新课改瘦专用2020版高考化学一轮复习第五章第一节原子结构与性质学案含解析

第一节原子结构与性质
考点(一) 原子结构【精讲精练快冲关】
[知能学通]
．原子的构成
()原子的构成粒子
()构成原子或离子的微粒间的数量关系。

核外电子数＝核电荷数＝()①原子中：质子数
②质量数()＝质子数()＋中子数()。

的核外电子数是。

＋
所带电荷数。

如阳离子阳离子的核外电子数＝质子数－③ 的核外电子数是。

－
所带电荷数。

如阴离子阴离子的核外电子数＝质子数＋④
()微粒符号周围数字的含义
()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)的质量与质量的的比值。

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：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均
值。

如()＝()×＋()×。

．元素、核素、同位素
()元素、核素、同位素的关系
()同位素的特征
中子数
同一元素的各种核素的
①
不同，
质子数
，物理性质
几乎完全相同
相同，化学性质
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数(丰度)不变。

()氢元素的三种核素
氕
：名称为
，不含中子；
氘
：用字母表示，名称为
或重氢；
：用字母表示，名称为
或超重氢。

氚
()几种重要核素的用途
[题点练通]
.(·扬州模拟)钬()的某些原子具有放射性，可用于治疗肝癌。

下列有关)的叙述正确的
是()
．电子数为．质量数为
．中子数为．核电荷数为
解析：选元素符号左下角表示质子数或核电荷数，左上角表示质量数；质量数＝质子
数＋中子数；对于原子，质子数＝核外电子数，整个原子不显电性。

电子数＝质子数＝，故错误；元素符号左上角为质量数，故错误；中子数＝质量数－质子数＝－＝，故正确；核电
荷数＝质子数＝，故错误。

．(·龙凤区模拟)近年来，同位素分析法在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得
广泛应用。

如在陆地生态系统研究中，、、、、等常用作环境指示物。

下列有关说法正确的是()
．原子核内中子数为
．的摩尔质量为·－
．和原子核内的质子数相差
．＋的核外电子数为
解析：选原子核内的中子数为－＝，故错误；的相对分子质量为×＋＝，摩尔质量在数
值上等于相对分子质量，则的摩尔质量为·－，故正确；原子的质子数为，原子的质子数为，则和原子核内的质子数相差－＝，故错误；元素的原子核外只有一个电子失去一个电子变为
＋，则其离子的核外电子数为，故错误。

．某元素原子的质量数为，它的阴离子－核外有个电子，这种原子的原子核内中子数为
()
解析：选原子的中子数为－(－)，的物质的量为，则中子的物质的量为，中子数为。

.铁同位素的现身，揭秘了超新星爆炸历史真相。

下列说法正确的是()
．铁元素的质量数为
的核内质子数比中子数多
与的核外电子数相同，属于同一种核素
与的化学性质相似，互为同位素
解析：选这种铁原子的质量数为，而不是铁元素的质量数，错误；的核内质子数()比中
子数()少，错误；与的质子数相同但中子数不同，是两种不同的核素，错误；与是同种元素
的不同核素，互为同位素，化学性质相似，正确。

．下列说法正确的是()
．由、、与、、构成的过氧化氢分子的相对分子质量有种
．、、互为同素异形体
．、、在相同条件下的密度比为∶∶
．氕、氘发生核聚变生成其他元素，属于化学变化
解析：选、、组合、、、、、共种；、、组合、、、、、共种，所以构成的过氧化氢分子共有×＝
种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的过氧化氢分子的相对分子质量种数小于种，故错误；、、均为氢气单质，属于一种物质，故错误；、、在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比为∶∶＝∶∶，故正确；氕、氘发生核聚变生成其他元素，属于核反应，不是
化学变化，故错误。

元素、核素、同位素、同素异形体的易错点
()现行元素周期表已发现的元素有种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于种。

()不同核素可能具有相同的质子数，如、；也可能具有相同的中子数，如)、)；也可能
具有相同的质量数，如)、)。

()一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素。

()同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。

()同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系，同素异形体是指同一元素的不同“单
质”间的关系。

()同位素之间可形成不同的同位素单质。

如氢分子有六种：、、、、、。

同位素之间可形成不
同的同位素化合物。

如水分子有：(普通的水)、(重水)、(超重水)等。

、、与、、可形成×＝种水分子，相对分子质量不同。

它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。

考点(二) 原子核外电子排布原理【精讲精练快冲关】
[知能学通]
．能层、能级与原子轨道()
能层
()
：在多电子原子中，核外电子的
能量
能量
是不同的，按照电子的
差异将其分成
不同能层。

通常用、、、……表示，能量依次升高。

的
同一能层里的电子
能级：
()
能量
也可能不同，又将其分成不同的能级，通常用
等
、、、
表示，同一能层里，各能级的能量按
、、、。

()<()<()<()
的顺序升高，即
()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。

②能层数＝电子层数，每个能层所包含的能级数＝能层序数。

．基态原子的核外电子排布
()能量最低原理：即电子尽可能地先占有能量低的轨道，然后进入能量高的轨道，使整
个原子的能量处于最低状态。

如图为构造原理示意图，即基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图：
()泡利原理每个原子轨道里最多只能容纳
个电子，且自旋状态
相反。

如轨道上的电子排布为
，不能表示为。

()洪特规则
当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是
占据一个轨道，
优先单独
且自旋状态相同。

如的电子排布为，不能表示为或。

、
(
)
(
洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在
全满
、、
半满
、、
状态时，体
、、
(
)
和
)
全空
系的能量最低，如的电子排布式为。

．基态原子核外电子排布的表示方法
()原子结构示意图。

如＋结构示意图为
，－结构示意图为
()电子排布式
①用数字在能级符号的右上角标明该能级上排布的电子数。

例如：。

②为了避免电子排布式书写过于繁琐，把内层电子达到稀有气体元素原子结构的部分以
相应稀有气体的元素符号外加方括号表示，例如：
[]。

()电子排布图
用或表示原子轨道，↑和↓分别表示两种不同自旋方向的电子。

每个方框或圆圈代表一
个原子轨道，每个箭头代表一个电子，例如：。

．基态、激发态及光谱示意图
[题点练通]
.短周期常见原子的核外电子排布规律
()原子核中无中子的原子：。

()最外层有个电子的元素：。

()最外层有个电子的元素：。

()最外层电子数等于次外层电子数的元素：。

()最外层电子数是次外层电子数倍的元素：；是次外层电子数倍的元素：；是次外层电子
数倍的元素：。

()电子层数与最外层电子数相等的元素：。

()电子总数为最外层电子数倍的元素：。

()次外层电子数是最外层电子数倍的元素：。

()内层电子总数是最外层电子数倍的元素：。

答案：()()、、()、、()、()()、、()()、()、．()(·全国卷Ⅱ)基态原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为。

()(·全国卷Ⅲ)原子核外电子排布式为。

()(·江苏高考)＋基态核外电子排布式为。

()(·全国卷Ⅲ)基态原子核外电子排布式为。

()(·全国卷Ⅰ)基态原子的核外电子排布式为[]。

()(·全国卷Ⅱ)镍元素基态原子的电子排布式为。

()(·全国卷Ⅲ)写出基态原子的核外电子排布式。

()(·全国卷Ⅱ)原子的核外电子排布式为。

()(·全国卷Ⅰ)＋的电子排布式为。

()(·全国卷Ⅱ)的价层电子轨道示意图为。

答案：()
()(或[])
()(或[])
()(或[])
()
()(或[])
()(或[])
()(或[])
()(或[])
()
．()(·全国卷Ⅲ)元素与中，基态原子核外未成对电子数较多的是。

()(·全国卷Ⅰ)基态原子有个未成对电子。

()(·全国卷Ⅱ)镍元素基态原子能级上的未成对电子数为。

()(·全国卷Ⅰ)基态原子有个未成对电子。

答案：()()()()．()(·全国卷Ⅰ)下列原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为、(填标
号)。

．↑↑↓. ↑↓↑
. ↑↑↓．↑↓↑
()(·全国卷Ⅱ)基态原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。

()(·全国卷Ⅰ)基态原子中，核外电子占据最高能层的符号是，占据该能层电子的电子
云轮廓图形状为。

()(·全国卷Ⅰ)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用形
象化描述。

在基态原子中，核外存在对自旋相反的电子。

答案：()()哑铃(或纺锤)() 球形()电子云
．、、、、、代表种元素。

请填空：()元素基态原子的最外层有个未成对电子，次外层有个电子，其元素符号为。

()元素的负一价离子和元素的正一价离子的电子层结构都与氩相同，的元素符号为，的
元素符号为。

()元素的正三价离子的能级为半充满，的元素符号为，其基态原子的电子排布式为。

()元素基态原子的层全充满，层没有成对电子，只有一个未成对电子，的元素符号为，
其基态原子的电子排布式为。

()元素的原子最外层电子排布式为＋，则＝；原子中能量最高的是电子。

解析：()元素基态原子次外层有个电子，故次外层为层，元素有个电子层，由题意可写
出其电子排布图为或，则该元素核外有或个电子，为碳元素或氧元素。

()－、＋的电子层结构都与相同，即核外都有个电子，则为号元素，为号元素。

()元素原子失去个电子和个电子后变成＋价离子，其原子的核外电子排布式为，即为号元素。

()根据题意要求，首先写出电子排布式：，该元素为号元素。

()能级只有个原子轨道，故最多只能容纳个电子，即＝，所以元素的原子的最外层电子排布式为，由此可知是元素；根据核
外电子排布的能量最低原理，可知氮原子的核外电子中的能级能量最高。

答案：()或()
()(或[])
()(或[])
()
[归纳拓展]
．“两原理，一规则”的正确理解()原子核外电子排布符合能量最低原理、泡利原理、洪特规则，若违背其一，则原子能
量不处于最低状态。

易误警示：在写基态原子的电子排布图时，常出现以下错误：
()半充满、全充满状态的原子结构稳定，即、、等处于相对稳定结构状态。

如：、：、：、：。

()当出现轨道时，虽然电子按、(－)、的顺序填充，但在书写时，仍把(－)放在前。

．熟记种最外层电子的特征排布
()最外层有个未成对电子的为～号元素中分别为、、。

()最外层有个未成对电子的可能是或。

短周期元素中分别为、和、。

()最外层有一个单电子的可能是、、(－)、(－)。

第四周期中有、(镓)、()、()。

.(·临沂联考)下列表达式错误的是()
．甲烷的电子式：
．氮原子的层的电子排布图：
．硫离子的核外电子排布式：
．碳­原子：
解析：选－的核外电子排布式为。

．()元素基态原子的核外电子排布式为。

()基态硼原子的电子排布式为。

()基态原子中，电子占据的最高能层符号为，该能层具有的原子轨道数为、电子数为。

()＋的价电子排布图为。

()原子序数为，其核外层电子的排布式为。

解析：()是号元素，故其基态原子的核外电子排布式为[]。

()是号元素，故其基态原子
的电子排布式为。

()的最高能层为第三能层，其符号为，该能层有个轨道、个轨道和个轨道，共个轨道，在该能层有个电子。

()是号元素，价电子排布式为，＋的价电子排布式为，电
子排布图为。

()是号元素，层有个电子，层电子的排布式为。

答案：()(或[])
()()()()
．四种短周期元素的性质或结构信息如表所示：
()为元素，其原子的价电子排布式为。

()的原子核外有种形状不同的原子轨道，该原子最外层共有种不同运动状态的电子。

()与形成的化合物的电子式是；在化合物中的结构示意图是。

解析：原子核外层未成对电子数最多，其电子排布式为，应为元素；原子半径是短周期主族元素中最大的，应为元素；是地壳中含量最多的金属元素，为元素；原子核外有种不同能量的电子，且最外层有对成对电子，则电子排布式为，应为元素。

()是元素，其原子的价电子排布式为。

()为元素，其原子核外电子排布式为，原子核外有球形和哑铃形种形状不同的轨道，最外层共有种不同运动状态的电子。

()与形成的化合物是，其电子式是
；在化合物中(－)的结构示意图是。

答案：()()()
原子结构的表示方法
考点(三) 原子结构与元素性质【精讲精练快冲关】
[知能学通]
．元素原子得、失电子能力
性，
还原电子，形成阳离子，表现出失去金属元素原子的最外层电子数一般小于，较易()在化合物中显正化合价。

电子，活泼非金属原子易
得到非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于，较易()形成阴离子。

在化合物中主要显负化合价。

()稀有气体元素的原子最外层为电子(氦为电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常
表现为价。

．电离能
最低
第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化为气态基态正离子所需要的()。

－
·，符号：，单位：能量
()规律
，总体呈现
最大，最后一种元素的第一电离能最小同周期：第一种元素的第一电离能①的变化趋势。

从左至右逐渐增大。

逐渐减小同族元素：从上至下第一电离能② 。

)…<<(大同种原子：逐级电离能越来越③
．电负性
负性越大，表示其
能力的标度。

元素的电吸引键合电子元素的原子在化合物中含义：()。

强的能力越吸引键合电子原子在化合物中
()标准：以最活泼的非金属氟的电负性为作为相对标准，计算得出其他元素的电负性(稀
有气体未计)。

()变化规律
，而位于非金属三角区边界
大于，非金属元素的电负性一般小于金属元素的电负性一般的“类金属”(如锗、锑等)的电负性则在左右。

，同主族从上至下，元素的
增大在元素周期表中，同周期从左至右，元素的电负性逐渐。

电负性逐渐
减小
．对角线规则
右下方
在元素周期表中，某些主族元素与
的主族元素的有些性质是相似的，如图所示。

[题点练通]
.(·曲靖模拟)某元素的逐级电离能如图所示，下列说法正确的是()
．元素可能为＋价
．一定为金属
．为第五周期元素
．在化合物中可能表现＋价
解析：选由图像可知，该元素的≫，故该元素易失去个电子，属于Ⅲ族元素，在化合
物中易表现＋价，故、错误，正确；周期数＝核外电子层数，图像中没有显示原子有多少电
子层，因此无法确定该元素是否位于第五周期，故错误。

．电离能大小的比较及概念：()(·全国卷Ⅰ)由(晶体)·－))()·－))＋()可知，原子的第一电离能为·－。

()(·全国卷Ⅲ)第一电离能()()(填“大于”或“小于”)。

原因是。

()(·全国卷Ⅲ)元素与中，第一电离能较大的是。

()(·全国卷Ⅱ)元素铜与镍的第二电离能分别为＝·－、＝·－，>的原因是。

()(·全国卷Ⅲ)根据元素周期律，原子半径，第一电离能。

(填“大于”或“小于”)。

()(·全国卷Ⅱ)、、中第一电离能最大的是。

答案：()()大于核外电子排布为全满稳定结构，较难失电子()
()铜失去的是全充满的电子，镍失去的是电子
()大于小于()
．根据下列五种元素的至电离能数据(单位：·－)，回答下列问题：
()下列元素中，化学性质和物理性质最像元素的是(填标号)。

．硼．铍．氦．氢
()每种元素都出现相邻两个电离能的数据相差较大的情况，这一事实从一个侧面说明：，
如果元素是短周期元素，你估计它的第次电离能飞跃数据将发生在失去第个电子时。

()如果、、是同周期的三种主族元素，则它们的原子序数由小到大的顺序是，其中(填
“”“”或“”)元素的第一电离能异常高的原因是。

解析：根据电离能的变化趋势(两两之间的差值)知，的很大，为稀有气体元素，为第Ⅰ
族元素，为第Ⅱ族元素，为第Ⅲ族元素，为第Ⅰ族元素。

()根据以上分析可知，和处于同一主族。

()由于是稀有气体元素，所以氦元素的物理性质和化学性质与元素最像。

()电离能的突跃变化，说明核外电子是分层排布的，且各能层能量不同；若是短周期元素，则是，其核外电子排布式为，由于所处能层相同，所以它的第次电离能飞跃数据发生在失去第个电子时。

()同一周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，但第Ⅱ、Ⅴ族元素比同周期相邻元素的
第一电离能要高，因为其最外层电子呈全充满或半充满稳定状态。

答案：()和()
()电子分层排布，各能层能量不同
()<<元素的最外层电子处于能级全充满状态，能量较低，比较稳定，失去第一个电子吸
收的能量较多
.已知、元素同周期，且电负性：>，下列说法错误的是()
．与形成化合物时，可以显负价，显正价
．在元素周期表中可能位于的右面
．第一电离能一定大于
．的气态氢化物的稳定性小于的气态氢化物的稳定性
解析：选已知、元素同周期，且电负性：>，则非金属性：>。

项，与形成化合物时，
得电子能力强显负价，显正价，正确；项，同周期自左向右非金属性逐渐增强，则在元素周期表中可能位于的右面，正确；项，氮元素的电负性小于氧元素，但氮元素的第一电离能大于氧元素的，错误；项，非金属性越强，氢化物越稳定，则的气态氢化物的稳定性小于的气
态氢化物的稳定性，正确。

．(·重庆一中模拟)已知：元素的电负性和元素的化合价一样，也是元素的一种基本性
质；两成键元素间电负性差值大于时，形成离子键，两成键元素间电负性差值小于时，形成
共价键。

下表给出了种元素的电负性，则下列说法错误的是()
．元素电负性越大，其非金属性越强
．根据电负性数据可知中含有离子键
．因含金属元素铍，故属于离子化合物
解析：选元素的电负性随原子序数的递增呈周期性变化，元素电负性越大，其非金属
性越强。

根据已知条件及表中数值可知，中两元素的电负性差值为，大于，形成的是离子键，此化合物为离子化合物；中两元素的电负性差值是，小于，形成共价键，为共价化合物。

．电负性大小的比较：
()(·全国卷Ⅱ)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能
量称作第一电子亲和能()。

第二周期部分元素的变化趋势如图所示，其中除氮元素外，其他
元素的自左而右依次增大的原因是；氮元素的呈现异常的原因是。

()(·全国卷Ⅰ)光催化还原制备反应中，带状纳米是该反应的良好催化剂。

、、电负性由
大至小的顺序是。

()(·全国卷Ⅱ)、、、四种元素中电负性最大的是。

答案：()同周期元素随核电荷数依次增大，原子半径逐渐变小，故结合一个电子释放出
的能量依次增大原子的轨道为半充满状态，具有额外稳定性，故不易结合一个电子
()>>()。