这是一份高中化学新教材同步必修第一册 第四章 第一节 第一课时 原子结构(同步讲义)，共11页。
第一节 原子结构与元素周期表第1课时 原子结构[核心素养发展目标] 从微观角度认识原子的构成，了解原子核外电子排布规律，能画出核电荷数为1～20号元素的原子结构示意图，能根据原子的结构特征确定元素，促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。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\co1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(质子：相对质量为1，带1个单位正电荷,中子：相对质量为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。(1)原子呈电中性是因为中子不带电( )(2)质子数和中子数决定原子的质量( )(3)原子的质量数就是原子的相对原子质量( )(4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等( )(5)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√人类认识原子的历史是漫长、逐步深化的演变过程。(1)1803年道尔顿模型：原子是构成物质的____________，是坚实的、不可再分的__________。(2)1904年汤姆孙原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的________，其中镶嵌着许多________，中和了正电荷，从而形成了________原子。(3)1911年卢瑟福原子模型：在原子的中心有一个带______________，它的质量几乎等于________________，电子在它的周围沿着____________运转，就像行星环绕太阳运转一样。(4)1913年玻尔原子模型：________在原子核外空间的________上绕核做__________。(5)1926～1935年电子云模型：现代物质结构学说。电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有__________。答案 (1)基本粒子 实心球 (2)粒子 电子 中性 (3)正电荷的核 原子的全部质量 不同的轨道 (4)电子 一定轨道 高速圆周运动 (5)确定的轨道二、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。(2)不同电子层的表示及能量关系2.核外电子排布规律(1)电子总是尽可能先从内层排起，当一层充满后再填充下一层，即按K→L→M……顺序排列。(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为2，除K层外，其他各层为最外层时，最多容纳的电子数为8。(3)K层为次外层时，所排电子数为2，除K层外，其他各层为次外层时，最多容纳的电子数为18。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＋。4．1～18号元素的原子结构特点在练习本上依次画出1～18号元素的原子结构示意图，分析总结它们的核外电子排布特点(填元素符号)：(1)最外层电子数为1的原子有_____________；最外层电子数为2的原子有______________。(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有__________。(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有______，3倍的原子有________。(4)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有______。(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有__________。(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有________。答案 (1)H、Li、Na He、Be、Mg (2)Be、Ar (3)C O (4)Li、Si (5)H、Be、Al (6)He、C、S(1)在多电子原子里，电子的能量不完全相同( )(2)能量高的电子在离核近的区域内运动( )(3)M层为最外层时，最多容纳18个电子( )(4)原子的次外层电子数都是8( )(5)钾的原子结构示意图是( )答案 (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示作出自己的判断。(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是________。(2)该微粒对应的单质是一种能与水剧烈反应的金属，这种微粒的符号是________。(3)该微粒带两个单位的负电荷，画出其中性原子的结构示意图________。(4)该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，这种微粒的符号是________。答案 (1)Ne (2)Na＋ (3) (4)F－(1)简单离子中，质子数与核外电子数的关系(2)与Ne电子层结构相同的阳离子有：Na＋、Mg2＋、Al3＋；阴离子有：F－、O2－、N3－等。1．(2019·浙江诸暨中学高一检测)在原子结构研究的历史中，提出“葡萄干面包式”原子结构模型的是( )A．卢瑟福 B．道尔顿C．玻尔 D．汤姆孙答案 D2．(2019·湖北黄冈调研)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其最外层电子数相等答案 D解析 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．某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。该原子核内的质子数是( )A．14 B．15 C．16 D．17答案 A4．某元素原子的最外层电子数是次外层的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 按照原子核外电子排布的一般规律，最外层电子数不超过8。最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数)，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，则该原子的核外电子总数为2m＋2，C正确。5．(2019·山东济宁检测)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A
B，可知C为氯元素。A组 基础对点练题组一 电子排布规律及各微粒间量的关系1．不符合原子核外电子排布基本规律的是( )A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上B．K层是能量最低的电子层C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为18D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2答案 D解析 K层离核最近，能量最低，B正确；次外层电子数不超过18，C正确；各电子层最多容纳的电子数为2n2，D错误。【考点】 原子核外电子排布【题点】 原子核外电子排布2．(2019·大连高一检测)原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为( )A．A－X B．A－X－nC．A－X＋n D．A＋X－n答案 B解析 Rn＋核外有X个电子，故R原子内质子数为X＋n，故R核内中子数为A－X－n，故选B项。题组二 原子(或离子)结构示意图3．(2019·北师大附中高一期中)下列微粒结构示意图中，表示钠离子的是( )A. B.C. D.答案 D解析 钠离子核内有11个质子，核外有10个电子，其离子结构示意图为，故答案为D。【考点】 原子结构【题点】 原子结构4．据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的氦(He3)，其原子核中质子数为2、中子数为1。下列关于氦(He3)元素的说法正确的是( )A．原子核外电子数为3B．相对原子质量为2C．原子结构示意图为D．该元素原子的核电荷数为1答案 C【考点】 原子的结构示意图【题点】 原子的结构示意图5．(2019·北京101中学高一期末)某元素原子的结构示意图为，由此得到的结论不正确的是( )A．该原子有3个电子层B．该元素属于金属元素C．该原子在化学反应中易得2个电子D．该元素的最高正化合价为＋6答案 B解析 由该元素的原子结构示意图可知：该原子核外有3个电子层，选项A正确；最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，在化学反应中易得到2个电子而形成阴离子，选项B不正确、C正确；最外层电子数是6，最高正化合价为＋6，选项D正确。【考点】 原子结构【题点】 原子结构排布原则6．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是( )答案 A解析 A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3＋，C项表示的是Cl－，D项表示的是S2－。Ne是稀有气体元素，它及其他的稀有气体原子具有非常稳定的电子层结构，极难发生化学反应。题组三 利用核外电子排布规律进行元素推断7．某元素的原子核外有三个电子层，M层的电子数是L层电子数的eq \f(1,2)，则该元素的符号是( )A．Li B．Si C．Al D．K答案 B解析 根据原子核外电子的排布规律可知，K层排满2个电子后再排L层，L层需排满8个电子后再排M层，M层的电子数是L层电子数的eq \f(1,2)，即M层电子数为4，则该元素的核外电子数是2＋8＋4＝14，即原子序数为14，该元素是Si元素。【考点】 原子的核外电子排布【题点】 依据核外电子的排布规律推理元素种类8．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，下列数据前者是后者4倍的是( )①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．①②③④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，次外层电子数分别为8和2，A项正确。【考点】 原子中微粒间的等量关系【题点】 原子中微粒间的等量关系9．A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是a－b，L层电子数是a＋b，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为( )A．B3A2 B．BA2C．A3B2 D．AB2答案 B解析 因为B的L层电子数为a＋b且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O，B为Si。【考点】 原子中微粒间的等量关系【题点】 原子中微粒间的等量关系与化合价间关系的考查10．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)硅 硼 钠 氧 解析 L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，B元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，B元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违背了排布规则，故不可能。C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。【考点】 核外电子排布推测原子结构【题点】 核外电子排布推测原子结构B组 综合强化练1．(2019·成都高一检测)粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。根据粒子结构示意图：，，，下列判断正确的是( )A．它们都带有电荷B．它们原子的核外电子数相同C．它们都具有稳定结构D．它们表示同一种元素答案 C解析 分析比较三种粒子结构示意图可知，的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，A错误；它们的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，它们原子的核外电子数也不相同，故B、D错误；它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，C正确。2．(2019·福州高一期中)若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，则在原子序数为1～18的元素中，满足上述关系的元素共有( )A．3组 B．4组 C．5组 D．6组答案 D解析 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有如下情况：①当为1∶2时，两元素为H与Be或He与C；②当为1∶3时，两元素为H与Al或He与S；③当为2∶3时，两元素为Be与Al或C与S。故D正确。3．A、B两种原子，A的M电子层的电子数比B的M电子层的电子数少3个电子，B的L电子层的电子数恰为A的L电子层的电子数的 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分别为第二、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L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。【考点】 原子的核外电子排布【题点】 依据核外电子的排布规律推理元素种类4．有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a，且A3－与Bn＋的电子排布完全相同，则元素B的质子数为( )A．a－n－3 B．a＋n＋3C．a＋n－3 D．a－n＋3答案 B 解析 设B的质子数为b，由题意可得，a＋3＝b－n，即b＝a＋3＋n。5．核电荷数小于18的两种元素X、Y，核电荷数：Y＞X，两种元素原子的核外电子层数不同，X元素原子的最外层与最内层电子数之比为3∶1，Y元素原子的最外层只有1个电子。下列有关这两种元素形成的化合物的说法不正确的是( )A．X、Y形成的两种常见化合物中，每个离子都形成8电子稳定结构B．X、Y形成的化合物均具有较强的氧化性C．X、Y形成的两种常见化合物溶解于水所形成的溶液均具有碱性D．X、Y形成的两种常见化合物中，Y的化合价相同答案 B解析 根据题目提供的信息可知X为O，Y为Na，形成的两种常见化合物为Na2O、Na2O2，A项正确；Na2O无强氧化性，B项错误；二者溶解于水均能生成NaOH，C项正确；Na2O、Na2O2中Na的化合价均为＋1，D项正确。【考点】 原子结构与元素性质的综合考查【题点】 原子结构与元素性质的综合考查6．已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为( )A.eq \f(mA－N,A) mol B.eq \f(mA－N＋2,A) molC.eq \f(mA－N－2,A) mol D.eq \f(mA＋N－2,A) mol答案 C解析 R2＋的核外电子数为A－N－2，m g R2＋的物质的量为eq \f(m g,A g·mol－1)＝eq \f(m,A) mol，m g R2＋中含有电子的物质的量为eq \f(m,A)(A－N－2) mol。7．(2019·潍坊高一检测)若元素X和Y的核电荷数都小于18，最外层电子数分别为n和(m－5)，次外层分别有(n＋2)个和m个电子。(1)对于元素X，n________(填“≥”或“≤”)8，(n＋2)个电子所在电子层为________层，(n＋2)＝________，n＝________。(2)对于元素Y, 0<(m－5)________(填“≥”或“≤”)8；次外层有m个电子，则m＝________；m个电子所在电子层为________层。(3)据此推断元素X和Y，其元素名称为：X__________，Y__________。答案 (1)≤ L 8 6 (2)≤ 8 L (3)硫 铝解析 元素X和Y的核电荷数都小于18，元素X次外层有(n＋2)个电子，此层为L层，n＋2＝8，n＝6，元素X为硫；元素Y最外层电子数为(m－5)，m大于或等于5，而次外层有m个电子，则m等于8，元素Y为铝。8．(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是_____________________________________________________________。(2)A元素原子L层上有6个电子，B元素比A元素原子核外电子层数多1，B元素原子最外电子层只有1个电子。①B元素的原子结构示意图_______________________________________________________。②A、B两元素形成的化合物化学式是______________________________________________，该化合物与CO2反应的化学方程式是_______________________________________________。(3)已知某粒子的结构示意图为，试回答：①当x－y＝10时，该微粒为__________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。②当y＝8时，常见的微粒可能为(填元素符号)____________、____________、____________、K＋、____________。答案 (1) (2)① ②Na2O、Na2O2 Na2O＋CO2===Na2CO3、2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (3)①原子 ②Ar Cl－ S2－ Ca2＋解析 (1)设该元素原子的核电荷数＝质子数＝a，该元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝eq \f(3y,5)。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3时合理，该元素的核电荷数为15。(2)A元素原子有2个电子层，且最外层电子数为6，由此可知A元素原子核外有8个电子，即为O；B元素原子核外有3个电子层，且最外层电子数为1，由此可知，B元素原子核外有11个电子，即为Na。(3)①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子；②当y＝8时，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。 各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高阳离子(Rm＋)质子数＞电子数质子数＝电子数＋m阴离子(Rm－)质子数＜电子数质子数＝电子数－m信息元素名称原子结构示意图A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同D元素原子次外层电子数是最外层电子数的eq \f(1,3)
