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专题20 原子的组成及排布规律【知识框架】【基础回顾】一、原子的构成（1）原子的组成（2）符号中各数字的含义（3）组成原子的各种微粒及相互关系质子数（Z）=核电荷数=原子序数质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）阳离子的核外电子数=质子数-所带电荷数阴离子的核外电子数=质子数+所带电荷数二、核外电子排布1、核外电子排布（1）排布方式分层排布，电子层由里到外依次是：第一、七层，符号分别对应：K、L、M、N、O、P、Q。（2）排布规律电子是在原子核外距核由近及远，能量由低至高的不同电子层上分层排布。每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)。电子一般总是先排在能量低 的电子层里，即最先排在 K层，当 K 层排满后，再排 L 层，依此类推。最外层电子数不超过8个(或 2个)，次外层不超过18个，倒数第3层不超过32个。2、构造原理能量最低原理（选修内容）（1）能层与能级能层多电子原子的核外电子的能量是不同的。按电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。原子核外电子的每一个能层(序数为n)最多可容纳的电子数为2n2。能级多电子原子中，同一能层的电子，能量也不同，还可以把它们分成能级。（2）构造原理随着原子核电荷数的递增，基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。【思考】核外电子排布完全依照电子层顺序排列吗？核外电子排布的规律并不完全依据电子层顺序，而是按能级顺序进行的。（3）能量最低原理、基态与激发态光谱能量最低原理原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。基态与激发态原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，跃迁过程中伴随着能量的变化。光谱光(辐射)是电子释放能量的重要形式之一。不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。（4）电子云与原子轨道电子云电子云是电子在核外空间各处出现概率的形象化描述。黑点密的地方表示电子出现的概率大，黑点疏的地方表示电子出现的概率小。原子轨道电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。这种电子云轮廓图称为原子轨道。泡利原理和洪特规则A泡利原理条件：当电子在同一个轨道中排布时；结论：1个轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。B洪特规则条件：当电子排布在同一能级的不同轨道时；结论：总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。C基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则：能量最低原理、泡利原理、洪特规则。【技能方法】核外电子排布与元素推断1、短周期核外电子排布规律（1）最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；（2）最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg；（3）最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；（4）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；（5）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O；（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne；（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si；（8）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P；（9）电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；（10）电子层数为最外层电子数2倍的原子有Li；（11）最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；（12）最外层电子数是电子层数3倍的原子有O。2、熟记常见的等电子微粒（1）常见“10e”微粒分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；阳离子：Na、Mg2、Al3、H3O、NH4；阴离子：F、O2、OH、NH2。（2）常见“18e”微粒分子：Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH；阳离子：K、Ca2；阴离子：Cl、S2、HS。（3）其他等电子微粒“14e”：Si、N2、CO、C2H2、C22；“16e”：S、O2、C2H4、HCHO。【基础达标】1下列关于钠元素的几种表达式错误的是（）ANa的电子排布图：BNa的结构示意图：CNa的电子排布式：1s22s22p63s1DNa的简化电子排布式：Na3s1【答案】D【解析】Na的简化电子排布式为Na3s1。即上一周期的稀有气体元素符号该原子的价电子排布。2【陕西省西安市铁一中2015届高三尖子班一模化学试题】设某元素某原子核内的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是（）A不能由此确定该元素的原子量B这种元素的原子量为m+nC若碳原子质量为W克，此原子的质量为(m+n)W克D核内中子和质子共同决定元素种类【答案】A【解析】试题分析：A、由于该元素可能存在同位素，因此不能根据该原子确定该元素的相对原子质量，A正确；B、根据A中分析可知不能确定该元素的原子量，B错误；C、若碳原子质量为W克，此原子的质量为(m+n)W/12克，C错误；D、核内质子数决定元素种类，与中子数无关系，D错误，答案选A。考点：考查元素及元素组成的应该判断3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2n1，原子核内质子数为2n21。下列有关X的说法中不正确的是（）AX能形成化学式为X(OH)3的碱BX能与某些金属元素形成化合物CX原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数DX可能形成化学式为KXO3的盐【答案】A【解析】符合题意的元素X可能是氮或氯元素，A项不正确。4某元素的一个原子形成的离子可表示为，下列说法正确的是（）A含有的中子数为abB含有的电子数为anCX原子的质量数为abnD1个X原子的质量约为【答案】D【解析】中a表示质子数，b表示质量数，“n”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为ba，电子数为an。1 mol的质量约为b g，则1个X原子的质量约为。5【福建省福州市2015届高三上学期期末质量检测】碘元素的一种核素可用于治疗肿瘤。下列有关碘元素的说法正确的是（）A核外有72个电子B与互为同素异形体C能使淀粉溶液变蓝D最外层电子数为7【答案】D【解析】试题分析：A碘元素是53号元素，核外有53电子，错误；B与质子数相同，而中子数不同，互为同位素，错误；C碘单质能使淀粉溶液变蓝，而是原子，因此不能使淀粉溶液变蓝，错误；D是卤素的原子，最外层电子数为7，正确。考点：考查碘元素的同位素原子的结构、性质及分类的知识。【能力提升】1【北京市第六十六中学2015届高三上学期期中检测】下列说法中正确的是（）A最外层有5个电子的原子都是非金属原子B最外层有2个电子的原子都是金属原子C非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数D非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数【答案】D【解析】试题分析：A、最外层有5个电子的原子不都是非金属原子，如Sb最外层5个电子，但是金属元素，错误；B、最外层有2个电子的原子不都是金属原子，如He属于非金属，错误；C、非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于8-该元素原子的最外层电子数，错误；D、非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数，正确，答案选D。考点：考查元素原子的最外层电子与化合价、金属、非金属的关系2【辽宁省实验中学分校20142015学年度上学期期中测试】下列说法正确的是（） 含共价键的化合物一定是共价化合物 气态单质分子中一定含有共价键 由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物 离子化合物中一定含有离子键 由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性共价键ABCD【答案】C【解析】试题分析：只含有共价键的化合物才是共价化合物，错误；气态单质中不一定含有共价键，如稀有气体中不含任何化学键，错误； 由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物，如铵盐，正确； 离子化合物中一定含有离子键，因为含有离子键的化合物才是离子化合物，正确； 由不同元素组成的多原子分子里，不一定只存在极性共价键，如H2O2则存在非极性共价键，错误，答案选C。考点：考查化合物的类型、化学键类型的判断3某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是（）【答案】A【解析】X原子的质子数为(AN)，一个HmX中所含的质子数为(ANm)，HmX的摩尔质量为(Am)gmol1，所以agHmX中所含质子的物质的量为。4【辽宁省锦州市2015 届高三上学期期末考试】某短周期金属元素原子核外最外层电子数是最内层电子数的 1.5 倍，下列说法正确的是（）A该元素的单质性质活泼，具有较强的还原性，可以用于某些金属冶炼B该元素的单质常温下不与浓硫酸反应C该元素的单质无需特别保存，因为其性质稳定，不易与空气中的成分反应D该元素的最高价氧化物对应的水化物只能与酸反应【答案】A【解析】试题分析：某短周期金属元素原子核外最外层电子数是最内层电子数的 1.5 倍，所以最外层电子数是3个，又因为是金属，所以是铝元素。A、铝是活泼的金属，可发生铝热反应，用于冶炼金属，A正确；B、常温下铝遇浓硫酸发生钝化，但钝化是化学变化，B错误；C、铝易被氧化为氧化铝覆盖在金属铝的表明而耐腐蚀，C错误；D、氢氧化铝是两性氢氧化物，与强碱也反应，D错误，答案选A。考点：考查元素推断的有关应用5【辽宁省抚顺市第二中学2015届高三上学期期中考试】甲乙丙丁4种物质分别含2、3种元素，它们的分子中各含18个电子，甲是气体氢化物，在水中分步电离出2种阴离子。下列推断合理的是（）A某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液呈碱性，只能与酸反应B乙与氧气的摩尔质量 相同，则乙一定含有极性键和非极性键C丙中含有第二周期IVA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物D丁和甲中各元素的质量比相同，则丁中一定含有-1价的元素【答案】D【解析】试题分析：甲是18电子的氢化物，且其水溶液为二元弱酸，不难得出甲为H2S，乙与氧气的摩尔质量相同，可能为CH3OH、N2H4等符合，丙中含有第二周期IVA族的元素，可能为CH3OH，丁和甲中各元素质量比相同，应为H2O2，则A甲是18电子的氢化物，且其水溶液为二元弱酸，不难得出甲为H2S，某钠盐溶液若为NaHS溶液，其中含有HS-、OH-，但NaHS既能与盐酸等反应生成H2S，也能与NaOH反应生成Na2S，故A错误；B氧气的摩尔质量为32g/mol，乙的摩尔质量也为32g/mol，且含有18电子，CH3OH符合，CH3OH中只含有极性键无非极性键，故B错误；C第二周期IVA族元素为C，如CH3OH符合，但CH3OH不是CH4的同系物，故C错误；DH2S中元素的质量比为1：16，H2O2分子中元素的质量比也为1：16，H2O2中氧元素的价态为一1价，故D正确，故选D。考点：考查无机物的推断。【终极闯关】1【湖南省岳阳市2015届高三教学质量检测试卷（一）】X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素。X的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为mn，M层电子数为m-n，W元素与Z元素同主族，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2:1。下列叙述错误的是（）AX与Y形成的两种化合物中阴、阳离子的个数比均为12BY的氢化物比R的氢化物稳定，熔沸点高CZ、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：RWZDRY2、WY2通入BaCl2溶液中均有白色沉淀生成【答案】D【解析】试题分析：X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素。X的原子半径是短周期主族元素中最大的，则X是Na。Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为mn，M层电子数为m-n，则mn8，所以Y是第二周期元素，则n2，因此m6，所以Y是氧元素，Z是硅元素。W元素与Z元素同主族，则W是碳元素。R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2:1，则R是硫元素。则AX与Y形成的两种化合物氧化钠和过氧化钠中阴、阳离子的个数比均为12，A正确；B氧元素的非金属性强于S，则Y的氢化物水比S的氢化物稳定，水分子间存在氢键，熔沸点高于H2S，B正确；C非金属性越强，最高价氧化物水化物的酸性逐渐增强，非金属性是SiCS，则Z、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：RWZ，C正确；DCO2、SO2通入BaCl2溶液中均没有白色沉淀生成，D错误，答案选D。考点：考查元素推断的有关应用2【2015新课标卷理综化学】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。下列说法正确的是（）A单质的沸点：WXB阴离子的还原性：WZC氧化物的水化物的酸性：YZDX与Y不能存在于同一离子化合物中【答案】B【解析】W的L层无电子，则W是H元素；X的L层有5个电子，则X是N元素，Y与Z的L层都是8个电子，则二者都是第三周期元素。由“最外层电子数之和为18”可知Y与Z的最外层电子数之和为12。又因为Z的原子序数大于Y且均为主族元素，所以Y是P，Z是Cl元素。A、氢气与氮气都是分子晶体，相对分子质量大的沸点高，沸点XW。错误；B、H元素的非金属性比Cl弱，所以简单阴离子的还原性WZ。正确；C、未指明是最高价氧化物的水化物，故不能判断酸性（如：H3PO4HClO，但H3PO4HClO4）。错误；D、N与P可以同时存在于同一离子化合物中，如磷酸铵。错误3【2015上海化学】中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。关于的叙述错误的是（）A原子序数116 B中子数177C核外电子数116 D相对原子质量293【答案】D【解析】元素符号左下角表示的是原子核内的质子数，原子核内的质子数等于该元素的原子序数，所以该元素的原子序数是116，正确。B.在原子符号的左上角表示的该元素原子的质量数，质量数就是质子数与中子数的和，所以该原子的中子数是293-116=177，正确。C对于元素的原子来说，原子核内的质子数等于原子核外的电子数，等于元素的原子序数，所以该原子的原子核外电子数116，正确。D.293