2022届高考化学一轮复习讲义学案第5章 课题16　原子结构　核外电子排布原理

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课题16　原子结构　核外电子排布原理

学习任务1　原子结构　核素

一、原子构成
1．构成原子的微粒及其作用

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

4．两种相对原子质量
(1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C原子质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
(2)元素的相对原子质量：按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比(丰度)算出的平均值。例如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
二、元素、核素、同位素
1．元素、核素、同位素的关系

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比(丰度)不变。

同位素的“六同三不同”

3．氢元素的三种核素
H：用字母H表示，名称为氕，不含中子；
H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含有1个中子；
H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含有2个中子。
4．几种重要核素的用途
核素
U
C
H
H
O
用途
核燃料
考古断代
制氢弹
示踪原子

三、核外电子排布
1．核外电子排布规律

2．原子结构示意图

3．核外电子排布与元素性质的关系
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。
(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，表现出氧化性，在化合物中主要显负化合价。
(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)(2018·高考全国卷Ⅰ，10B)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。(　　)
(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，8A)24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数。(　　)
(3)(2018·高考海南卷)18 g的D2O中含有的质子数为10。(　　)
(4)(2018·高考全国卷Ⅲ，8C)1 mol重水与1 mol水中，中子数之比为2∶1。(　　)
(5)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。(　　)
(6)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。(　　)
(7)一种核素只有一种质量数。(　　)
(8)硫离子的结构示意图：。(　　)
(9)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子。(　　)
(10)核外电子排布相同的微粒化学性质也一定相同。(　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)×　(7)√　(8)×　(9)×　(10)×
2．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。

(1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号，下同)。
(2)形成物质种数最多的元素的原子是________。
(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。
(4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。
答案：(1)②　(2)①　(3)②③⑦　(4)⑤
3．现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题：
(1)H、H、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)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为________。
(4)上述9种微粒中有________种核素，________种元素。
答案：(1)核素　同位素
(2)O2和O3
(3)30　24
(4)7　5

原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子，如H。
(2)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，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH与OH－等。
(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如H与H；也可能具有相同的中子数，如C与O；也可能具有相同的质量数，如C与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H与C。
(5)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。
(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。


原子结构　核素　同位素
宏观辨识与微观探析
1．下列叙述正确的是(　　)
A．40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
B．某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素
C．任何原子或离子的组成中都含有质子
D．同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同
解析：选C。40K的质子数是19，中子数是21，40Ca的质子数是20，中子数是20，A项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，核外电子排布相同，所以化学性质几乎相同，但物理性质不同，D项错误。
2．(2020·上海奉贤区一模)我国导航卫星的“心脏”使用的是铷原子钟和氢原子钟，下列关于铷的说法正确的是(　　)
A.Rb和Rb互为同素异形体
B.Rb和Rb具有相同的中子数
C.Rb原子的核外电子数是37
D.Rb的质子数是87
解析：选C。 Rb和Rb的质子数均为37，中子数分别为48、50，二者互为同位素，同素异形体指同种元素形成的不同单质，A项错误；Rb和Rb的中子数分别为49、50，B项错误；原子中：核外电子数＝质子数，Rb原子的核外电子数是37，C项正确；Rb的质子数是37，质量数是87，D项错误。
3．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在a g HmX中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________，所含电子数为________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值)
答案：×(m＋1) mol　×N mol　×(m＋A－N)×NA　×(m＋A－N)×NA

求一定质量的某物质中微粒数的思维模板
物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数

核外电子排布
证据推理与模型认知
4．(教材改编题)下列有关短周期元素原子的说法正确的是(　　)
A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B．原子最外层上的电子数少于4时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D．当最外层上的电子数变为4时即达稳定结构
解析：选C。A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定结构，最外层电子数可为2或8，如Li＋、Cl－等，不能超过8，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。
5．已知某粒子的结构示意图为。试回答下列问题：
(1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y＝8时，该粒子可能为_______、_______、_______、_______、_______。(填名称)
(3)写出y＝1与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。
解析：(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，应为含有18个电子的单核粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。(3)y＝1时为钠原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钠和高氯酸，二者反应的离子方程式为OH－＋H＋===H2O。
答案：(1)原子　(2)氩原子　氯离子　硫离子　钾离子
钙离子　(3)OH－＋H＋===H2O
学习任务2　核外电子排布原理

一、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其分成不同能层。通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。
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等表示。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)