考点09 原子结构与核外电子排布（考点归纳）——2023年高中化学学业水平考试专项精讲+测试（人教版2019必修1+必修2）

考点09  原子结构与核外电子排布

1．认识原子结构，理解构成原子微粒间的关系。

2．了解原子核外电子的排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。

5．知道元素、核素和同位素的涵义及其关系，了解常见核素的应用。

考点一　原子的构成源:学§科§网]

1．构成原子的微粒

【温馨提示】

原子核的构成一定有质子，有质子的微粒不一定有中子，如1H；有质子的微粒不一定有电子，如H+。

2．微粒的核电荷数、质子数和核外电子数的关系：

(1)原子呈电中性→核电荷数＝质子数＝____________。

(2)阳离子带正电荷→核电荷数＝质子数＝____________＋____________。

(3)阴离子带负电荷→核电荷数＝质子数＝____________－____________。

3．质量数

电子的质量远远小于质子和中子，原子的质量主要集中在______上，质子和中子的相对质量都近似等于1，若忽略电子的质量，则有质量数(A)＝____________＋____________。

4．原子构成的表示方法

一般用符号X表示，X用元素符号表示，A表示______，Z表示______。

考点二　核外电子的排布

1．核外电子分层排布

(1)依据：含多个电子的原子里，电子的能量不同，运动区域离核的______不同。

(2)电子层与电子能量的关系

2.核外电子排布规律

(1)核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由______向______，依次排布在能量_____的电子层；

(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______个(K层为最外层时不能超过______个)；

(4)原子核外次外层电子数不超过______个(当K层或L层为次外层时分别为______个和______个)；

(5)倒数第三层电子最多不超过______个。

3．核外电子排布表示方法

【温馨提示】

 (1)核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一，不能孤立地应用其中一条。如当M层不是最外层时，最多排布的电子数为2×32＝18个；而当它是最外层时，则最多只能排布8个电子。

(2)注意看清是“最外层电子数”“次外层电子数”还是“内层电子数”。

(3)最外层电子数为次外层电子数的2倍以上时，次外层一定是K层。

(4)注意原子结构示意图与离子结构示意图的区别。

考点五　核素和同位素

1．元素：具有相同______ (或____________)的同一类原子的总称，其种类由原子核内的______决定的，如H、C、N三种元素。

2．核素

(1)概念：具有一定数目______和一定数目______的一种原子，其种类由______、______决定，如C、N、H三种核素。

(2)几种重要核素的用途：______在考古工作中用于测定文物的年代；U用于制造原子弹、核发电；H、H用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。

3．同位素

(1)概念：______相同，而______不同的同一种元素的不同核素互称为同位素，元素的同位素由______决定。

(2)元素、核素和同位素的联系

 (3)常见元素的同位素

(4)特点

①同位素有____________的，也有____________的，有放射性的，也有非放射性的。

②天然存在的同位素相互间保持一定的______。

③同位素的______性质不同，______性质几乎相同。

【温馨提示】

(1)同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。

(2)同位素的研究对象是核素，因此分子之间、离子之间不可能互称为同位素。

(3)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

(4)质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，不指具体原子。

(5)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。

考点六　几种常见的相对原子质量

1．原子的相对原子质量

(1)含义：就是一种核素的一个原子的实际质量与一个12C原子质量的______的比值。

(2)计算公式：原子的相对原子质量＝。

2．原子的近似相对原子质量＝质量数

3．元素的相对原子质量

(1)含义：就是按照该元素的各种同位素的相对原子质量和它们所占的原子个数百分比计算出来的平均值。

②计算公式Mr＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……

其中A、B、C分别为该元素的各种同位素的相对原子质量，a%、b%、c%分别为自然界中该元素的各种同位素所占的原子个数百分比。

4．元素的近似相对原子质量

就是按照该元素的各种同位素的质量数和它们所占的原子个数百分比计算出来的平均值。

考向一  原子结构

【例1】以下有关原子结构的说法中，正确的是(    )

A．原子核都是由质子和中子构成的 B．原子次外层电子数不一定都是8

C．原子最外层电子数一般不超过4 D．稀有气体元素原子最外层电子数都是8

【答案】B

【解析】A项，H原子核中无中子，A错误；B项，原子次外层电子数不一定都是8，如第二周期元素，次外层均为2，B正确；C项，原子最外层电子数一般不超过8，C错误；D项，稀有气体He最外层电子数是2，D错误；故选B。

【例2】核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为(2n＋1)，原子核内质子数为(2n2－1)。下列关于元素X的说法中，不正确的是(　　)

A．其最高化合价为＋3价               B．可以形成化学式为KXO3的盐

C．其氢化物可以用来做喷泉实验         D．其最高价氧化物对应水化物是强酸

【答案】A

【解析】若为三个电子层，最外层电子数为7，质子数为17，该元素为Cl；若为两个电子层，最外层电子数为5，质子数7，该元素为N，选项A错误。

考向二  AZX的应用

【例3】元素的一种核素X的质量数为A，含有N个中子，它与35Cl原子组成X35Clm分子，则a g X35Clm中所含质子的物质的量是(　　)

A. (A-N+17m) mol                 B. (A-N+17m) mol

C. (A-N) mol                    D. (A-N) mol

【答案】A

【解析】核素X的质量数为A，含有N个中子，则其质子数为A-N； 35Cl原子含有17个质子，则X35Clm分子含有质子数为(A-N+17m)。X35Clm的摩尔质量为(A+35m) g·mol-1，则a g X35Clm的物质的量为 mol，所含质子数为(A-N+17m) mol。

【例4】用中子轰击X原子产生α粒子(即氮核He)的核反应为：X+n→Y+He。已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是(    )

A．H3XO3是强酸                             B．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O

C．XCl3分子中所有原子都达到8电子稳定结构   D．6Y和7Y互为同素异形体

【答案】B

【解析】根据核反应为：X+n→Y+H可知，X的质量数N=4+7-1=10，又因为Y在化合物中呈+1价，则推知Y位于IA族，质量数=质子数+中子数，Y的质量数为7，所以得出Y为Li，其质子数p=3，所以X的质子数Z=3+2-0=5，核电荷数=原子序数=核内质子数=5，则推知X属于B元素。A项，H3BO3是硼酸，属于弱酸，A项错误；B项，Y为Li，在空气中燃烧的产物只有Li2O，B项正确；C．如果中心原子价电子数+其化合价的绝对值=8，则该分子中所有原子都达到8电子稳定结构，但氢化物除外，BCl3分子中B原子最外层电子数是3、其化合价为+3，所以该分子中并不是所有原子都达到8电子结构，C项错误；D项，和两者的质子数均为3，中子数不同，所以两者互为同位素，D项错误；故选B。

考向三  核外电子排布

【例5】下列叙述中，正确的是(　　)

A．两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同

B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布

C．两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素

D．阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同

【答案】C

【解析】两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，例如钠离子和氟离子，A项错误；凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，例如H＋肯定不满足稀有气体的核外电子排布，B项错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C项正确；阴离子是原子得电子后的离子，则阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D项错误。

【例6】短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍。下列有关这四种元素的相关叙述正确的是(　　)

A．X的三种核素中均含有质子和中子          B．X与R组成的化合物溶于水呈碱性

C．R的离子结构示意图为         D．Y与Z可形成两种氧化物

【答案】D

【解析】短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍，由原子序数关系可知X、Z原子的最外层电子数之和应为2，Y的次外层电子数为2，则X为H元素，Z为Na元素，Y为O元素，R为S元素。

考向四  核素与同位素

【例7】核能利用有利于早日实现“碳达峰、碳中和”。核裂变的原理为：U+n→Ba+X+3n，下列说法错误的是(    )

A．U与U互为同位素 B．X的质子数为33

C．Ba的中子数为85 D．X的质量数为92

【答案】B

【解析】在核裂变反应前后，总的质量数和总的质子数均不变，据此可计算出X的质量数为235+1-141-3×1=92，X的质子数为92-56=36。X为Kr。A项，U与U的质子数相同，中子数不同，它们互为同位素，A项正确；B项，反应物的质子总数为92，生成物的质子总数为56+Z。在核裂变反应中，反应前后质子总数不变，故92=56+Z，Z=36，B项错误；C项，Ba的质量数为141，质子数为56，中子数为141-56=85，C项正确；D项，反应物总的质量数为235+1=236，生成物总的质量数为141+3×1+A=144+A。在核裂变反应中，反应前后总的质量数不变，故236=144+A，A=92，D项正确；故选B。

【例8】我国发布了《医用同位素中长期发展规划》，对提升医用同位素相关产业能力水平、保障健康中国战略实施具有重要意义．医用同位素有等，有关说法不正确的是(    )

A．位于元素周期表的第二周期第ⅣA族    B．和具有相同的最外层电子数

C．与12C的化学性质几乎完全相同         D．化合物的中子总数为偶数

【答案】D

【解析】A项，C原子序数为6，原子结构示意图为，位于元素周期表的第二周期第ⅣA族，故A正确；B项，F和I 都属于第ⅦA族，最外层电子数相同，故B正确；C项， 14C与12C的化学性质几乎完全相同，但物理性质有差异，故C正确；D项， 23Na18F 的中子总数为(23-11)+(18-9)=21，为奇数，故D错误；故选D。

1．两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有(　　)　　　　　

A．1对           B．2对             C．3对                D．4对

2．核电荷数为1～18的元素中，最外层电子数是电子层数3倍的原子(　　)

A．只有4种        B．只有3种         C．只有2种       D．只有1种

3．核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘(21H)是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是(    )

A．21H的中子数为2 B．21H的核电荷数为1

C．21H是自然界中最轻的原子 D．21H是氢元素的一种同素异形体

4．嫦娥五号”返回器取回的月壤中检测出含有丰富的3He，是人类梦寐以求的绿色能源。下列关于3He的说法正确的是(    )

A．与4He互为同素异形体 B．质子数为3

C．与4He互为同位素 D．中子数为3

5．对于以下六种核素：、、、、、，下列说法正确的是(    )

A．和的中子数相等                     B．和的中子数不相等

C．和在元素周期表中所处的位置不同       D．和质量数相等，二者互为同位素

6． 239Pu是“于敏型”氢弹的重要原料。下列说法正确的是(    )

A．239Pu原子的原子核中含有239个质子       B．239Pu衰变成235U属于化学变化

C．238Pu、239Pu和241Pu属于不同的核素        D．238Pu与238U在元素周期表中的位置相同

7．、、O2-、O2、O3是(    )

A．氧元素的五种不同微粒 B．、表示同一种核素

C．氧的五种同素异形体 D．氧的五种同位素

8．我国人造太阳取得了温度比太阳温度还高两倍的实验成果，人造太阳的工作原理是H+H=+，下列有关说法错误的是(    )

A．时会释放出大量的能量

B．、的质子数不同、中子数相同，是不同核素

C．用作安全气球填充气的是氦气而不是氢气

D．H+H=+属于化学变化

9．已知R元素的某种同位素能形成离子化合物AmRn，其中A的化合价为＋n。该化合物中一个R微粒的核外电子数是a，核内中子数是b，则x g该同位素的原子所含电子的物质的量(mol)为(　　)

A.               B.                C.              D.

10．A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。

(1)则4种元素的元素符号依次是A________，B________，C________，D________。

(2)C的原子结构示意图为________。

(3)D的离子结构示意图为________。

(4)B的单质与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为____________________。

(5)A单质与浓H2SO4共热的化学方程式为________________________。

11．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。

(1)属于阳离子结构的粒子是________(填编号，下同)。

(2)具有稳定性结构的原子是________。

(3)只能得电子的粒子是____________；只能失电子的粒子是________；既能得电子，又能失电子的粒子是________。

(4)③粒子半径________④粒子半径(填“大于”、“小于”或“等于”)。

(5)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。