專題18-原子結(jié)構(gòu)、核素(人教版2019必修第一冊)

原子核外電子的排布原子（離子）結(jié)構(gòu)示意圖原子的構(gòu)成原子、離子和分子中質(zhì)子、中子、電子數(shù)目的計算元素、核素、同位素常見等電子粒子知識點一原子核外電子的排布1．核外電子排布規(guī)律（1）在同一原子中各電子層之間的關(guān)系電子層數(shù)(n)1234567符號KLMNOPQ電子層能量的關(guān)系從低到高電子層離核遠(yuǎn)近的關(guān)系從近到遠(yuǎn)（2）在含有多個電子的原子里，電子依能量的不同是分層排布的，其主要規(guī)律是：①核外電子總是盡先排布在能量較低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層（能量最低原理）；②每個電子層最多容納2n2個電子（n為電子層數(shù)）③最外層電子數(shù)不能超過8個（K層為最外層時不能超過2個）④次外層電子數(shù)目不能超過18個（K層為次外層時不能超過2個）⑤倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過32個（K層為倒數(shù)第三層時不能超過2個）【典例1】★★☆☆☆下面關(guān)于多電子原子的核外電子的運動規(guī)律的敘述正確的是()①核外電子是分層運動的②所有電子在同一區(qū)域里運動③能量高的電子在離核近的區(qū)域內(nèi)運動④能量低的電子在離核近的區(qū)域內(nèi)運動A．①④B．②③C．①③D．②④答案A解析原子核外電子是分層運動的，能量越低離核越近，能量越高離核越遠(yuǎn)。【訓(xùn)練1】★★☆☆☆排布在下列各電子層上的一個電子，所具有的能量最低的是()A．K層B．L層C．M層D．N層答案A知識點二原子（離子）結(jié)構(gòu)示意圖1．原子：核電荷數(shù)=核外電子數(shù)（如圖甲所示）陽離子：核電荷數(shù)=核外電子數(shù)+電荷數(shù)（如圖乙所示）陰離子：核電荷數(shù)=核外電子數(shù)-電荷數(shù)（如圖丙所示）【典例1】★★★☆☆已知R2＋核內(nèi)共有N個中子，R的質(zhì)量數(shù)為A，確定mgR2＋中含有電子的物質(zhì)的量為()A.eq\f(m(A－N),A)mol B.eq\f(m(A－N＋2),A)molC.eq\f(m(A－N－2),A)mol D.eq\f(m(A＋N－2),A)mol答案C解析R2＋的核外電子數(shù)為(A－N－2)，mgR2＋的物質(zhì)的量為eq\f(mg,Ag·mol－1)＝eq\f(m,A)mol，mgR2＋中含有電子的物質(zhì)的量為eq\f(m,A)(A－N－2)mol?！居?xùn)練1】★★★☆☆有aXn＋和bYm－兩種元素的簡單離子，若它們的電子層結(jié)構(gòu)相同，則下列關(guān)系正確的是()A．b－a＝n＋m B．a(chǎn)－b＝n－mC．核電荷數(shù)Y＜X D．質(zhì)子數(shù)Y＞X答案C解析因為兩種離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，即其核外電子數(shù)相同，且陰離子的核電荷數(shù)(或質(zhì)子數(shù))小于陽離子的核電荷數(shù)(或質(zhì)子數(shù))。由此可知：①a－n＝b＋m，a－b＝m＋n，A、B選項不正確；②a＞b，C正確，D不正確。知識點三原子的構(gòu)成1．原子的構(gòu)成(1)有關(guān)粒子間的關(guān)系①質(zhì)量關(guān)系質(zhì)量數(shù)：原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量都近似為1，如果忽略電子的質(zhì)量，將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)，用A表示。質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。原子的相對原子質(zhì)量近似等于質(zhì)量數(shù)。②電性關(guān)系(ⅰ)電中性微粒(原子或分子)：核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。(ⅱ)帶電離子：質(zhì)子數(shù)≠電子數(shù)，具體如下表：陽離子(Rm＋)質(zhì)子數(shù)>電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＋m陰離子(Rm－)質(zhì)子數(shù)<電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)－m③量關(guān)系原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)。④符號eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up6(±c))eq\o\al(m±,n)中各個字母的含義：【典例1】★★☆☆☆完成表格微粒符號質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)電子數(shù)eq\o\al(12,6)C88eq\o\al(18,8)Oeq\o\al(35,17)Cl－3518答案微粒符號質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)電子數(shù)eq\o\al(12,6)C66126eq\o\al(16,8)O88168eq\o\al(18,8)O810188eq\o\al(35,17)Cl－17183518【訓(xùn)練1】★★★☆☆已知R原子有b個中子，R2＋核外有a個電子。表示R原子符號正確的是()A．eq\o\al(b,a)RB．eq\o\al(a＋b－2,a－2)RC．eq\o\al(a＋b+2,a+2)RD．eq\o\al(a＋b,a－2)R答案C解析R2＋核外有a個電子，則R原子的質(zhì)子數(shù)為(a＋2)，質(zhì)量數(shù)為(a＋b＋2)，則R原子為eq\o\al(a＋b+2,a+2)R。知識點四原子、離子中質(zhì)子、中子、電子數(shù)目的計算1．原子中的質(zhì)子、中子、電子數(shù)目的計算（1）質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)（2）中子數(shù)=相對原子質(zhì)量-質(zhì)子數(shù)2．離子中的質(zhì)子、中子、電子數(shù)目的計算（1）陽離子中：質(zhì)子數(shù)=陽離子核外電子數(shù)+陽離子的電荷數(shù)陰離子中：質(zhì)子數(shù)=陰離子核外電子數(shù)-陰離子的電荷數(shù)（2）中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)（3）陽離子電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)-陽離子的電荷數(shù)陰離子電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+陰離子的電荷數(shù)【典例1】★★☆☆☆1996年2月，德國某研究所在高能加速器中，將eq\o\al(70,30)Zn撞入一個eq\o\al(208,82)Pb的原子核并釋放出一個中子后，合成一種人造超重元素的原子，該元素原子內(nèi)中子數(shù)為()A．278B．277C．166D．165答案D解析eq\o\al(70,30)Zn＋eq\o\al(208,82)Pb―→eq\o\al(277,112)X＋eq\o\al(1,0)n，所以該元素原子內(nèi)中子數(shù)為277－112＝165?！居?xùn)練1】★★★☆☆在ROeq\o\al(n－,3)中，共有x個核外電子，R原子的質(zhì)量數(shù)為A，則R原子核內(nèi)含有的中子數(shù)目是()A．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24C．A－x－n－24 D．A＋x－n－24答案B解析R的質(zhì)子數(shù)為x－8×3－n＝x－24－n，所以其中子數(shù)為A－x＋24＋n，B項正確。知識點五元素、核素、同位素1．元素：具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱2．核素：具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子叫核素3．同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而有不同中子數(shù)的同一元素的原子即同一元素的不同核素互稱為同位素。4．同位素中各核素的特點①三同：同種元素（同質(zhì)子數(shù)、同核電荷數(shù)、同電子數(shù)），相同位置（元素周期表中），化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。②三不同：不同種原子（中子數(shù)不同、質(zhì)量數(shù)不同），不同物理性質(zhì)，不同豐度（原子個數(shù)百分比）③兩特性：同一元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同；在天然存在的某種元素里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，各種同位素所占的原子個數(shù)百分比一般是不變的。【典例1】★★★☆☆下列說法中不正確的是()①質(zhì)子數(shù)相同的微粒一定是同種元素②同位素的化學(xué)性質(zhì)基本相同③質(zhì)子數(shù)相同、電子數(shù)也相同的兩種微粒，不可能是一種分子和一種離子④電子數(shù)相同的微粒不一定是同一種原子⑤某種元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)，就是其質(zhì)量數(shù)A．①⑤B．③④⑤C．①②⑤D．②③④答案A解析質(zhì)子數(shù)相同的微粒不一定是同種元素，例如，Na、NHeq\o\al(＋,4)的質(zhì)子數(shù)都是11。一種分子和一種離子，如果質(zhì)子數(shù)相同，則電子數(shù)一定不同。元素的相對原子質(zhì)量，是按照該元素各種核素原子所占的一定百分比計算出的平均值。質(zhì)量數(shù)是針對某個原子而言的，而一種元素往往有幾種核素，所以不能說“元素的質(zhì)量數(shù)”?！居?xùn)練1】★★★☆☆原計劃實現(xiàn)全球衛(wèi)星通訊需發(fā)射77顆衛(wèi)星，這與銥(Ir)元素的原子核外電子數(shù)恰好相等，因此稱為“銥星計劃”。已知銥的一種同位素是eq\o\al(191,77)Ir，則其核內(nèi)的中子數(shù)是()A．77B．114C．191D．268答案B解析Ir的中子數(shù)為191－77＝114，B項正確。知識點六常見等電子粒子1．2電子粒子：H-、Li+、Be2+；H2、He2．10電子粒子：分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4；陽離子Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+；陰離子N3-、O2-、F-、OH-、NH2-3．18電子粒子：分子Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4；陽離子K+、Ca2+；陰離子P3-、S2-、Cl-、HS-、O22-4．14電子粒子：Si、N2、CO、C2H2；5．16電子粒子：S、O2、C2H4、HCHO1．下列微粒的結(jié)構(gòu)示意圖，正確的是()A．Mg2＋： B．Cl：C．Ar： D．K：答案A解析Mg2＋是鎂原子失去最外層兩個電子后生成的，A選項正確；Cl的最外層應(yīng)該只有7個電子，B選項錯誤；Ar的次外層與最外層應(yīng)該有8個電子，C選項錯誤；K原子的結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)該是，故D選項錯誤。2．具有下列結(jié)構(gòu)示意圖的微粒，既可以是原子又可以是陰離子和陽離子的是()答案C解析A項中x＝13，為Al原子，錯誤；B項中，只能為氮原子，x＝7，錯誤；C項中，若x＝18，為Ar原子，若x＝17，為Cl－，若x＝19，為K＋，正確；D項中只能為氯原子，x＝17，錯誤。3．某粒子結(jié)構(gòu)示意圖為，若該粒子為離子，則它所帶的電荷數(shù)可能為()①8－n②n－8③10－n④n－10A．①②B．①③C．③④D．②④答案C解析若為陽離子，電荷數(shù)為n－2－8＝n－10；若為陰離子，電荷數(shù)為2＋8－n＝10－n。4．某短周期元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的3倍，那么該原子()A．有3個電子層 B．有2個電子層C．最外層電子數(shù)是8 D．核電荷數(shù)是10答案B解析第一層排滿為2個電子，第二層排滿為8個電子，第三層為最外層時，最多排8個電子，若該原子有3個電子層，依題意可知最外層(第3層)要排到24個電子，這不可能，則該原子只有2個電子層，第一層為2個電子，第二層為6個電子。5．某元素原子的最外層電子數(shù)是次外層的m倍(m為大于1的整數(shù))，則該原子的核外電子總數(shù)為()A．2m B．2m＋10C．2m＋2 D．m＋2答案C解析按照原子核外電子排布的一般規(guī)律，最外層電子數(shù)不超過8個，最外層電子數(shù)是次外層的m倍，所以次外層電子數(shù)<8，即次外層只能為K層，電子數(shù)為2，最外層電子數(shù)是2m，該原子的核外電子總數(shù)為(2m＋2)。6．在1～18號元素中，最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)的元素有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種答案C解析在1～18號元素中，電子層數(shù)可以為一層、二層、三層，所以最外層電子數(shù)為1、2、3，最外層電子數(shù)和電子層數(shù)相等的元素有H、Be、Al三種。7．某元素的原子核外有三個電子層，最外層有4個電子，該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為()A．14B．15C．16D．17答案A解析該原子核外有三個電子層，即K、L、M三層，K層最多容納2個電子，L層最多容納8個電子，最外層有4個電子，故該原子核外電子數(shù)為2＋8＋4＝14，質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為14。8．A、B兩種原子，A的M電子層比B的M電子層少3個電子，B的L電子層電子數(shù)恰為A的L電子層電子數(shù)的2倍。A和B分別是()A．硅原子和鈉原子 B．硼原子和氦原子C．氯原子和碳原子 D．碳原子和鋁原子答案D解析設(shè)x、y分別為A的L層和M層的電子數(shù)。依題意有KLMA2xyB22xy＋3由于B的M層上有電子，故其L層肯定充滿電子，2x＝8，x＝4。由于A的L層未充滿電子，故其M層無電子，y＝0。所以A、B的核外電子數(shù)分別為6、13，是碳原子和鋁原子。9．X、Y均為短周期元素，X原子的最外層有2個電子，Y原子的最外層有6個電子，這兩種元素形成的化合物的化學(xué)式是()A．XY2B．X2Y3C．X2YD．XY答案D解析X為Be或Mg，Y為O或S，所以這兩種元素組成的化合物的化學(xué)式為XY。10(1)某元素原子的核電荷數(shù)是電子層數(shù)的5倍，其質(zhì)子數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，該元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖是________________________。(2)已知某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為試回答：①當(dāng)x－y＝10時，該粒子為____________(填“原子”、“陽離子”或“陰離子”)；②當(dāng)y＝8時，粒子可能為(填名稱)________、________、________、________、________；③寫出y＝3與y＝7的元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物發(fā)生反應(yīng)的離子方程式________________________________________________________________________。答案(1)(2)①原子②氬原子氯離子硫離子鉀離子鈣離子③Al(OH)3＋3H