高中化学训练【原子结构与性质(一)】

原子结构与性质（一）

【课标要求】

1.认识原子结构，知道元素、核素的含义，了解核外电子的排布。

2.能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。

3.能结合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特规则书写1~36号元素基态原

子的核外电子排布式和电子排布图，并说明含义。

【学科素养】

1.宏观辨识与微观探析：能从能层、能级等不同层次认识原子的结构，以及核外

电子的排布规律，能从宏观和微观相结合的视角分析原子结构与元素性质的关

系。

2.证据推理与模型认知：能运用构造原理和能量最低原理，揭示元素原子核外

电子排布的规律。

3.变化观念与平衡思想：能多角度、动态地分析核外电子的运动状态及原子结

构的变化规律，认识元素性质的变化规律。

知谓标密•盘构体系,为教师备课、较深

教师独具提供丰富教学资源

构成粒子：质子、中子、电子

能量最低原理

原子核素：具有♦定数目质子•和一定数目中子的一类原子

泡利不相容原理（核外电子排布规律1

维U同位素：具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同

洪特规则

原子核素的互称

原子（离子）结构示意图结构

核外电子（价电子）排布式］核外电子排］二|"而画］质了•数=核电荷数=核外电子•数二原子•序数

量关系•（质量:数（4）=质子数（Z）+中子数SO

核外电子（价电子前布图”布的表示

命题分析

分析近五年全国卷高考试题，高考命题在本讲有以下规律：

1.从考查题型和内容上看，高考命题以选择题、非选择题呈现，考查内容主要

有以下3个方面：

⑴元素、核素、同位素、同素异形体概念的辨析。

（2）原子中质量数、质子数、中子数、核外电子数之间的相互关系及计算。

⑶根据原子核外电子排布判断元素种类、书写电子排布式和电子排布图。

2.从命题思路上看，主要以选择题的形式为主。

⑴选择题

以最新的科技成果、新闻事件为背景，考查原子结构、同位素、核素知识，核

外电子排布表达式的正误判断。

(2)非选择题

直接考查电子排布式和电子排布图的书写，利用核外电子排布推断元素等。

3.从考查学科素养的角度看，注重考查宏观辨识与微观探析、证据推理与模型

认知、变化观念与平衡思想等。

备考策略

根据高考命题的特点和规律，复习时要注意以下几个方面：

⑴同位素和同素异形体的概念分析、原子构成微粒之间的关系。

⑵原子结构及核外电子排布特性(全空、半充满、全充满的稳定性)。

⑶规范化学术语的书写，重点掌握第四周期过渡元素的电子排布式和电子排布

图。

考点一：原子结构核素同位素(基础性考点)

,上必备知识］依据课标，多形式梳理教材.［关犍能力］多角度相准备考注重例题引领，“解题思维”讲透解题关

键；“思维拓展”例题延伸思考；“原因分析”接轨高考，培养分析能力；“技法积累”注重思维归纳

必备知识•夯实

一、从微观层面认识原子结构

1.原子结构

(1)原子的构成粒子。

［派至元素而就后：

c£］匕一个质子带一个单位正电荷'一

原

子

原子核映兔谣拜血£而百笈制呈

画dI\〔回不带电

电

中

性

'核外电子----*个电子•带一个单位负电荷

一

⑵构成原子或离子的微粒间的数量关系。

①质量数(A)=质子数(Z)+中子数(AQ。

②原子中：质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数。

③阳离子的核外电子数二质子数二阳离子所带电荷数。

④阴离子的核外电子数=质子数土阴离子所带电荷数。

2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

微点拨

⑴原子中不一定都含有中子，如；H中没有中子。

⑵电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。

⑶破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。

(4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F和0H-。

二、从微观层面认识同位素

1.同位素的概念：质子数相同,蚯数不同的同一元素的不同核素的互称。实

例比较：

氢元素的三种核素

符号名称质子数中子数

iH或H宜0

彳H或D员或重氢11

；H或T氟或超重氢2

助理解同位素的“六同三不同”

质子数相同E同一元素

核电荷数相同保在元素周期表中的位置相同

核外电子数相同1化学性质相同

中子数不同

质量数不同

E物理性质不同

2.同位素的特征

⑴相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同,物理性质不同。

⑵天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般丕变。

3.常见的重要核素及其应用

核素92UT_c彳H1H88O

核燃

用途用于考古断代制氢弹示踪原子

料

辨易错

⑴一种元素可能有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种

原子。(4)

⑵核聚变如；H+；HTHe+力n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。

(x)

(3)需C1与%C1得电子能力几乎相同。(4)

(4)一种核素只有一种质量数。N)

⑸氢的三种核素形成的单质有6种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎

完全相同。(V)

关键能力•进阶

，能力点一：原子构成的判断

迁移应用

1.“锄(Rb)原子钟”被誉为卫星的“心脏”。下列说法正确的是()

A.金属珈的熔点局)于钾

B.I?Rb的中子数为48

C.第Rb和解Rb化学性质完全不同

D,珈元素属于第IB族

【解析】选B。锄和钾属于碱金属，碱金属的熔沸点随原子序数的递增而减小,

锄原子序数大于钾，故金属锄的熔点低于钾，A错误；第Rb的中子数为85-37

=48,B正确；第Rb和第Rb互为同位素，化学性质几乎完全相同，C错误；

锄属于碱金属，位于第IA族，D错误。

2.我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18。所构成的气体单质38。

是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是()

A.1.8g叼2气体的物质的量是0.05mol

B.0.1mol重氧水中的l8O所含的中子数约为6.02x1023

C.0.2mol运02气体的体积约为4.48L

D.气体的摩尔质量为36g-mol-1

【解析】选C。A中1.8g照2的物质的量为0.05mol,正确；B中|80中所含的

中子数为18-8=10,所以,0.1mol18O的中子数为0.1X10NA=NA,正确；C

中0.2mol18O2气体在标准状况下体积为4.48L,错误；D中照?的摩尔质量为

36g-mol-1,正确。

教师

专用【加固训练】

1.质子数和中子数相同的原子A,其阳离子A〃+核外共有％个电子，则A的质

量数为（）

A.2（%+ri）B.2（x-n）

C.2xD.n+2x

【解析】选Ao已知阳离子A"+中：质子数=核外电子数+%则A的质子数二

中子数=x+n,故其质量数=2（%+n）0

2.下列各组微粒中，具有相同质子数和电子数的一组微粒是（）

A.H2O、CH4、NH3、Ne

B.OH-、F-、Ne、O2'

C.H3O+、Na+、NH，、Mg2+

D.CP-、F-、Mg2+、Al3+

【解析】选AoH2O、CH4、NH3、Ne的质子数都是10,电子数都为10,故A

正确；OH-、F-、Ne、CP-的质子数分别为火9、10、8,电子数分别为10、

10、10、10,故B错误；H3O+、Na+、NH；、Mg?+的质子数分别为11、11、

11、12,电子数分别为10、10、10、10,故C错误；。2-、F-、Mg2+、AF+的

质子数分别是8、9、12、13,电子数都是10,故D错误。

7能力点二：核素、同位素

元素、核素、同位素的比较

项目核素同位素

质子数相同而中子数

具有相同核电荷具有一定数目质不同的同兀素的不

定义数（质子数）的同一子和一定数目中同原子互称为同位素

类原子的总称子的一种原子（即向兀素的不同核

素互称为同位素）

同类原子，存在游

范畴离态和化合态两原子原子

种形式

决定质子数质子数、中子数质子数、中子数

因素

16c17c18c—

H、C、N三种元8。、8。、8。二[O、[O、的互为同

举例

素种核素位素

⑴同位素属于同种兀素，但不是同种原子。

⑵同位素化学性质基本相同。

联系⑶元素、核素与同位素之间的包含与被包含关系如图所示

为同位

迁移应用

1.230—和232Th是社的两种同位素，232"可以转化成233U。下列有关Th的说

法正确的是（）

A.Th元素的质量数是232

B.Th元素的相对原子质量是231

C.232Th转化成233U是化学变化

D.230Th和232Th的化学性质相同

【解析】选D。Th有质量数为230、232的两种同位素，因此无法确定Th的质

量数，A错误。不知230Th与232Th的丰度（即各自在自然界社元素中所占的百分

比），无法确定Th的相对原子质量,B错误。化学变化过程中原子种类不变，而

232Th转化为233U原子种类发生变化，C错误。23（）Th与232Th互为同位素,二者

化学性质相同，D正确。

2.16O和180是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的

是（）

A与18。互为同素异形体

B.监。与脂。核外电子排布方式不同

C.通过化学变化可以实现16O与出。间的相互转化

D.标准状况下，1L2U6O2和1L2U8O2均含NA个氧原子

【解析】选D。A项Jo与2互为同位素，错误；B项，】6（）与肥是氧元素

的不同核素，核外电子排布方式相同，错误；c项，16。与18。间的相互转化是

原子核发生变化，不能通过化学变化实现，错误；D项，标准状况下，11.2LI6O2

和11.2L叼2的物质的量均为0.5mol,均含NA个氧原子，正确。

教师

专用

1,重水（D2O）是重要的核工业原料，下列说法错误的是（）

A.北（D）原子核外有1个电子

B.与D互称同位素

C.H2O与D2O互称同素异形体

DJH218O与D216。的相对分子质量相同

【解析】选c。A正确；同位素是同种元素不同核素间的互称，B正确；同素异

形体是同一元素的不同单质，C错误；相对分子质量都是20,D正确。

2.稀土元素铺①y）在许多高新技术领域起着越来越重要的作用。下列关于l56Dy

和158Dy的说法正确的是（）

A.l56Dy的原子核中有156个中子

B.156Dy和158Dy是同一种核素

C.158Dy的原子核中有158个质子

D.l56Dy和158Dy互为同位素

【解析】选D。A.元素符号左上角为质量数，9口丫的原子质量数为156,质子

数为66,中子数=156-66=90,故A错误；B.156Dy和I58Dy中子数分别为156

-66=90、158-66=92,不是同一种核素,故B错误；C.稀土元素镐（Dy）原子

序数为66,l58Dy的原子核中有66个质子，故C错误；D.156Dy和®Dy的质量

数不同，质子数相同，中子数分别为156-66=90.158-66=92,互为同位素，

故D正确。

考点二：原子核外电子排布（应用性考点）

必备知识•夯实

一、能层和能级

1,能层与能级

原子核外电子是分层排布的,根据电子的

号岗…能量差异,可将核外电子分成不同的能层。

亳在多电子原子中，同一能层的电子，能量也可

庞缠…能不同，不同能量的电子分成不同能组一。

能层

—*二三四五.六七...

(7Z)

符号KLMN()PQ.......

能级1s2s至3s迎3d4s交.4d4f5s

容纳

2?6261()2610142

最多

电子

2818322n2

数

微点拨各能级所在能层的取值

ns(n>l),如Is、2s、...；

«p(n>2),如2p、3p、…；

nd(ra>3),如3d、4d、...；

刀f(/4),如4f、5f、…。

2.电子云与原子轨道

⑴电子云——核外电子的概率密度分布“看”起来像一片云雾，因而被形象地称

作电子云。

⑵原子轨道——电子云轮廓图

轨道电子的原子轨道呈琰爰对称

形状P电子的原子轨道呈哑铃状

•••

轨道能级Spdf

数目轨道L357•••

深思考

⑴相同能层上原子轨道的能量高低如何？

提小：ns<np<nd<nf......

⑵形状相同的原子轨道的能量高低如何？

提示：ls<2s<3s<4s...

「辨易错

⑴原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称为电子云。（x）

（2）电子云中的小黑点就是一个电子。（x）

（3）不同能层的相同能级的形状完全相同。（x）

二、基态原子核外电子排布

1.构造原理

基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：

QOOOO

OOO~^每-行对应■个能层

—

'短一个小圈表示一个典

泉圆圈间连接线的方向表示随核

电荷数递用而增加的电子填入能

级的顺序

2.排布规则

微点拨洪特规则特例

当能量相同的原子轨道在全满（p6、心、”）、半满量、d\f7）、全空量、d。、f°）

时原子的能量最低,如24Cr的电子排布式为[Ar]3d54sl,29Cu的电子排布式为

l0

[Ar]3d4s'o

3.电子能量高低的比较

电子

能虽

高低

比较

方法

表示

布的

子排

外电

子核

态原

4.基

为例

原子

以硫

方法

表示

图

示意

结构

原子

P4

P63s23

Is22s22

式

排布

电子

s23p4

[Nel3

式

排布

电子

简化

图

排布

电子

3p

3s

2p

2s

Is

用IHtl

川M

仙川

GU圜

式）

表示

（轨道

3s23P4

布式

子排

价电

光谱

原子

态与

子状

三、原

态

子状

1.原

原子

量的

低能

于最

…处

基态1

从

后，

能量

吸收

缙子

原子

.基态

由.

低能级

原子

状态的

能级

高

跃迁到

--,

----

谱

子光

2.原

:

和分类

⑴成因

及

子I

I基态居

形

光谱

射

必发

能情

放

量释

收能

吸

光谱更

吸收

原子

激发态

析。

谱分