鲁科版高考化学一轮复习第5章第24讲原子结构教学课时学案

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第24讲 原子结构(基础课)
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相互关系。 3.了解核外电子排布规律，掌握原子、离子结构示意图。 4.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、价层电子的电子排布式和轨道表示式(又称电子排布图)。
原子结构 同位素
1．原子构成
(1)原子符号(eq \\al(A,Z)X)与原子构成
原子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]\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)粒子中“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)同位素的特点
①天然存在同一元素的各核素所占原子百分数一般不变。
②同位素的“六相同”与“三不同”
(3)几种重要的核素及其应用
(4)氢元素的三种核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用字母H、D、T表示，名称为氕、氘、氚。
3．相对原子质量与平均相对原子质量
(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质量的eq \f(1,12)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是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。
(3)核素的近似相对原子质量＝质量数。
(4)元素的近似相对原子质量＝A1×a%＋A2×b%＋……。
核聚变与核裂变为核反应，不属于化学反应。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有原子均是由核外电子、核内质子和中子构成。( )
(2)中子数为20的氯原子符号为eq \\al(20,17)Cl。( )
(3)16O和18O的化学性质相同。( )
(4)核聚变如eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。( )
(5)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者互为同素异形体。( )
[答案] (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．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)5
1.eq \\al(14, 6)C的衰变反应为eq \\al(14, 6)C―→eq \\al(14, Z)X＋eq \\al(0,－1)e，其半衰期(反应物的量被消耗到其初始量的一半需要的时间)为5 730年。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, Z)X互为同位素
B.eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, Z)X的中子数相同
C.eq \\al(12, 6)C和eq \\al(14, 6)C的价层电子数相差2
D．某考古样品中eq \\al(14, 6)C的量应为其11 460年前的eq \f(1,4)
D [A.Z＝7，eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, Z)X质子数不相同，不互为同位素，A错误；B.eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, Z)X的中子数分别为14－6＝8、14－7＝7，中子数不同，B错误；C.eq \\al(12, 6)C和eq \\al(14, 6)C的核外电子数均为6，核外电子排布相同，价层轨道电子数相同，C错误；D.根据半衰期的定义，某考古样品中eq \\al(14, 6)C的量应为其5 730年前的eq \f(1,2)，为5 730×2＝11 460年前的eq \f(1,4)，D正确。]
2．某元素(X)构成的双原子单质分子有三种，其相对分子质量分别为158、160、162，在天然单质中，这三种单质的物质的量之比为1∶1∶1，由此推断以下结论正确的是( )
A．此元素有3种不同的同位素
B．其中一种同位素质量数为80
C．其同位素79X占原子总数的eq \f(1,2)
D．单质X2的平均相对分子质量为162
C [由题意知元素X有两种同位素，A项错误；设X的两种同位素分别为a、b，则对应单质化学式分别为a2、ab、b2，由a2、b2可求得a、b的质量数为79和81，B项错误；质量数为79的核素占原子总数的分数为eq \f(1×2＋1,6)＝eq \f(1,2)，C项正确；单质X2的平均相对分子质量为158×eq \f(1,3)＋160×eq \f(1,3)＋162×eq \f(1,3)＝160，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(设NA为阿伏加德罗常数的值，下同)______，所含电子数为______。
[答案] eq \f(am＋1,A＋m) ml eq \f(aN,A＋m) ml eq \f(am＋A－NNA,A＋m) eq \f(am＋A－NNA,A＋m)
4．H、D、T形成的氢气分子有____________；H、D、T与16O、17O可形成的水分子有________种；其中相对分子质量相同的有_________________________；这些水分子的物理性质________，化学性质________。
[答案] H2、D2、T2、HD、HT、DT 12 HT16O与Deq \\al(16,2)O、HT17O与Deq \\al(17,2)O、HD16O与Heq \\al(17,2)O、HD17O与Deq \\al(16,2)O 不同 几乎相同

“三同”比较
核外电子排布与运动状态
1．电子层、能级和原子轨道
2.原子轨道的形状、数目及能量关系
(1)轨道形状eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(s电子的原子轨道呈球形对称,p电子的原子轨道呈哑铃形))
(2)轨道伸展半径：s、p、d、f各能级的原子轨道半径随电子层数(n)的增大而增大。
(3)能量关系
①同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相同。
②同一电子层伸展方向不同原子轨道能量：ns