高中化学人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表精品学案

原子结构与元素周期表（1）

核心知识点一：

一、原子的构成

1、原子的组成

（1）原子

（2）关系：原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数（电中性原子中）。

2、质量数

（1）概念：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。

（2）关系：质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。

二、核外电子排布

1、电子层

（1）概念：在多电子原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。

（2）、电子层的表示方法

通常把能量最低、离核最近的电子层成为第一层；能量稍高、离核稍远的电子层称为第2层；这样由内向外称为第1、2、3、4、5、6、7···层，或用符号依次表示为K、L、M、N、O、P、Q···层。各电子层的表示符号及离核远近、能量高低关系可表示如下：

2、核外电子排布的一般规律

（1） 核外电子的分层排布

在多电子原子中，电子的能量不同，能量较低的在离核较近的区域内运动，能量较高的在离核较远的区域内运动，即电子在核外分层排布。

稀有气体元素原子的核外电子排布：

原子最外层有8个电子（最外层K层时，只有2个电子）的结构是相对比较稳定结构，稀有气体在结构上满足这一条件。

（2）原子核外电子的排布规律

①能量规律

核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。

②数量规律

Ⅰ、第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。

Ⅱ、最外层电子数目最多不能超过8个（K层为最外层时不能超过2个）。

Ⅲ、次外层最多能容纳的电子数不超过18个。

3、核外电子排布的表示方法

（1）原子结构示意图，如下所示

（2）离子结构示意图

原子得到或失去一定数目的电子形成阴离子或阳离子，原子核不发生改变，只有核外电子（一般是最外层电子）数目发生了改变。

原子结构示意图中，核内质子数等于核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如：

阳离子：核外电子数小于核电荷数。

阴离子：核外电子数大于核电荷数。

核心知识点二：

三、核素

1.原子构成及表示方法

（1）原子构成及表示方法：X,X表示元字符号，A表示原子的质量数，Z表示原子核内的质子数为14，质子数为6，中子数为8的碳原子。

（2）构成

原子

2. 核素

把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。

3. 同位素

（1）定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。即同一元素的不同核素之间互为同位素，如三种核素均是氢元素的同位素。

（2）实例——氢元素的同位素：1H、2H、3H

（3）同位素的特征

①位置：因质子数相同，故元素符号相同，在元素周期表里占据同一位置，即同位。

②结构：质子数相同，中子数不同

③性质：同位素的原子核外电子层结构相同，因此化学性质几乎完全相同，因质量数不同，物理性质略有差异

④存在：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值

（4）同位素的用途

①C在考古工作中用于测定文物的年代。

②H、H用于制造氢弹。

③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。

核心知识点一：

下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是（　　）

【答案】C

【解析】A项不符合能量最低原理，应该先排满K层再排L层；B项不符合各层最多排2n2个电子，K层最多排2个电子；D项不符合最外层最多只能排8个电子。

【考点】原子核外电子的排布

（1）A元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为______，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为______。

（2）B元素原子的一价阳离子的核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________。

【答案】（1）8　10　（2）21

【解析】（1）核电荷数＝质子数，阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数＝10。（2）B元素质子数是18＋1＝19，质量数为40，该元素原子的中子数为40－19＝21。

【考点】考查原子结构的基本知识

核心知识点二：

下列有关钯原子（Pd）的说法错误的是（　　）

A. 原子序数为46　　 B. 质子数为46

C. 电子数为46   D. 中子数为46

【答案】D

【解释】由Pd可知，钯的原子序数为46，核外电子数＝原子序数＝质子数＝46；核内中子数为106－46＝60，D选项错误。

【考点】考查原子结构知识点

2. 在Li、N、Na、Mg、Li、C中：

（1）________和________互为同位素。

（2）________和________质量数相等，但不能互称同位素。

（3）________和________的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。

【答案】（1）Li　Li　（2）N　C　（3）Na　Mg

【解析】质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故Li与Li互为同位素；N与C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素；Na和Mg的中子数均是12，但质子数不相等，所以不是同一种元素。

【考点】考查同位素相关知识

（答题时间：25分钟）

一、选择题：本题包括12小题，每小题4分，共48分。

1. 下列叙述正确的是（　　）

A. 电子的能量越低，运动区域离核越远

B. 核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动

C. 稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子

D. 当M层是最外层时，最多可排布18个电子

2. 核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有（　　）

A. 1种   B. 2种   C. 3种    D. 4种

3. 下图微粒的结构示意图，正确的是（　　）

4. 简单原子的原子结构可用下图形象地表示：

其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是 （　　）

A. ①②③互为同素异形体

B. ①②③互为同位素

C. ①②③是三种化学性质不同的粒子

D. ①②③具有相同的质量数

5. 下列说法错误的是（　　）

A. H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子

B. Ca和Ca、石墨和金刚石均为同素异形体

C. H和H是不同的核素

D. C和C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同

6. Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素，汤姆孙（J.J.Thomson）和阿斯通（F.W.Aston）在1913年发现了Ne。下列有关说法正确的是（　　）

A. Ne和Ne是同素异形体

B. Ne和Ne属于不同的核素

C. Ne和Ne的性质完全相同

D. Ne转变为Ne为化学变化

7. （1）某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图是________。

（2）已知某粒子的结构示意图为，试回答：

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，粒子可能为（填名称） ________、________、________、________、________。

1. B  解析：电子的能量越低，运动区域离核越近，A错误；氦最外层只有2个电子，C错误；当M层是最外层时，最多可排布8个电子，D错误。

2. B  解析：在1号～18号元素中，符合题给要求的元素是Li和P。

3. A  解析：B中微粒结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为，D中K的原子结构示意图应为。

4. B  解析：由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。

5. B  解析：元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，H和H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，Ca和Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。

6. B  解析：Ne和Ne的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A错误；Ne和Ne的质子数相同，中子数不同，属于不同的核素，B正确；Ne和Ne的化学性质完全相同，物理性质不同，C错误；Ne 转变为Ne中没有新物质生成，不是化学变化，D错误。

7.（1）　（2）①原子　②氩原子　氯离子　硫离子　钾离子　钙离子

解析：（1）设：核电荷数＝质子数＝a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝3y/5。因原子的最外层电子数不超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3合理，该元素的核电荷数为15。

（2）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，应有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。