1、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课时1原子结构课标解读课标要求素养要求1.认识原子结构。2.了解原子核外电子的排布。1.宏观辨识与微观探析:从微观角度认识原子的构成,能画出120号元素的原子结构示意图。2.证据推理与模型认知:能用原子(离子)结构示意图描述粒子,并能归纳原子核外电子排布规律。知识点一原子结构1.原子的构成原子核外电子每个电子带1个单位负电荷原子核质子每个质子带1个单位正电荷中子不带电核电荷数=质子数=核外电子数2.质量数(1)概念:如果忽略电子的质量,将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)质量数(A)=质子数(
2、Z)+中子数(N)。判一判1.原子核中质子带正电、中子不带电,核外电子带负电,原子不显电性( )2.所有原子均有质子、中子和电子( )3.某种硫原子的中子数是18,则其质量数是34( )4.质量数就是相对原子质量( )知识点二核外电子排布1.电子层(1)含义: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)表示方法各电子层(由内到外)序号(n)1234567符号KLMNOPQ与原子核的距离由近到远能量由低到高2.电子分层排布的规律3.原子结构示意图判一判1.多电子原子中,在离核较近的区域内运动的电子能量较高( )2.稀有气体元素的
3、原子最外层都排有8个电子( )3.M层为最外层时容纳的电子数最多不超过8个( )4.已知K的核电荷数是19,其原子结构示意图为( )探究点一原子结构材料一:重氢12H2是制造氢弹的原料。1 g 12H2全部聚合为氦时可释放10万千瓦时的能量,且核聚变产生的污染小,不会造成放射性垃圾。海水中约含35亿吨12H2,按目前能源消耗的水平,其能量足够全世界人用上200亿年,因此称为“未来的燃料”。材料二:我国开展“嫦娥探月”工程,意味着中国向月球发起探索。2020年嫦娥五号一次带回1 700多克月壤样本。科学研究表明,月球上有丰富的23He资源,可开发利用做未来的新型能源。问题1:氢的三种原子的原子结
4、构可用下图形象地表示:其中“”表示质子或电子,“”表示中子,则分别代表哪种氢原子?这些氢原子有哪些共同点?提示分别代表H、12H、13H,它们的质子数相同。问题2:你能写出钠和水(由和O构成的水)反应的化学方程式吗?提示2Na+212H2O 2NaO12H+12H2。问题3:23He的中子数是多少?在24He中,原子核内的质子数和中子数之差是多少?提示23He的中子数为1,24He的质子数和中子数之差为0。1.原子构成的表示方法AZXX元素符号Z该原子的核内质子数A该原子的质量数2.构成原子的粒子之间的关系AZX原子核质子Z个中子(A-Z)个核外电子Z个例(2021湖南株洲高一期末)1 mg锎
5、(98252Cf)每秒钟能放出约2.34109个中子,在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法不正确的是()A.锎元素的相对原子质量为252B.98252Cf原子中,中子数为154C.98252Cf原子中,质子数为98D.98252Cf原子中,电子数为98答案A98252Cf的质量数为252,A选项错误;98252Cf原子中,质子数=电子数=98,中子数=252-98=154,B、C、D选项均正确。解题感悟对于原子而言,核外电子数等于质子数,质量数是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。1.(2021江苏南通高一月考)3475Se广泛应用于机械的无损检测。下列关
6、于3475Se的说法正确的是()A.质子数是75B.中子数是34C.电子数是34D.质量数是109答案C2.已知R2+核外有a个电子,b个中子。表示R原子符号正确的是()A.abRB.a-2a+b-2RC.a+ba-2RD.a+2a+b+2R答案DR2+是R原子失去2个电子形成的,原子核外有a个电子,b个中子,核内有a+2个质子,质量数=a+b+2,表示R原子符号正确的是a+2a+b+2R。探究点二核外电子排布规律有人把核外电子排布形象地比喻成洋葱切面,表明核外电子是根据能量高低分层排布的。核外电子的运动有自己的特点,它不像行星绕太阳旋转有固定的轨道,但却有经常出现的区域。当一个原子核外有多个
7、电子时,电子经常出现的区域又有所不同,科学家把这些区域称为电子层。电子在原子核外排布时,总是首先排布在离核最近能量最低的电子层,即先排布K层,当K层排满后,再排布L层,依次类推。问题1:原子核周围是否真实存在这样的壳层?提示电子层不是真实存在的。问题2:你能画出O、P、S的原子结构示意图吗?提示O、P、S的原子结构示意图分别为、。问题3:惰性气体的化学性质不活泼,一般不易与其他物质发生化学反应。这与惰性气体原子的最外层电子数有什么关系?提示惰性气体原子最外层为8个电子相对稳定结构(He为2个)。1.原子核外电子排布规律(1)“一低”原子核外电子首先排布在能量最低的电子层上。(2)“三不超”最外
8、层不超过8个电子(K层为最外层时不超过2个电子);次外层不超过18个电子;倒数第3层不超过32个电子。(3)“一稳定”其他电子层结构最外层中排满8个电子(He为2个)相对不稳定结构相对稳定结构2.118号元素原子结构的特殊关系最外层电子数元素符号最外层电子数元素符号为1H、Li、Na是内层电子总数的一半Li、P为2He、Be、Mg等于电子层数H、Be、Al等于次外层电子数Be、Ar是次外层电子数的一半Li、Si是次外层电子数的2倍C是电子总数的一半Be是次外层电子数的3倍O是次外层电子数的4倍Ne3.离子结构示意图(1)金属元素的原子失去最外层电子变为离子时,电子层数减少一层。如Na: Na+
9、:。(2)非金属元素的原子得电子形成简单离子时,电子层数不变。如Cl: Cl-:。例(2021江苏盐城高一期末)氯元素的原子结构示意图为,下列说法中错误的是(设NA为阿伏加德罗常数的值)()A.氯元素的摩尔质量为17 g/molB.氯原子在化学反应中容易得1个电子C.35.5 g 氯离子中含有18NA个电子D.氯原子与氯离子的核电荷数都为17,但其化学性质差异很大答案A元素是具有相同的核电荷数(即质子数)的一类原子的总称,不是具体的物质,不能用摩尔质量表示,故A错误。解题感悟单位物质的量的物质所具有的质量,称为摩尔质量,单位是g/mol,在数值上等于该物质的相对原子质量或者相对分子质量。1.(
10、2021吉林四平高一期末)根据下列原子结构示意图判断,化学性质最稳定的是()A.B.C.D.答案B2.(2021重庆北碚高一检测)X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm+、bYn+、cZn-、dRm-四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数),则下列关系正确的是()A.a-c=m-nB.a-b=n-mC.c-d=m+nD.b-d=n+m答案D四种离子的电子层结构相同,则有:a-m=b-n=c+n=d+m。对照选项整理知b-d=n+m合理。1.(2021安徽蚌埠高一段测)下列关于15N的说法正确的是()A.15N原子核内中子数为7B.15N的原子结构示意图为C.15N2分子中
11、核外电子数为30D.15N2分子中核外电子数为14答案D2.(2021天津静海高一测试)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.该元素属于非金属元素B.该原子核内有16个质子C.该原子在化学反应中易失去2个电子D.M层的电子能量最高答案C3.(2021辽宁沈阳高一测试)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,下列数据中前者是后者4倍的是()电子数最外层电子数电子层数次外层电子数A.B.C.D.答案A4.(2021上海嘉定高一检测)由分别与氖原子和氩原子电子层结构相同的两种离子组成的化合物是()A.Na2SB.SO2C.Na2OD.MgF2答案A5.(1)碘-13
12、1的原子核中,中子数与质子数之差为。(2)612C、714N、12H、1123Na、614C、92235U、1940K、53131I、92238U中共有种元素,种原子。(3)在H3O+中,质子数、中子数、电子数之比为。答案(1)25(2)79(3)118101.(2021江苏徐州高一调研)117293Ts是一种人工合成的超重化学元素,其中子数为()A.117B.293C.176D.410答案C2.(2021湖南长沙高一月考)1940年科学家用粒子轰击83209Bi时发现了元素At,其反应为83209Bi+24HeZAAt+201n,则At的中子数为()A.126B.85C.127D.211答案
13、A3.(2021山东东营高一期末)镆(Mc)是一种人工合成的放射性金属元素。关于115288Mc、115287Mc的描述正确的是()A.属于同种原子B.属于同种元素C.中子数相同D.属于同素异形体答案B4.(2021安徽合肥一中开学考)医学界通过用放射性14C标记C60,发现C60的羧酸衍生物在特定条件下可断裂DNA杀死细胞,抑制艾滋病。关于14C的下列说法中正确的是()A.14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同B.14C原子与14N原子所含中子数相同C.是C60的同素异形体D.与12C、13C的质子数相同,化学性质几乎完全相同答案D5.(2021湖南娄底高一开学考)由12H和818O组
14、成的11 g水中,含有的中子的物质的量为()A.4.5 molB.5 molC.5.5 molD.6 mol答案D由12H和818O组成的水的相对分子质量为22,1 mol 2H218O含12 mol中子,故11 g水中含有的中子的物质的量为11 g22 gmol-112=6 mol。6.原子核外电子是分层排布的,下列关于L层与M层的比较,不正确的是()A.L层离核比M层离核近B.电子在M层上运动时所具有的能量高于L层C.当L层上的电子数为奇数时,M层上不可能有电子D.当L层上的电子数为偶数时,M层上一定有电子答案D氖原子的L层上有8个电子,而其M层上无电子,故D错误。7.(2021山西大同高
15、一开学考)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,则在核电荷数不大于10的元素中,满足上述关系的元素共有()A.1对B.2对C.3对D.4对答案B8.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-3B.a+n+3C.a+n-3D.a-n+3答案B设B的质子数为b,由题意可得a+3=b-n,即b=a+3+n。9.粒子结构示意图是表示粒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:、,判断下列说法正确的是()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分析比
16、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,故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,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,都具有稳定结构,故C正确。10.(2021浙江衢州高一联考)A、B、C、D、E五种元素原子的核电荷数均小于18,A元素原子M层上有一个电子;B元素原子次外层电子数是最外层电子数的4倍;C元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;D元素原子最外层电子数为a,次外层电子数为b;E元素原子的M层电子数为a-b,L层电子数为a+b,则A、B、C、D、E的元素符号分别为、。答案NaMgCOSi解析A、B、C、D、E
17、元素原子的核电荷数均小于18,由A元素原子M层上有一个电子可知,A是Na;B元素原子次外层电子数是最外层电子数的4倍,B是Mg;C元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,C是C;E元素原子的M层电子数为a-b,说明L层已经排满8个电子,所以a+b=8,又知D元素原子次外层电子数为b,b只能为2,a=6,则D是O、E是Si。11.(2021天津和平高一期末)核内中子数为N的R2+,质量数为A,则n g它的氧化物中所含质子的物质的量是()A.nA+16(A-N+8) molB.nA+16(A-N+10) molC.(A-N+2) molD.nA(A-N+6) mol答案A由题意可知,它的氧化物可
18、表示为RO,1个R原子的质子数为A-N,所以1个RO所含质子数为(A-N+8),则n g RO所含质子的物质的量为nA+16(A-N+8) mol。12.(2021安徽阜阳高一期末)某粒子结构示意图为,若该粒子为离子,则它所带的电荷数可能为()8-nn-810-nn-10A.B.C.D.答案C若为阳离子,所带电荷数=离子的质子数(n)-离子核外电子总数(2+8)=n-10;若为阴离子,所带电荷数=离子核外电子总数(2+8)-离子的质子数(n)=10-n。13(A).有关核电荷数为118的元素的叙述正确的是()A.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素B.最外层只有2个电子的元素不可能是非金属元
19、素C.原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素D.最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是非金属元素答案D最外层只有1个电子的元素可能为氢元素,氢元素属于非金属元素,A错误;最外层只有2个电子的元素可能是非金属元素氦元素,B错误;铍元素原子有两个电子层,每层上都是2个电子,铍元素是金属元素,C错误;短周期元素中,最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是氧元素,氧元素属于非金属元素,D正确。13(B).(不定项)有关核电荷数为118的元素的叙述正确的是()A.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素B.最外层只有2个电子的元素可能是非金属元素C.原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素D.最外层电
20、子数是次外层电子数的3倍的元素是非金属元素答案BD最外层只有1个电子的元素可能为氢元素,氢元素属于非金属元素,A错误;最外层只有2个电子的元素可能是非金属元素氦元素,B正确;铍元素原子有两个电子层,每层上都是2个电子,铍元素是金属元素,C错误;短周期元素中,最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是氧元素,氧元素属于非金属元素,D正确。14(A).两种粒子的质子数和电子数分别相等,它们可能是()A.一种阳离子和一种阴离子B.两种双原子单质分子C.两种不同的分子D.一种离子和一种分子答案C对原子或分子而言,质子数=核外电子数,两种双原子单质分子的质子数一定不相等。对离子而言,质子数和核外电子数一定
21、不相等。一种阳离子和一种阴离子只要质子数相等,电子数一定不相等,一种离子和一种分子只要质子数相等,电子数一定不相等,A、B、D项不符合题意。14(B).(不定项)两种粒子的质子数和电子数分别相等,它们可能是()A.一种阳离子和一种阴离子B.一种单质和一种化合物分子C.两种不同的分子D.一种离子和一种分子答案BC对原子或分子而言,质子数=核外电子数;对离子而言,质子数和核外电子数一定不相等。一种阳离子和一种阴离子只要质子数相等,电子数一定不相等,一种离子和一种分子只要质子数相等,电子数一定不相等,A、D项不符合题意。15.(2021湖北黄冈高一期末)已知某粒子A的结构示意图为。下列说法正确的是(
22、)A.当Y=8时,该粒子为氖原子B.当X-Y2时,该粒子为阴离子C.当Y=7时,该元素的最高价氧化物对应水化物的化学式为HAO4D.当X=13时,该元素在地壳中的含量居第三位答案DY=8时,表示核外电子数为10,而核内质子数可能等于10,也可能大于10或小于10,故该粒子可能为氖原子、阳离子、阴离子,故A错误;当X-Y2时,说明核内质子数大于核外电子数,该粒子为阳离子,故B错误;Y=7时,该元素为F,F没有正化合价,故C错误;X=13时,该元素为Al,在地壳中的含量仅次于O、Si,居第三位,故D正确。16.已知A元素原子的核电荷数大于B元素原子的核电荷数,但两种元素的原子具有相同数目的电子层,
23、A元素原子最外层电子数为B元素的2倍,A元素原子M层电子数为K层电子数的3倍,C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍,其质子数为最外层电子数的6倍。请完成下列空白:(1)A的原子结构示意图为;A元素的名称为。(2)B的原子结构示意图为;B元素的名称为。(3)C的原子结构示意图为;C元素的名称为。答案(1)硫(2)铝(3)镁解析因为K层最多容纳2个电子,又已知A元素原子M层电子数是K层电子数的3倍,所以其M层电子数为23=6,则A为硫元素。B元素原子最外层上的电子数为62=3,且与A元素原子的电子层数相同,则B为铝元素。已知C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍,质子数为最外层电子数的6倍,则C为镁
24、元素。17.(2021宁夏银川高一期中)(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)已知某粒子的结构示意图为。试回答:当x-y10时,该粒子为(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。当y=8时,该粒子可能为(填名称,任写5种)。答案(1)(2)阴离子氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子(答案合理即可)解析(1)设核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为b,最外层电子数为c,依题意有a=5b,a=3c,则5b=3c,b=3c5。因原子的最外层电子数不超过8,即c为18的正整数,故仅当c=5,b=3时合理,该元素的核电荷数为15,原子结构示意图为。(2)当x-y10时,x10+y,说明核电荷数小于核外电子数,所以该粒子应为阴离子;当y=8时,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、钙离子等。
