高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表学案

课时1　原子结构

一、原子的构成粒子及其定量关系

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)。

　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

二、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。

微点拨：(1)电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空间范围”，它与宏观上电子层的含义完全不同。(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应该是。

　画出K、K＋的结构示意图

[提示]　K ，K＋

三、原子结构模型的演变过程

―→―→―→―→。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)原子核是由质子和中子构成，质子带正电、中子带负电。 (　　)

(2)O与O2－的质子数相同，核外电子数不同。 (　　)

(3)Al与Al3＋的电子层数相同。 (　　)

(4)任何原子的最外层电子数均小于或等于8。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×

2．某粒子的结构示意图为，下列关于该粒子的说法错误的是(　　)

A．核电荷数为17

B．属于金属元素

C．核外有三个电子层

D．在化学反应中容易得到1个电子

[答案]　B　

3．有下列示意图①　② 　③　④，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

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)。

1．与NH互为等电子体的分子是(　　)

A．CH4 　　　 B．OH－

C．NO D．H3O＋

A　[一个NH中的质子数是11个，电子数是10个，CH4、OH－、H3O＋电子数是10个，但属于分子的只有CH4，答案为A。]

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。]

画出1～20号元素的原子结构示意图

1．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。

2．根据核外电子排布特点推断元素

3.等电子体的分子

(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

3．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。]

4．核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有(　　)

A．1种 B．2种

C．3种 D．4种

B　[在1号～18号元素中，符合题给要求的元素是Li和P。]

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．在化学变化过程中，原子中的下列粒子数可能发生改变的是(　　)

A．质子数　　　　　 B．中子数

C．质量数  D．电子数

D　[化学反应中原子的种类不变，质子数、中子数、质量数不变，电子数可能改变。]

2．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

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。]

3．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

D　[依据核外电子排布的一般规律可知，②违反每个电子层最多只能容纳2n2个电子，③违反最外层电子数不能超过8个，D项符合题意。]

4．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。]

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

(2)