高中化學：學案23 原子結構

第五章物質結構元素周期律

學案23原子結構

［考綱要求］1.了解元素、核素、同位素的含義。2.了解原子的構成，了解原子序數(shù)、

核電荷數(shù)、質子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關系。3.了解原子核外電子的

排布。4.以IA和VIIA族為例，掌握同一主族內元素性質遞變規(guī)律與原子結構的關系。

課前準備區(qū)回扣教材夯實基礎___________________________________

知識點一原子的組成

1.原子

(1)原子結構

f［質子(?個

原子(宏01--------］中子(A—Z)個

I(?個

(2)有關粒子間的關系

①質量數(shù)(A)=+;

②中性原子：質子數(shù)==；

③陽離子：質子數(shù)=核外電子數(shù)十;

④陰離子：質子數(shù)=核外電子數(shù)一o

2.核素、同位素、元素

⑴概念

①核素：具有一定數(shù)目和一定數(shù)目的一種，如氫元素有三種

核素，符號為。

②同位素：相同而不同的同一元素的不同________互稱同位素。

③元素：具有相同的同一類的總稱。

(2)三者的關系

【問題思考】

1.(1)任何原子內都有中子嗎？

(2)同位素的性質相同嗎？

知識點二核外電子排布

1.電子層的表示方法及能量變化

電子層數(shù)口三內向外

數(shù)字表示法1234567

字母表示法

離核遠近由至.

電子能量由到，

2.原子核外電子排布規(guī)律

(1)能量最低原理：核外電子總是盡可能先排布在能量________的(離原子核)

的電子層里。

(2)每層最多容納的電子數(shù)為個。

(3)最外層電子數(shù)最多不超過一個(K層為最外層時不超過一個)。

(4)次外層電子數(shù)最多不超過一個。

(5)倒數(shù)第三層電子數(shù)最多不超過一個。

【問題思考】

2.核外電子排布的各條規(guī)律之間有怎樣的關系？以19號元素K的原子結構示意圖不

(+19)289

能寫成0為例來說明。

3.“核外電子排布相同的微粒，化學性質相同”這一說法是否正確？

知識點三產(chǎn)子結構和性質

1.堿金屬元素

(1)原子結構

原子最外層都只有一個電子，隨原子序數(shù)的遞增，電子層數(shù)依次增加，原子半徑逐漸

(2)元素性質

從上到下，元素原子失電子能力逐漸，金屬性逐漸，單質的還原性逐

漸0

【問題思考】

4.最外層只有一個電子的元素是否都是堿金屬元素？

2.鹵族元素

(1)原子結構

原子最外層都有一個電子，隨原子序數(shù)遞增加，電子層數(shù)依次增加，原子半徑逐漸

(2)元素性質

從上到下，得電子能力逐漸,非金屬性逐漸，單質的氧化性逐漸

3.元素性質與原子結構的關系

元素的性質決定于原子核外電子的排布，特別是=同主族元素化學性質上表

現(xiàn)出相似性和遞變性，隨著原子核外電子層數(shù)的增加，它們的失電子能力逐漸增強，金屬性

逐漸o

課堂5舌動區(qū)突破考點研析熱點

一、元素、核素和同位素

1JX中各符號表示的含義

元素符號X的左上角的A表示該核素的質量數(shù)，它可近似地代表該核素原子的相對原

子質量，左下角的Z表示該核素的核內質子數(shù)，元素的種類取決于構成該元素的原子核內

的質子數(shù)，Z相同的所有核素都稱為同一元素；Z相同，A不同，稱為同位素一周期表中

處于同一位置。Z和(A-Z)決定核素的種類，即在核素中，Z相同的不同核素稱為同位素。

2.元素、同位素、核素概念的辨析(見下表)

元素同位素核素

質子數(shù)相同而中子數(shù)不同

具有相同核電荷數(shù)的一類具有一定數(shù)目質子和一定

概念的同一元素的不同核素互

原子的總稱數(shù)目中子的一種原子

稱為同位素

微觀概念，對某種元素的

宏觀概念，對同類原子而

原子而言，因為有同位素，微觀概念，指元素的具體

對象言；既有游離態(tài)，又有化

所以原子種類多于元素種的某種原子

合態(tài)

類

同位素化學性質幾乎相

以單質或化合物形式存同，因為質量數(shù)不同，物

具有真實的質量，不同核

特征在，性質通過形成單質或理性質有差異，天然存在

素的質量不相同

化合物來體現(xiàn)的各種同位素所占的原子

個數(shù)百分比一般不變

決定

質子數(shù)質子數(shù)和中子數(shù)質子數(shù)和中子數(shù)

因素

特別提醒同位素是同一元素的不同核素之間的互稱，大多數(shù)元素有同位數(shù)(但Na、Ah

F等沒有同位素)。因此目前發(fā)現(xiàn)的元素有一百多種，但核素有一千多種。

【典例導悟H下列說法正確的是()

A.i2c、13c、1個、金剛石、石墨都是碳元素的同位素

B.同種元素的原子，質量數(shù)一定相同

C.互為同位素的原子，質子數(shù)一定相同

D.由一種元素組成的物質，一定是純凈物

聽課記錄：

變式演練1據(jù)報道，在火星和金星大氣層中發(fā)現(xiàn)了一種非常特殊的會導致溫室效應的

氣態(tài)化合物，它的結構式為16O=C=18O=下列說法正確的是(雙選)()

A.16。與18。為同位素

B.16O=C=18O與16O=C=16O互為同位素

c.16Q=C=18O的化學性質與16O=C=16O完全不同

D.目前提出的“低碳經(jīng)濟”，目標是減少向環(huán)境中排放CCh，控制溫室效應

二、原子核外電子排布的特殊規(guī)律及電子數(shù)相等的微粒

1.記住1—20號元素的特殊的電子層結構

名師提醒：記熟是準確慢速解題的前提

(I)最外層有1個電子的元素：H、Li、Na、K；

(2)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素：；

(3)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素：C；

(4)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素：；

(5)最外層電子數(shù)是內層電子總數(shù)一半的元素：；

(6)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素：Neo

(7)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素：Li、Si；

(8)次外層電子數(shù)是其他各層電子總數(shù)2倍的元素：；

(9)次外層電子數(shù)與其他各層電子總數(shù)相等的元素：Be、S；

(10)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素：=

2.核外電子數(shù)相等的微粒

(1)“10電子”的微粒_________________________________________

分子離子

N3-.O2->F，Na+、

一核10電子Ne

Mg2+、Al3+

二核10電子HF

三核10電子NH2

四核10電子

五核10電子

⑵“18電子”的微粒

分子離子

K+、Ca?+、c「

一核18電子Ar

S2-

二核18電子

-_

三核18電子H2S

一

四核18電子

—_

五核18電子

六核18電子一

其他微粒C2H6、CH3NH2N2H5>N2H藍

(3)“14電子”微粒有Si、、、等四種。

【典例導悟2】用A+、B>C2\D、E、F、G和H分別表示含有A個電子的八種微粒

(離子或分子)，請回答；

(1)A元素是，B元素是，C元素是o(用元素符號表示)

(2)D是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是o

(3)E是所有含18個電子的微粒中氧化能力最強的分子，其分子式是o

(4)F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是；電子式是。

(5)G分子中含有4個原子，其分子式是。

(6)H分子中含有8個原子，其分子式是。

變式演練2(2011?濟南模擬)通常情況下，微粒A和B為分子，C和E為陽離子，D為

陰離子，它們都含有10個電子；B溶于A后所得的物質可電離出C和D；A、B、E三種微

粒反應后可得C和一種白色沉淀。請回答。

(1)用化學符號表示下列四種微粒：

A：,B：,C：,D：o

(2)寫出A、B、E三種微粒反應的離子方程式：

課后練同區(qū)精題精練規(guī)范答題

高考集訓

--■?

1.判斷正誤

(1)C.在氮原子中，質子數(shù)為7而中子數(shù)不一定為7()

(+17)287

D.C廠的結構示意圖為〃/()

(2010?課標全國卷一7C、D)

(2)1mol羥基中電子數(shù)為10NA()

(2010?江蘇-5B)

④28]

（3）鈉離子的結構示意圖為〃/（）

（2010.上海一2D）

2.[2010?福建理綜一23（1）]M是地殼中含量最多的金屬元素，則M的離子結構示意圖

為。

3.（2010?山東理綜，9嚴0和18。是氧元素的兩種核素，必表示阿伏加德羅常數(shù)，下列

說法正確的是（）

A.16。2與"02互為同分異構體

B.16。與18。核外電子排布方式不同

C.通過化學變化可以實現(xiàn)16O與18。間的相互轉化

D.標準狀況下，1.121?6。2和1.12邛02均含O.INA個氧原子

4.（2009?廣東，1）我國稀土資源豐富。下列有關稀土元素物Sm與黝Sm的說法正確的

是（）

A.卷Sm與黝Sm互為同位素

B.卷Sm與翳Sm的質量數(shù)相同

C.物Sm與翳Sm是同一種核素

D.卷Sm與黝Sm的核外電子數(shù)和中子數(shù)均為62

考點集訓

題組一元素、核素、同位素

1.無放射性的同位素稱之為“穩(wěn)定同位素”，在陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中汩、13c、15N、

18。、34s等常用作環(huán)境分析指示物。下列有關一些“穩(wěn)定同位素”的說法正確的是（雙選）

（）

A.34s原子核內中子數(shù)為18

B.2j1+酸性比咱+的酸性更強

C.16。與18。的化學性質相同

D.13c與&N原子核內的質子數(shù)相差2

2.下列微粒結構示意圖中，不正確的是（）

3.放射性原子在人類生活中的很多地方有著特殊的作用，對人類的科學研究有很大的

幫助，其中最主要的作用是作為示蹤原子。最近醫(yī)學界通過用放射性14C的羥酸衍生物在特

定條件下通過斷裂DNA來殺死細胞，從而抑制艾滋病。下面有關14c的敘述中正確的是

（）

A.14c與MN含有相同的中子數(shù)

B.14c與C60是同分異構體

C.14c與C60中普通碳原子的化學性質不同

D.14c與12c互為同位素

4.（2008?全國理綜H,11）某元素的一種同位素X原子的質量數(shù)為A,含N個中子，它

與原子組成HmX分子。在agHmX中所含質子的物質的量是（）

a

mol

/i

C?而A-Nmol

D.^（A—N+m）mol

A

5.據(jù)報道醫(yī)學界通過用14c標記的C60發(fā)現(xiàn)一種C60的羥酸衍生物，在特定條件下可以

通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，則有關14c的敘述正確的是（雙選）（）

A.與12c的化學性質不同

B.與"N含的中子數(shù)相同

C.14c的質子數(shù)與中子數(shù)相差2

D.與12c、13c互為同位素

6.（2011.武漢質檢）有下列符號：35cl和37。、02和。3、1用6。和2H葵0。下列有關說法

正確的是（雙選）（）

A.35cl和37cl互為同分異構體

B.。2和。3是氧元素的兩種同素異形體

C.35和37表示的是質量數(shù)

D.咱斐O和2H斐O表示同一種水分子

7.X、Y、Z三種主族元素，X+和丫一兩種離子具有相同的電子層結構，Z原子核內質

子數(shù)比Y原子核內質子數(shù)少9,丫一在一定條件下可被氧化成YZ*下列說法正確的是（）

A.離子半徑X+>Y-

B.X、Y、Z均屬于短周期元素

C.化合物XYZ的溶液具有漂白性

D.Y屬于VA族元素

8.X、Y、Z和R分別代表四種元素，如果0X"+、dR"L四種離子的電子

層結構相同（。、b、c、1為元素的原子序數(shù)），則下列關系正確的是（）

A.a—c=m—nB.a—b=n—m

C.c—D.b—d=n+m

題組二原子結構與元素性質

9.（2010?鹽城質量檢測）鈾是一種堿金屬元素，下列關于鈾及其化合物的敘述不正確的

是（雙選）（）

A.硫酸葩的化學式為CS2SO4

B.氫氧化他是一種弱堿

C.可以電解熔融的氯化艷制取錦

D.碳酸鈉受熱易分解成氧化鈉和二氧化碳

10.原子的核電荷數(shù)小于18的某元素X,其原子的電子層數(shù)為“，最外層電子數(shù)為2”

+1,原子核內質子數(shù)是2”2—1。下列有關元素X的說法中不正確的是（）

A.元素X能形成化學式為X（OH）3的堿

B.元素X可能形成化學式為KXO3的含氧酸鉀鹽

C.元素X原子的最外層電子數(shù)和核電荷數(shù)肯定為奇數(shù)

D.元素X能與某些金屬元素形成化合物

11.下列各原子構成的單質中，肯定能與稀硫酸反應產(chǎn)生H2的是（）

A.原子核內沒有中子

B.M層有5個電子

C.原子核外最外層電子數(shù)=電子層數(shù)

D.N層上電子數(shù)與K層電子數(shù)相等，次外層有8個電子

12.有某種元素的微粒的核外電子層結構為7

（1）若該微粒為電中性微粒一般不和其他元素的原子反應，這種微粒的符號是o

（2）若含該微粒的溶液，能使濱水褪色，并出現(xiàn)渾濁，這種微粒的符號是。

（3）若該微粒氧化性很弱，但得到電子后還原性很強，且這種原子最外層有一個電子，

這種微粒的符號是o

（4）若該微粒還原性很弱，但失電子后氧化性很強，且這種原子得一個電子即達穩(wěn)定結

構，這種微粒的符號是o

題組三綜合探究

13.(2011?上海調研)A、B、C、D、E五種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于

20?其中A為非金屬元素，C是金屬元素；A、C元素原子的最外層都只有一個電子；B和

D元素原子的最外層電子數(shù)相同，且B元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍；E元素

原子最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少1?；卮鹣铝袉栴}：

(1)寫出五種元素的元素符號：

A.,B.,C.,D.,E.o

(2)畫出B、C的原子結構示意圖：B.，C.；畫出D的離子結構示意圖:

(3)從原子核外電子排布的角度分析C元素的化合價為什么為+1價?

14.A、B、C、D都是短周期元素，原子半徑：D>C>A>B=已知：A、B同周期，A、

C處于同一主族；C原子核內的質子數(shù)等于A、B原子核內的質子數(shù)之和；C原子最外層電

子數(shù)是D原子最外層電子數(shù)的3倍。試回答：

(1)寫出元素的名稱：A0

(2)寫出由B、D組成的兩種化合物的化學式：、o

(3)C的氧化物屬于化合物(填“離子”或“共價”)。

(4)寫出C的氧化物與D的氧化物對應的水化物反應的離子方程式：

答案

【課前準備區(qū)】

知識點一

1.(1)原子核核外電子

⑵①質子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)

②核電荷數(shù)核外電子數(shù)

③電荷數(shù)

④電荷數(shù)

2.⑴①質子中子原子口、彳H、?H

②質子數(shù)中子數(shù)原子③核電荷數(shù)原子

知識點二

1.

電子層數(shù)由內向外

數(shù)字表示法1234567

字母表示法KLMNOPQ

離核遠近由—近—到=遠

電子能量由低到翼

2.(1)最低最近(2)2層(3)82(4)18(5)32

知識點三

1.(1)1增大

(2)增強增強增強

2.(1)7增大

⑵減弱減弱減弱

3.最外層電子數(shù)增強

問題思考

1.(1)1H中無中子。

(2)同位素的物理性質有差異，化學性質幾乎完全相同。

2.核外電子排布的幾條規(guī)律之間既相互獨立又相互統(tǒng)一，不能孤立地應用其中一條。

第(3)、(4)條是對第(2)條的限制。如鉀原子由于受第(3)條限制，最外層不能超過8個，故原

題2881

子結構示意圖為。,7

3.不正確。核外電子排布相同可以是多種離子或原子，如S2-、CP,Ar、K+、Ca2+

4白

(+x)288

的核外電子排布都是,〃，但它們的化學性質不同。若屬于同位素的不同核素，化學性質

相同，如同、相、相。

4.不是，氫元素原子最外層也只有1個電子，但是堿金屬元素不包括氫元素。

【課堂活動區(qū)】

二、l.(2)Be、Ar(4)0(5)Li、P(8)Li、Mg(10)H、Be、Al

2.(1)

分子離子

/、O2->廣、Na+、

一核10電子Ne

Mg2+、Al3+

二核10電子HFOH-

三核10電子H2QNH2

四核10電子NH3H3Q1

五核10電子CH4NH于

⑵

分子離子

K+、Ca2+.cr、

一核18電子Ar

S2一

二核18電子F2、HC1or.ns

三核18電子H2s

四核18電子PH3、H。

五核18電子SiH4>CH3F>NH20H

六核18電子N2H4、CH30H

其他微粒C2H6、CH3NH2N2H5,N2H針

(3)“14電子”微粒有Si、C0>CF>西等四種。

典例導悟

1.C［根據(jù)同位素的概念，具有相同質子數(shù)、不同中子數(shù)的同一種元素的不同原子互

為同位素，12c、13c、14c是碳元素的三種同位素，而金剛石和石墨是碳元素的兩種不同形

式的單質(同素異形體)，A項錯；同種元素可以有中子數(shù)不相同的幾種原子，其質量數(shù)必不

相同，B項錯；由于互為同位素的原子屬同種元素，它們的質子數(shù)一定相同，C項正確；由

一種元素組成的物質，由于原子種類、個數(shù)、排列方式不同可組成多種物質，如氫元素可組

成H2、D2>T2三種分子，氧元素可組成。2、。3兩種分子，碳原子由于排列方式不同可構成

石墨和金剛石，D項錯。］

H-S-H

2.(1)KClS(2)HC1(3)F2(4)H2S(5汨2。2(或PH3)(6)C2H6

解析18電子微粒來源大體分為三個部分：一是第三周期的氣態(tài)氫化物及失去H+的對

應陰離子；二是第四周期的金屬陽離子；三是由第二周期氣態(tài)氫化物去掉一個氫原子后，兩

2-

兩結合得到的分子，共16種：陰離子p3-、S,HS-,cr；分子有Ar、HC1、H2S,PH3、

SiH4>F2>H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，結合題目所給條件，不難確定所需答案。

變式演練

1.AD［B項兩種分子均為化合物，不屬于同位素范疇；C項兩種分子的化學性質應

幾乎相同。］

2.(l)H20NH3NHtOH

3+2+

(2)Al+3NH3+3H2O=A1(OH)3i+3NH1或Mg+2NH3+2H2O=Mg(OH)2I+

2NH4

解析本題主要考查原子、分子和離子的核外電子的結構特征。常見的核外電子總數(shù)為

3++2

10個電子的微粒有：陽離子有Na+、Mg2+、Al,NIK、H3O;陰離子有N?，O",『、

OH";分子有Ne、HF、H2O>NH3、CH4o顯然結合題目所給的其他條件可知：A:H2O,

B:NH3,C:NHt,D:OH-,E:A^+或Mg?+；A、B、E反應的離子方程式：3H2O+3NH3

3+2+

+A1=A1(OH)3I+3NH：或Mg+2NH3+2H2O=Mg(OH)23+2NH：。

【課后練習區(qū)】

高考集訓

1.(1)VX

解析C項，N—14的質子數(shù)和中子數(shù)均為7,但氮原子還有其他的核素，質量數(shù)不等

于14,中子數(shù)也就不等于7;D項，該示意圖為氯原子的結構示意圖，C「的結構示意圖的

最外電子層上的電子數(shù)應該為8o

(2)X

解析羥基是9電子式，應為9NA。

⑶X

(+1^8

2f

3.D［16。2和18。2是由氧元素的兩種不同核素分別構成的兩種不同的分子，二者相對

分子質量不同，不屬于同分異構體，A錯誤；16。和18。的核外電子數(shù)都是8,且核外電子

排布式相同，B錯誤；16。與18。是同種元素的不同核素，16。與18。之間的轉化屬于物理變

1618

化,C錯誤；根據(jù)阿伏加德羅定律,標準狀況T1.12L02中含有0.INA個16。原子，1.12LO2

中也含有O.INA個18。原子，D正確。］

4.A［1患Sm和1君Sm是同一種元素的不同核素，質量數(shù)、中子數(shù)均不同，互為同位素。］

考點集訓

1.AC2.B

3.DFC和MN中14表示質量數(shù)，而C和N的質子數(shù)分別為6和7,因此，它們的

中子數(shù)不可能相等，A錯；14c是原子，C60是單質，二者不可能是同分異構體，B錯；自然

界中，同一種元素的化學性質是相同的，"C和C60中的C原子都是碳元素的原子，故化學

性質相同，C錯；剩下的D是正確的。］

4.A［同位素X的質量數(shù)為A,中子數(shù)為N,因此其質子數(shù)為(A—N)。故H,”X中的質

子數(shù)為O+A—N),又由于H,“X中H為|H,故agHmX中所含質子的物質的量為：蔡念義(A

+/??—AOmoL］

5.CDFC是碳元素的一種同位素，原子核內中子數(shù)為14-6=8,而"N的中子數(shù)為

14-7=7,故B項不正確，C項正確；12c與14c互為同位素，最外層電子數(shù)相同，故化學

性質幾乎相同，A項不正確、D項正確。］

6.BC［35?和37。是氯元素的兩種同位素，A錯；1比6。由2個普通氫原子(1H)和1

個16。原子構成，而2印8。由2個重氫原子(2用和1個18。原子構成，顯然不是同一種水分

子