考点07 原子结构与核外电子排布——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

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1.知道元素、核素、同位素的含义。2.了解1～18号元素的原子核外电子的排布，并能用原子结构示意图表示原子和简单离子。
一、原子核的构成、核素、同位素
1．原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的，质子带正电，中子不带电。
2．质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数值，加起来所得的数值。
3．原子的表示符号：eq \\al(A,Z)X表示质子数是Z，质量数为A的一种X原子。
4．存在数据关系
(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)电性关系：
原子：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数；
阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数；
阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数。
5．核素和同位素
(1)核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)同位素：质子数相同，质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。
二、原子核外电子的排布
1.电子层的划分
2.核外电子的排布规律
(1)各电子层最多容纳的电子数是2n2(n表示电子层数)。
(2)最外层电子数不超过8个(K层是最外层时最多不超过2个)；次外层电子数不超过18个；倒数第三层不超过32个。
(3)核外电子总是先排布在能量最低的电子层上，然后由里往外从能量低的电子层逐步向能量高的电子层排布(即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推)。
【真题演练】
(2021 .江苏合格考真题)2020年11月，嫦娥五号在长征五号火箭的助推下成功发射，火箭采用液氢、液氧等无毒无污染推进剂。嫦娥五号首次实现在月球上动态展示五星红旗(如图)，并带着“月壤”从地外天体起飞返回地球。旗开月表，五星闪耀。“月壤”中含有He，该原子的中子数是
A. 1B. 2C. 3D. 5
【答案】A
【解析】He中质量数为3，质子数为1，中子数=质量数-质量数，He的中子数是1，故答案为：A。
例2.(2020 .江苏合格考真题) 联合国将2019年定为“国际化学元素周期表年”，以纪念门捷列夫发现元素周期律150周年。元素周期律把元素及其化合物纳入一个统一的理论体系，为系统研究元素及其化合物提供了科学方法，为发现和探索新元素、新物质提供了有效思路。
①为纪念门捷列夫，科学家将1955年人工合成的一种新元素用符号“Md”表示，中文命名为“钔”。核素Md的质量数为（ ）
A. 101 B. 157 C. 258 D. 359
② Mg和Si都属于元素周期表第3周期元素，它们原子结构中相同的是（ ）
A. 质子数 B. 电子层数 C. 核外电子数 D. 最外层电子数
【答案】 ①. C ②. B
【解析】①核素Md左上角的阿拉伯数字代表的是质量数，故其质量数是258，故选：C。
②同一周期具有相同的电子层数，Mg和Si都属于元素周期表第3周期元素，它们原子结构中相同的是电子层数，故选：B。
例3.(2018·江苏学测)eq \\al(60,27)C在农业上常用于辐射育种，该原子的质子数是( )
A.27 B.33 C.60 D.87
【答案】C
【解析】原子符号的左上角数字表示质量数，左下角数字表示质子数，中子数＝质量数－质子数，核电荷数＝质子数，故质量数为35，中子数为19，核电荷数为16，质子数为16，故选C。
【核心归纳】1．元素、核素、同位素的概念辨析
2．氢元素的三种核素比较
2．典型微粒的原子核外电子数
(1)核外电子数相同的微粒
(2)特殊的微粒
前18号元素原子结构的特殊性：
(1)原子核中无中子的原子：eq \\al(1,1)H；
(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na；
(3)最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He；
(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素：O；
(5)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al；
(6)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be；电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li；
(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；
(8)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P；
(9)最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S；是电子层数3倍的元素：O。
【过关检测】
1.(2022·金陵中学合格考模拟)下列关于eq \\al(129, 52)Te的说法正确的是( )
A.质量数为52 B.中子数为77
C.质子数为129 D.电子数为77
2.(2022·江苏合格考模拟)下列互为同分异构体的是( )
A.16O和18O B.乙醇和乙醛
C.金刚石和石墨 D.正丁烷和异丁烷
3.(2022·泰州中学合格考模拟)下列组合属于同素异形体的是( )
A.eq \\al(35,17)Cl与eq \\al(37,17)Cl B.石墨与C60
C.正丁烷与异丁烷 D.CH4与CH3CH2CH3
4.(2022·泰州中学合格考模拟)日本福岛第一核电站泄漏出微量的放射性元素eq \\al(239, 94)Pu，关于eq \\al(239, 94)Pu的叙述正确的是( )
A.核电荷数是239 B.质量数是145
C.中子数是94 D.电子数是94
5.(2022·泰州中学合格考模拟)eq \\al(131, 53)I可用于治疗甲亢，有关eq \\al(131, 53)I的说法正确的是( )
A.中子数为131 B.质子数为131
C.电子数为53 D.质量数为53
6.(2022·盐城合格考模拟)最近我国“人造太阳”研究获重大进展。核聚变中下列质子数小于中子数的原子是( )
A.eq \\al(2,1)H B.eq \\al(3,1)H
C.eq \\al(4,2)He D.eq \\al(1,1)H
7.(2022·连云港合格考模拟)2022年11月30日，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式批准将117号化学元素命名为“Tennessee”，符号Ts。关于eq \\al(293,117)Ts和eq \\al(294,117)Ts的说法中正确的是( )
A.质量数相等 B.中子数相等
C.电子数不等 D.互为同位素
8.(2022·苏州合格考模拟)14C可用于考古，“14”是指( )
A.质量数 B.核外电子数
C.中子数 D.质子数
9.(2022·南通合格考模拟)2022年1月《中国科学报》报道，又有113号、115号、117号和118号四种元素被载入元素周期表。其中118号元素的原子符号为eq \\al(294,118)Uu，“294”是指该原子的( )
A.原子序数 B.电子数
C.中子数 D.质量数
10.(2022·宿迁合格考模拟)钚(eq \\al(239, 94)Pu)是制造威力更大原子弹的良好原料。下列有关说法错误的是( )
A.原子序数为94 B.质子数为94
C.质量数为239 D.中子数为94
11.(2022·南师大附中合格考模拟)最近有科学家研究发现eq \\al(212, 82)Pb具有杀死癌细胞的功效。下列关于eq \\al(212, 82)Pb的说法正确的是( )
A.质子数是212 B.电子数是294
C.中子数是130 D.质量数是82
12.(2022·无锡市第一次模拟测试)据报道，某些建筑材料会产生放射性同位素氡eq \\al(222, 86)Rn，从而对人体产生伤害。该同位素原子的中子数与质子数之差是( )
A.50 B.136
C.86 D.222
13.(2022·泰州合格考模拟)某化合物XY2的Y－的粒子示意图可能是( )
14.(2022·南京市金陵中学模拟测试)元素铋曾被认为是相对原子质量最大的稳定元素。下列关于eq \\al(209, 83)Bi的说法正确的是( )
A.中子数为209 B.质子数为83
C.核外电子数为126 D.质量数为291
15.(2022·扬州市第三次模拟测试)国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)于2022年正式决定将113号新元素符号确定为Nh，eq \\al(278,113)Nh是它的一种核素。下列关于eq \\al(278,113)Nh的说法正确的是( )
A.质量数为113
B.质子数为113
C.相对原子质量为113
D.中子数为113
16.(2022·南京合格考模拟)下列各组粒子，属于同一种原子的是________，互为同位素的是________，属于同种元素的是________，属于同素异形体的是________。(填字母)
A.红磷、白磷
B.核外电子数是10的甲、乙两种粒子
C.eq \\al(30,15)P和(核内15个中子)
D.eq \\al(1,1)H、D、T
E.中子数相同的甲、乙两种粒子
17.已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相同，而Z原子的最外层电子数是次外层电子数的三倍，Y和Z可以形成两种以上的气态化合物，则
(1)X是__________(填名称，下同)，Y是__________，Z是________。
(2)由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的化合物的分子式是________。
(3)由X、Y、Z中的两种元素组成，且与X2Z分子具有相同电子数的两种离子是________和________。
【答案解析】
1.B 2.D 3.B 4.D 5.C
6.B [元素符号左下角表示质子数，左上角表示质量数，中子数＝质量数－质子数。A项，质子数为1，中子数为2－1＝1，错误；B项，质子数为1，中子数为3－1＝2，正确；C项，质子数为2，中子数为4－2＝2，错误；D项，质子数为1，中子数为1－1＝0，错误。]
7.D [核素eq \\al(293,117)Ts和eq \\al(294,117)Ts具有相同的质子数(核电荷数)不同的中子数和质量数，二者互为同位素，另外质子数等于核外电子总数，故选项D符合题意。]
8.A [元素符号左上角的数字代表质量数，则14是指质量数，答案选A。]
9.D [一般用原子符号eq \\al(A,Z)X表示一个质量数为A，质子数为Z的原子，据此可知，294指的是原子的质量数。故答案选D。]
10.D [根据原子构成，239代表钚的质量数，94代表钚的质子数，中子数＝质量数－质子数＝239－94＝145，因此选项D符合题意。]
11.C 12.A
13.D [Y－是带1个单位负电荷的阴离子，只有D符合，D是Cl－。]
14.B 15.B
16.C D CD A
17.(1)氢 氮 氧 (2)N2O5 (3)NHeq \\al(＋,4) OH－(或H3O＋)
解析 (1)根据原子的核外电子排布情况容易得出X为H、Z为O，再根据Y和Z可以形成两种以上的气态化合物，原子序数依次递增得出Y只能为N。电子层数
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核距离
近→远
能量高低
低→高
元 素
核 素
同位素
概
念
具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素
范
围
宏观概念，对同类原子而言，既有游离态又有化合态
微观概念，对某种元素的一种原子而言
微观概念，对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类
特
性
主要通过形成的单质或化合物来体现
不同的核素可能质子数相同，或中子数相同，或质量数相同，或各数均不相同
同位素(之间)质量数不同，化学性质基本相同
实
例
氢元素、氧元素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(14, 6)C、
eq \\al(24,12)Mg是不同的核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H为氢元素的同位素
eq \\al(1,1)H(氕)
eq \\al(2,1)H(氘)
eq \\al(3,1)H(氚)
俗称
－
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
核外电子总数为10的微粒
核外电子总数为18的微粒
核外电子总数及质子总数都相同的离子
分子
Ne、HF、H2O、NH3、CH4
Ar、F2、HCl、H2S、PH3、SiH4、CH3OH、H2O2
阳离子
Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq \\al(＋,4)、H3O＋
K＋、Ca2＋
Na＋、NHeq \\al(＋,4)、H3O＋
阴离子
N3－、O2－、F－、OH－
S2－、Cl－、HS－
F－、OH－或Cl－、HS－