高中化学鲁科版必修2第1节 原子结构第1课时学案设计

第一节  原子结构与元素周期表

基础课时18  原子结构

一、原子的构成

1．构成

原子

2．质量数

(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，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，所得的数值叫作质量数。

(2)关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

3．原子结构模型的演变

  一种中子数为9的氧原子的质量数为多少？核外电子数为多少？其二价氧离子的质量数为多少？核外电子数为多少？

[提示]  17,8,17,10

  (正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)原子呈电中性，其质量主要集中在原子核上。 (    )

(2)相对原子质量就是质量数。  (    )

(3)任何粒子的质子数等于电子数。  (    )

(4)阳离子的质量数等于其中的质子数与中子数之和。 (    )

[答案]  (1)√  (2)×  (3)×  (4)√

二、原子的核外电子排布

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。

(2)不同电子层的表示及能量关系

2.电子分层排布

(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。

  (正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)原子的核外电子是分层排布的，每层电子数相同。 (    )

(2)电子的能量按K、L、M层顺序依次升高。 (    )

(3)原子与相应离子的电子层数相同。 (    )

(4)任何原子的最外层电子数最多为8。 (    )

[答案]  (1)×  (2)√  (3)×  (4)×

  有下列示意图 ，其中表示原子的为________(填序号，下同)，表示阳离子的为________，表示阴离子的为________。

[答案]  ③④  ①  ②

已知原子符号(X)表示质量数为A、质子数为Z的X原子，如8O、Cl，请回答探究。

1．8O和8O2－中的质子数、中子数、电子数分别为多少？

[答案]  8O：8、8、8  8O2－：8、8、10

2.K和K＋中的质子数、中子数、电子数分别为多少？

[答案]  K：19、20、19；K＋：19、20、18

3．核内中子数为a的R2－，质量数为b，则mgR2－中含有的质子数、中子数、电子数分别为多少？(列式计算)

[答案]  ×(b－a)NA，×aNA，×(b－a＋2)NA。

1．粒子符号()中各数字的含义

2.“各数”的定量关系

(1)电性关系

原子：质子数(Z)＝核外电子数

阴离子(Rn－)：质子数(Z)＝核外电子数－n

阳离子(Rn＋)：质子数(Z)＝核外电子数＋n

(2)质量关系：对于原子及相应的离子均满足质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

注意：①并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如H原子核内无中子。

②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。

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。

1．某＋2价阳离子含24个电子，它的质量数为56，则该离子核内中子数是(    )

A．24      B．30      C．32      D．34

B  [Z＝24＋2，中子数N＝56－26＝30，B项正确。]

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

A．(A－N＋8) mol

B．(A－N＋10) mol

C．(A－N＋Z) mol

D．(A－N＋6) mol

A  [在化学变化中质子、中子均不变，故R2＋的质量数为A，中子数为N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，质子数为A－N。R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16) g·mol－1，n g RO的物质的量为 mol。1 mol RO中含质子(A－N＋8) mol，故n g RO中含质子的物质的量为(A－N＋8) mol，A项正确。]

1．画出O、O2－、Cl、Cl－、K、K＋的结构示意图。

2．原子最外层电子数等于次外层电子数的2倍、3倍的元素，分别是什么元素？

[答案]  碳(C)，氧(O)

3．10e－的原子、分子、离子分别有哪些？

[答案]  Ne；CH4、NH3、H2O、HF；N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等

1．原子核外电子排布规律——“四最”

(1)“一个最低”

核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推。

(2)“三个最多”

①各电子层最多容纳的电子数是2n2。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。

②最外层电子数最多是8(K层是最外层时，最多是2)。

③次外层电子数最多是18。

2．原子核外电子排布的表示方法

(1)原子结构示意图。

①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。

②弧线表示电子层。

③弧线内数字表示该层中的电子数。

(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，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。

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。

3．常见含2e－、10e－、18e－的粒子

(1)含有2个电子的粒子： Li＋、Be2＋、H－、He、H2。

(2)含有10个电子的粒子

分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne

阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋

阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH

(3)含有18个电子的粒子

分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等

阳离子：K＋、Ca2＋

阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－

3．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为2a＋1。下列有关元素X的说法中，不正确的是(    )

A．元素X的原子核内质子数可能为2a2－1

B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂

C．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)

D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用

C  [核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为a，最外层电子数为2a＋1，当a＝1时，最外层电子数为3，不符合题意；a＝2时，最外层电子数为5，质子数为7，符合题意；a＝3时，最外层电子数为7，质子数为17，符合题意，则X可能为N或Cl。a＝2时，质子数为2×22－1＝7，a＝3时，质子数为2×32－1＝17，A项正确；N2和Cl2中N和Cl的化合价为0，处于中间价态，既可升高又可降低，故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂，B项正确；若X为Cl，则Cl－的最外层电子数为8，不是2×32，C项错误；Cl形成的化合物HClO可用于杀菌消毒，D项正确。]

4．下列粒子的结构示意图正确的是(    )

A  [B中粒子结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为 ，D中K的原子结构示意图应为。]

5．与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是(    )

A．H2O B．F－

C．Na＋ D．NH3

B  [OH－具有9个质子，10个电子；H2O 具有10个质子，10个电子；F－具有9个质子，10个电子；Na＋具有11个质子，10个电子；NH3具有10个质子，10个电子。]

1．原子的化学性质主要决定的“数”为(    )

A．质子数     B．质量数

C．中子数 D．电子数

[答案]  D

2．电子数为18，中子数为18的R－的质量数为(    )

A．18      B．17      C．36      D．35

D  [A＝18＋18－1＝35，D项正确。]

3．下列说法中正确的是(    )

A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动

B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层

C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍

D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等的元素为氧元素

D  [在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，C项错误；O2－的结构示意图是，D项正确。]

4．下列原子(离子)的结构示意图正确的是(    )

①磷原子  ②碳原子  ③钠原子  ④氧离子

A．①②      B．②③  C．③④      D．①④

[答案]  D

5．(素养题)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)三种元素的元素符号：

A________，B________，C________。

(2)画出三种元素的原子结构示意图：

A________，B________，C________。

[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，且质子数C>B，可知C为氯元素。

[答案]  (1)C  Si  Cl