化学原子结构与元素周期表第1课时导学案

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第1课时 原子结构
◆知识点一 原子的构成
1．构成原子的微粒及其性质
原子eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(质子：相对质量近似为1，带1个单位正电荷,中子：相对质量近似为1，不带电)),核外电子：带1个单位负电荷，质量很小可忽略不计))
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)构成原子的粒子间的两个关系
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
②质子数＝核电荷数＝核外电子数。
【问题1】 原子的质量数是否就是原子的相对原子质量？请举例说明。
【解析】不一定。如eq \\al(32,16)S的质量数为32，而硫原子的相对原子质量为32.06，两者数值上相近但不相等。
3．原子的表示方法
【问题2】填写下列表格并思考离子的核外电子数、质子数、电荷数之间的关系。
【结论】阳离子中核外电子数＝质子数－电荷数；
阴离子中核外电子数＝质子数＋电荷数。
归纳总结
(1)一个信息丰富的符号解读
eq \\al(A,Z)Xeq \\al(n±,b)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(A——质量数,Z——核电荷数或质子数,n——离子所带的电荷数,b——化学式中原子的个数))
(2)粒子中的电性关系
①分子或原子：质子数＝核外电子数
②阳离子Xn＋：质子数＝核外电子数＋n
③阴离子Xn－：质子数＝核外电子数－n
即学即练
1．已知非金属元素R的最外层电子数为n，其气态氢化物的核外电子总数为a，R的某种核素核内中子数为b，则该核素的原子符号是
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】设R的气态氢化物的化学式为HxR，氢化物中R元素满足8电子稳定结构，即n+x=8，x=8-n；其气态氢化物的核外电子总数为a，R的电子总数即质子数为a-x=a-(8-n)=a+n-8；R的某种核素核内中子数为b，则该核素的质量数为a+n+b-8，所以该核素的原子符号是，选C。
2．下列有关35S的说法正确的是
A．K层和M层电子数之和是核内质子数的
B．核外电子数为19
C．中子数为35，质量数为51
D．35S的质子数为35
【答案】A
【解析】A．35S的K层（2个电子）和M层（6个电子）电子数之和为8，质子数为16，8是16的，故A正确；
B．35S是中性原子，核外电子数等于质子数（16），而非19，故B错误；
C．中子数=质量数-质子数=35-16=19，而非35，且质量数为35而非51，故C错误；
D．35S的质子数=原子序数，因此其质子数为16，35为其质量数，故D错误；
故选A。
3．用eq \\al(A,Z)X表示原子：
(1)eq \\al(A,Z)X原子的中子数N＝________。
(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数为________。
(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数为________。
(4)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为________。
(5)与阳离子eq \\al(23,11)X＋核外电子数相等的原子是________(填元素符号)。
【答案】 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n (4)eq \f(n（m－x＋2）,m) ml (5)Ne
◆知识点二 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，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。
如图为电子层模型示意图：
(2)不同电子层的表示及能量关系
2.电子分层排布
阅读教材思考与讨论中稀有气体元素原子的电子层排布规律
(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。
(2)电子层最多容纳的电子数
①第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。
②最外层电子数目最多不能超过8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18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
(2)画出下列原子或离子的结构示意图
①S：，S2－：； ②Ca：，Ca2＋：。
【问题】 M层最多可容纳18个电子，为什么钾原子的核外电子排布不是而是？
【解析】原子核外电子排布每层最多容纳2n2个电子，故M层最多可容纳18个电子，但M层作为最外层时，最多不超过8个电子。
拓展内容
(1)从两个角度看核外电子排布规律
(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。
(3)通常把最外层有8个电子(外层为K层时，只有2个电子)的结构，称为相对稳定结构。
即学即练
4．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】 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，A错误；H原子的最外层只有1个电子，但H元素不是金属元素，B错误；NHeq \\al(＋,4)与H3O＋所含质子数均为11，电子数均为10，C正确；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，D错误。
5．根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
【答案】 (从左到右，从上到下)硼 钠 氧
【解析】 当次外层为K层时，A元素原子最外层电子数为3，是硼，当次外层为L层时，A元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违背了电子排布规律，故不可能；B元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠；当次外层为K层时，C为氧，当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。
等电子的分子或离子
(1)利用元素排布寻找“10电子”粒子的方法
(2)利用元素排布寻找“18电子”粒子的方法
【问题】
某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出质子数，请你根据核外电子排布，推测可能的微粒符号。
【解析】可能为中性原子Ne，也可能为阳离子Na＋、Mg2＋、Al3＋，也可能为阴离子F－、O2－、N3－。
实践应用
6．A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c，它们的离子具有相同的电子层结构，且，则下列关系正确的是
A．B．C．D．
【答案】B
【解析】
A、B、C三种元素的原子序数依次为a、b、c，它们的离子具有相同的电子层结构，且，其在周期表中的位置关系为，故原子序数有a>c>b；具有相同的电子层结构说明电子数相同，有a-n=b+n=c+m；即有a=b+2n，a=c+m-n；综上有B正确，答案选B。
7．如果、、、四种离子的电子层结构相同，则下列正确的是
A．B．C．D．
【答案】D
【解析】aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同，则X、Y为第三周期的金属元素，Z、R为第二周期的非金属元素，且存在a-m=b-n=c+n=d+m，可得,故选D。
8．若A、B两种元素的质子数分别为x、y，它们的离子A2-与B3＋具有相同的电子数，则下列关系正确的是
A．x-y=5B．x＋y=5C．y-x=5D．x＋y=1
【答案】C
【解析】题中离子具有相同的电子数，A2-的核外电子数为x+2，B3＋的核外电子数为y-3，所以x+2=y-3，可得y-x=5，故选C。
考点一 原子结构
【例1】稀土元素镝（）常用于制造硬盘驱动器。下列关于的说法中，错误的是
A．质子数为66B．中子数为90C．质量数为222D．核外电子数为66
【答案】C
【解析】A．质子数为66，根据符号左下角的66，A正确；
B．中子数为156-66=90，B正确；
C．质量数为156，而非222，C错误；
D．核外电子数等于质子数66，D正确；
故选C。
概念辨析
（1）一个信息丰富的符号
（2）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。
（3）在任何微粒中，质子数都等于核电荷数，但质子数与核外电子数不一定相等，如阴离子(如Cl－)的质子数小于其核外电子数，阳离子(如Na＋)的质子数大于其核外电子数。
【变式1-1】下列叙述中，符合现代原子结构理论的是
A．原子核显电中性
B．原子核一般由质子和中子构成
C．原子核内中子数与核外电子数相等
D．原子的质量主要由质子和电子决定
【答案】B
【解析】A．原子核因含质子而带正电，A错误；
B．绝大多数原子核由质子和中子构成（例外），B正确；
C．中子数与电子数仅在特定同位素中相等（如碳-12），非普遍规律，C错误；
D．中子与质子共同决定原子质量，电子贡献可忽略，D错误；
故选B。
【变式1-2】河北已探明的黄金储量较为丰富，为黄金产业的发展提供了资源基础。是金的一种稳定的核素，下列关于的说法错误的是
A．质子数为79B．摩尔质量为197
C．核外电子数为79D．质子数与中子数之差为39
【答案】B
【解析】A．质子数为79，A正确；
B．摩尔质量为197g/ml，B错误；
C．核外电子数等于质子数，为79，C正确；
D．质子数为79，中子数为197-79=118，故质子数与中子数之差为39，D正确；
故选B。
考点二 原子核外电子排布规律
【例2】A原子的结构示意图为。则X、Y不可能的组合是
A．18、8B．20、8C．25、13D．30、18
【答案】A
【解析】A．若x=18，则原子核外各层电子数分别为2、8、8，只有三个电子层，故A错误；
B．若x=20，则原子核外各层电子数分别为2、8、8、2，该元素为Ca，故B正确；
C．若x=25，则原子核外各层电子数分别为2、8、13、2，该元素为Mn，故C正确；
D．若x=30，则原子核外各层电子数分别为2、8、18、2，该元素为Zn，故D正确；
故答案为：A。
易错提醒
(1)核外电子排布规律归纳
【变式2-1】下列说法中错误的是
A．某原子K层上只有一个电子
B．某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D．某原子的核电荷数与最外层电子数相等
【答案】B
【解析】A．K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18，K层上可排1个电子，也可排2个电子，A正确；
B．当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层上最多只能排18个电子，又，B错误；
C．K层上最多只能排2个电子，，即存在M层和L层都为8个电子的离子，、等均有可能，C正确；
D．H、的核电荷数分别与它们的最外层电子数相等，D正确；
故选B。
【变式2-2】已知X、Y、Z、W、R五种元素为前20号元素且原子序数递增，其中X是原子序数最小的元素；Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍；Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个；W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数；R元素的阴离子核外电子排布与Ar原子核外电子排布相同。下列说法不正确的是
A．X2Z常温下为液态B．R的单质不与Z的氢化物反应
C．Y的一种单质可导电D．W的氧化物是大气污染物
【答案】B
【分析】X、Y、Z、W、R五种元素为前20号元素且原子序数递增，其中X是原子序数最小的元素，为H元素；Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍，内层电子数只能是2，为C元素；Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个，最外层有6个电子，为O元素；W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数，为S元素；R元素的阴离子核外电子排布与Ar原子核外电子排布相同，R为Cl元素，即X、Y、Z、W、R分别是H、C、O、S、Cl元素，据此解答。
【解析】A．X2Z为H2O，H2O常温下为液态，故A正确；
B．R的单质为Cl2，Z的氢化物是H2O，Cl2和H2O反应生成HCl、HClO，故B错误；
C．Y的单质有石墨和金刚石等，石墨能导电，故C正确；
D．W的氧化物是SO2、SO3，SO2、SO3都是大气污染物，故D正确；
故选B。
基础达标
一、单选题
1．（24-25高一下·北京·期中）钇的一种核素可用于癌症的靶向放射治疗。下列关于的说法正确的是
A．原子序数为39B．中子数为90C．核外电子数为51D．质量数为129
【答案】A
【解析】A．由钇的一种核素可知其原子序数为39，A正确；
B．的中子数为90-39=51，B错误；
C．的核外电子数等于质子数为39，C错误；
D．的质量数为90，D错误；
故选A。
2．（24-25高一上·上海浦东新·期末）自然界中36Cl的含量非常少， 紫金山天文台的专家在原始碳质球粒陨石中发现了36Cl的衰变证据， 这有助于研究太阳系的起源。关于36Cl说法正确的是
A．与35Cl的质子数相同B．与35Cl的中子数相同
C．与37Cl⁻的电子数相同D．与37Cl的质量数相同
【答案】A
【分析】表示核素，其中A表示质量数，Z表示质子数，所以36Cl与35Cl是质子数相同，中子数不同的两种核素，两者互为同位素，据此分析解答。
【解析】A．36Cl与35Cl的质子数均为17，A正确；
B．36Cl的中子数为36-17=19，35Cl的中子数为35-17=18，两者不同，B错误；
C．36Cl的电子数等于其质子数，为17，但37Cl⁻的电子数为17+1=18，两者不相同，C错误；
D．36Cl的质量数为36，37Cl的质量数为37，两者不相同，D错误；
故选A。
3．（24-25高一上·北京通州·期末）某粒子的核外电子排布为，下列不可能是该粒子的是
A．B．C．D．
【答案】C
【解析】A．离子的核外电子总数为10，A不符合；
B．离子的核外电子总数为10，B不符合；
C．离子的核外电子总数为18，C符合；
D．原子的核外电子总数为10，D不符合；
选C。
4．（24-25高一下·北京海淀·期中）某三价金属阳离子具有28个电子，其质量数为70，核内中子数为
A．28B．31C．39D．42
【答案】C
【解析】三价金属阳离子具有28个电子，则中性原子有31个电子，质子数为31，质量数为70，则中子数为70-31=39。
答案选C。
5．某原子X的核内中子数为N，质量数为A，它与原子构成分子。所含质子的物质的量是
A．B．
C．D．
【答案】A
【解析】某元素的一种原子X的质量数为A，含N个中子，则质子数为(A-N)，则每个分子含有质子数为(A- N+m)，ag的物质的量为：，则ag含质子的物质的量是，答案选A。
6．现有和两种离子，它们的电子数相同，则下列式子有相等关系的是
A．B．C．D．
【答案】B
【分析】阴离子核外电子数=质子数+所带电荷数，阳离子核外电子数=质子数-所带电荷数，据此进行分析。
【解析】的核外电子数=a-m，的核外电子数=b+n，和两种离子，它们的电子数相同，即a-m=b+n，所以；
故选B。
7．下列微粒中：①12Mg2+ ② ③ Cl- ④ O2—，核外电子总数相同的是
A．②③④B．①②④C．①②③D．①②③④
【答案】B
【解析】①12Mg2+的核外电子数为12-2=10，②的核外电子数为10，③ Cl- 的核外电子数为17+1=18，④O2-的核外电子数为8+2=10，所以核外电子总数相同的是①②④；故选B。
8．已知第一、二、三周期元素A、B、C、D的离子、、、具有相同的电子层结构。则下列叙述正确的是
A．原子半径：B．原子序数：
C．原子的最外层电子数：D．离子半径：
【答案】D
【解析】根据题意可推知A为Mg，B为Na，C为N，D为F，据此解题：
A．原子半径：，A错误；
B．原子序数：，B错误；
C．最外层电子数：，C错误；
D．、、、的电子层结构相同，核电荷数越大，离子半径越小，故离子半径；，D正确；
故答案为：D。
9．（23-24高一上·福建宁德·开学考试）据西安电子科技大学芜湖研究所介绍，国内5G通信芯片用氮化镓材料制成。如图是氮元素在元素周期表中的信息以及镓原子的结构示意图。下列说法不正确的是
A．氮原子核内质子数为7B．图中x=18
C．镓原子核内中子数为31D．氮原子的相对原子质量为14.01
【答案】C
【解析】A．根据元素周期表中的一格可知,左上角的数字表 示原子序数，在原子中，原子序数=核电荷数=质子数， 则氮原子核内质子数为7，A正确；
B．当微粒为原子时， 质子数=核外电子数，由题给镓原子的结构示意图可知，31=2+8+x+3，解得x=18，B正确；
C．镓原子核内质子数为31，而不是核内中子数为31，C错误；
D．根 据元素周期表中的一格可知，汉字下面的数字表示相对原子质量，D正确；
故选C。
10．1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素一共有
A．1种B．3种C．5种D．7种
【答案】B
【解析】1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素是氢、铍、铝，一共有3种，故选B。
综合应用
11．（24-25高一下·山东枣庄·期中）下列说法正确的是
A．原子中质子和中子通过静电作用紧密结合在一起
B．原子结构模型演变历史可以表示为：
C．氢氧燃料电池将化学能先转化为热能，再转化为电能
D．AlCl3是含共价键的强电解质
【答案】D
【解析】A．中子不显电性，质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，A错误；
B．原子结构模型从最早的道尔顿实心球模型，到汤姆生提出葡萄干面包模型，再由卢瑟福通过实验提出核式结构模型，最后波尔提出轨道模型，B错误；
C．氢氧燃料电池将化学能直接转化为电能，C错误；
D．AlCl3中只含有共价键，是含共价键的强电解质，D正确；
故选D。
12．（24-25高一上·河南南阳·阶段练习）金属钛对人体无毒且惰性，能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。对于和及钛元素的说法正确的是
A．和的核外电子数不同B．钛元素不是主族元素
C．钛元素的相对原子质量必为49D．和的中子数相同
【答案】B
【解析】A．的核电荷数为22，这两种钛元素的不同核素的核外电子数相同，A错误；
B．和属于同种元素，质子数为22，由于，处于周期表第四周期、第4列，属于副族元素，不是主族元素，B正确；
C．和互为同位素，其相对原子质量不一定为二者质量数的平均值，应该为按照所有钛元素的不同核素所占的百分比、及它们的相对原子质量计算出平均值，C错误；
D．和的质子数相同，但中子数不同，D错误；
故选B。
13．（2025高一·全国·专题练习）已知R2-的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则mgR2-中含有电子的物质的量为
A．mlB． ml
C．mlD．ml
【答案】D
【解析】已知R2-的核内有n个中子，R原子的质量数为M，R2-含有的电子数为M-n+2，则mgR2-中含有电子的物质的量为，所以mgR2-阴离子含有的电子的物质的量为=ml；
答案选D。
14．（2025高一·全国·专题练习）下列关于符号的说明中，正确的是
A．表示该原子核内有1个质子、1个中子
B．表示该原子核内有20个质子、核外有18个电子
C．表示该原子核内有8个中子、核外有8个电子
D．表示该原子核内有92个中子、核外有143个电子
【答案】B
【解析】A．符号的质子数为1，质量数为1，中子数=1-1=0，A错误；
B．的质子数为20，质量数40，Ca2+失去2个电子，电子数=20-2=18，B正确；
C．的质子数为8，质量数18，中子数=18-8=10，电子数=8，C错误；
D．的质子数为92，质量数235，中子数=235-92=143，电子数=92，D错误；
答案选B。
15．（23-24高一上·上海徐汇·阶段练习）下列各组微粒中，具有相同电子数的一组是
A．Na、Mg2+、Al3+B．F-、OH-、H3O+C．S、Cl-、ArD．CH4、NH3、H2S
【答案】B
【解析】A．Na、Mg2+、Al3+三种微粒的电子数分别为11、10、10，电子数不相等，故A不符合题意；
B．F-、OH-、H3O+三种微粒的电子数均为10，电子数相等，故B符合题意；
C．S、Cl-、Ar三种微粒的电子数分别为16、18、18，电子数不相等，故C不符合题意；
D．CH4、NH3、H2S三种微粒的电子数分别为10、10、18，电子数不相等，故D不符合题意；
答案选B。
16．下列说法正确的是
A．质子数相同的粒子一定是同种元素
B．电子数相同的粒子不一定是同种元素
C．质子数相同，电子数也相同的两种粒子，可能为一种分子和一种离子
D．某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数
【答案】B
【解析】A．质子数相同的粒子不一定是同种元素，比如质子数为10的H2O和NH3，故A错误；
B．电子数相同的粒子不一定是同种元素，比如电子数为10的H2O和NH3，故B正确；
C．分子显电中性，离子带电，两种粒子质子数相同，电子数也相同，如果一种为分子则质子数与电子数相等，一种为离子则质子数和电子数不相等，这样就与题设矛盾，所以不可能为一种分子和一种离子，故C错误；
D．原子有质量数，元素没有质量数，某种元素原子的相对原子质量取整数，就是其质量数，故D错误。
综上所述，答案为B。
拓展培优
17．（24-25高一·全国·课堂例题）阳离子X2+含N个中子，X的质量数为A，则a g X的同价氧化物中含质子的物质的量是
A．(N-a) mlB．(A-N+10) mlC．(N+A) mlD．(A-N+8) ml
【答案】D
【解析】阳离子X2+的中子数为N，X的质量数为A，则X的质子数是A-N。氧化物是XO，XO的质子数为A-N+8； ag氧化物的物质的量是 ml，则所含质子的物质的量为 ml ，故选D。
18．（24-25高一上·福建泉州·期中）下列说法正确的是
A．稀有气体元素的原子最外层都达到8电子的稳定结构
B．中含有个电子
C．与的质子数和电子数不同
D．19K原子核外能量最高的电子处于N层
【答案】D
【解析】A．稀有气体元素的原子中，氦的最外层电子数为2，其它稀有气体原子的最外层都达到8电子的稳定结构，A不正确；
B．1个O原子的核外电子数目为8，1个原子的核外电子总数为8×2+2=18，则中含有1.8NA个电子，B不正确；
C．与的质子数都为11，电子数都为10，C不正确；
D．19K的原子结构有4层，则原子核外能量最高的电子处于N层，D正确；
故选D。
19．（23-24高一上·广东肇庆·期末）我国科学家团队采用与同时参与的核反应揭示了宇宙中第一代星的钙元素起源之谜。下列说法不正确的是
A．的质子数是10B．钙元素的原子序数是20
C．与原子的中子数相等D．钙原子L层与M层电子数相等
【答案】A
【解析】A．质子数等于原子序数，F元素的原子中有9个质子，A项错误；
B．钙元素的原子中有20个质子，原子序数是20，B项正确；
C．中子数等于质量数减去质子数，原子的中子数是19-9=10，原子的中子数是20-10=10，C项正确；
D．钙元素原子的核外电子排布为2、8、8、2 ，L 层有 8个电子，M 层有 8个电子，L层与M层电子数均为8，D项正确；
答案选A。
20．（24-25高一上·上海·期中）回答下列问题：
(1)
某微粒的结构示意图可表示为。
①当时，该粒子为 (填“原子”“正离子”或“负离子”)，当x