高考化学讲义原子结构 核外电子排布(含解析)

目夺市安危阳光实验学校第一节 原子结构 核外电子排布
1.了解元素、核素和同位素的含义。

(中频)
2.了解原子构成。

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相互关系。

(高频)
3.了解原子核外电子排布。

(高频)
原子结构
1．原子的构成
A Z
X ⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子：Z 个⎩
⎪⎨
⎪⎧①每个质子带一个单位正电荷
②相对质量约为1中子：A －Z 个⎩
⎪⎨⎪⎧①中子不带电
②相对质量约为1核外电子：Z 个⎩⎪⎨⎪⎧①围绕原子核做高速运动②每个电子带一个单位负电荷
③相对质量为一个质子（中子）的1
1 836
2．核素(原子)的表示
(1)A
Z
X 表示质子数为Z ，质量数为A 的一种原子。

质量数(A )＝质子数(Z )＋中子数(N )
(2)质子数＝原子核外电子数＝核电荷数＝原子序数＝Z 3．三素比较
4．氢元素的三种核素
H ⎩⎪⎨⎪⎧11
H ：名称为氕2
1H ：用字母D 表示，名称为氘或重氢31H ：用字母T 表示，名称为氚或超重氢 其中氘、氚用于制造氢弹。

核外电子排布
1．原子核外电子排布规律
(1)核外电子一般总是尽先排布在能量最低的电子层里。

(2)每个电子层最多容纳的电子数为2n 2
个。

①最外层最多容纳电子数不超过8个(K 层为最外层时不超过2个)。

②次外层最多容纳的电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个。

2．原子核外电子层排布的表示方法——原子或离子结构示意图 下面为钠的原子结构示意图：
1．易误诊断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)核素原子一定含有质子和中子( ) (2)任何粒子的质子数等于电子数( )
(3)中子数不同而质子数相同的粒子一定是同种元素的不同核素( ) (4)11H ＋
、21H ＋
和31H ＋
互称为同位素( )
(5)S 2－
的结构示意图为
( )
(6)K 与K ＋
的质子数相同而核外电子数不同( ) (7)质子数大于核外电子数的粒子一定为阳离子( ) (8)同元素的不同核素其化学性质几乎完全相同( )
【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√(8)√2．(1)18O中的质子数为________，中子数为________。

(2)131 53I中的中子数与质子数之差为________。

(3)D3O＋中的质子数为________，电子数为________，中子数为________。

(4)CO2－3中的质子数为________，电子数为________。

(5)在6Li、7Li、23Na、24Mg、14C、14N六种粒子中，包含________种元素，________种核素，其中互为同位素的是________，中子数相等的核素是________，质量数相等的是________。

【答案】(1)8 10 (2)25 (3)11 10 11 (4)30 32 (5)5 6 6Li 和7Li 23Na和24Mg 14C和14N
3．(1)(2012·福建高考)元素M的离子与NH＋4所含电子数和质子数均相同，则M的原子结构示意图为________。

(2)(2010·福建高考)Al3＋的结构示意图为________。

【答案】
了解原子中各粒子数目之间的4个关系：
(1)质量数＝质子数＋中子数。

(2)质子数＝核外电子数＝核电荷数。

(3)阳离子：质子数＝核外电子数＋离子所带电荷数。

(4)阴离子：质子数＝核外电子数－离子所带电荷数。

10种10e－粒子和18e－粒子：
10e－粒子：HF、H2O、NH3、CH4、Na＋、Al3＋、NH＋4、H3O＋、OH－、F－。

18e－粒子：HCl、H2S、SiH4、C2H6、CH3OH、H2O2、S2－、Cl－、K＋、Ca2＋。

氢元素的三种核素：
氕(11H)、氘(21H或D)、氚(31H或T)。

核外电子排布的4个数字：
(1)每层最多容纳电子数为2n2个。

(2)最外层电子数不超过8个(或K层2个)。

(3)次外层电子数不超过18个。

(4)倒数第三层电子数不超过32个。

原子结构和核素、同位素
1.原子的组成和结构
(1)
(2)有关粒子间的关系
①质子数(Z)＝核电荷数＝原子的核外电子数＝原子序数
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
③阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数
2．同位素的六同和三不同
原子结构的认识误区
(1)同种元素可以有若干种不同的核素，也可以只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

(2)有质子的微粒不一定有电子如H＋。

(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素如Ne、HF、H2O、NH3、CH4等。

(4)“三素”研究的范围不同：
①元素是宏观概念，对同类原子而言；
②核素是微观概念，对某种元素的原子而言；
③同位素是微观概念，对某种元素的几种原子间的关系而言。

(2011·海南高考)131 53I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中131 53I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。

下列有关131 53 I的叙述中错误的是( )
A.131 53I的化学性质与127 53I相同
B.131 53I的原子序数为53
C.131 53I的原子核外电子数为78
D.131 53I的原子核内中子数多于质子数
【解析】131 53I与127 53I互为同位素，二者的化学性质相同；131 53I的原子序数为53，原子核外电子数为53，中子数为131－53＝78，则131 53I的原子核内中子数多于质子数。

【答案】C
考向1 原子结构中各数之间的计算与判断
1．据2012年2月6日中新网报道，嫦娥二号月球探测器获得了7m分辨率全月球影像图，该月球探测器使用钚元素的同位素电池来提供稳定、持久的能源。

下列关于238 94Pu的说法正确的是( )
A.238 94Pu和240 94Pu的质子数之差为2
B.238 94Pu和240 94Pu是两种不同的核素
C.238 94Pu的中子数与质子数之差为144
D.238 94Pu和240 94Pu互为同素异形体
【解析】238 94Pu和240 94Pu的质量数之差为2，A错误；238 94Pu和240 94Pu的质子数均为94，中子数(或质量数)不同，属于钚的两种核素，B正确；238 94Pu的中子数与质子数之差为50，C错误；238 94Pu和240 94Pu互为同位素，D错误。

【答案】B
考向2 同位素的判断和性质
2．(2013·上海高考)230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th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 转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
【解析】232Th、230Th的质量数分别是232，230，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与百分含量求得的平均值，B项错误；同位素的物理性质可以不同，但化学性质相同，D项正确，化学变化是生成新物质的变化，原子不变，而C项的原子发生变化。

【答案】D
考向3 原子结构和核素、同位素的综合考查
3．(2010·山东高考)16O和18O是氧元素的两种核素，N A表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )
A．16O2与18O2互为同分异构体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
D．状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1N A个氧原子
【解析】A项，16O2与18O2都是氧气单质；B项，16O与18O核外均有8个电子，核外电子排布方式相同；C项，化学变化中元素原子的个数和种类不变；D 项，状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2的物质的量均为0.05 mol，含氧原子个数均为0.1N A。

【答案】D
核外电子排布和等电子粒子应用
1.核外电子排布与元素推断
2．核外电子数相同的微粒
10电子微粒18电子微粒
2电子微
粒
分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、CH3OH、N2H4、CH3F、CH3CH3H2、He 阴离
子
F－、O2－、OH－、NH－2Cl－、S2－、HS－、O2－2H－
阳离子
Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH＋4、H3O
＋
Ca2＋、K＋Li＋、Be2＋10e－粒子间的转化关系
NH＋4＋OH－=====
△
NH3↑＋H2OＫ
(2011·课标全国卷)短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次
增大。

元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子
数是其电子层数的2倍。

下列说法错误
．．的是( )
A．元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构
B．元素X与氢形成的原子比为1∶1的化合物有很多种
C．元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成
D．元素Z可与元素X形成共价化合物XZ2
【解析】先根据题意，推断出W是Li，X是C，Y是Al，Z是S。

A项，LiCl中的Li不满足8电子稳定结构，故A错误；B项，碳元素和氢元素可形成C2H2、C6H6、C8H8等多种原子比为1∶1的化合物；C项，Al与强酸、强碱都能反应放出氢气；D项，碳元素和硫元素能形成CS2。

【答案】A
元素推断的思维模式
分析题中某些元素原子的核外电子排布特点―→联想核外电子排布规
律―→确定某原子的核外电子排布―→确定元素。

考向1 根据核外电子排布确定元素
4．(2014·鞍山模拟)短周期元素X和元素Y，元素X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素Y原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a ＋b)，则X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是( )
A．和水反应 B．和硫酸反应
C．和氢氧化钠反应D．和氯气反应
【解析】根据Y原子的L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b知a＋b ＝8，再根据X原子次外层电子数为b，可知b＝2，则a＝6，进而确定X为氧
(O)，Y为硅(Si)。

两元素形成SiO2，SiO2为酸性氧化物，可与NaOH反应。

【答案】C
考向2 等电子粒子的判断
5．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同多核粒子，它们之间存在如下关系：
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出：A的电子式__________；D的电子式______________。

(2)如果A和C是18电子的离子，B和D是10电子的粒子，请写出：
①A与B在溶液中反应的离子方程式______________________________。

②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)______________________。

【解析】(1)若为10e－粒子，根据图可知A为NH＋4，B为OH－，C为NH3，D为H2O。

(2)若A、C为18e－，B、D为10e－，由图示可知A为HS－，B为OH－，C为S2－，D为H2O。

【答案】
(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O
②OH－>S2－
元素综合推断题的解题指导
(2014·部分重点中学联考)元素W、X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。

已知Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，且M原子的质子数是Y原子的2倍；X元素的最高正价与最低负价绝对值之差为2；N－、Z＋、W＋的半径逐渐减小；化合物WN常温下为气体，据此回答下列问题：
(1)X、Y、N的元素名称分别为________、____________、________。

(2)W的所有核素符号分别为_____________________________________。

(3)M的离子结构示意图为________。

(4)W与Y可分别形成10电子和18电子的分子，写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式：__________
(5)A、B均为由上述六种元素中的三种元素组成的强电解质，且组成元素的原子个数之比均为1∶1∶1。

若在各自的水溶液中，A能抑制水的电离，B能促进水的电离，则A的化学式为_______，B的电子式是_______。

审题指导
信息①：Y原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4⇒Y为O
信息②：M原子最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4⇒M为S
信息③：X的最高正价与最低负价绝对值差2，且原子序数比Y(O)小⇒X
为N
信息④：N－且短周期原子序数大于M(S)⇒N为Cl
信息⑤：Z＋且原子序数大于Y(O)小于M(S)⇒Z为Na
信息⑥：WCl为气体⇒W为H
评分细则
(1)氮 氧 氯(填元素符号N 、O 、Cl 的不给分)
(2)1
1H 、2
1H 、3
1H(2
1H 写成D ，3
1H 写成T 也给分，不注明质子数的也给分) (4)2H 2O 2=====MnO 2
2H 2O ＋O 2↑(不注明反应条件扣一半分，注催化剂不扣分，不
配平不给分)
给分)
思维建模
审题找突破口⇒确定元素⇒审清要求⇒规范答题。