137表示质子数
B．137表示中子数
C．该原子质子数大于中子数
D．该原子的K、L层共容纳了10个电子
【答案】D
【解析】】左上角的数字为质量数，137表示质量数，A和B两选项均错误；eq \\al(137, 55)Cs质子数为55，中子数＝质量数－质子数＝137－55＝82，82＞55，质子数小于中子数，C项错误；K层2个电子，L层8个电子共容纳了10个电子，D项正确。
要点归纳
一、原子的构成 质量数
1．构成原子的微粒
原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的。
2．质量数
3．有关粒子间的关系
1．符号eq \\al(A,Z)eq \(X,\s\up6(±c))eq \\al(m±,n)中各个字母的含义
2．组成原子、离子的各种微粒及相互关系
3．并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如eq \\al(1,1)H原子核内无中子。
4．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。如eq \(\s\up 5(35),\s\d 2(17))Cl中的质子数为17，中子数为18。
典例精讲
【例1】（2022年新疆吐鲁番市期末）中国科学家首次实现了两个异核原子(1个eq \(\s\up 5(85),\s\d 2(37))Rb原子和1个eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb原子)的量子受控非门和量子纠缠，下列有关eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb的说法正确的是
A．质子数为87B．核外电子数为37
C．中子数为37D．质量数为50
【答案】B
【解析】原子符号中左上角为质量数，左下角为质子数，原子中质子数＝核电荷数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数，据此分析判断。
eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb原子中质子数＝核电荷数＝37，质量数＝87，中子数＝87－37＝50，只有B项正确。
【例2】（2022年甘肃省张掖市期末）核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为
A． EQ \f(a,A)(A－N)ml mlB． EQ \f(a,A)(A－N＋2)ml
C． EQ \f(a,A－2)(A－N－2)D． EQ \f(a,A)(A－N－2)ml
【答案】D
【解析】1个R2＋中含有的电子数为A－N－2，a g R2＋的物质的量为 EQ \f(a g,A g·ml－1)＝ EQ \f(a,A) ml，故a g R2＋中含有的电子数物质的量为 EQ \f(a,A)(A－N－2)ml，故选D项。
【例3】（2023年山东济南高一检测）A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a－b)，L层电子数是(a＋b)，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为
A．B3A2B．BA2C．A3B2D．AB2
【答案】B
【解析】因为B的L层电子数为(a＋b)且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O，B为Si。A、B两元素形成化合物的化学式最可能为SiO2；B项符合题意。
►环节二 原子的核外电子排布
情境材料
玻尔电子分层排布理论
玻尔理论是1913年丹麦物理学家玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子模型而提出的原子结构理论。爱因斯坦称玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。
科学家根据大量的光谱实验数据总结了电子在核外的排布规律，中学阶段我们用如图表示电子层模型示意图：
问题探究
1．同一原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多吗？
2．核电荷数1～18的元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素有几种？
3．某元素原子核外有三个电子层，M层电子数为L层电子数的 EQ \f(1,2)，画出该原子的结构示意图。
1．不一定。。当M为最外层时，可能的电子数为1～8，而此时L层的电子数为8。
2．2种。满足条件的元素为He和Ne2种元素。
3．
要点归纳
二、原子的核外电子排布
1．排布规律
2．核外电子排布的表示方法——结构示意图
（1）原子结构示意图
（2）离子结构示意图
①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。
如Mgeq \(――→,\s\up7 (－2e－))Mg2＋
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，电子层数不变。
如Feq \(――→,\s\up7 (＋e－))F－
3．1～18号元素原子结构的特殊关系
①核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可排18个电子，而当它是最外层时，最多排8个电子。
②核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制，其原子结构示意图为而不是。
三、常见的等电子粒子
1．常见的“10电子”粒子
2．常见的“18电子”粒子
典例精讲
【例4】（2022年河北省唐山市遵化市期中）下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是
A．Mg2＋B．Na＋C．AI3＋D．K＋
【答案】A
【解析】A项，Mg2＋带2个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数相等，正确；B项，Na＋带1个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；C项，AI3＋带3个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；D项，K＋带1个单位的正电荷，核外电子数18，有3个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误。
【例5】下列微粒结构示意图错误的是
A．（2022年江苏省宿迁市沭阳县期中）Cl－的结构示意图：eq \a\vs4\al()
B．（2022年江苏省扬州市邗江区期中）钠离子的结构示意图：
C．（2022年河北省廊坊市期末）S2－的结构示意图：
D．（2022年贵州省贵阳市期末）镁离子的结构示意图：
【答案】D
【解析】A项，Cl－核外有18个电子，结构示意图为eq \a\vs4\al()，正确；B项，钠离子失去了一个电子，核外有10个电子，结构示意图为，正确；C项，S2－的核内有16个质子，核外有18个电子，核外电子分层排布，其结构示意图为，正确；镁离子的结构示意图：，错误。
【例6】（2022年山西省太原市期末）在以下分子中，含10个电子的分子是
A．H2OB．HCl
C．C2H2D．CO
【答案】A
【解析】A项，H2O为含10个电子的分子，符合题意；B项，HCl为含18个电子的分子，不符合题意；C项，C2H2为含14个电子的分子，不符合题意；D项，CO为含14个电子的分子，不符合题意。
04
课堂总结
原子结构三关系
原子核外电子排布规律
0503
强化训练
1．（2022年江苏省扬州市扬州中学期中）下图为原子结构模型的演变图，
(1)为道尔顿实心球式原子模型 (2)为卢瑟福带核原子模型 (3)为汤姆生葡萄干面包式模型 (4)为近代量子力学原子模型 (5)为玻尔轨道式原子模型。
其中符合历史演变顺序的一组排列是
A．(1)(3)(2)(5)(4)B．(1)(5)(3)(4)(2)
C．(4)(5)(3)(2)(1)D．(1)(3)(5)(4)(2)
【答案】A
【解析】根据化学史分析：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，英国科学家汤姆生发现了电子，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（汤姆生的学生）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。根据化学史时间顺序分析，顺序为：(1)(3)(2)(5)(4)，故答案为A项。
2．（2023年河南省洛阳市期末）考古学常用eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C来确定文物的历史年代，eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C原子核内中子数是
A．6B．8C．14D．20
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C表示质子数为6，质量数为14的碳原子，质量数＝质子数＋中子数，所以其中子数为14－6＝8。故选B项。
3．（2022年北京朝阳）美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在2006年10月16日宣布，该实验室科学家与俄罗斯科学家合作，利用俄方的回旋加速器设备，成功合成了118号超重元素eq \(\s\up 5(297),\s\d 2(118))Og，并观察到其存在了不到1毫秒时间。该元素原子的核内中子数与核外电子数之差是
A．118B．297C．61D．179
【答案】C
【解析】原子符号左上角的数字为质量数，左下角的数字为质子数，则eq \(\s\up 5(297),\s\d 2(118))Og的中子数＝质量数－质子数＝297－118＝179，核外电子数＝质子数＝118，故该元素原子的核内中子数与核外电子数之差为179－118＝61，C项正确。
4．（2023年北京市延庆区期末）硒(Se)被称为长寿元素、抗癌之王，在机体中充当抗氧化剂。下列关于eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se的说法不正确的是
A．质子数为34B．质量数为43
C．中子数为43D．核外电子数为34
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se元素符号的左上角数字代表质量数，左下角数字代表质子数，质量数＝中子数＋质子数；对于原子来说，原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，据此回答。
A项，由上述分析可知，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se质子数为34，正确；B项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se质量数为77，错误；C项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se中子数为77－34＝43，正确；D项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se核外电子数为34，正确。
5．（2022年北京市顺义区期末）某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是
A．核外电子数为18B．核外有3个电子层
C．属于带负电荷的粒子D．在化学反应中易得电子
【答案】D
【解析】中核电荷数为16，核外电子层数为3，核外电子总数为18，说明该粒子为硫离子，然后根据硫的结构与性质进行判断。
A项，核外电子数为18，正确；B项，核外有3个电子层，正确；C项，属于带2个单位负电荷的粒子，正确；D项，S2－在化学反应中易失电子，错误。
6．（2021年福建省福州高级中学高一期中）下列说法正确的是
A．某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子
B．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C．NHeq \\al(＋,4)与H3O＋具有相同的质子数和电子数
D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
【答案】C
【解析】A项，该微粒不一定是氩原子，如x＝17时为氯离子，x＝19时为钾离子，错误；B项，H原子的最外层只有1个电子，但H元素不是金属元素，错误；C项，NHeq \\al(＋,4)与H3O＋所含质子数均为11，电子数均为10，正确；D项，最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素，C原子既不容易失电子也不容易得电子，错误。
7．下列说法中正确的是
A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子
B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C．F－、Na＋、Al3＋是与氖原子具有相同电子层结构的离子
D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素
【答案】C
【解析】A项，某微粒核外电子排布为2、8、8结构，不一定是氩原子，可能是氯离子、钾离子等，错误；B项，最外层电子达到稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子，也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子，错误；C项，F－、Na＋、Al3＋都有2个电子层，第一层上有2个电子，第二层上有8个电子，与氖原子电子层结构相同，正确；D项，原子的最外层只有2个电子，该元素不一定是金属元素，也可能是He，错误。
8．（2022年甘肃省张掖市期末）核电荷数1～18元素中，a元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；b元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；c元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；d元素原子最外层有1个电子，d的阳离子与b的阴离子电子层结构相同，则四种元素的核电荷数关系中正确的是
A．c＞d＞b＞aB．d＞b＞a＞cC．a＞d＞c＞bD．b＞a>c＞d
【答案】A
【解析】核电荷数1～18元素中，a元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，则a有2个电子层，最外层电子数为4，a为碳元素；b元素最外层电子数是其内层电子总数3倍，则b原子有2个电子层，最外层电子数为6，b为氧元素；c元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半，有3个电子层，M层电子数为4，故c为Si元素；d元素原子最外层有1个电子，d的阳离子与b的阴离子(O2－)电子层结构相同，则d为Na元素，故核电荷数c＞d＞b＞a，故选A项。
9．（2023年山东潍坊高一检测）若元素X和Y的核电荷数都小于18，最外层电子数分别为n和(m－5)，次外层分别有(n＋2)个和m个电子。
（1）对于元素X，n_____8，(n＋2)个电子所在电子层为_____层，(n＋2)＝_____，n＝_____。
（2）对于元素Y，0＜(m－5)_____8；次外层有m个电子，则m＝______；m个电子所在电子层为_____层。
（3）据此推断元素X和Y，其元素名称为：X________，Y________。
【答案】（1）＜ L 8 6 （2）＜ 8 L （3）硫 铝
【解析】元素X和Y的核电荷数都小于18，元素X次外层有(n＋2)个电子，此层为L层，n＋2＝8，n＝6，元素X为硫；元素Y最外层电子数为(m－5)，m大于或等于5，而次外层有m个电子，则m等于8，元素Y为铝。
10．（2021年江苏淮安期中）用eq \(\s\up 5(A),\s\d 2(Z))X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝___________。
（2）eq \(\s\up 5(A),\s\d 2())Xn+共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝___________。
（3）eq \(\s\up 5(A),\s\d 2())Xn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝___________。
【答案】A－Z A－x－n A－x＋n
【解析】（1）在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，又因为中子数＋质子数＝质量数，据此可知中性原子的中子数N＝A－Z；（2）中性原子的核外电子数＝质子数，所以如果AXn＋共有x个电子，则质子数＝x＋n，因此该阳离子的中子数N＝A－x－n；（3）同（2）分析可知，如果AXn－共有x个电子，则质子数＝x－n，因此该阴离子的中子数N＝A－x＋n。
1．知道原子的构成，了解质量数概念及其与质子数和中子数之间的关系。
2．知道核外电子能量高低与电子分层排布的关系。
3．能够根据核外电子排布规律写出常见1～20号元素原子及离子的结构示意图。
4．通过阅读“科学史话”，了解“原子结构模型的演变”，增强科学探究精神和社会责任感。
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
字母代号
____
____
____
____
O
P
Q
离核远近
由____到____
能量高低
由____到____
质量关系
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
原子的相对原子质量近似等于质量数
电性关系
电中性微粒(原子或分子)
核内质子数＝核外电子数
带电离子
质子数≠电子数，具体如下表
阳离子(Rm＋)
质子数＞电子数
质子数＝电子数＋m
阴离子(Rm－)
质子数＜电子数
质子数＝电子数－m
数量关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数(原子)
一低
电子总是尽量先排在能量最低的电子层里，再排能量较高的电子层里
四不超
各电子层最多容纳的电子数为2n2
最外层电子数最多为8个(n＝1时，最多容纳2个电子)
次外层电子数最多为18个
倒数第三层电子数最多为32个
①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。
如钠的原子结构示意图：
②用弧线表示电子层。
③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
④原子结构示意图中，核内质子数＝核外电子数。
特殊关系
对应元素
最外层电子数等于次外层电子数的一半
Li、Si
最外层电子数等于次外层电子数
Be、Ar
最外层电子数等于次外层电子数的2倍
C
最外层电子数等于次外层电子数的3倍
O
最外层电子数等于次外层电子数的4倍
Ne
最外层电子数等于电子层数
H、Be、Al
最外层有1个电子
H、Li、Na
最外层有2个电子
He、Be、Mg
分子
离子
一核10电子
Ne
N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
二核10电子
HF
OH－
三核10电子
H2O
NHeq \\al(－,2)
四核10电子
NH3
H3O＋
五核10电子
CH4
NHeq \\al(＋,4)
分子
阳离子
阴离子
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4
K＋、Ca2＋
P3－、S2－、HS－、Cl－
02
预习导学
自主梳理
一、原子的构成
1．构成原子的微粒
（1）原子是由居于原子中心的带正电的_________和核外带负电的________构成的。原子核由______和______构成。
（2）核电荷数＝________＝核外电子数(原子呈电中性)。
2．质量数
（1）概念：将核内所有______和______的相对质量取____________相加，所得的数值叫做质量数。
（2）构成原子的粒子间的两个关系
①质量数(A)＝________＋________。
②质子数＝核电荷数＝____________。
二、原子核外电子排布
1．电子层
（1）概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量_________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
2．核外电子排布规律
（1）电子一般总是先从______排起，当一层充满后再填充下一层。
（2）原子核外各电子层最多容纳______个电子。
（3）原子最外层电子数不能超过_____(K层为最外层时不能超过___)，次外层电子数不能超过18，倒数第三层电子数不能超过32。
（4）次外层最多能容纳的电子数不超过18个。
一、1．（1）原子核 核外电子 质子 中子 （2）质子数
2．（1）质子 中子 近似整数值
（2）质子数(Z) 中子数(N) 核外电子数
二、1．（1）不同 不连续的壳层 （2）K、L、M、N、 近 远 低 高
2．（1）内层 （2）2n2 （3）8 2
预习检测
1．2022年江苏省徐州市第七中学期中）在原子结构研究的历史中，提出“葡萄干面包式”原子结构模型的是
A．卢瑟福B．道尔顿C．玻尔D．汤姆生
【答案】D
【解析】A项，1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验现象提出带核的原子结构模型；B项，英国科学家道尔顿十九世纪初提出近代原子学说，为科学的发展做出了突出的贡献；C项，1913年玻尔研究氢原子光谱，引入了量子理论观点，提出电子分层排布模型；D项，1904年汤姆生提出的葡萄干面包原子模型；答案选D项。
2．（2023年辽宁大连高一检测）原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为
A．A－XB．A－X－n
C．A－X＋nD．A＋X－n
【答案】B
【解析】Rn＋核外有X个电子，故R原子内质子数为X＋n，故R核内中子数为A－X－n，故选B项。
3．（2022年广西省钦州市期末）某元素原子的核外电子中，L层电子一定比K层电子
A．数目少B．数目多C．能量低D．能量高
【答案】D
【解析】A项，L层电子数目可以是8，K层电子数目为2，错误；B项，L层电子数目可以是1，K层电子数目为2，错误；C项，离核越近能量越低，离核越远能量越高，错误；D项，离核越近能量越低，离核越远能量越高，正确。
4．（2022年福建省福州市福清高中联合体期中）下列表示金属元素原子结构示意图的是
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】A项，是氧离子，不符合题意；B项，是镁原子，符合题意；C项，是氦元素，不符合题意；D项，是钙离子，不符合题意。
4．（2022年北京西域期末）钛(Ti)被称为未来钢铁，我国钛的储量居世界首位。下列关于eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的说法不正确的是
A．质子数为22B．质量数为26
C．中子数为26D．核外电子数为22
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质子数为22，质量数为48，故中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26。
A项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质子数为22，正确；B项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的质量数为48，错误；C项，eq \(\s\up 5(48),\s\d 2(22))Ti的中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26，正确；D项，核外电子数＝质子数＝22，正确。
5．（2022年广西桂林期末）核素15N常用作生物医药示踪剂。下列关于15N的说法不正确的是
A．质子数是7B．电子数是8
C．中子数是8D．质量数是15
【答案】B
【解析】A项，氮的核电荷数为7，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此质子数为7，正确；B项，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此氮的电子数为7，错误；C项，中子数＝质量数－质子数，因此氮的中子数＝15－7＝8，正确；D项，15N的质量数为15，正确。
6．（2023年四川成都高一检测）粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。根据粒子结构示意图：，，，下列判断正确的是
A．它们都带有电荷B．它们原子的核外电子数相同
C．它们都具有稳定结构D．它们表示同一种元素
【答案】C
【解析】A项，分析比较三种粒子结构示意图可知，的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，错误；B项，三粒子的原子核内质子数不同，它们原子的核外电子数也不相同，错误；C项，它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，正确；D项，三粒子的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，错误。
►环节一 原子结构模型的演变
情境材料
焊接钢管无损检测——射线检测
射线检测是最早的一种无损检测的方法，被广泛用于金属和非金属材料及制品的内部缺陷检验，至少有50多年的历史。其有无可比拟的独特优越性，即检验缺陷的正确性、可靠性和直观性，且得到的射线底片可用于缺陷的分析和作为质量凭证存档。
工业焊接钢管常用eq \(\s\up 5(137),\s\d 2(55))Cs进行“无损探伤”。
问题探究
下列有关eq \(\s\up 5(137),\s\d 2(55))Cs说法正确的是
A．137表示质子数
B．137表示中子数
C．该原子质子数大于中子数
D．该原子的K、L层共容纳了10个电子
【答案】D
【解析】】左上角的数字为质量数，137表示质量数，A和B两选项均错误；eq \\al(137, 55)Cs质子数为55，中子数＝质量数－质子数＝137－55＝82，82＞55，质子数小于中子数，C项错误；K层2个电子，L层8个电子共容纳了10个电子，D项正确。
要点归纳
一、原子的构成 质量数
1．构成原子的微粒
原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的。
2．质量数
3．有关粒子间的关系
1．符号eq \\al(A,Z)eq \(X,\s\up6(±c))eq \\al(m±,n)中各个字母的含义
2．组成原子、离子的各种微粒及相互关系
3．并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如eq \\al(1,1)H原子核内无中子。
4．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。如eq \(\s\up 5(35),\s\d 2(17))Cl中的质子数为17，中子数为18。
典例精讲
【例1】（2022年新疆吐鲁番市期末）中国科学家首次实现了两个异核原子(1个eq \(\s\up 5(85),\s\d 2(37))Rb原子和1个eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb原子)的量子受控非门和量子纠缠，下列有关eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb的说法正确的是
A．质子数为87B．核外电子数为37
C．中子数为37D．质量数为50
【答案】B
【解析】原子符号中左上角为质量数，左下角为质子数，原子中质子数＝核电荷数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数，据此分析判断。
eq \(\s\up 5(87),\s\d 2(37))Rb原子中质子数＝核电荷数＝37，质量数＝87，中子数＝87－37＝50，只有B项正确。
【例2】（2022年甘肃省张掖市期末）核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为
A． EQ \f(a,A)(A－N)ml mlB． EQ \f(a,A)(A－N＋2)ml
C． EQ \f(a,A－2)(A－N－2)D． EQ \f(a,A)(A－N－2)ml
【答案】D
【解析】1个R2＋中含有的电子数为A－N－2，a g R2＋的物质的量为 EQ \f(a g,A g·ml－1)＝ EQ \f(a,A) ml，故a g R2＋中含有的电子数物质的量为 EQ \f(a,A)(A－N－2)ml，故选D项。
【例3】（2023年山东济南高一检测）A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a－b)，L层电子数是(a＋b)，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为
A．B3A2B．BA2C．A3B2D．AB2
【答案】B
【解析】因为B的L层电子数为(a＋b)且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O，B为Si。A、B两元素形成化合物的化学式最可能为SiO2；B项符合题意。
►环节二 原子的核外电子排布
情境材料
玻尔电子分层排布理论
玻尔理论是1913年丹麦物理学家玻尔结合普朗克的量子概念、爱因斯坦的光子概念和卢瑟福的原子模型而提出的原子结构理论。爱因斯坦称玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。
科学家根据大量的光谱实验数据总结了电子在核外的排布规律，中学阶段我们用如图表示电子层模型示意图：
问题探究
1．同一原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多吗？
2．核电荷数1～18的元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素有几种？
3．某元素原子核外有三个电子层，M层电子数为L层电子数的 EQ \f(1,2)，画出该原子的结构示意图。
1．不一定。。当M为最外层时，可能的电子数为1～8，而此时L层的电子数为8。
2．2种。满足条件的元素为He和Ne2种元素。
3．
要点归纳
二、原子的核外电子排布
1．排布规律
2．核外电子排布的表示方法——结构示意图
（1）原子结构示意图
（2）离子结构示意图
①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。
如Mgeq \(――→,\s\up7 (－2e－))Mg2＋
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时，电子层数不变。
如Feq \(――→,\s\up7 (＋e－))F－
3．1～18号元素原子结构的特殊关系
①核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可排18个电子，而当它是最外层时，最多排8个电子。
②核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制，其原子结构示意图为而不是。
三、常见的等电子粒子
1．常见的“10电子”粒子
2．常见的“18电子”粒子
典例精讲
【例4】（2022年河北省唐山市遵化市期中）下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是
A．Mg2＋B．Na＋C．AI3＋D．K＋
【答案】A
【解析】A项，Mg2＋带2个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数相等，正确；B项，Na＋带1个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；C项，AI3＋带3个单位的正电荷，核外电子数为10，有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；D项，K＋带1个单位的正电荷，核外电子数18，有3个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误。
【例5】下列微粒结构示意图错误的是
A．（2022年江苏省宿迁市沭阳县期中）Cl－的结构示意图：eq \a\vs4\al()
B．（2022年江苏省扬州市邗江区期中）钠离子的结构示意图：
C．（2022年河北省廊坊市期末）S2－的结构示意图：
D．（2022年贵州省贵阳市期末）镁离子的结构示意图：
【答案】D
【解析】A项，Cl－核外有18个电子，结构示意图为eq \a\vs4\al()，正确；B项，钠离子失去了一个电子，核外有10个电子，结构示意图为，正确；C项，S2－的核内有16个质子，核外有18个电子，核外电子分层排布，其结构示意图为，正确；镁离子的结构示意图：，错误。
【例6】（2022年山西省太原市期末）在以下分子中，含10个电子的分子是
A．H2OB．HCl
C．C2H2D．CO
【答案】A
【解析】A项，H2O为含10个电子的分子，符合题意；B项，HCl为含18个电子的分子，不符合题意；C项，C2H2为含14个电子的分子，不符合题意；D项，CO为含14个电子的分子，不符合题意。
04
课堂总结
原子结构三关系
原子核外电子排布规律
0503
强化训练
1．（2022年江苏省扬州市扬州中学期中）下图为原子结构模型的演变图，
(1)为道尔顿实心球式原子模型 (2)为卢瑟福带核原子模型 (3)为汤姆生葡萄干面包式模型 (4)为近代量子力学原子模型 (5)为玻尔轨道式原子模型。
其中符合历史演变顺序的一组排列是
A．(1)(3)(2)(5)(4)B．(1)(5)(3)(4)(2)
C．(4)(5)(3)(2)(1)D．(1)(3)(5)(4)(2)
【答案】A
【解析】根据化学史分析：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，英国科学家汤姆生发现了电子，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（汤姆生的学生）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。根据化学史时间顺序分析，顺序为：(1)(3)(2)(5)(4)，故答案为A项。
2．（2023年河南省洛阳市期末）考古学常用eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C来确定文物的历史年代，eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C原子核内中子数是
A．6B．8C．14D．20
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(14),\s\d 2(6))C表示质子数为6，质量数为14的碳原子，质量数＝质子数＋中子数，所以其中子数为14－6＝8。故选B项。
3．（2022年北京朝阳）美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在2006年10月16日宣布，该实验室科学家与俄罗斯科学家合作，利用俄方的回旋加速器设备，成功合成了118号超重元素eq \(\s\up 5(297),\s\d 2(118))Og，并观察到其存在了不到1毫秒时间。该元素原子的核内中子数与核外电子数之差是
A．118B．297C．61D．179
【答案】C
【解析】原子符号左上角的数字为质量数，左下角的数字为质子数，则eq \(\s\up 5(297),\s\d 2(118))Og的中子数＝质量数－质子数＝297－118＝179，核外电子数＝质子数＝118，故该元素原子的核内中子数与核外电子数之差为179－118＝61，C项正确。
4．（2023年北京市延庆区期末）硒(Se)被称为长寿元素、抗癌之王，在机体中充当抗氧化剂。下列关于eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se的说法不正确的是
A．质子数为34B．质量数为43
C．中子数为43D．核外电子数为34
【答案】B
【解析】eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se元素符号的左上角数字代表质量数，左下角数字代表质子数，质量数＝中子数＋质子数；对于原子来说，原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，据此回答。
A项，由上述分析可知，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se质子数为34，正确；B项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se质量数为77，错误；C项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se中子数为77－34＝43，正确；D项，eq \(\s\up 5(77),\s\d 2(34))Se核外电子数为34，正确。
5．（2022年北京市顺义区期末）某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是
A．核外电子数为18B．核外有3个电子层
C．属于带负电荷的粒子D．在化学反应中易得电子
【答案】D
【解析】中核电荷数为16，核外电子层数为3，核外电子总数为18，说明该粒子为硫离子，然后根据硫的结构与性质进行判断。
A项，核外电子数为18，正确；B项，核外有3个电子层，正确；C项，属于带2个单位负电荷的粒子，正确；D项，S2－在化学反应中易失电子，错误。
6．（2021年福建省福州高级中学高一期中）下列说法正确的是
A．某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子
B．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C．NHeq \\al(＋,4)与H3O＋具有相同的质子数和电子数
D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
【答案】C
【解析】A项，该微粒不一定是氩原子，如x＝17时为氯离子，x＝19时为钾离子，错误；B项，H原子的最外层只有1个电子，但H元素不是金属元素，错误；C项，NHeq \\al(＋,4)与H3O＋所含质子数均为11，电子数均为10，正确；D项，最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素，C原子既不容易失电子也不容易得电子，错误。
7．下列说法中正确的是
A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子
B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C．F－、Na＋、Al3＋是与氖原子具有相同电子层结构的离子
D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素
【答案】C
【解析】A项，某微粒核外电子排布为2、8、8结构，不一定是氩原子，可能是氯离子、钾离子等，错误；B项，最外层电子达到稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子，也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子，错误；C项，F－、Na＋、Al3＋都有2个电子层，第一层上有2个电子，第二层上有8个电子，与氖原子电子层结构相同，正确；D项，原子的最外层只有2个电子，该元素不一定是金属元素，也可能是He，错误。
8．（2022年甘肃省张掖市期末）核电荷数1～18元素中，a元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；b元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；c元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；d元素原子最外层有1个电子，d的阳离子与b的阴离子电子层结构相同，则四种元素的核电荷数关系中正确的是
A．c＞d＞b＞aB．d＞b＞a＞cC．a＞d＞c＞bD．b＞a>c＞d
【答案】A
【解析】核电荷数1～18元素中，a元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，则a有2个电子层，最外层电子数为4，a为碳元素；b元素最外层电子数是其内层电子总数3倍，则b原子有2个电子层，最外层电子数为6，b为氧元素；c元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半，有3个电子层，M层电子数为4，故c为Si元素；d元素原子最外层有1个电子，d的阳离子与b的阴离子(O2－)电子层结构相同，则d为Na元素，故核电荷数c＞d＞b＞a，故选A项。
9．（2023年山东潍坊高一检测）若元素X和Y的核电荷数都小于18，最外层电子数分别为n和(m－5)，次外层分别有(n＋2)个和m个电子。
（1）对于元素X，n_____8，(n＋2)个电子所在电子层为_____层，(n＋2)＝_____，n＝_____。
（2）对于元素Y，0＜(m－5)_____8；次外层有m个电子，则m＝______；m个电子所在电子层为_____层。
（3）据此推断元素X和Y，其元素名称为：X________，Y________。
【答案】（1）＜ L 8 6 （2）＜ 8 L （3）硫 铝
【解析】元素X和Y的核电荷数都小于18，元素X次外层有(n＋2)个电子，此层为L层，n＋2＝8，n＝6，元素X为硫；元素Y最外层电子数为(m－5)，m大于或等于5，而次外层有m个电子，则m等于8，元素Y为铝。
10．（2021年江苏淮安期中）用eq \(\s\up 5(A),\s\d 2(Z))X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝___________。
（2）eq \(\s\up 5(A),\s\d 2())Xn+共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝___________。
（3）eq \(\s\up 5(A),\s\d 2())Xn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝___________。
【答案】A－Z A－x－n A－x＋n
【解析】（1）在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，又因为中子数＋质子数＝质量数，据此可知中性原子的中子数N＝A－Z；（2）中性原子的核外电子数＝质子数，所以如果AXn＋共有x个电子，则质子数＝x＋n，因此该阳离子的中子数N＝A－x－n；（3）同（2）分析可知，如果AXn－共有x个电子，则质子数＝x－n，因此该阴离子的中子数N＝A－x＋n。
1．知道原子的构成，了解质量数概念及其与质子数和中子数之间的关系。
2．知道核外电子能量高低与电子分层排布的关系。
3．能够根据核外电子排布规律写出常见1～20号元素原子及离子的结构示意图。
4．通过阅读“科学史话”，了解“原子结构模型的演变”，增强科学探究精神和社会责任感。
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
字母代号
____
____
____
____
O
P
Q
离核远近
由____到____
能量高低
由____到____
质量关系
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
原子的相对原子质量近似等于质量数
电性关系
电中性微粒(原子或分子)
核内质子数＝核外电子数
带电离子
质子数≠电子数，具体如下表
阳离子(Rm＋)
质子数＞电子数
质子数＝电子数＋m
阴离子(Rm－)
质子数＜电子数
质子数＝电子数－m
数量关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数(原子)
一低
电子总是尽量先排在能量最低的电子层里，再排能量较高的电子层里
四不超
各电子层最多容纳的电子数为2n2
最外层电子数最多为8个(n＝1时，最多容纳2个电子)
次外层电子数最多为18个
倒数第三层电子数最多为32个
①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。
如钠的原子结构示意图：
②用弧线表示电子层。
③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
④原子结构示意图中，核内质子数＝核外电子数。
特殊关系
对应元素
最外层电子数等于次外层电子数的一半
Li、Si
最外层电子数等于次外层电子数
Be、Ar
最外层电子数等于次外层电子数的2倍
C
最外层电子数等于次外层电子数的3倍
O
最外层电子数等于次外层电子数的4倍
Ne
最外层电子数等于电子层数
H、Be、Al
最外层有1个电子
H、Li、Na
最外层有2个电子
He、Be、Mg
分子
离子
一核10电子
Ne
N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
二核10电子
HF
OH－
三核10电子
H2O
NHeq \\al(－,2)
四核10电子
NH3
H3O＋
五核10电子
CH4
NHeq \\al(＋,4)
分子
阳离子
阴离子
Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4
K＋、Ca2＋
P3－、S2－、HS－、Cl－
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