2022届高考化学一轮复习讲义学案（新教材人教版）第五章 第27讲 原子结构　核外电子排布规律

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复习目标 1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的关系。3.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的排布式和轨道表示式。4.了解电子在原子轨道之间的跃迁及其简单应用。
考点一 原子结构 核素 同位素
1．原子构成
(1)构成原子的微粒及作用
eq 原子\\al(A,Z)X)eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(质子Z个——决定元素的种类,中子[A－Z个]\b\lc\ \rc\ (\a\vs4\al\c1(\f(在质子数确定后,决定原子种类)))同位素)),核外电子Z个——最外层电子数决定元素的化学性质))
(2)微粒之间的关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；
③阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
(3)微粒符号周围数字的含义
2．元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
(2)同位素的特征
①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。
(3)氢元素的三种核素
eq \\al(1,1)H：名称为氕，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母D表示，名称为氘或重氢；
eq \\al(3,1)H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
(1)所有原子核内一定都有中子(×)
错因：原子核内不一定都有中子，如eq \\al(1,1)H。
(2)质子数相同的微粒一定属于同一种元素(×)
错因：质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
(3)核外电子数相同的微粒，其质子数一定相同(×)
错因：核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋与Na＋、F－等，NHeq \\al(＋,4)与OH－等。
(4)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同(√)
(5)不同核素之间的转化属于化学反应(×)
错因：不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。
(1)已知氢有三种核素(H、D、T)，它们形成的氢分子有______种，分别是________________。
(2)H、D、T与16O、12O、18O可形成的水分子有______种。
答案 (1)6 H2、D2、T2、HD、HT、DT (2)18
(1)同位素在元素周期表中处于同一位置，使用同一元素符号。
(2)同位素的化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。
(3)同位素之间的转化不属于化学变化。
(4)同位素之间可形成不同的单质分子。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。
题组一 微粒中“粒子数”的确定
1．某微粒用eq \\al(A,Z)Qn＋表示，下列关于微粒的叙述正确的是( )
A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋n D．质量数＝Z＋A
答案 B
解析 元素符号左下角为质子数，所含质子数为Z，A错误；质量数为A，质子数为Z，所含中子数为A－Z，B正确；所含电子数为Z－n，C错误；元素符号左上角为质量数，质量数为A，D错误。
2．月球上的每百吨eq \\al(3,2)He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素主要以eq \\al(4,2)He的形式存在。已知一个eq \\al(12, 6)C原子的质量为a g，一个eq \\al(3,2)He原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He少一个中子
B．氦元素的近似相对原子质量为3.5
C.eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)
D.eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA
答案 AC
解析 eq \\al(3,2)He比eq \\al(4,2)He少一个中子，A正确；不能确定核素的原子百分含量，因此不能计算氦元素的近似相对原子质量，B错误；一个原子的真实质量与一个eq \\al(12, 6)C原子质量的eq \f(1,12)的比值是该核素的相对原子质量，因此eq \\al(3,2)He的相对原子质量为eq \f(12b,a)，C正确；eq \\al(3,2)He的摩尔质量为bNA g·
ml－1，D错误。
3．已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则ω g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是 ( )
A.eq \f(m－n－2,ω·m) ml B.eq \f(ωm－n,n) ml
C.eq \f(ωm－n－2,m) ml D.eq \f(ω,m)(m－n＋2) ml
答案 D
解析 R原子的质子数为(m－n)个，其核外电子数也为(m－n)个，所以R2－的核外电子数为(m－n＋2)个，而ω g R原子的物质的量为 eq \f(ω,m) ml，所以形成的R2－含有的电子的物质的量为 eq \f(ω,m)(m－n＋2) ml，故选D。
求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
物质的质量eq \(―――――――――→,\s\up7(÷摩尔质量来自质量数))物质的量eq \(――――――――――――――→,\s\up7(×一个分子或离子中含某粒子个数))指定粒子的物质的量eq \(――→,\s\up7(×NA))粒子数
题组二 元素、核素、同位素的概念辨析
4．(2020·郑州月考)“玉兔”号月球车用eq \\al(238, 94)Pu作为热源材料。下列关于eq \\al(238, 94)Pu的说法正确的是( )
A.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U互为同位素
B.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu互为同素异形体
C.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U具有完全相同的化学性质
D.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu具有相同的最外层电子数
答案 D
解析 eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，不互为同位素，A错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu均是核素，不是单质，不互为同素异形体，B错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，属于不同的元素，不可能具有完全相同的化学性质，C错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu的质子数相同，具有相同的最外层电子数，D正确。
5．现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为__________________________________。
(4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。
答案 (1)核素 同位素 (2)eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3 (3)30 24 (4)7 5
解析 (1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分别是氢元素的一种核素；eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H是质子数相同而中子数不同的氢元素的不同原子，它们互称为同位素。
(2)eq \\al(16, 8)O2和eq \\al(16, 8)O3是同种元素组成的不同单质，为氧元素的同素异形体。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋的中子数为56－26＝30，阳离子是原子失去2个电子形成的，核外电子数为26－2＝24。
(4)9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3中有7种核素：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(16, 8)O，有5种元素：H、C、N、Fe、O。
考点二 原子核外电子排布原理
1．能层、能级与原子轨道
(1)能层(n)
在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将核外电子分成不同的能层。按照离核由近到远，用K、L、M、N……表示，能量依次升高。每层最多容纳电子数为2n2，最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)，次外层不超过18个。
(2)能级
同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f表示，同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即：E(s)＜E(p)＜E(d)＜E(f)。
(3)原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。
特别提醒 第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道px、py、pz，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。能量高低为sD。
6．[2019·全国卷Ⅱ，35(2)(3)](2)Fe成为阳离子时首先失去________轨道电子，Sm的价层电子排布式为4f66s2，Sm3＋价层电子排布式为________。
(3)比较离子半径：F－________O2－(填“大于”“等于”或“小于”)。
答案 (2)4s 4f5 (3)小于
解析 (2)Fe的价层电子排布式为3d64s2，其阳离子Fe2＋、Fe3＋的价层电子排布式分别是3d6、3d5，二者均首先失去4s轨道上的电子；Sm失去3个电子成为Sm3＋时，首先失去6s轨道上的电子，然后再失去1个4f轨道上的电子，故Sm3＋的价层电子排布式为4f5。(3)F－与O2－核外电子层结构相同，核电荷数越大，原子核对核外电子的吸引力越大，离子半径越小，故离子半径：F－