2021学年第一节 原子结构与元素周期表学案设计

2022-2023学年高一化学同步学习高效学与练（自主学案）

第四章  物质结构  元素周期律

第一节  原子结构与元素周期表

第1课时  原子结构

课程学习目标

1．回顾初中所学原子结构知识，了解核外电子能量高低与分层排布的关系。

2．依据稀有气体元素原子的电子排布，总结出核外电子排布规律，学会书写简单原子的原子结构示意图。

学科核心素养

通过对“原子结构”的学习，培养微观探析、证据推理和模型认知的意识和习惯。

【知识回顾】

1．元素是具有相同__核电荷数__(即__质子数__)的同一类原子的总称。

2．原子中的质子数＝__核电荷数__＝__核外电子数__。

3．镁、铝、硫、氯的原子结构示意图分别为：

____、____、____、____。

4．什么核外电子排布结构是稳定的结构？

__最外层达到8电子(只有1层电子时是2电子)结构。__

【新知学习】

一．原子的组成

1.原子是由居于原子中心的带正电的    原子核  和核外带负电的   核外电子  构成的。

原子核由   质子  和    中子  构成。

2.构成原子的粒子及其性质

思考：（1）从表格得出原子的质量主要取决于哪些微粒？

原子的质量主要集中在   原子核   ，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有     质子和中子的数目和  叫做质量数。

（2）质量数与质子数和中子数间的关系是：质量数（A）=  质子数（Z）  +    中子数（N） 

二．核外电子的分层排布

在多电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，在离核较近的区域内运动的电子能量较 低 ，在离核较远的区域内运动的电子能量较 高 ，把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作   电子层  (如右图)。电子总是先从 内层 层排起，这又叫核外电子的分层排布。其关系如下表：

1．核外电子的排布规律

（1）各电子层最多容纳__2n2__个电子；

（2）最外层电子数不超过__8___个 (K层为最外层时不超过__2__个)；

（3）次外层电子数不超过__18__个；倒数第三层电子数不超过__32__个

（4）核外电子总是尽先排布在能量   较低   的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步_升高_的电子层。

 [特别提醒]

以上四条规律相互联系和制约，一般以少为准，如K原子为

而不能写成，           因为尽管第三层最多可排2×32＝18个，但作为最外层不能超过8个。

2．结构示意图

结构示意图包括原子结构示意图和离子结构示意图。

在原子结构示意图中，“圈”表示原子核及核内质子数，“弧”表示各电子层，弧线上的数字表示该电子

层上的电子数，核内质子数与核外电子数相等。

在离子结构示意图中，核内质子数与核外电子数不相等。

思考题：试用原子结构示意图表示下列粒子：Na+、O、S2-、Cl－。

3．核外电子排布与元素性质的关系

(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。

(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子。在化合物中主要显负化合价。

(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。

4．原子结构模型的演变

【知识进阶】

核外电子的分层排布

【问题探究】洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜，洋葱切开后，我们会看到里面一层一层地呈现，电子层模型就类似于切开的洋葱。请思考：

(1)原子核周围是否真实存在这样的壳层？

电子层不是真实存在的，是科学家为了表达形象，根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。

(2)电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转？

电子在某一区域内做无规则运动。

【知识归纳总结】

1．原子核外电子排布规律及其之间的关系

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的电子变为离子时，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。

如

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。

如

【典例】A、B两种原子，A的M电子层比B的M电子层少3个电子，B的L电子层电子数恰为A的L电子层电子数的2倍。A和B分别是(　 　)

A．硅原子和钠原子　 B．硼原子和氦原子

C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子

【答案】D

【解析】

A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明A、B为第二、第三周期元素；L层最多排8个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明B原子的L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳原子；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝原子。

〔变式训练〕下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是(　C　)

【答案】C

【解析】

据核外电子排布规律A项应为，B项应为，D项应为，所以选C。

【效果检测】

第四章  物质结构  元素周期律

第一节  原子结构与元素周期表

第1课时  原子结构

(时间：40分钟)

1．关于原子模型的演变过程，正确的是（    ）

A．汤姆生模型—道尔顿模型—卢瑟福模型—玻尔模型—量子力学模型

B．道尔顿模型—汤姆生模型—玻尔模型—量子力学模型—卢瑟福模型

C．卢瑟福模型—道尔顿模型—汤姆生模型—玻尔模型—量子力学模型

D．道尔顿模型—汤姆生模型—卢瑟福模型—玻尔模型—量子力学模型

【答案】D

【解析】

道尔顿是首先提出原子学说的；后来汤姆生发现了原子中存在电子；再后来卢瑟福提出原子由原子核和核外电子构成；玻尔的研究涉及原子中电子的运动轨道问题；

答案选D。

2．已知某元素的原子核外最外层电子数=最内层电子数=电子层数，则该元素是（    ）

A．氦 B．锂 C．铍 D．镁

【答案】C

【解析】

由元素的原子核外最外层电子数=最内层电子数=电子层数可知，该元素有两个电子层，最外层电子数为2，内层电子数也为2，核电荷数为4，则该元素是铍元素，故选C。

3．具有下列结构的原子一定属于碱金属元素的是（    ）

A．最外层只有1个电子

B．最外层电子数为次外层电子数的一半

C．M层电子数为K层电子数的

D．K、L层电子数之和等于M、N层电子数之和

【答案】C

【解析】

A.氢原子的最外层只有1个电子，但氢元素不是碱金属元素，故A错误；

B.硅原子最外层电子数为次外层电子数的一半，但硅元素不是碱金属元素，故B错误；

C.由M层电子数为K层电子数的可知，该原子为钠原子，钠元素是碱金属元素，故C正确；

D.由K、L层电子数之和等于M、N层电子数之和可知，该原子的M层有8个电子、N层有2个电子，为钙原子，钙元素不属于碱金属元素，故D错误；

故选C。

4．下列说法正确的是（    ）

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

【答案】D

【解析】

A. 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；

B.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；

C. 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，所以某原子M层电子数与L层电子数不是相差4倍，C项错误；

D. 的结构示意图是，其核电荷数与最外层电子数相等，D项正确；

答案选D。

5．某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的m倍（m为大于1的整数），则该原子的核外电子总数为（    ）

A．2m B．2m+10 C．2m+2 D．m+2

【答案】C

【解析】

根据原子核外电子排布的一般规律知，最外层电子数不超过8（第一周期不超过2），最外层电子数是次外层电子数的m倍，所以次外层电子数小于8，即次外层只能为K层，电子数为2，最外层电子数是2m，该原子的核外电子总数为;

答案选C。

6．核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，下列前者是后者4倍的是（    ）

①核外电子数    ②最外层电子数    ③电子层数    ④次外层电子数

A．①④ B．①③④ C．①②④. D．①②③

【答案】A

【解析】

核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的核外电子数分别是16和4，最外层电子数分别是6和2，电子层数分别是3和2，次外层电子数分别是8和2，综上可知，A项正确；

答案选A。

7．某元素的一个原子形成的离子可表示为n-，下列说法正确的是（    ）

A．n-中含有的中子数为a+b

B．n-中含有的电子数为a-n

C．X原子的质量数为a+b+n

D．一个X原子的质量约为 g

【答案】D

【解析】

【分析】

根据n-中质子数是a，质量数是b，中子数=质量数-质子数，阴离子中核外电子数=核内质子数+电荷数，原子的质量以克为单位，数值为原子的相对原子质量和阿伏伽德罗常数的比值。

【详解】

A. n-中含有的中子数=质量数-质子数=b-a，A错误；

B. n-的核外电子数=核内质子数+电荷数=a+n，B错误；

C. n-的质量数为b，C错误；

D.1 moln-的质量是b g，根据n=及n=，则原子的质量为1 mol该原子的质量和阿伏伽德罗常数的比值，所以1个X原子的质量为m= g，D正确；

故合理选项是D。

【点睛】

本题考查了质子数、质量数和中子数之间的关系，注意把握阴、阳离子核外电子数的计算方法，侧重于考查学生的分析能力和应用能力。

8．按要求完成下列填空：

（1）画出原子结构示意图：____________。

（2）微粒中的电子数为___________。

（3）由和组成的水分子，其中含中子的物质的量为_______。

【答案】    10    6   

【解析】

【详解】

(1)镁的原子序数是12，原子结构示意图为：。答案为：

(2)微粒中的电子数为8+2=10。答案为：10

(3)由和组成的水分子为，该分子中含中子数为12，

则11.0g该分子中含中子的物质的量为。答案为6。