高三化学一轮复习讲义第5章 第1节　原子结构　核外电子排布

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[基础知识自查]
1．原子结构
(1)原子的构成
(2)核素(原子)符号表示
eq \\al(A,Z)X表示质子数为Z、质量数为A、中子数为A－Z的核素原子，如氘eq \\al(2,1)H。
(3)微粒中的“各数”间的关系
①质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
②电性关系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子\\al(A,Z)X：核外电子数＝质子数Z＝, 核电荷数＝原子序数,阴离子\\al(A,Z)Xn－：核外电子数＝Z＋n,阳离子\\al(A,Z)Xn＋：核外电子数＝Z－n))
2．元素、核素、同位素
(1)“三素”关系及含义
(2)几种重要的核素及其应用
(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
[应用体验]
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、eq \\al(3,1)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)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H与16O、18O形成的H2O的种类有________种。
(5)互为同位素的为________________。
(6)对于eq \\al(A,Z)Xeq \\al(n,b)，按下列要求各举一例(要求：每小题分别写出符合题意的两种粒子，且从以上所给微粒中选择)：
①Z、n、b相同而A不同：_____________________________________；
②A、n、b相同而Z不同：_____________________________________；
③A、Z、b相同而n不同：_____________________________________；
④Z、n、A相同而b不同：_____________________________________。
[提示] (1)核素 同位素 (2)eq \\al(16, 8)O2和eq \\al(16, 8)O3 (3)30 24 (4)6 (5)eq \\al(1,1)H与eq \\al(2,1)H，eq \\al(13, 6)C与eq \\al(14, 6)C (6)①eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H(或eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C) ②eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N ③eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋ ④eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3
[考点多维探究]
角度1 原子的构成中“各数”之间的数量关系
1．2016年1月5日，江西省国土资源厅宣布，该省地质工作者在浮梁县发现超大型钨铜矿。下列有关eq \\al(182, 71)W、eq \\al(184, 74)W、eq \\al(186, 74)W 的说法正确的是( )
A．它们是钨的三种元素
B．它们互为同位素
C.eq \\al(184, 74)W的中子数与质子数之差为110
D．它们的所有性质几乎完全相同
B [它们是钨的三种核素，A项错误；B项，它们的质子数相同、中子数不同，互为同位素，B项正确；eq \\al(184, 74)W的质量数与质子数之差为110，中子数与质子数之差为36，C项错误；它们的化学性质几乎完全相同，但物理性质不同，D项错误。]
2．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 Hm X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________。
[答案] eq \f(a,A＋m)(m＋1)ml eq \f(a,A＋m)N ml eq \f(a,A＋m)×(m＋A－N)NA eq \f(a,A＋m)(m＋A－N)NA
角度2 核素与同位素
3．(2016·北京海淀区练习)中新网2013年5月3日报道，铁60同位素显身，揭秘了超新星爆炸历史真相。下列说法中正确的是( )
【导学号：95812106】
A．铁元素的质量数为60
B.eq \\al(60,26)Fe的核内质子数比中子数多8
C.eq \\al(60,26)Fe与eq \\al(58,26)Fe的核外电子数相同，属于同一种核素
D.eq \\al(60,26)Fe与eq \\al(58,26)Fe的化学性质相似，互为同位素
D [eq \\al(60,26)Fe这种铁原子的质量数为60，而不是铁元素的质量数，A错；eq \\al(60,26)Fe的核内质子数(26)比中子数(34)少8，B错；eq \\al(60,26)Fe与eq \\al(58,26)Fe的质子数相同但中子数不同，是两种不同的核素，C错；eq \\al(60,26)Fe与eq \\al(58,26)Fe是同种元素的不同核素，互为同位素，化学性质相似，D对。]
4．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是( )
【导学号：95812107】
A．14C与12C是两种不同的元素或核素
B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化
C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体
D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子
D [A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化的范围，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。]
5．写出H、D与16O、17O、18O形成的不同水分子的分子式。
[答案] Heq \\al(16,2)O、Heq \\al(17,2)O、Heq \\al(18,2)O、Deq \\al(16,2)O、Deq \\al(17,2)O、Deq \\al(18,2)O、HD16O、
HD17O、HD18O
原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子，如eq \\al(1,1)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，NHeq \\al(＋,4)与OH－等。
(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如eq \\al(1,1)H与eq \\al(3,1)H；也可能具有相同的中子数，如eq \\al(14, )6C与eq \\al(16, 8)O；也可能具有相同的质量数，如eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, 7)N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如eq \\al(1,1)H与eq \\al(12, 6)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。
考点2| 核外电子排布
[基础知识自查]
1．核外电子排布规律
2．原子或离子结构示意图
(1)下面为钠的原子结构示意图：
(2) 分别表示粒子的符号为S，Cl－，K＋。
[应用体验]
1．根据1～18号元素，确定符合下列条件的元素
(1)原子核中无中子的原子：________。
(2)最外层有1个电子的元素：________。
(3)最外层有2个电子的元素：________。
(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：________。
(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：________；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：________；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：________。
(6)电子层数与最外层电子数相等的元素：________。
(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素：________。
(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：________。
(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：________。
(10)电子层数是最外层电子数2倍的元素：________。
(11)最外层电子数是电子层数2倍的元素：________。
(12)最外层电子数是电子层数3倍的元素：________。
[提示] (1)eq \\al(1,1)H (2)H、Li、Na (3)He、Be、Mg (4)Be、Ar (5)C O Ne (6)H、Be、Al (7)Be (8)Li、Si (9)Li、P (10)Li (11)He、C、S (12)O
2．10e－的原子为________，分子有________，简单离子有________。
[提示] Ne CH4、NH3、H2O、HF N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
[考点多维探究]
角度1 利用核外电子排布规律推断元素
1．两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有( )
A．1对 B．2对
C．3对 D．4对
B [前10号元素核外电子层数之比与最外层电子数之比：①1∶2与1∶2为H和Be；②2∶1与2∶1为C和He；③2∶2与2∶2无合适的元素。]
2．原子的核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数为2n2－1。下列有关X的说法中不正确的是( )
A．X能形成化学式为X(OH)3的碱
B．X能与某些金属元素形成化合物
C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D．X可能形成化学式为KXO3的盐
A [当n＝1时，最外层电子数为2＋1＝3，不合理；当n＝2时，最外层电子数为2×2＋1＝5，质子数为2×22－1＝7，X为N；当n＝3时，最外层电子数为2×3＋1＝7，质子数为2×32－1＝17，X为Cl。]
3．(2017·太原模拟)短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍。下列有关这四种元素的相关叙述正确的是( )
A．X的三种核素中均含有质子和中子
B．X与R组成的化合物溶于水呈碱性
C．R的离子结构示意图为
D．Y与Z可形成两种氧化物
D [短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍，由原子序数关系可知X、Z原子的最外层电子数之和应为2，Y的次外层电子数为2，则X为H元素，Z为Na元素，Y为O元素，R为S元素。]
4．A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。
【导学号：95812108】
(1)则4种元素的元素符号依次是A________，B________，C________，D________。
(2)C的原子结构示意图为________。
(3)D的离子结构示意图为________。
(4)B的单质与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为
____________________________________________________________。
(5)A单质与浓H2SO4共热的化学方程式为________________________。
[解析] A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。根据核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8，可以判断出B为氯元素，C为钾元素。
[答案] (1)S Cl K Ca

(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
(5)S＋2H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up15(△))3SO2↑＋2H2O
(1)注意元素范围如短周期，前20号元素等。
(2)注意看清是“最外层电子数”“次外层电子数”还是“内层电子数”。
(3)最外层电子数为次外层电子数的2倍以上时，次外层一定是K层。
(4)符合某种描述的元素不一定是一种。
(5)注意原子结构示意图与离子结构示意图的区别。
角度2 “10电子”、“18粒子”微粒的应用
5．下列各微粒：①H3O＋、NHeq \\al(＋,4)、Na＋；②OH－、NHeq \\al(－,2)、F－；③Oeq \\al(2－,2)、Na＋、Mg2＋；④CH4、NH3、H2O具有相同质子数和电子数的一组是( )
【导学号：95812109】
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．①③④
B [①组质子数均为11，电子数均为10；②组质子数均为9，电子数均为10；③组质子数依次为16、11、12，电子数依次为18、10、10；④组质子数、电子数均为10。]
6．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同多核粒子，它们之间存在如下关系：
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子。请写出：
A与B反应的离子方程式为___________________________________。
(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：
①A与B在溶液中反应的离子方程式_____________________________。
②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)_________________ _____________________。
(3)已知肼(H2N—NH2)和甲胺(CH3—NH2)都是18个电子的分子。分析肼和甲胺的结构特点并从中受到启发，写出与其具有相同电子数的有机化合物的结构简式(至少写两个)：_____________________________________。
[解析] (1)若A、B、C、D均为10e－粒子，根据图可知A为NHeq \\al(＋,4)，B为OH－，C为NH3，D为H2O
(2)若A、C为18e－粒子，B、D为10e－粒子，由图示可知A为HS－，B为OH－，C为S2－，D为H2O。
(3)根据H2N—NH2、CH3—NH2均为18个电子分子，可得—NH2、—CH3均为9电子基团，其他为9电子基团的还有—OH、—F。故构成18电子的有机分子为CH3—OH、CH3—F、CH3—CH3。
[答案] (1)NHeq \\al(＋,4)＋OH－eq \(=====,\s\up15(△))NH3↑＋H2O
(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O
②OH－>S2－
(3)CH3—CH3、CH3—F、CH3—OH(任写2个)
等电子粒子的寻找规律
(1)10电子微粒
(2)18电子微粒
(3)2电子微粒
[课堂小结·反馈达标1＋1] 全新理念 探究高考 明确考向
1．一组判断，展示高考易误点
(1)(2015·全国卷Ⅰ)18 g D2O和18 g H2O中含有的质子数均为10NA。( )
(2)16O2与18O2互为同位素。( )
(3)(2015·四川高考)2.0 g Heq \\al(18,2)O与D2O的混合物中所含中子数为NA。( )
(4)(2015·海南高考)等物质的量的水与重水含有的中子数相同。( )
(5)(2015·海南高考)同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数相同。( )
(6)(2014·江苏高考)质子数为35、中子数为45的溴原子：eq \\al(80,35)Br。( )
(7)35Cl和37Cl的核外电子排布相同，得电子能力相同，化学性质相同。( )
(8)电子数和质子数均相同的不同粒子，其化学性质相同。( )
(9)Cl－和S2－的核外电子数均为18，故离子结构示意图均为 ( )
(10)同元素的不同核素之间的转化属于化学反应。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)× (9)× (10)×
2．一题串知，覆盖高考考什么
(1)(2015·全国卷Ⅰ)W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。
(2)(2015·全国卷Ⅱ)原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c－和d＋的电子层结构相同。
(1)写出下列元素符号：W________，X________，Y________，Z________，a________，b________，c________，d________。[考查核外电子排布规律及其元素推断]
(2)写出W的三种核素符号及其中子数________；________；________。[考查核素及其中子数的判断]
(3)Z的原子结构示意图为________，b的离子结构示意图________。[考查结构示意图的书写]
(4)X与Y同时存在的离子化合物的化学式________、________(写出两种)。[考查元素的构成物质]
(5)a与b、c、d形成的化合物均是共价化合物吗？________(填“是”或“否”)。[考查化合物的类型]
(6)a、b、c的非金属性强弱次序为________(填元素符号)。[考查元素的性质]
(7)a、b、c、d元素形成的18电子粒子有____________________(填粒子符号)。[考查等电子粒子的判断]
[答案] (1)H N P Cl H S Cl K
(2)eq \\al(1,1)H、0 eq \\al(2,1)H、1 eq \\al(3,1)H、2

(4)(NH4)3PO4 (NH4)2HPO4等
(5)否 (6)Cl>S>H
(7)S2－、HS－、H2S、Cl－、HCl、K＋
考纲定位
考情播报
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数及它们之间的相互关系。
3．了解原子的核外电子排布规律和原子结构示意图、原子符号、元素符号。
2016·全国甲卷T9/全国丙卷T12
2015·全国卷ⅠT8(A)、T12/全国卷ⅡT9、T10(D)
2014·全国卷ⅠT10
2013·全国卷ⅡT9(D)
2012·全国卷T13
核素
eq \\al(235, 92)U
eq \\al(14, 6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\al(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子