高中化学新教材同步教案必修第一册第4章第1节第1课时原子结构

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第1课时原子结构[核心素养发展目标]从微观角度相识原子的构成，了解原子核外电子排布规律，能画出核电荷数为1～20号元素的原子结构示意图，能依据原子的结构特征确定元素，促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。一、原子的构成1．构成原子的微粒及其性质原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子：相对质量为1，带1个单位正电荷,中子：相对质量为1，不带电)),核外电子：带1个单位负电荷，质量很小,可忽视不计))2．质量数(1)概念：将原子核内全部质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，常用A表示。(2)构成原子的粒子间的两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②质子数＝核电荷数＝核外电子数。(1)原子呈电中性是因为中子不带电()(2)质子数和中子数确定原子的质量()(3)原子的质量数就是原子的相对原子质量()(4)微粒中的质子数与核外电子数肯定相等()(5)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17()答案(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√人类相识原子的历史是漫长、逐步深化的演化过程。(1)1803年道尔顿模型：原子是构成物质的____________，是坚实的、不行再分的__________。(2)1904年汤姆孙原子模型：原子是一个平均分布着正电荷的________，其中镶嵌着很多________，中和了正电荷，从而形成了________原子。(3)1911年卢瑟福原子模型：在原子的中心有一个带______________，它的质量几乎等于________________，电子在它的四周沿着____________运转，就像行星环绕太阳运转一样。(4)1913年玻尔原子模型：________在原子核外空间的________上绕核做__________。(5)1926～1935年电子云模型：现代物质结构学说。电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有__________。答案(1)基本粒子实心球(2)粒子电子中性(3)正电荷的核原子的全部质量不同的轨道(4)电子肯定轨道高速圆周运动(5)确定的轨道二、原子核外电子排布1．电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。(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1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量凹凸由低到高2.核外电子排布规律(1)电子总是尽可能先从内层排起，当一层充溢后再填充下一层，即按K→L→M……依次排列。(2)K层为最外层时最多容纳的电子数为2，除K层外，其他各层为最外层时，最多容纳的电子数为8。(3)K层为次外层时，所排电子数为2，除K层外，其他各层为次外层时，最多容纳的电子数为18。3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图(1)钠的原子结构示意图：(2)画出下列原子或离子的结构示意图。①S，S2－；②Ca，Ca2＋。4．1～18号元素的原子结构特点在练习本上依次画出1～18号元素的原子结构示意图，分析总结它们的核外电子排布特点(填元素符号)：(1)最外层电子数为1的原子有_____________；最外层电子数为2的原子有______________。(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有__________。(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有______，3倍的原子有________。(4)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有______。(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有__________。(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有________。答案(1)H、Li、NaHe、Be、Mg(2)Be、Ar(3)CO(4)Li、Si(5)H、Be、Al(6)He、C、S(1)在多电子原子里，电子的能量不完全相同()(2)能量高的电子在离核近的区域内运动()(3)M层为最外层时，最多容纳18个电子()(4)原子的次外层电子数都是8()(5)钾的原子结构示意图是()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，遗忘在圆圈内标出其质子数，请你依据下面的提示作出自己的推断。(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是________。(2)该微粒对应的单质是一种能与水猛烈反应的金属，这种微粒的符号是________。(3)该微粒带两个单位的负电荷，画出其中性原子的结构示意图________。(4)该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，这种微粒的符号是________。答案(1)Ne(2)Na＋(3)(4)F－(1)简洁离子中，质子数与核外电子数的关系阳离子(Rm＋)质子数＞电子数质子数＝电子数＋m阴离子(Rm－)质子数＜电子数质子数＝电子数－m(2)与Ne电子层结构相同的阳离子有：Na＋、Mg2＋、Al3＋；阴离子有：F－、O2－、N3－等。1．(2024·浙江诸暨中学高一检测)在原子结构探讨的历史中，提出“葡萄干面包式”原子结构模型的是()A．卢瑟福 B．道尔顿C．玻尔 D．汤姆孙答案D2．(2024·湖北黄冈调研)下列说法中正确的是()A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍D．某离子的核电荷数与其最外层电子数相等答案D解析在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上肯定排满了3．某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。该原子核内的质子数是()A．14B．15C．16D．17答案A4．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()A．2mB．2m＋10C．2m＋2D．m＋2答案C解析依据原子核外电子排布的一般规律，最外层电子数不超过8。最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数)，所以次外层电子数小于8，即次外层只能为K层，电子数为2，最外层电子数是2m，则该原子的核外电子总数为2m＋2，C正确。5．(2024·山东济宁检测)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：(1)三种元素的元素符号：A________；B________；C________。(2)画出三种元素的原子结构示意图：A________；B________；C________。答案(1)CSiCl(2)解析由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，且质子数C>B，可知C为氯元素。A组基础对点练题组一电子排布规律及各微粒间量的关系1．不符合原子核外电子排布基本规律的是()A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上B．K层是能量最低的电子层C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为18D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2答案D解析K层离核最近，能量最低，B正确；次外层电子数不超过18，C正确；各电子层最多容纳的电子数为2n2，D错误。【考点】原子核外电子排布【题点】原子核外电子排布2．(2024·大连高一检测)原子的质量主要由原子核确定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为()A．A－X B．A－X－nC．A－X＋n D．A＋X－n答案B解析Rn＋核外有X个电子，故R原子内质子数为X＋n，故R核内中子数为A－X－n，故选B项。题组二原子(或离子)结构示意图3．(2024·北师大附中高一期中)下列微粒结构示意图中，表示钠离子的是()A. B.C. D.答案D解析钠离子核内有11个质子，核外有10个电子，其离子结构示意图为，故答案为D。【考点】原子结构【题点】原子结构4．据科学家预料，月球的土壤中吸附着百万吨的氦(He­3)，其原子核中质子数为2、中子数为1。下列关于氦(He­3)元素的说法正确的是()A．原子核外电子数为3B．相对原子质量为2C．原子结构示意图为D．该元素原子的核电荷数为1答案C【考点】原子的结构示意图【题点】原子的结构示意图5．(2024·北京101中学高一期末)某元素原子的结构示意图为，由此得到的结论不正确的是()A．该原子有3个电子层B．该元素属于金属元素C．该原子在化学反应中易得2个电子D．该元素的最高正化合价为＋6答案B解析由该元素的原子结构示意图可知：该原子核外有3个电子层，选项A正确；最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，在化学反应中易得到2个电子而形成阴离子，选项B不正确、C正确；最外层电子数是6，最高正化合价为＋6，选项D正确。【考点】原子结构【题点】原子结构排布原则6．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是()答案A解析A项表示的是Ne原子，B项表示的是Al3＋，C项表示的是Cl－，D项表示的是S2－。Ne是稀有气体元素，它及其他的稀有气体原子具有特别稳定的电子层结构，极难发生化学反应。题组三利用核外电子排布规律进行元素推断7．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)，则该元素的符号是()A．LiB．SiC．AlD．K答案B解析依据原子核外电子的排布规律可知，K层排满2个电子后再排L层，L层需排满8个电子后再排M层，M层的电子数是L层电子数的eq\f(1,2)，即M层电子数为4，则该元素的核外电子数是2＋8＋4＝14，即原子序数为14，该元素是Si元素。【考点】原子的核外电子排布【题点】依据核外电子的排布规律推理元素种类8．核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，下列数据前者是后者4倍的是()①电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数A．①④B．①③④C．①②④D．①②③④答案A解析核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4，最外层电子数分别是6和2，电子层数分别是3和2，次外层电子数分别为8和2，A项正确。【考点】原子中微粒间的等量关系【题点】原子中微粒间的等量关系9．A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是a－b，L层电子数是a＋b，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为()A．B3A2 B．BA2C．A3B2 D．AB2答案B解析因为B的L层电子数为a＋b且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满意a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O，B为Si。【考点】原子中微粒间的等量关系【题点】原子中微粒间的等量关系与化合价间关系的考查10．依据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。信息元素名称原子结构示意图A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同D元素原子次外层电子数是最外层电子数的eq\f(1,3)答案(从左到右，从上到下)硅硼钠氧解析L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，B元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，B元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违反了排布规则，故不行能。C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不行能。【考点】核外电子排布推想原子结构【题点】核外电子排布推想原子结构B组综合强化练1．(2024·成都高一检测)粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。依据粒子结构示意图：，，，下列推断正确的是()A．它们都带有电荷B．它们原子的核外电子数相同C．它们都具有稳定结构D．它们表示同一种元素答案C解析分析比较三种粒子结构示意图可知，的核内质子数等于核外电子数，表示氖原子，A错误；它们的原子核内质子数不同，所以它们的元素种类不同，它们原子的核外电子数也不相同，故B、D错误；它们的最外层电子数都是8个，所以它们都具有稳定结构，C正确。2．(2024·福州高一期中)若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，则在原子序数为1～18的元素中，满意上述关系的元素共有()A．3组B．4组C．5组D．6组答案D解析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有如下状况：①当为1∶2时，两元素为H与Be或He与C；②当为1∶3时，两元素为H与Al或He与S；③当为2∶3时，两元素为Be与Al或C与S。故D正确。3．A、B两种原子，A的M电子层的电子数比B的M电子层的电子数少3个电子，B的L电子层的电子数恰为A的L电子层的电子数的2倍。A和B分别是()A．硅原子和钠原子 B．硼原子和氦原子C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子答案D解析A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明A、B分别为其次、三周期元素；L层最多排8个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，说明B原子L层有8个电子，A原子的L层有4个电子，故A是碳；A原子的M层比B原子的M层少3个电子，故B为铝。【考点】原子的核外电子排布【题点】依据核外电子的排布规律推理元素种类4．有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a，且A3－与Bn＋的电子排布完全相同，则元素B的质子数为()A．a－n－3 B．a＋n＋3C．a＋n－3 D．a－n＋3答案B解析设B的质子数为b，由题意可得，a＋3＝b－n，即b＝a＋3＋n。5．核电荷数小于18的两种元素X、Y，核电荷数：Y＞X，两种元素原子的核外电子层数不同，X元素原子的最外层与最内层电子数之比为3∶1，Y元素原子的最外层只有1个电子。下列有关这两种元素形成的化合物的说法不正确的是()A．X、Y形成的两种常见化合物中，每个离子都形成8电子稳定结构B．X、Y形成的化合物均具有较强的氧化性C．X、Y形成的两种常见化合物溶解于水所形成的溶液均具有碱性D．X、Y形成的两种常见化合物中，Y的化合价相同答案B解析依据题目供应的信息可知X为O，Y为Na，形成的两种常见化合物为Na2O、Na2O2，A项正确；Na2O无强氧化性，B项错误；二者溶解于水均能生成NaOH，C项正确；Na2O、Na2O2中Na的化合价均为＋1，D项正确。【考点】原子结构与元素性质的综合考查【题点】原子结构与元素性质的综合考查6．已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定mgR2＋中含有电子的物质的量为()A.eq\f(mA－N,A)mol B.eq\f(mA－N＋2,A)molC.eq\f(mA－N－2,A)mol D.eq\f(mA＋N－2,A)mol答案C解析R2＋的核外电子数为A－N－2，mgR2＋的物质的量为eq\f(mg,Ag·mol－1)＝eq\f(m,A)mol，mgR2＋中含有电子的物质的量为eq\f(m,A)(A－N－2)mol。7．(2024·潍坊高一检测)若元素X和Y的核电荷数都小于18，最外层电子数分别为n和(m－5)，次外层分别有(n＋2)个和m个电子。(1)对于元素X，n________(填“≥”或“≤”)8，(n＋2)个电子所在电子层为________层，(n＋2)＝________，n＝________。(2)对于元素Y,0<(m－5)________(填“≥”或“≤”)8；次外层有m个电子，则m＝________；m个电子所在电子层为________层。(3)据此推断元素X和Y，其元素名称为：X__________，Y__________。答案(1)≤L86(2)≤8L(3)硫铝解析元素X和Y的核电荷数都小于18，元素X次外层有(n＋2)个电子，此层为L层，n＋2＝8，n＝6，元素X为硫；元素Y最外层电子数为(m－5)，m大于或等于5，而次外层有m个电子，则m等于8，元素Y为铝。8．(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____________________________________________