高中化学新教材《原子结构》导学案+课后练习题.docx
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高中化学新教材《原子结构》导学案+课后练习题
第一节 原子结构与元素周期表
第一课时 原子结构
[明确学习目标] 1.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，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。
2.了解原子的核外电子能量高低与分层排布的关系。
3.了解核外电子分层排布的规律，会画1～18号元素的原子结构示意图。
学生自主学习
原子的构成 质量数
1.原子的构成
2.质量数
原子核外电子排布
1.电子层的含义
多电子原子里，电子分别在
能量不同的区域内运动，人们把不同的区域简化为
不连续的壳层，称之为电子层。
2.电子层表示方法
3.电子的能量与运动区域
（1）在离核较近的区域运动的电子能量
较低。
（2）在离核较远的区域运动的电子能量
较高。
（3）离核最近的电子层是
K层，该电子层上的电子的能量最低。
4.原子核外电子的排布规律
（1）电子总是尽可能先从
内层排起，当一层
充满后再填充下一层。
（2）原子核外各电子层最多容纳
2n2个电子。
（3）原子最外层电子数不能超过
8（K层为最外层时不能超过
2）。
5.原子结构示意图
以Na原子为例：
1.为什么说原子的质量主要集中在原子核上？
提示：
原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由质子和中子组成的，而一个电子的质量仅相当于1个质子（或中子）质量的
，所以原子的质量主要集中在原子核上。
2.钙的原子结构示意图可画为
，对吗？
提示：
不对，最外层电子数不超过8个，所以应画为
。
课堂互动探究
知识点一 组成原子的有关粒子间的关系
1.核电荷数取决于元素的种类，核电荷数（即质子数）和中子数共同决定原子的种类。
2.有关粒子间的关系
（1）质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。
（2）中性原子：
质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数。
（3）阳离子：
质子数＝核外电子数＋电荷数。
（4）阴离子：
质子数＝核外电子数－电荷数。
1 法国科学家发现一种只有四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。
下列有关“四中子”粒子的说法不正确的是（ ）
A.该粒子不显电性
B.该粒子的质量数为4
C.该粒子为4号元素
D.该粒子的质量比氢原子大
[批注点拨]
[解析] “四中子”粒子中没有带电荷的微粒，所以该粒子不显电性，A正确；中子的相对质量是1，所以“四中子”的质量数为4，B正确；“四中子”粒子中没有质子，所以不能说是几号元素，C错误；质量数反映了微粒的相对质量大小，由于“四中子”质量数比氢原子大，所以该粒子的质量比氢原子大，D正确。
[答案] C
[练1] 根据元素的原子序数可推知原子的（ ）
①质子数 ②中子数 ③质量数 ④核电荷数 ⑤核外电子数
A.①②③B．①④⑤C．②③④D．①③⑤
答案 B
解析 元素的原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数，所以由原子序数可以推知原子的质子数、核电荷数、核外电子数，B正确。
[练2] 某公司原计划发射77颗卫星，以实现全球卫星通信，这一数字与铱（Ir）元素的原子核外电子数恰好相等，因此称为“铱星计划”。
已知铱的一种同位素的质量数为191，则其核内中子数与质子数之差是（ ）
A.77B．114C．37D．268
答案 C
解析 根据题中信息可知，核外电子数＝质子数＝77，中子数＝质量数－质子数＝191－77＝114，所以中子数与质子数之差＝114－77＝37，C正确。
知识点二 核外电子的排布规律
1.原子核外电子排布规律——“四最”
核外电子排布规律是相互联系的，不能孤立地、机械地理解和套用。
当M层不是最外层时，最多可以排布18个电子，而当它是最外层时，最多只能排布8个电子。
2．最外层8个电子（K层为最外层时为2个电子）的结构，称为相对稳定结构。
当元素原子的最外层电子数小于8（K层小于2）时，是不稳定结构。
在化学反应中，具有不稳定结构的原子，总是“想方设法”通过各种方式（得或失电子或形成共用电子对）使其结构趋于稳定。
2 元素X的离子结构示意图为
，元素Y的原子结构示意图为
，则元素X与元素Y形成常见化合物的化学式为（ ）
A．XYB．XY2
C．X2Y2D．XY3
[批注点拨]
[解析] 元素X的离子结构示意图为
，即Na＋，元素Y的原子结构示意图为
，即O原子，则X是Na，Y是O，Na与O可形成Na2O和Na2O2两种化合物，故C正确。
[答案] C
[练3] 下列微粒的结构示意图中，错误的是（ ）
A．②③④⑥B．①④⑤⑥
C．①②⑤⑥D．①②④⑤
答案 D
解析 ①错误，K层最多只能容纳2个电子；②错误，Cl的核电荷数为17；④错误，最外层电子不能超过8个；⑤错误，M层上电子数应为5个。
[练4] 按要求填空。
（1）某元素原子K层和M层电子数相同，该元素的元素符号是________。
（2）某元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，该元素的元素名称是________。
（3）某元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，该元素的原子结构示意图是______________。
答案
（1）Mg
（2）氧 （3）
解析
（1）K层最多容纳2个电子，M层的电子数和K层相同，则M层上有2个电子。
该元素的原子结构示意图为
，为镁元素。
（2）L层电子数为2×3＝6，其原子结构示意图为
，为氧元素。
（3）最外层电子不超过8个，则最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子结构示意图应为
。
方法规律 短周期元素原子结构的几个特殊
特殊关系
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
O
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
1.离子结构示意图
（1）非金属元素的原子得电子形成简单离子时，电子层数不变，一般最外层达8e－稳定结构。
如
（2）1～20号元素中的金属原子失电子形成简单的离子时，电子层数比原子少一个，次外层变为最外层达8e－（或2e－）稳定结构。
如
2．常见“10电子”粒子
分子
离子
一核10电子
Ne
N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
二核10电子
HF
OH－
三核10电子
H2O
NH
四核10电子
NH3
H3O＋
五核10电子
CH4
NH
本课归纳总结
1.原子结构记忆口诀
原子构成三子（质子、中子、电子）奇（奇妙），质子正电擎大旗。
电子抗衡带负电，中子无电为中立。
2．质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。
3．原子核外电子排布规律
（1）各层最多容纳的电子数目为2n2个（n为电子层序数）。
（2）最外层电子数目不超过8个（K层为最外层时，不超过2个），次外层电子数目不超过18个。
（3）核外电子总是尽可能先排布在能量较低的电子层里，然后由里向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层里，即按K、L、M、N…依次排列。
4．常见“10电子”粒子
（1）分子：
Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
（2）阳离子：
Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH
、H3O＋。
（3）阴离子：
N3－、O2－、F－、OH－、NH
。
学习效果检测
1．某种元素的原子核内有161个中子，质量数为272。
该元素的原子序数与原子核内中子数的关系是（ ）
A．大于B．小于
C．等于D．不能肯定
答案 B
解析 根据质量数和质子数、中子数，原子序数和质子数之间的关系，可得该元素的质子数为272－161＝111，因此质子数小于中子数，即原子序数小于中子数。
2．下列有关原子或离子的结构示意图正确的是（ ）
答案 D
解析 锂为3号元素，最内层有2个电子，最外层有1个电子，故A错误；最外层不能超过8个电子，故B错误；硫离子最外层为8个电子，故C错误；镁元素为12号元素，失去2个电子变成镁离子，核外电子排布正确，故D正确。
3．下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是（ ）
A．K层是能量最低的电子层
B．原子失电子时先失去能量低的电子
C．核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上
D．N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18
答案 B
解析 距原子核由近到远，电子的能量由低到高，即离原子核近的电子能量低，离原子核远的电子能量高，则K层是能量最低的电子层，A正确；原子最先失去最外层电子，最外层电子的能量最高，所以原子失电子时先失去能量高的电子，B错误；核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上，C正确；电子层的次外层最多容纳18个电子，所以N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18，D正确。
4．某元素的原子核外有3个电子层，最外层有4个电子，则该原子核内的质子数为（ ）
A．14B．15C．16D．17
答案 A
解析 该原子核外各个电子层上的电子数分别为2、8、4，所以其核内质子数为14。
5．下列说法中正确的是（ ）
A．锂的原子结构示意图是
B．某原子M层电子数为L层电子数的4倍
C．某离子M层和L层电子数均为K层的4倍
D．离子的核电荷数一定等于其核外电子数
答案 C
解析 K层电子数最多是2，故锂原子的原子结构示意图是
，A错误；元素M层有电子，其L层一定有8个电子，M层上电子数为L层上电子数的4倍，则M层上电子数为32，而M层最多容纳18个电子，B项错误；K层电子数填满是2，某离子M层和L层电子数均为K层的4倍，即均是8，故该离子的核外电子数是18，C正确；原子得失电子后成为离子，因此该离子的核外电子数一定不等于其核电荷数，D错误。
6．对于核电荷数1～18的元素，根据核外电子排布规律填空：
（1）最外层电子数为1的原子有________、________、________。
（2）最外层电子数为2的原子有________、________、________。
（3）最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有________、________。
（4）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是________。
（5）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是________。
（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是________。
（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有________、________。
（8）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有________、________。
（9）电子层数跟最外层电子数相等的原子有________、________、________。
（10）电子层数是最外层电子数2倍的原子是________。
（11）最外层电子数是电子层数2倍的原子有________、________、________。
（12）最外层电子数是电子层数3倍的原子是________。
答案
（1）H Li Na
（2）He Be Mg （3）Be Ar
（4）C （5）O （6）Ne （7）Li Si （8）Li P （9）H Be Al （10）Li （11）He C S （12）O
解析 画出1～18号元素的原子结构图，分析其题目要求的量的关系可得答案。
7．根据下列叙述，画出对应微粒的结构示意图。
（1）A元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍：
________。
（2）与Ar原子电子层结构相同的－1价阴离子：
________。
（3）质量数为23、中子数为12的原子：
________。
答案
（1）
（2）
（3）
解析
（1）根据核外电子排布规律可知，原子的最外层电子数不超过8，A元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍，则A只能是O元素，其原子结构示意图为
。
（2）与Ar原子的电子层结构相同的－1价阴离子为Cl－，Cl－的结构示意图为
。
（3）质量数为23、中子数为12的原子，质子数为23－12＝11，即为Na原子，其原子结构示意图为
。
课时作业
A篇·知识对点训练
知识点1 原子的构成 质量数
1．（双选）下列说法正确的是（ ）
A．并不是所有原子都由质子、中子和核外电子构成
B．只要知道粒子的质子数，就一定能确定它是什么元素
C．由于质量数＝质子数＋中子数，所以，电子是没有质量的
D．分子的质子数等于该分子中各原子质子数之和
答案 AD
解析 一般来说，原子是由质子、中子和核外电子构成的，但是，质量数为1的氢原子，即
H中，中子数为0，也就是说，质量数为1的氢原子中没有中子，A正确。
粒子包括原子、分子（单原子或多原子分子）、离子（单核或多核离子）等，故B不正确。
在计算质量数时，由于电子的质量比质子、中子的质量小得多而被忽略，并不是电子没有质量，C不正确。
2．某元素的离子Am－核内有n个中子，核外有x个电子。
该原子的质量数是（ ）
A．x－m＋nB．x＋m＋n
C．m＋n－xD．x－n＋m
答案 A
解析 某元素的离子Am－核内有n个中子，核外有x个电子，则该元素原子的核内质子数为x－m，因此该原子的质量数＝质子数＋中子数＝x－m＋n。
知识点2 原子的核外电子排布
3．下列微粒结构示意图中，不正确的是（ ）
答案 B
解析 A中核电荷数和核外电子数都是8，这是氧原子的结构示意图，正确；B中核电荷数为11，这是Na的原子核，钠原子的核外有11个电子，钠元素的最高化合价为＋1价，Na＋的核外应有10个电子，而图中核外只有9个电子，错误；C中核电荷数和核外电子数都是17，这是氯原子的结构示意图，正确；D中核电荷数和核外电子数分别是17和18，这是Cl－的结构示意图，正确。
4．核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，下列数据中前者是后者4倍的是（ ）
①电子数 ②最外层电子数 ③电子层数 ④次外层电子数
A．①④B．①③④
C．①②④D．①②③④
答案 A
解析 核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4，最外层电子数分别是6和2，电子层数分别是3和2，次外层电子数分别为8和2，A正确。
5．原子核外电子是分层排布的，下列关于L层与M层的比较不正确的是（ ）
A．L层离核比M层离核近
B．电子在M层上运动时所具有的能量高于L层
C．当L层上的电子数为奇数时，M层上不可能有电子
D．当L层上的电子数为偶数时，M层上一定有电子
答案 D
解析 L层离核比M层离核近，A正确；离核越远，电子能量越高，M层离核的距离大于L层离核的距离，B正确；L层最多可容纳8个电子，当L层上的电子数为奇数时，说明L层上电子未填满，M层上不可能有电子，C正确；由氖原子的L层上有8个电子而其M层上无电子可知，D错误。
6．下列有关硫元素的说法正确的是（ ）
A．硫原子、硫离子的核外电子层数不同
B．硫原子失去6个e－达到8e－稳定结构
C．硫原子L层上的电子数是K、M层上的电子数之和
D．硫原子的内层电子数为2
答案 C
解析 硫原子、硫离子的核外均有3个电子层，A错误；硫原子得到2个e－达到8e－稳定结构，B错误；硫原子K、L、M层上分别有2、8、6个电子，C正确；内层是指除最外层以外的其他所有电子层，硫原子的内层电子数为10，D错误。
7．某元素的原子核外有三个电子层，M层的电子数是L层电子数的
，则该元素的符号是（ ）
A．LiB．SiC．AlD．K
答案 B
解析 根据原子核外电子的排布规律可知，K层排满2个电子后再排L层，L层需排满8个电子后再排M层，M层的电子数是L层电子数的
，即M层电子数为4，则该元素的核外电子数是2＋8＋4＝14，即原子序数为14，该元素是Si元素。
8．下列各组粒子：
①H3O＋，NH
，Na＋；②OH－，NH
，F－；③O2－，Na＋，Mg2＋；④CH4，NH3，H2O。
具有相同质子数和电子数的正确组合是（ ）
A．①②③B．②③④
C．①②④D．①③④
答案 C
解析 ①中三种离子均为10个电子、11个质子。
②中均为10个电子，9个质子。
③中三种离子均为10个电子，质子数分别为8,11,12。
④中三种分子均为10个电子，10个质子。
9．下列微粒中，各电子层电子数都达到2n2（n为电子层序数）的是（ ）
A．Ne、ArB．Al3＋、S2－
C．F－、Na＋D．Ne、Cl－
答案 C
解析 A项，Ar不符合条件，故错误。
B项，S2－不符合条件，故错误。
C项，F－、Na＋核外各电子层电子数都能达到2n2，故正确。
D项，Cl－不符合条件，故错误。
10．核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有（ ）
A．1种B．2种C．3种D．4种
答案 B
解析 在核电荷数为1～18的元素中，符合题述要求的元素原子的电子排布分别为2、1和2、8、5。
B篇·综合提升训练
11．已知1～18号元素X、Y，X的质子数为a，X2＋比Y2－核外少8个电子，若Y原子的质量数为b，则Y原子核内中子数为（ ）
A．b－a－4B．b－a－8
C．b＋a＋8D．b－a－12
答案 A
解析 设Y的质子数为c，根据题意可知（c＋2）－（a－2）＝8，c＝a＋4，故Y原子核内中子数为b－a－4，A正确。
12．1～18号元素中，A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍；C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半；D元素原子最外层有1个电子，D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同，则4种元素原子序数关系中正确的是（ ）
A．C>D>B>AB．D>B>A>C
C．A>D>C>BD．B>A>C>D
答案 A
解析 A元素原子的次外层电子数只能是2，最外层电子数是4，A的原子序数为6；B元素的内层电子总数只能是2，最外层电子数为6，B的原子序数为8；C元素原子有3个电子层，L层必有8个电子，M层有4个电子，C的原子序数为14；D的阳离子与B的阴离子（即O2－）电子层结构相同，D为Na，原子序数为11；故原子序数：
C>D>B>A。
13．当第n电子层作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与（n－1）层相同；当n作为次外层时，其最多容纳的电子数比（n－1）层最多容纳的电子数多10个。
n等于（ ）
A．4B．3C．2D．1
答案 B
解析 当第n层为最外层时，最多容纳8个电子，所容纳电子数与（n－1）层相同，则（n－1）层最多容纳8个电子，即（n－1）层为第二层，n层为第三层。
14．某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍（a>1），则该原子的核内质子数是（ ）
A．2a＋2B．2a＋10C．a＋2D．2a
答案 A
解析 原子核外电子排布规律：
最外层不能超过8个电子，次外层不能超过18个电子。
某元素的最外层电子数是次外层的a倍（a>1），所以该元素的次外层只能是K层，为2个电子；最外层是L层，电子数是2a，所以该元素的核外电子数是2a＋2；再根据原子核内质子数＝核外电子数，所以核内质子数是2a＋2。
15．某简单微粒的结构示意图为
，且x、y均为不大于20的正整数，据此回答下列问题：
（1）若该微粒一般情况下不与其他元素的原子反应，这种微粒的符号是________。
（2）若该微粒有很强的氧化性，且只需得到一个电子就能达到稳定结构，这种微粒的结构示意图为________。
（3）若该微粒为正一价阳离子，且对应的碱为可溶性强碱，则x＝________，y＝________。
（4）当x－y＝10时，该粒子为________（填“原子”“阳离子”或“阴离子”）。
（5）当y＝8时，粒子可能为（填粒子符号）________、________、________、________、________。
答案
（1）Ar
（2）
（3）19 8 （4）原子 （5）Ar Cl－ S2－ K＋ Ca2＋（合理即可）
解析
（1）依据题目所给的结构示意图可知，若微粒性质稳定，则为稀有气体Ar。
（2）若该微粒有很强的氧化性，且只需得到一个电子就能达到稳定结构，则该微粒是最外层电子数为7的氯原子。
（3）若该微粒为正一价阳离子，且对应的碱为可溶性强碱，则该微粒是K＋，其原子核内有19个质子，其离子最外层电子数为8。
（4）当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核内质子数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。
（5）当y＝8时，应为18个电子的粒子，可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。
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