高中化学必修一 课时4.1 原子结构及核素20202021学年精品讲义

1、PAGE 原子结构与核素 【学习目标】1、知道核外电子能量高低与分层排布的关系2、能够根据核外电子排布规律写出常见简单原子的原子结构示意图3、知道元素、核素、质量数、同位素的含义【主干知识梳理】一、原子的表示方法、质量数及原子结构1、原子的表示方法：表示方法：的含义代表一个质量数为A、质子数为Z的原子2、质量数 (1)概念：原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值后相加所得的数值(2)构成原子的微粒间的两个关系质量数(A)质子数(Z)中子数(N)质子数核外电子数核电荷数原子序数3、符号eq oal(A,Z)eq o(X,sup6(c)eq oal(m,n)中各个字母的含义：4、构成原子的微

2、粒及作用 5、原子和离子中微粒间的数量关系(1)原子：核外电子数质子数核电荷数，如N原子：(2)阳离子：核外电子数质子数所带电荷数，如Na：(3)阴离子：核外电子数质子数所带电荷数，如S2：【微点拨】任何微粒中，质量数质子数中子数，但质子数与电子数不一定相等，如：阴、阳离子中有质子的微粒不一定有中子，如：1H；有质子的微粒不一定有电子，如：H质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如：F与OH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 oal(,4)与OH等【即学即练1】1、下列有关钯原子(eq oal(106, 46)Pd)的说法错误的是()A原子序数为46 B

3、质子数为46 C电子数为46 D中子数为462、已知R2核外有a个电子，b个中子。表示R原子符号正确的是()Aeq oal(b,a)R Beq oal(ab2,a2)R Ceq oal(ab2,a2)R Deq oal(ab,a2)R3、已知阴离子R2的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则gR原子完全转化为R2时，含有电子的物质的量是() Aeq f(mn2,m)mol Beq f(mn),n)mol C(eq f(mn2,m) mol Deq f(,m)(mn2) mol4、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

4、()Aeq f(a,Am)(ANm)mol Beq f(a,A)(AN)mol Ceq f(a,Am)(AN)mol Deq f(a,A)(ANm)mol二、原子核外电子的排布规律1、电子的能量(1)在多电子原子里，电子的能量不同(2)在离核近的区域运动的电子的能量较低，在离核远的区域运动的电子的能量较高2、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)不同电子层的表示及能量关系各电子层由内到外电子层数(n)1234567字母代号KLMNOPQ最多容纳电子数(2n2)281832507298离核远近由近到远能量高低由低到高3、电子层的表示方法原

5、子的结构示意图离子结构示意图NaCl核内质子数等于核外电子数阳离子：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4、原子核外电子的排布规律(1)能量最低原则：核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里(2)分层排布原则： 每层最多容纳的电子数为2n2个 最外层不超过8个 (K层为最外层时不超过2个) 次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 对于主族元素，除最外层外，每一层的电子数必须为2n2这个数值【微点拨】核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，

6、如：M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子【即学即练2】1、分别写出质子数为37、56、35、84、114的元素的原子结构示意1、按要求填空 (前三周期元素，118号元素) (填元素符号)(1)最外层电子数为1的元素有_ (2)最外层电子数为2的元素有_(3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有_ (4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是_(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是_ (6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有_(7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有_ (8)电子层数与最外层电子数相等的元素有_(9)最外层电子数是电子层数2倍

7、的元素有_ (10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有_3、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4、在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n1)层相同，当它作为原子的次外层时，其电子数比(n1)层最多能多10个，则此电子层是()AK层 BL层 CM层 DN层5、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()A1对 B2对 C3对 D4对6、原子的核电荷数小于18的某

8、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的盐三、元素、核素、同位素1、元素：具有相同核电荷数(即核内质子数)的同一类原子的总称【微点拨】同种元素原子的原子核中质子数是相同的。而精确实验证明，同种元素原子的原子核中，中子数不一定相同，如：氢元素的原子核氢元素的原子核原子名称原子符号()质子数(Z)中子数(N)10氕 eq oal(1,1)H11氘eq oal(2,1)H或D12氚eq

9、oal(3,1)H或T2、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：eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(3,1)H就各为一种核素3、同位素(1)概念：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互称为同位素)，如：eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(3,1)H互为同位素(2)特点两同两不同两同：质子数相同，核外电子相同 两不同：质量数不同，中子数不同(3)性质同位素在周期表里占据同一位置 同位素的化学性质几乎相同天然存在的同位素，相互间保持一定的比率(4)同位素的应用：同位素分为天然

10、同位素和人造同位素(1)核能：eq oal(2,1)H和eq oal(3,1)H是制造氢弹的原料，；eq oal(235, 92)U用于制造原子弹、核发电(2)考古：根据eq oal(14, 6)C遗留数量的多少可以推断生物体的存在年代(3)医疗：利用放射性同位素释放的射线治疗癌症和肿瘤等4、元素、核素、同位素的判断方法(1)判断元素、核素和同位素时，要抓住各种粒子的本质。质子数相同的原子就是同种元素；质子数和中子数均相同的就是同种原子，也称为核素，同种元素的不同核素互称同位素(2)分析原子表示符号的几组数字。eq oal(A,Z)X，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，是同种核素；Z相同

11、，A不相同的互称同位素；Z不相同的不论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素5、元素、核素、同位素的区别与联系元素核素同位素本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的相互称谓范畴同类原子，存在游离态、化合态两种形式原子原子特性只有种类，没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数举例eq oal(16, 8)O、eq oal(18, 8)O、eq oal(16, 8)O2都属氧元素eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(3,1)H、eq oal(40,19)K、

12、eq oal(40,20)Ca属于5种不同核素eq oal(234, 92)U、eq oal(235, 92)U、eq oal(238, 92)U互为同位素联系【即学即练3】1、填空(1)有5种单核粒子，它们分别是eq oal(40,19)、eq oal(40,18)、eq oal(40,19)、eq oal(40,20)2、eq oal(41,20)(“”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有_种(2)1H、2H、3H三种微粒都属于_，因为它们是具有相同_的同一类原子(3)在eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(3,1)H、eq oal(12,6)C、eq o

13、al(13,6)C、eq oal(14,6)C、eq oal(14,7)N、eq oal(15,7)N中，核素、元素的种数分别为_种、_种(4)eq oal(12,6)C、eq oal(13,6)C、eq oal(14,6)C的关系为_，因为它们是具有_的同一元素的不同原子。其化学性质几乎完全相同2、判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子( )(2)不同的核素可能具有相同的质子数，可能具有相同的中子数，可能具有相同的质量数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同( ) (3)核聚变如eq oal(2,1)Heq oal(3

14、,1)Heq oal(4,2)Heeq oal(1,0)n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )3、有六种微粒，它们分别是eq oal(40,19)M、eq oal(40,20)N、eq oal(40,18)X、eq oal(40,19)Q、eq oal(40,20)Y2、eq oal(40,17)Z，它们所属元素的种类为()A3种 B4种 C5种 D6种4、下列说法错误的是()Aeq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、H和H2是氢元素的四种不同粒子Beq oal(40,20)Ca和eq oal(42,20)Ca、石墨和金刚石均为同素异形体Ceq oal(1,1)H和eq

15、oal(2,1)H是不同的核素D12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同5、2015年12月31日，日本获得第113号元素的正式命名权。这种原子(记作eq oal(278,113)Ja)是由30号元素Zn连续轰击83号元素Bi获得的。下列说法不正确的是()A获得新核素eq oal(278,113)Ja的过程，发生的是化学变化 B题中涉及的三种元素，都属于金属元素C这种超重核素eq oal(278,113)Ja的中子数与质子数之差为52 D这种新核素，是同主族元素中原子半径最大的四、原子的相对原子质量与元素的相对原子质量 1、原子(或核素)的相对原子质量：以一个12C原子质

16、量的eq f(1,12)作为标准，X原子的质量跟它相比所得的数值即为X的相对原子质量，即：M(核素)eq f(m核素,f(1,12)m12C)，取该值的正整数即为该核素的质量数2、元素的相对原子质量：因天然元素往往不只一种原子，因而用上述方法定义元素的相对原子质量就不合适了。元素的相对原子质量是该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值如：A、B、C为某元素的不同核素，其原子数百分比分别为a%、b%、c%则该元素的相对原子质量为MAa%MBb%MCc%其中MA、MB、MC分别表示核素A、B、C的相对原子质量3、元素的近似相对原子质量：若用同位素的质量数替代其相对原子量进行

17、计算，其结果就是元素的近似相对原子质量(计算结果通常取整数)。我们通常采用元素的近似相对原子质量进行计算【即学即练4】1、将某文献资料上记载的相对原子质量数据摘录如下：35Cl34.96975.77%35Cl3575.77%37Cl36.96624.23%37Cl3724.23%平均35.453平均35.485试回答下列问题：(1) 34.969是表示 ； (2) 35.453是表示 ；(3) 35是表示 ；(4) 35.485是表示 ；(5) 24.23%是表示 【课后作业】1、判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)34S原子核内中子数为16() (2)2H核外电子数为2()(3)1He

18、q oal(18,2)O的摩尔质量为20gmol1() (4)13C和15N核内中子数相差1()(5)H3O和OH中具有相同的质子数和电子数() (6)Oeq oal(2,2)和S2具有相同的质子数和电子数()(7)多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高 ()(8)稀有气体元素的原子最外层都有8个电子()(9)M层为最外层时容纳的最多电子数不超过8个()(10)原子核外各电子层容纳的电子数为2n2个()(11)中子数质量数质子数()2、根据硅原子的结构示意图可知，在硅原子的核外电子层中，电子没有出现的电子层为()AK层BL层CM层DN层3、下列是几种粒子的结构示意图，有关说法不正确

19、的是()A和属同种元素 B属于稀有气体元素C和的化学性质相似 D属于金属元素4、某元素的原子核外有三个电子层，M层的电子数是L层电子数的eq f(1,2)，则该元素的原子是 ()ALiBAlCSiDK5、1996年2月，德国某研究所在高能加速器中，将eq oal(70,30)Zn撞入一个eq oal(208, 82)Pb的原子核并释放出一个中子后，合成一种人造超重元素的原子，该元素原子内中子数为()A278 B277 C166 D1656、根据元素周期表判断，下列叙述不正确的是()AK层电子为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等 BL层电子为偶数的所有主族元素所在族的序数与该

20、元素原子L层电子数相等CL层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子L层电子数相等DM层电子为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子M层电子数相等7、下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是()AK层是能量最低的电子层 B原子失电子时先失去能量低的电子C核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上 DN层为次外层时，最多可容纳的电子数为188、下列说法正确的是()A原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素B原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素C最外层电子数比次外层电子数多的元素一定位于第二周期D某元素的离子最外层电子数与次外层电子数相同，该元素一定位于第三周期9、短周期元素中，

21、A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同，则4种元素原子序数关系中正确的是()ACDBA BDBAC CADCB DBACD10、eq oal(131, 53)I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中eq oal(131, 53)I的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关eq oal(131, 53)I的叙述中错误的是()Aeq oal(131, 53)I的化学性质与eq oal(127, 53)I相同 Beq oal

22、(131, 53)I的原子序数为53Ceq oal(131, 53)I的原子核外电子数为78 Deq oal(131, 53)I的原子核内中子数多于质子数11、有aXn和bYm两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是()Abanm Babnm C核电荷数YX12、某短周期元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍，那么该原子()A有3个电子层 B有2个电子层 C最外层电子数是8 D核电荷数是1013、某元素原子的最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数)，则该原子的核外电子总数为()A2m B2m10 C2m2 Dm214、下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述

23、正确的是()核外电子是分层运动的 所有电子在同一区域里运动能量高的电子在离核近的区域内运动 能量低的电子在离核近的区域内运动A B C D15、排布在下列各电子层上的一个电子，所具有的能量最低的是()AK层 BL层 CM层 DN层16、下列关于原子结构的叙述中正确的是()A所有的原子核都由质子和中子构成 B原子的最外层电子数不超过8个C稀有气体原子的最外层电子数均为8个 D原子的次外层电子数都是8个17、下列关于核外电子排布的说法中不正确的是()A第二电子层最多可容纳的电子数为8 B次外层最多可容纳的电子数为18C最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层 D最多可容纳8个电子的电子层一定是第

24、二电子层18、下列叙述中，正确的是()A核外电子排布完全相同的两种微粒，其化学性质一定相同B凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布C核外电子排布相同的两原子一定属于同种元素D阴离子的核外电子排布一定与上一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同19、下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是()AH3O和OH BCO和N2 CHNO2和NOeq oal(,2) DCHeq oal(,3)和NHeq oal(,4)20、与NHeq oal(,4)含有不同电子数的微粒是()AAl3 BH2O2 COH DCH421、和Na离子都具有相同电子数的一组微粒是()ANaNHeq oal(,

25、4) BCON2 CCH4H2O DMgN2H422、同温同压下，等容积的两个密闭集气瓶中分别充满12C18O和14N2两种气体。关于这两个容器中气体的说法正确的是()A质子数相等，质量不等 B分子数和质量都不相等C分子数、质量均相等 D原子数、中子数和质量数均相等23、在离子ROeq oal(n,3)中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是()AAxn48 BAxn24 CAxn24 DAxn2424、由eq oal(2,1)H和eq oal(18, 8)O组成的11 g水中，含有的中子的物质的量为()A4.5 mol B5 mol C5.5 mol D6 mo

26、l25、某元素X，其原子的电子层数为(n1)，最外层电子数为(2n1)。下列有关元素X的说法中正确的是() AX可能是金属元素 B由X形成的含氧酸均为强酸 CX不能形成化学式为KXO4的含氧酸盐 D元素X的气态氢化物一定极易溶于水26、某微粒的结构示意图如图所示：(1)x表示_，y表示_(2)当y7时，若该微粒为中性原子，则x _(3)当y8时，若该微粒带有两个单位负电荷，则该微粒的表示符号为_；若该微粒带有一个单位正电荷，则该微粒的表示符号为_27、以下是四种粒子的结构示意图：(1)上述粒子中其单质具有两性的元素是_(填字母序号)，将其加入氢氧化钠溶液反应的离子方程式为：_(2)C单质与水发

27、生反应的离子方程式为_(3)电子层结构与C相同、化学性质最稳定的元素原子的核电荷数是_，用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因_(4)A的一种同位素可用于考古测定文物的年代，这种同位素的符号是_，这种用途取决于它的_性28、按要求填空(1)某元素原子K层和M层电子数相同，该元素的元素符号是_(2)某元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素的原子结构示意图是_(3)某元素原子M电子层的电子数为K、L电子层电子数和的一半，该元素的元素名称是_29、已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为ABDBA。10、C。解析：核外电子数质子数53。11、C。解析：因为两种离子的电子层结构相

28、同，即其核外电子数相同，且阴离子的核电荷数(或质子数)小于阳离子的核电荷数(或质子数)。由此可知：anbm，abmn，A、B选项不正确；ab，C正确，D不正确。12、B。解析：第一层排满为2个电子，第二层排满为8个电子，第三层为最外层时，最多排8个电子，若该原子有3个电子层，依题意可知最外层(第3层)要排到24个电子，这不可能，则该原子只有2个电子层，第一层为2个电子，第二层为6个电子。13、C。解析：按照原子核外电子排布的一般规律，最外层电子数不超过8个，最外层电子数是次外层的m倍，所以次外层电子数8，即次外层只能为K层，电子数为2，最外层电子数是2m，该原子的核外电子总数为(2m2)。14

29、、A。解析：原子核外电子是分层运动的，能量越低离核越近，能量越高离核越远。15、A16、B。解析：A项，eq oal(1,1)H不含有中子；C项，He最外层电子为2个；D项，第二周期元素原子的次外层电子数为2个。17、D。解析：根据核外电子排布规律可知，第二电子层最多可容纳的电子数为8，A正确；次外层最多可容纳的电子数为18，B正确；最多可容纳2个电子的电子层一定是第一电子层，即K层，C正确；由于最外层电子数不超过8，因此最多可容纳8个电子的电子层不一定是第二电子层，D错误。18、C。解析：核外电子排布完全相同的两种微粒，化学性质不一定相同，如K和Cl，A项错误；H核外没有电子，不具有稀有气体

30、元素原子的核外电子排布，B项错误；阴离子的核外电子排布一般与同一周期稀有气体元素原子的核外电子排布相同，D项错误。19、D。解析：H3O和OH均为10电子微粒，A项错误；CO和N2均为14电子微粒，B项错误；HNO2和NOeq oal(,2)均为24电子微粒，C项错误；CHeq oal(,3)为8电子微粒，NHeq oal(,4)为10电子微粒，D项正确。20、B。解析：Al3中具有13个质子和10个电子，则与NHeq oal(,4)具有相同电子数，故A不符合题意；H2O2中有18个质子和18个电子，则与NHeq oal(,4)具有不相同电子数，故B符合题意；OH中有9个质子和10个电子，则与

31、NHeq oal(,4)具有相同电子数，故C不符合题意；CH4中具有10个质子和10个电子，则与NHeq oal(,4)具有相同电子数，故D不符合题意；综上所述，故选B。21、C。解析：Na离子核外电子总数为10。Na核外电子总数为11，NHeq oal(,4)核外电子总数为10，故A错误；CO和N2核外电子总数为14，故B错误；CH4和H2O核外电子总数为10，故C正确；Mg核外电子总数为12；N2H4核外电子总数为18，故D错误；故选C。22、A。解析：由阿伏加德罗定律可知两容器中所盛气体的分子数相等；因12C18O中原子质量数之和为30，故其摩尔质量为30 g/mol，而14N2中原子质

32、量数之和为28，故其摩尔质量为28 g/mol，故两容器气体的质量不相等；一个12C18O分子中质子数为14，中子数为(126)(188)16，而一个14N2分子中质子数为7214，中子数为(147)214，故两容器气体的中子数不同，质子数相同；故A项正确。23、B。解析：在离子ROeq oal(n,3)中，共有x个核外电子，则R原子的核外电子数为xn24，则R原子核内质子数为xn24，则R原子核内含有的中子数目是Axn24。24、D。解析：由eq oal(2,1)H和eq oal(18, 8)O组成的水相对分子质量为22，1 mol 2Heq oal(18,2)O含12 mol中子，故11

33、g水中含有中子的物质的量为eq f(11 g,22 gmol1)126 mol。25、D。解析：由X原子的最外层电子数为(2n1)可以推知n4，则X的电子层数3，X为短周期元素。当n4时，X为Cl元素；当n3时，X为N元素；当n2时，不符合题意。HNO2和HClO均为弱酸，B项错误；Cl元素能形成KClO4，C错误；NH3和HCl均极易溶于水，D正确。26、(1)质子数 最外层电子数(2)17(3)S2K解析：(1)x表示质子数(或核电荷数)，y表示最外层电子数；(2)当y7时，该微粒为中性原子，则质子数核外电子数28717；(3)当y8时，若该微粒带有两个单位的负电荷，质子数核外电子数所带电

34、荷数18216，故该微粒为S2；若该微粒带有一个单位的正电荷，质子数核外电子数所带电荷数18119，故该微粒为K。27、(1)D2Al2OH2H2O=2AlOeq oal(,2)3H2(2)2Na2H2O=2Na2OHH2(3)10该原子最外层已达8电子稳定结构，故化学性质稳定(4)eq oal(14, 6)C放射解析：四种粒子按AD的顺序依次是C、Cl、Na、Al3，其中单质具有两性的元素为Al，Al能与NaOH溶液反应生成H2；Na能与水反应产生H2；电子层结构与Na相同的原子为Ne，其最外层已达8电子稳定结构，故化学性质稳定；考古工作者利用eq oal(14, 6)C来测定文物的年代。28、(1)Mg(2)(3)磷解析：(1)K层最多容纳2个电子，M层的电子数和K层相同