原子结构-人教版高一化学知识总结与练习讲义

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

4.1.1原子结构

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01/学习目标明确内容要求,落实学习任务

02/思维导图构建知识体系,加强学习记忆

03/知识导学梳理教材内容,掌握基础知识

04/效果检测课堂自我检测,发现知识盲点

05/问题探究探究重点难点,突破学习任务

06/分层训练课后训练巩固,提升能力素养

part.

学习目标

1.知道原子的构成，了解质量数概念及其与质子数和中子数之间的关系。

2.知道核外电子能量高低与电子分层排布的关系。

3.能够根据核外电子排布规律写出常见1〜20号元素原子及离子的结构示意图。

4.通过阅读“科学史话”，了解“原子结构模型的演变“，增强科学探究精神和社会责任感。

重点:原子中核电荷数、质子数、夜外电子数、中子数、质量数之间的相互关系，掌握质量数和符号A、

X、Z的含义，并明确各微粒之间的关系。

难点:原子核外电子的排布规律，1・20号元素的原子结构示意图c

E。秀思维导图

构成原子的触汲作用

原子构成—

盒应符号周围数字的含义

原子结构电子层

不同电子层的表示及能量关系

激卜电子耳而规律

核外电子排布——函卜电子宫雨的表示方法

核外电子科而与元素性^的关系

1~18号元素原子结构的特殊关系

常见“10电子”"18电子"微粒

part.

VO知识导学

一、原子构成

1.构成原子的微粒及作用

(1)构成原子的微粒：原子是由居丁原子中心的带正电的屋壬核和核外带负电的核处虹构成的。原子核

由质子和中子构成。

(2)构成原子的微粒的作用

'(质子Z个——决定兀盍的种类

原子核,在质子数确定后

原子ux)］、|中子团一z个］决定原子种类同位素

、核外电子z个一最外层电子数决定元素的化学性质

2.质量数：

(1)概念：将原子核内所有质子和中子的相对质最取近似整数值相加,所得的数值叫做质最数，常用土表

zj'o

(2)构成原子的粒子间的关系

□原子中：质子数亿)=核电荷数=核外电子数;

匚质量数(4)=质子数(Z)+中子数(N)；

□阳离子的核外电子数=质子数一阳离了一所带的电荷数;

口阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。

(3)原子构成的表示方法：用以表示，■表示质量数,Z表示核电荷数。

【特别提醒】口并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如IH原子核内无中子。

35

二在原子中，质子数一定等于核外电子数，但不一定等于中子数。如］7cl中的质子数为17,中子数为18。

3.微粒符号周围数字的含义

元素化合价

原子的质晶数—J,,L离子所带电荷数

粒子个数一心X：士

原子的质子数一/粒子中所含原子数

二、核外电子排布

1.电子层：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。

如图为电子层模型示意图:

2.不同电子层的表示及能量关系

电子层数1234567

字母代号KLMN0PQ

各电子层由内到外

离核远近口近到远

能量高低由低到高

3.核外电子排布规律

各电子层的电子数

核电荷数元素名称元素符号

KLMN0P

2氮He2

10岚Ne28

18氮Ar288

36氧Kr28188

54包Xe2818188

86氨Rn281832188

（1）能量规律：离核由近到远，电子能量由低到高，电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下

一层。

（2）数量规律

□原子核外各电子层最多容纳结个电子。

匚原子最外层电子数不能超过&K层为最外层时不能超过2），次外层电子数不能超过我，倒数第三层电子

数不能超过32o

□次外层最多能容纳的电子数不超过坨个。

【特别提醒】□核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可排

18个电子，而当它是最外层时，最多排8个电子。

核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制，

4.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图

（1）原子结构示意图

-用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。如钠的原子结构示意图：

口用弧线友示电了一层。/一蚯1

匚弧线上的数字表示该电子层上的蚯数。

/W、每层内电子数

口原子结构示意图中，核内质子数=核外蚯数。

粒子符号原子核核内子子数

（2）离子结构示意图

匚金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层。

非金属元素的原子得电子形成简单离子时，电子层数不变。

\

0\+e\

F27-2

/y>F/

5.核外电子排布与元素性质的关系

n金属元素原子的最外层电子数一般小于%较易失去电子,形成也离子，表现出还原性,在化合物中显亚

化合价。

口琲金属元素原子的最外层电子数一般大广或等「4,较易得到电子，活泼非金属原子易形成胆离子，表现

出氧化性,在化合物中主要显负化合价。

匚稀有气体元素的原子最外层为&电子（氮为2_电子）稳定结构，不易失去或得到电子,通常表现为0_价。

6.1〜18号元素原子结构的特殊关系

特殊关系对应元素

最外层电子数等于次外层电子数的一半Li、Si

最外层电子数等于次外层电子数Be.Ar

最外层电子数等于次外层电子数的2倍C

最外层电子数等于次外层电子数的3倍0

最外层电子数等于次外层电子数的4倍Ne

最外层电子数等于电子层数H、Be、Al

最外层有1个电子H、Li、Na

最外层有2个电子He、Be、Mg

7.常见"10电子"18电子”微粒

口“10电子''的微粒：

FOHNH；

Mg2"-Na，一（i^*HF一耳0-N『CH,

II

H3O*NH；

分子离子

一核10电子NeN3一、。2一、F，Na+、Mg2+、Al3+

二核10电子HFOH

三核电子

10H2ONH£

四核10电子H3O+

NH3

五核电子

10CH4NH4

常见的“18电子”的微粒:

分子阳离子阴离子

2

Ar、HC1、H2S、PH3、SiFh、F2、H2O2、N2H4K\Ca2,P3\s\HS\cr

□其他等电子数的粒子

a."2电子'’的粒子：He、H、的鼠Be2卡、Ik。

b.“9电子”的粒子：一F、一OH、一NIL

c.“14电子”的粒子：Si、N2、CO、CN，

d“16电子”的粒子：S、Ch。

口质子数及核外电子总数均相等的粒子

a.Na+、NH；、H”；

b.HS\cr；

c.F\OH，NHi：d.N2、CO等。

【思考与讨论】p87参考答案:

根据稀有气体元素原子的电子层排布，发现的规律如下：

(1)当K层为最外层时，最多能容纳的电子数为2；除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子

数为8。

(2)当K层为次外层时，最多容纳的电子数为2：当L层为次外层时，最多容纳的电子数为8：当M层为

次外层时，最多容纳的电子数为18；当N层为次外层时，最多容纳的电子数为18。

(3)第n层最多能容纳的电子数为2n2个。

(4)1〜2()号元素原子结构示意图

O)

氢(H)

«(U)依(Be)即⑻或(C)氤(N)K(0)氧(F)氟(Ne)

CB0))CBO))Ci^〉》(*27)^^Q)))

48(Al)发(Si)总(P)<(S)氯(CDfc.(Ar)

04效果检测力

1.请判断下列说法的正误（正确的打7”,错误的打“X”）

（I）O；和S2-具有相同的质子数和电子数。（）

（2）元素是具有相同质子数的一类原子的总称。（）

（3）232Th转化成233U是化学变化。（）

（4）核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。（）

（5）也和核内中子数相差1。（）

（6）中子数为10的氧原子：’；0。（）

（7）所有的原子中都含有质子和中子，任何离子都有电子。（）

（8）质子数相同的微粒不一定属于同一种元素。（）

（9）2酎核外电子数为2。（）

（10）若两种微粒的质子数和核外电子数均相同，则它们可能是两种不同元素的原子和离子。（）

【答案】（1）V（2）V（3）x（4）x（5）<（6）x（7）x（8）«9）x（10）x

2.元素符号周围不同位置数字的含义

②③④

①⑤

匚号位：左下角表示；口号位：左上角表示；匚号位：正上方表示:□

号位：右上角表示；口号位：右下角表示。

【答案】□质子数□质量数口化合价口该微粒所带电荷数□组成该微粒的X原子的个

数

【解析】匚号位：左下角表示质子数；口号位：左上角表示质量数；口号位：正上方表示化合价；□号位:

右上角表示该微粒所带电荷数：匚号位：右下角表示组成该微粒的X原子的个数。

3.完成下列表格

微粒符号质子数电子数结构示意图

C

—2018——

C1-17

【解析】C是6号元素，质子数为6、电子数为6,原子结构示意图为,电子式为-c・；质子数

为2。、电子数为18的微粒是Ca2*Ca2+结构示意图为硒务，Ca?+的电子式为Ca”：C「质子数为17、

••

电子数为18；cr结构示意图为也］88；C「的电子式为DC1：］-

・・

part.

05问题探究

A问题一原子的表示方法及各微粒数目之间的关系

【典例1】［Ra可用于辐照治疗癌症，下列关于二Ra说法正确的是

A.核电荷数为138B.核外电子数为226C.中子数为88D.质量数为226

【答案】D

【解析】A.第Ra的核电荷数等于质子数等于核外电子数等于肾，A错误；B.第Ra的核外电子数等于核

电荷数为88,B错误；C.谓Ra的中子数等于质量数减去质子数，为226-88=138,C错误；D.守R”中左

上角数据表示质量数，邕Ra的质量数为226,D正确；故选D。

【解题必备】原子结构与同位素的认识误区

（1）原子不一定都有中子，如IH。

（2）质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH。

（3）核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如AP+与Na+、广等，NH；与OH一等。

（4）不同的核素可能具有相同的质子数，如IH与泡；也可能具有相同的中子数，如印C与30；也可能具有

相同的质量数，如甲C与苧N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如IH与gc。

（5）同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。

（6）不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。

8587

【变式皿】中国科学家首次实现了两个异核原子（1个37处原子和1个37处原子）的量子受控非门和量子纠

87

缠，下列有关37社的说法正确的是

A.质子数为87B.核外电子数为37

C.中子数为37D.质量数为50

【答案】B

【解析】原子符号中左上角为质量数，左下角为质子数，原子口质子数=核电荷数=核外电子数，质量数

=质子数+中子数，据此分析判断。

87

37处原子中质子数=核电荷数=37,质量数=87,中子数=87—37=50,只有B项正确。

【变式I2】核内中子数为N的R2+,质量数为A,则agR2+中含有的电子数物质的量为

aa

A.A（A—N）molmolB.A（A—N+2）mol

aa

C.A_2（A—N—2）D.A（A—N—2）mol

【答案】D

aga

【解析】1个R2+中含有的电子数为A—N—2,agR2+的物质的最为Ag-mo「=Amol,故agR2+中含有的

电子数物质的量为太（A—N—2）mol,故选D项。

A问题二原子的核外电子排布规律判断及其应用

【典例2］下列说法肯定错误的是（）

A.某原子K层上只有一个电子

B.某原子M层上的电子数为L层上电子数的4倍

C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍

D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等

【答案】B

【解析】A.氢原子K层上只有一个电子，A正确；B.若某原子M层上的电子数为L层上电子数的4倍，

则M层上的电子有32个，因M层最多有18个电子，B错误；C.离子M层上和L层上的电子数均为K层

的4倍，则M、L层均有8个电子，符合电子排布规律，C正确；D.03最外层电子数和核电荷数均为8,D

正确；答案选B。

【解题必备】1、核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不

是俵外层时，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。

2.核外电子排布相同的微粒，其化学性质不一定相同，如S2,CFo若属于同位素的不同核素，其化学性

质是相同的,如旧、田、IHO

【变式2・1】下列离子中，所带甩荷数与该离子的核外电子层数相等的是

A.Mg?+B.Na+C.AP+D.K/

【答案】A

【解析】A项，Mg2一带2个单位的正电荷，核外电子数为1(),有2个电子层数，所以带电荷数与该离子的

核外电子层数相等，正确；B项，Na+带1个单位的正电荷，核外电子数为10,有2个电子层数，所以带电

荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；C项，AP+带3个单位的正电荷，核外电子数为10,有2个

电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误；D项，K-带1个单位的正电荷，核外电

子数18,有3个电子层数，所以带电荷数与该离子的核外电子层数不相等，错误，答案选A。

【变式2-2】某元素原子L层上的电子数是K层.上的3倍，此元素是

A.氟B.氧C.氮D.碳

【答案】B

【解析】根据原子核外电子的排右规律可知其电子排布为该元素是氧元素;

故答案为：B<.

A问题三微粒的结构示意图

【典例3】今有四种粒子的结构示意图，下列说法正确的是

A.它们表示四种元素B.□表示的是阳离子

C.□表示的元素是金属元素D.口口表示的是阳离子

【答案】C

【分析】根据结构示意图可判断匚是。2一，匚是Mg,匚是Na+,匚是Mg2+,据此解答。

【解析】A.不同种元素最本质的区别是质子数不同，□和=1核内质子数相同，属于同一种元素，图中共表

示3种元素，故A错误；B.在口中核内质子数等于核外电子数，为镁原子，故B错误；C.粒子口的质子

数是12,属于镁元素，是金属元素，故C正确；D.粒子匚质子数为8,核外电子数为10,质子数小于核外

电子数，为阴离子，故D错误；故答案选C。

【解题必备】(1)原子结构示意图

口用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。如钠的原子结构示意图:

，用弧线表示电子层。

匚弧线上的数字表示该电子层上的电子数。

原子结构示意图中，核内质子数=核外电子数。

（2）离子结构示意图

金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时，电子层数减少一层。

非金属元素的原子得电子形成简单离子时，电子层数不变。

【变式3-1】卜列微粒结构示意图错误的是

A.C1的结构示意图：电笳

B.钠离子的结构示意图：♦碗•

C.S?-的结构示意图：逊沿

D.镁离子的结构示意图：磅

【答案】D

【解析】A项，C「核外有18个电子，结构示意图为④》方正确；B项，钠离子失去了一个电子，核外有

10个电子，结构示意图为。）》），正确；C项，S2-的核内有16个质子，核外有18个电子，核外电子分

层排布，其结构示意图为翁））），正确；镁离子的结构示意图：磅，错误，答案选D。

【变式3-2］下列能正确表示Mg的原子结构示意图的是

C.^12^1

A.B.D.

【答案】D

【解析】Mg原子核外有12个电子，分布在3个电子层，最外层有2个电子，Mg的原子结构示意图的是

故D正确。

分层训练”

基础强化

1.不同元素的原子

A.质子数一定不等B.中子数一定不等

C.质量数一定不等D.最外层电子数一定不等

【答案】A

【解析】A.质子数决定着元素的种类，不同元素的原子，质子数一定不相等，A正确；B.不同元素的原

子，中子数可能相等，B错误；C.质量数等于质于数加上中于数，不I可元素原子的质量数可能相等，C错

误；D.同主族元素原子的最外层电子数相等，D错误：故选A。

2.硫同位素作示踪剂在化学、地球化学、农业科学和环境科学研究中都有广泛的应用。下列说法正确的是

A.中子数为20的硫原子：为S

B.32sFs3S的性质完全相同

C.34s与36s2-的质子数之差为2

D.中子数为18的硫离子的结构示意图：（H6）^8

j））

【答案】D

【解析】A.中子数为20的硫原子的质子数为16、质量数为36,核素的符号为::S,故A错误；B.32S^S?6S

的化学性质几乎完全相同，物理性质不同，故B错误；C."S与的质子数相同，电子数之差为2,故

C错误；D.中子数为18的硫离子的核电荷数为16,核外有3个电子层，最外层电子数为8,离子的结构

示意图为288,故D正确；故选D。

3.嫦娥五号带回的月壤中含有大量安全无污染的核聚变原料Hc-3（如图所示），下列关于Hc-3的说法正确的

是

A.He-3是一种新元素

B.He-3原子中含有1个质子，2个电子

C.He-3原子中含有3个质子，没有中子

D.Hc-3原子中含有2个质子，1个中子，2个电子

【答案】D

【解析】A.He-3的质子数为2,属于然元素，不是一种新元素，故A错误；B.He-3原子中含有2个质子、

2个电子，故B错误；C.He-3原子的质量数为3,质子数为2,则中子数为3—2=1,故C错误；D.He-3

原子的质量数为3,质子数为2、电子数为2,则中子数为3—2=1,故D正确；故选D。

4.；：Lu是一种重要的核素，可用于制备治疗肿瘤的具有靶向功能的放射性药物。下列关于；：Lu的说法不

正*确»的是

A.核电荷数为71B.核外电子数为106c.中子数为106D.质量数为177

【答案】B

【解析】A.“的质子数为71,核电荷数为71,故A正确；B.彳〃的质子数为71,核外电子数为71,

故B错误；C.祟〃的质量数为177,质子数为71,中子数为177-71=106,故C正确；D.并。的质量数

177,故D正确；故答案为B.,

5.原子序数为94的钵-群u）是一种具有放射性的核素，下列关于甯Pu的说法中正确的是

A.中子数是94B.核外电子数239C.质子数是145D.质量数是239

【答案】D

【解析】A.中子数=质最数■质子数，为239-94=145,故A错误；B.核外电子数=质子数，故核外电子数

为94,故B错误；C.质子数在元素符号的左下角，为94,故C错误；D.质量数在元素符号的左上角，

为239,故D正确；故答案选D。

6.与OH-具有相同电子总数和质子总数的微粒是

A.K+B.Na+C.PD.Nc

【答案】C

【分析】OH-具有9个质子和10个电子。

【解析】A.K+中具有19个质子数和18个电子，与OH•质子数和电子数均不同.A错谩：B.Na+中具有

11个质子和10个电子，与OH-质子数不同，B错误；C.F中有9个质子和10个电子，与OH•质子数和电

子数均相同，C正确；D.Ne中有10个质子和10个电子，与OH-质子数不同，D错误；故选C。

7.下列说法中正确的是

A.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

B.非金属元素呈现的最低负化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数

C.最外层有2个电子的原子都是金属原子

D.最外层有5个电子的原子都是非金属原子

【答案】A

【解析】A.非金属元素呈现的最高化合价等于元素原子的最外层电子数，A正确；B.非金属元素呈现的

最低负化合价，等于其原子达到最外层8个（H最外层2个）电子稳定结构所需得到的电子数，其绝对值等于

8减去该子的最外层电子数，B错误；C.He为非金属元素，最外层有2个电子，C错误；D.Sb、Bi是第

CA元素，二者都是金属元素，它们的最外层都有5个电子，因此最外层有5个电子的原子不一定都是非金

属原子，D错误；故合理选项是A。

8.I.电子在原子核外的区域内作高速运动，根据电子的能量高低划分为电子层，在各电子层上电子的排布

也遵循着一定的规律。一些粒子的结构都可用下面的示意图来表示，且0<%8。

（1）若x=12时对应的元素为A,则丫=:

（2）若某粒子带一个单位正电荷，则该粒子的化学符号为：

（3）若x=10,与其电子数相同的的微粒有（各举I个例子，可以是多核微粒）:正离子，负离子,

分子o

H.回答下列问题：

（4）原子核外电子是分层排布的，当N层为最外层时，最多可容纳电子数是；

（5）某元素原子,L层上的电子数是M层电子数的两倍，中子数为15,可表示相关信息的原子符号为；

（6）原子核外电子排布可以用原子结构示意图简明的表示，如：

.④力⑨斗

微粒d在化学反应中容易______〔选填“得至『'或"失去”）电子，达到_______结构；这些微粒中的稀有气体元

素是；A?*离子的核外电子排布与这种稀有气体原子的核外电子排布相同，则A?+的结构示意图

为o

【答案】（1）8（2）Na，

（3）Na-（或Mg2+、Al3\H3O，NH：）F（或0〉、冲-、OH）H2O或HF或NH3或CH4

（4）8（5）::Si

⑹失去稳定Ne2R

【解析】（1）若x=12,则A为Mg,质子数为12,失去2个电子后成为Mg2+,最外层有8个电子，故y=8；

（2）若某粒子带一个单位正电荷，则该粒子核内质子数为11,为Na1（3）若x=l（）,则为Ne,电子数是

10,10个电子的微粒中，阳离子芍Na+、Mg2+、A13+、H3O+、NH；,阴离子有P、O2\N3\OH,分子有

H2O>HF、NH3、CH40

（4）原子核外电子排布规律为最外层容纳电子数最多为8（K层为最外层最多为2）；

（5）L层上的电子数是M层电子数的两倍，则M层电子数为4,该元素原子核外有14个电子，原子核电

荷数为14,该元素为Si,原子的中子数为15,质量数为14+15=29,则该原子符号为::Si；

（6）微粒d原子核内有11个质子，为Na原子，最外层有I个电子，不稳定容易失去1个电子，形成Na+

稳定的电子层结构：c表示的稀有气体元素是Nc；A2+离子为Mg2+,A?+的结构示意图为

素［养］提］升

1.我国科学家团队采用I*与"Ne同时参与的核反应揭示了宇宙中第一代星的钙元素起源之谜。下列说法

不正确的是

A.的质子数是10B.钙元素的原子序数是20

C.与加Ne原子的中子数相等D.钙原子L层与M层电子数相等

【答案】A

【解析】A.质子数等于原子序数，F元素的原子中有9个质子，A项错误；B.钙元素的原子中有20个质

子，原子序数是20,B项正确；C.中子数等于质量数减去质子数，原子的中子数是19-9=10,^Ne原

子的中子数是20-10=10,C项正确；D.钙元素原子的核外电子排布为2、8、8、2,L层有8个电子，M

层有8个电子，L层与M层电子数均为8,D项正确；答案选A。

2.金属铝具有高域度、熔点高、抗磨耐腐蚀等特点，土要用于航天合金材料制作。下列美于铝TMO）的说

法中，不氐砸的是

A.质子数为42B.中子数为54

C.核外电子数为54D.质量数为96

【答案】C

【解析1A.M。的左下角数字表示质子数，则质子数为42,A正确；B.M。的质子数为42,质量数为

96,则中子数为96-42=54,B正确；C.M。原子的质子数为42,核外电子数与质子数相等，则核外电子

数为42,C不正确；D.M。的左上角数字表示质量数，则质量数为96,D正确；故选C。

1414

3.考古学常用6c来确定文物的历史年代，6c原子核内中子数是

A.6B.8C.14D.20

【答案】B

14

【解析】6c表示质子数为6,质量数为14的碳原子，质量数=质子数+中子数，所以其中子数为14-6

=8。故选B项。

4.有关核素10的说法不正确的是

A.质量数是18B.电子数是8C.中子数是8D.质子数是8

【答案】C

【解析】的质子数为8,质量数为18,中子数为18-8=10,核外电子数为8；故选C。

5谋粒子的结构示意图为）））,关于该粒子的说法不正确的是

A.核外电子数为18B.核外有3个电子层

C.属于带负电荷的粒子D.在化学反应中易得电子

【答案】D

【解析】逛，））中核电荷数为16,核外电子层数为3,核外电子总数为18,说明该粒子为硫离子，然后

根据硫的结构与性质进行判断。A项，核外电子数为18,正确；B项，核外有3个电子层，正确：C项,

属于带2个单位负电荷的粒子，正确；D项，S2在化学反应中易失电子，错误。

6.下列说法正确的是

A.某单核微粒的核外电子排布如图所示0