高考化学一轮复习讲义（全国版） 原子结构、核外电子排布

第五章物质结构元素周期律

第26讲原子结构、核外电子排布

【复习目标】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关系。3.了解原子核外电子排布规律，掌

握原子结构示意图。

考点一原子结构核素同位素

■归纳整合夯实必备知识

1.原子构成

⑴构成微粒及作用

与质子数共同

TJ决定核素种类

1-质子一核电荷数一决定元素种类

决定主族元素的

-最外层电子数

化学性质

-各层电子数

(2)微粒间的数量关系

①阳离子的核外电子数=质子数一所带电荷数。

②阴离子的核外电子数=质壬数+所带电荷数。

(3)微粒符号周围数字代表的信息

元素化合价

质量数•L离子所带电荷数

・'Az\Arm±

质子数、-原子个数

2.元素、核素、同位素

（1）元素、核素、同位素的概念及关系

（2）同位素

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“六同”与“三不同”

质子数相同、、一，同一元素

核电荷数相同——0—位置相同

核外电子数相同化学性质相同

斗7中子数不同

不——质量数不同

回卜、物理性质不同

（3）常见的重要核素及其应用

核素2第Ullc彳H泡*io

用途核燃料用于考古断代刖氢弹不踪原子

r易错辨析」

1.中子数为10的氧原子：为0（）

2.核聚变如?H+归一犯e+血，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化（）

3.羽C1与%C1得电子能力几乎相同（）

4.一种元素只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子（）

5.所有的原子中都含有质子和中子，任何离子都有电子（）

6.质量数就是元素的相对原子质量（）

7.质子数相同的微粒不一定属于同一种元素（）

答案LX2.X3.V4.X5.X6.X

7.J

■专项突破提升关键能力

一、微粒中粒子数的计算

18

1.(1)1molH2O与］molD2O中子数之比为。

(2)已知阴离子R2一的原子核内有〃个中子，R原子的质量数为根，则vgR原子完全转化为

R2一时，含有电子的物质的量是o

…+w(m-71+2)

答案(1)1：1⑵一-mol

解析(2)质量数=质子数+中子数，则R的质子数为〃?一"，故R?一的核外电子数为(优一”+

7/7Q7P

2),如gR原子的物质的量为温莉荷三*=£mol,所以切gR?—含有电子的物质的量为

w,w(m~n+2)

mmolX(%—〃+2)=---moL

二、元素、核素、同位素的概念辨析

2.现有下列9种微粒：|H、田、盟、盟、4N、釜Fe3+、附2、的3。按要求完成以

下各题：

(1)忸、汨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o

(3)iFe2+的中子数为,核外电子数为o

(4)上述9种微粒中有种核素，含有种元素。

答案⑴核素同位素(2)玲。2、殁03

(3)3024(4)55

解析(1)口、彳H分别是氢元素的一种核素；口、彳H是质子数相同而中子数不同的氢元素的

不同原子，它们互称为同位素。

(2)为02和增。3是同种元素组成的不同单质，为氧元素的同素异形体。

(3)ggFe2+的中子数为56-26=30,核外电子数为26—2=24。

(4)9种微粒中有5种核素：口、汨、整C、长、号N,有5种元素H、C、N、Fe、0。

-方法点拨

求一定质量的某物质中粒子数的答题模板

物质的质量—摩尔质量(来自质量数)，物质的量一分子或离…某粒子个数>指定粒子的物质的量

XNA粒子数。

考点二原子核外电子排布

■归纳整合夯实必备知识

1.核外电子排布规律

能量规律一离核由近到远,电子能量由低到高

［每层最多容纳的电子数为在2

数量%•律」J最外层不超过S个(K层为最外层时

］不超过2个)

〔次外层不超过四个

2.原子结构示意图

电子层

层内电子数

元素符号原子核核内质子数

3.常见短周期元素原子核外电子排布规律

(1)电子层数与核外电子总数相等的元素是

(2)最外层有1个电子的元素是H、Li、Na。

(3)最外层有2个电子的元素是He、Be、Mg。

(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar。

(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C；是次外层电子数3倍的元素是Q；是次外

层电子数4倍的元素是Ne»

(6)最外层电子数是内层电子数一半的元素是Li、P。

(7)电子层数与最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。

(8)电子总数为最外层电子数2倍的元素是Beo

(9)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素是Li、Si。

4.核外电子排布与元素性质的关系

(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4,较易失去电子,形成阳离子，表现出还原性,

在化合物中显正化合价。

(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4,较易修到电子，活泼非金属原子易形

成阴离子，在化合物中主要显负化合价。

(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氢为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常

表现为0价。

r易错辨析」

1.两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同（）

2.某原子M层上电子数为L层电子数的4倍（）

3.某元素原子最外层电子数为1,该元素一定是金属元素（）

4.同一元素的不同核素原子核外电子排布不同（）

5.最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子（）

6.除Li外的碱金属原子次外层都有8个电子（）

答案l.X2.X3.X4.X5.X6.V

■专项突破提升关键能力

1.已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次增大，X原子的电子层数与它的核

外电子总数相等，而Z原子的最外层电子数是次外层的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态

化合物，则下列说法错误的是（）

A.Y和Z可以组成一种Y和Z的质量比为7:8的化合物

B.X、Y、Z可以组成一种盐

C.X和Z可以组成原子个数比分别为1：1和2：1的常温下呈液态的两种化合物

D.由X、Y、Z三种元素中的任意两种组成的10电子微粒有2种

答案D

解析由题中信息易推出X、Y、Z分别是H、N、OoN、。可以组成NO,其中N、O两种

元素的质量比为7：8,A项正确；H、N、O可组成NH4NO3,B项正确；H、O可组成H2。、

H2O2两种常温下呈液态的化合物，C项正确；H、N、O中的任意两种元素组成的10电子微

粒有H2O、NH3、NHl、OH，H3O+等，N与O不能组成10电子微粒，D项错误。

2.在第w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〃一1层相同，当

它作为原子的次外层时，其电子数比”+1层最多能多10个，则此电子层是（）

A.K层B.M层C.L层D.N层

答案B

解析第”电子层作为最外层时，最多只能容纳8个电子，所以”一1层应为8个电子，为L

层，则w应为M层；若第“电子层为次外层，则”+1为最外层，则次外层电子数最多为10

+8=18,则进一步证明w为M层。

3.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图转化关系。

（1）如果A、B、C、D均是10电子的微粒，请写出：

A的化学式：；D的化学式：________________________________________

（2）如果A和C是18电子的微粒，B和D是10电子的微粒，请写出A与B在溶液中反应的

离子方程式：。

答案⑴N由（或HF）H2O（2）H2S+Oir=HS-+比0（或H2s+2OIT=S2—+2比0）

解析（1）10电子微粒A、B反应得到两种10电子微粒，应是NH：+OH-=^=NH3t+H2O

或HF+OH-=F—+H2O,可推知A为NH1,B为OH,C为NH3,D为H2O或A为HF,

B为OH,C为F,D为H2O。（2）如果A、C均是18电子的粒子，B、D是10电子粒子，

2-

结合转化关系，可推知A为H,S.B为OH,C为HS「或S,D为H2O,A与B在溶液中

2-

反应的离子方程式：H2S+OH=HS+H2O或H2S+2OH=S+2H2O»

■方法点拨

寻找“10电子”微粒对1“18电子”微粒的方法

⑴“10电子”微粒

N3-O2-

1t

NH£OH-r出发点

-HF-（Ne）一

CH4-NH3"—H2O-*Na+fMg2+

1’1/

NH：H3O+AF+

（2）“18电子”微粒

S2--HS-C1-

II出发点

SiH,-PH,-H2s—HC1-/A?）—

一电子微粒

—F、—OH、—NH2>CH,（9x2）

CH3—CH3.H2N—NH2,HO—OH、F—F、F—CH,、

CH3—OH•…

真题演练明确考向

1.（2021■广东1月适应性测试，4）“原子”原意是“不可再分”的意思。20世纪初，人们才

认识到原子不是最小的粒子。从电子层模型分析,Ca原子核外N能层中运动的电子数为（）

A.8B.2C.18D.10

答案B

（+20）2882

解析Ca原子结构示意图为"））,第4层有2个电子，故N能层运动的电子数有2

个，故选B。

2.（2021•浙江6月选考，6）下列说法正确的是（）

A.C60和C70互为同位素

B.C2H6和C6H14互为同系物

C.CO和CO2互为同素异形体

D.CH3coOH和CH3OOCH是同一种物质

答案B

解析同种元素的不同种核素互为同位素，C60和C70为C元素的两种不同单质，不互为同位

素，A错误；C2H6和C6H14均为烷烧，二者结构类似，分子组成上相差4个“CH2”原子团，

二者互为同系物，B正确；同种元素的不同种单质互称同素异形体，CO和CO2为C元素的

两种不同氧化物，二者不是单质，不互为同素异形体，C错误；两种物质的结构不同，不是

同一种物质，二者互为同分异构体，D错误。

3.（2021•北京，2）下列有关放射性核素旅（阴）的表述不正确的是（）

A.恒原子核外电子数为1

B.汨原子核内中子数为3

C.汨2与H2化学性质基本相同

D.?H2O具有放射性

答案B

4.（2021・河北，5）用中子轰击夕X原子产生a粒子（即氢核，He）的核反应为双+H-4Y+狂Ie。

已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是（）

A.H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液

B.Y单质在空气中燃烧的产物是丫2。2

C.X和氢元素形成离子化合物

D.6丫和7丫互为同素异形体

答案A

解析H3BO3为硼酸，NaOH溶液具有腐蚀性，若不慎将NaOH溶液溅到皮肤上，则需用大

量水冲洗，同时涂抹H3BO3以中和碱液，A正确；Y为Li,在空气中燃烧的产物只有Li2。，

B错误；X为B,与H元素会形成BHj或B2H4等硼氢化合物，B元素与H元素以共价键结

合，属于共价化合物，C错误；6/和7口两者的质子数均为3,中子数不同，所以两者互为

同位素，D错误。

5.（2020•全国卷I,11）1934年约里奥・居里夫妇在核反应中用a粒子（即氢核拓e）轰击金属原

子犷X,得到核素理比，开创了人造放射性核素的先河：夕X+，He-z/Y+血。其中元素X、

Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是（）

AjX的相对原子质量为26

B.X、Y均可形成三氯化物

C.X的原子半径小于Y的

D.Y仅有一种含氧酸

答案B

解析由守恒关系可知元素X的质量数为27,欺的相对原子质量近似等于该原子的质量数，

A项错误；X与Y最外层电子数之和为8,质子数相差2,且X为金属元素，可推知X为

A1元素，Y为P元素，二者都有+3价，都可以形成三氯化物，B项正确；同一周期主族元

素自左向右，原子半径逐渐减小，故A1的原子半径大于P,C项错误；P元素的含氧酸有

H3Po4、H3Po3、H3P。2等，D项错误。

6.（2020•浙江1月选考，16）下列说法正确的是（）

A.同一原子，在离核较远的区域运动的电子能量较高

B.原子核外电子排布，先排满K层再排L层、先排满M层再排N层

C.同一周期中，随着核电荷数的增加，元素的原子半径逐渐增大

D.同一周期中，IIA与IIIA族元素原子的核电荷数都相差1

答案A

解析同一原子中，能量高的电子在离核较远的区域运动，A项正确；原子核外电子排布，

不是先排满M层再排N层，如钾原子的M层有8个电子，N层有1个电子，B项错误；同

周期中，随着核电荷数的增大，原子半径逐渐减小，C项错误；同周期HA族和IIIA族元素

原子序数之差可以是1或11或25,D项错误。

课时精练

1.镉（Cd）是一种重金属元素，有多种核素，下列关于器Cd和致Cd说法正确的是（）

A.我Cd和罪Cd属于两种不同的元素

B.器Cd和孤d质量数相同

C遂Cd和泰Cd是同一种核素

D.器Cd和致Cd互为同位素

答案D

解析iCd和就d都属于Cd元素，A错误；器Cd的质量数为95,翳Cd的质量数为97,B错

误；具有一定数目质子和一定数目中子的原子称为核素，器Cd和骸Cd属于不同种核素，C错

误；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，器Cd和器Cd互为同位素，

D正确。

2.有5种微粒分别是相X、殁Z、判Q+、豺R、弗M,其中所含元素种类为（）

A.2种B.3种C.4种D.5种

答案B

3.下列叙述正确的是（）

A.两种粒子，若核外电子排布完全相同，则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.两原子，如果核外电子排布相同，则一定属于同种元素

D.阴离子的核外电子排布一定与比它原子序数小的稀有气体元素原子的核外电子排布相同

答案C

解析两种粒子，若核外电子排布完全相同，则其化学性质不一定相同，如钠离子和氟离子，

A项错误；凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H+,B

项错误；两原子，如果核外电子排布相同，那么质子数相同，则一定属于同种元素，C项正

确；阴离子是原子得电子后的离子，则阴离子的核外电子排布与同周期的稀有气体元素原子

的核外电子排布相同，D项错误。

4.下列离子化合物中，阴、阳离子的电子层结构相同的是（）

A.NaClB.LiClC.MgOD.Na2s

答案C

解析A项，氯离子电子层比钠离子多一个，电子层结构不同，错误；B项，氯离子电子层

比锂离子多2个，电子层结构不同，错误；D项，硫离子比钠离子多1个电子层，电子层结

构不同，错误。

5.有A、B两种元素，已知元素A的核电荷数为a,且A3-与B"+的电子排布完全相同，则

元素B的核电荷数为（）

A.a—n-3B.a—几+3

C.一3D.〃+〃+3

答案D

解析A元素原子的核电荷数为〃，原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数，则其核外

电子数为a;A原子得到3个电子形成A3-,则A?一的核外电子数为a+3,B原子失去n个

电子形成B#,设B的核电荷数为x,由于A3-与B"的电子排布相同，贝ha+3=x—w,解

得：x=a+〃+3。

6.2020年4月，我国自主设计，被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得

重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的笊和笳。下列叙述错误的是（）

A.笊原子的相对原子质量约为2

B.旅原子内中子数和核外电子数之差为1

C.笊原子和旅原子互为同位素

D.海水中的H2O与D2O互为同素异形体

答案D

解析人原子的中子数为1,质子数为1,相对原子质量约为2,故A正确；氤原子内中子数

为2,核外电子数为1,故B正确；电原子和氟原子的质子数均为1,中子数分别是1和2,

九原子和氤原子互为同位素，故C正确；海水中的H2O与DzO是化合物，不是同种元素组

成的不同单质，不互为同素异形体，故D错误。

7.医学界通过用14c标记的C60发现了一种C60的较酸衍生物，这种竣酸衍生物在特定条件

下可以通过断裂DNA抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关14c的叙述正确的是（）

A.与12c60的碳原子化学性质不同

B.与14N含的中子数相同

C.14c60是12c60的同素异形体

D.与12c互为同位素

答案D

解析同一种元素的化学性质是一样的，14c与12c60中碳原子的化学性质相同，故A错误;

14c和"N的中子数分别为8、7,故B错误；14c60与12c60是碳元素的同种单质，不互为同素

异形体，故C错误。

8.镇（Me）是一种人工合成的元素，同位素第Me的原子核内的中子数与核外电子数之和是

（）

A.58B.173C.288D.403

答案C

①N22H2；+；

9.现有下列几组粒子：、CO、C②NH，H3O,OH③C于、O/、CN-S④PO1、

SOF>C104o对上述四组粒子归类正确的是（）

A.质子数相等、电子数和原子数不相等：①

B.质子数和电子数相等、原子数不相等：②

C.电子数相等、质子数和原子数不相等：③

D.原子数和电子数相等、质子数不相等：④

答案D

解析阳离子：电子总数=质子总数一所带的电荷总数；阴离子：电子总数=质子总数+所

+

带的电荷总数。①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都等于14,原子数不等；②NH:、H3O,

OJT的原子数和质子数不等，电子数都为10;③C夕、O/、CN-的原子数和电子数都相等，

质子数不同；④P、S、C1所含的电子数分别为15、16、17,酸根离子中所含氧原子数均相

等，所带负电荷数依次为3、2、1,三种酸根离子所含的总电子数、原子数相等，但三种酸

根离子的质子数不相等。

10.下列说法正确的是（）

A.由H、D、T与mo、17。、18。相互结合为水，可得*种水分子，相对分子质量不同的水

分子种数为8种

B.H2、D2、T2互为同素异形体

C.4、D?、T2在相同条件下的密度之比为1：2：3

D.笊、旅发生核聚变成为其他元素，属于化学变化

答案c

解析H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与"o、u。、18。构成水

分子，共有6义3=18种，相对分子质量介于18〜24之间，相对分子质量不同的水分子种数

共有7种，A项错误；H2、D?、T2均为氢气单质，化学性质相同，属于化学范围内的同一种

物质，B项错误；H2、Dz、T2在相同条件下的密度之比等于气体的相对分子质量之比，即三

者的密度之比为2：4：6=1：2：3,C项正确；电、氤发生的核聚变属于核反应，不是化学

变化，D项错误。

11.据国外媒体报道，“火星快车”号和“金星快车”号探测器分别在火星和金星大气层中

发现了一种非常特殊的气态化合物。这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被成倍

地放大，而且可能会在火星上也诱发温室效应。该化合物的化学式为160cl8。。下列说法正

确的是()

A.相同条件下，16OC18。与160cl6。的密度相同

B.16OC18O与160cl6。互为同位素

C.16OC18O与Na2i6O2反应生成的氧气中没有18O

D.16OC18O与16OC16O的化学性质不同

答案C

解析A项，同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，由于16OC18。与16OC16。

的相对分子质量不同，故二者的密度不同，错误；B项，质子数相同、中子数不同的原子互

为同位素，16OC18。与160cl6。为化合物，不互为同位素，错误；C项，在Na2O2与C02的

反应中，产物氧气中的氧原子来自过氧化钠，故16OC18。与Na216()2反应生成的氧气中没有

18O,均为16(3,正确；D项，16OC18。与16OC16O的组成元素完全相同且结构相同，属于同

种物质，化学性质相同，错误。

12.某元素的一种同位素X原子的质量数为4它与2H原子组成2H,“X分子，此分子含N

个中子，在ag2H,“x中所含电子的物质的量是()

a

A(A—?/+m)mol

'A+2m

B焉#一"mol

a

c(A—A^+m)mol

'A+m

a

D(A—N+2m)mol

'A+2m

答案D

解析2HmX分子含N个中子，则X原子含中子数为(N—m)，由X原子的质量数为A可知，

质子数为(A—N+根)，则每个2HMX分子含有质子数为(A—N+2m)，〃g2HmX的物质的量为

五为mol,因中性分子中质子数等于电子数，则qg2H,〃X中所含电子的物质的量是五为(A

-N+2m)mol,故选D。

10

13.我国科学家通过测量SiO2中26Al和Be两种核素的比例来确定“北京人”年龄，这种

测量方法叫铝被测年法。下列关于26Al和10Be的说法不正确的是()

A.lOBe和9Be是中子数不同质子数相同的不同原子

B."Be的原子核内中子数比质子数多

C.5.2g26AF+中所含的电子数约为1.2X1023

D.26Al和26Mg的质子数、中子数和核外电子数都不相同

答案C

解析i°Be和9Be互为同位素，中子数不同质子数相同，A项正确；1°Be的原子核内，质子

数为4,中子数为10—4=6,中子数比质子数多，B项正确；5.2g26Al3+中所含的电子数约

为26g：m〉iX(13—3)XNA-1.2><1024,c项错误；26Al和26Mg的质子数分别为13、12,中

子数分别为13、14,核外电子数等于质子数，故两者所含质子数、中子数和核外电子数都不

相同，D项正确。

14.现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示：

元素编号元素性质或原子结构

X周期序数=主族序数=原子序数

Y原子最外层电子数为。，次外层电子数为6

Z原子L层电子数为M层电子数为〃一Z?

M单质在自然界中的硬度最大

N位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍

(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称：X,

Y,Z,No

(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合

下列要求的分子式：

①含101且呈正四面体结构的分子：；

②含14屋的双原子分子：；

③含16屋且能使滨水褪色的分子：