1 课题16 原子结构 核外电子排布原理

课题16原子结构核外电子排布原理学习任务1原子结构核素一、原子构成1．构成原子的微粒及其作用原子(AZX)⎩⎪⎨⎪⎧原子核⎩⎪⎨⎪⎧质子(Z 个)——决定元素的种类中子[(A －Z )个]在质子数确定后决定原子种类同位素核外电子(Z 个)——最外层电子数决定元素的化学性质2．微粒之间的关系(1)原子中：质子数(Z )＝核电荷数＝核外电子数。

(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－阳离子所带的电荷数。

(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。

3．微粒符号周围数字的含义4．两种相对原子质量(1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C原子质量的1 12的比值。

一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。

(2)元素的相对原子质量：按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比(丰度)算出的平均值。

例如：A r(Cl)＝A r(35Cl)×a%＋A r(37Cl)×b%。

二、元素、核素、同位素1．元素、核素、同位素的关系2．同位素的特征(1)同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎相同，物理性质差异较大。

(2)同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分比(丰度)不变。

同位素的“六同三不同”3．氢元素的三种核素1H：用字母H表示，名称为氕，不含中子；12H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含有1个中子；13H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含有2个中子。

14．几种重要核素的用途1．核外电子排布规律2．原子结构示意图3．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，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，表现出氧化性，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(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)(2018·高考全国卷Ⅰ，10B)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18N A。

()(2)(2018·高考全国卷Ⅲ，8A)24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数。

()(3)(2018·高考海南卷)18 g的D2O中含有的质子数为10。

()(4)(2018·高考全国卷Ⅲ，8C)1 mol重水与1 mol水中，中子数之比为2∶1。

()(5)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

()(6)核聚变如21H＋31H―→42He＋10n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。

()(7)一种核素只有一种质量数。

()(8)硫离子的结构示意图：。

()(9)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子。

()(10)核外电子排布相同的微粒化学性质也一定相同。

()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√(8)×(9)×(10)×2．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。

(1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号，下同)。

(2)形成物质种数最多的元素的原子是________。

(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。

(4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。

答案：(1)②(2)①(3)②③⑦(4)⑤3．现有下列9种微粒：11H、21H、13 6C、14 6C、14 7N、5626Fe2＋、5626Fe3＋、16 8O2、16 8O3。

按要求完成以下各题：(1)11H、21H、31H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________。

(3)5626Fe2＋的中子数为________，核外电子数为________。

(4)上述9种微粒中有________种核素，________种元素。

答案：(1)核素同位素(2)16 8O2和16 8O3(3)3024(4)7 5原子结构与同位素的认识误区(1)原子不一定都有中子，如11H。

(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Al3＋和Na＋、F－等，NH＋4与OH －等。

(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H与31H；也可能具有相同的中子数，如14 6C 与16 8O；也可能具有相同的质量数，如14 6C与14 7N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如11H与12 6C。

(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。

原子结构核素同位素宏观辨识与微观探析1．下列叙述正确的是()A．40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等B．某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素C．任何原子或离子的组成中都含有质子D．同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同解析：选C。

40K的质子数是19，中子数是21，40Ca的质子数是20，中子数是20，A 项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，核外电子排布相同，所以化学性质几乎相同，但物理性质不同，D 项错误。

2．(2020·上海奉贤区一模)我国导航卫星的“心脏”使用的是铷原子钟和氢原子钟，下列关于铷的说法正确的是( )A.8537Rb 和8737Rb 互为同素异形体B.8637Rb 和8737Rb 具有相同的中子数C.8537Rb 原子的核外电子数是37 D.8737Rb 的质子数是87解析：选C 。

8537Rb 和8737Rb 的质子数均为37，中子数分别为48、50，二者互为同位素，同素异形体指同种元素形成的不同单质，A 项错误；8637Rb 和8737Rb 的中子数分别为49、50，B 项错误；原子中：核外电子数＝质子数，8537Rb 原子的核外电子数是37，C 项正确；8737Rb 的质子数是37，质量数是87，D 项错误。

3．某元素的一种同位素X 原子的质量数为A ，含N 个中子，它与1H 原子构成H m X 分子，在a g H m X 中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________，所含电子数为________。

(用N A 表示阿伏加德罗常数的值)答案：a A ＋m ×(m ＋1) mol a A ＋m ×N mol a A ＋m ×(m ＋A －N )×N A aA ＋m×(m ＋A －N )×N A求一定质量的某物质中微粒数的思维模板物质的质量――――――――――→÷摩尔质量(来自质量数)物质的量――――――――――――――→×一个分子或离子中所含某粒子个数指定粒子的物质的量――→×N A粒子数核外电子排布证据推理与模型认知4．(教材改编题)下列有关短周期元素原子的说法正确的是()A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个B．原子最外层上的电子数少于4时，电子数越多，还原性越强C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高D．当最外层上的电子数变为4时即达稳定结构解析：选C。

A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定结构，最外层电子数可为2或8，如Li＋、Cl－等，不能超过8，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。

5．已知某粒子的结构示意图为。

试回答下列问题：(1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

(2)当y＝8时，该粒子可能为_______、_______、_______、_______、_______。

(填名称)(3)写出y＝1与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。

解析：(1)当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。

(2)当y＝8时，应为含有18个电子的单核粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。

(3)y＝1时为钠原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化钠和高氯酸，二者反应的离子方程式为OH－＋H＋===H2O。

答案：(1)原子(2)氩原子氯离子硫离子钾离子钙离子(3)OH－＋H＋===H2O学习任务2核外电子排布原理一、能层、能级与原子轨道1．能层(n)：在多电子原子中，核外电子的能量是不同的，按照电子的能量差异将其分成不同能层。

通常用K、L、M、N……表示，能量依次升高。

2．能级：同一能层里电子的能量也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用s、p、d、f等表示。

同一能层里，各能级的能量按s、p、d、f的顺序依次升高，即E(s)<E(p)<E(d)<E(f)。

3．原子轨道：电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。

这种电子云轮廓图称为原子轨道。

第一能层(K)，只有s能级；第二能层(L)，有s、p两种能级，p能级上有三个原子轨道p x、p y、p z，它们具有相同的能量；第三能层(M)，有s、p、d三种能级。

能层数＝电子层数，每个能层所包含的能级数＝能层序数。

完成下表，理解电子层、能级及其最多容纳电子数的关系：(1)任一电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数。

(2)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。

4．能量关系(1)相同能层上原子轨道能量的高低：n s<n p<n d<n f。

(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s……(3)同一能层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如n p x、n p y、n p z轨道的能量相等。

二、基态原子核外电子排布遵循的三个原理1．能量最低原理：电子优先占据能量低的轨道，然后依次进入能量较高的轨道，使整个原子的能量处于最低状态。