2024年高中化學新教材同步 必修第一冊 第4章　第1節(jié)　第1課時　原子結(jié)構(gòu)

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第1課時原子結(jié)構(gòu)[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.了解原子的表示方法，掌握有關(guān)質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)的相關(guān)計算。2.能從微觀角度認識原子的構(gòu)成，掌握原子核外電子排布規(guī)律，能畫出1～20號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。一、原子的構(gòu)成1．構(gòu)成原子的微粒及其性質(zhì)原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子：相對質(zhì)量近似為1，帶1個單位正電荷,中子：相對質(zhì)量近似為1，不帶電)),核外電子：帶1個單位負電荷，質(zhì)量很小可忽略不計))2．質(zhì)量數(shù)(1)概念：將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)，常用A表示。(2)構(gòu)成原子的粒子間的兩個關(guān)系①質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。②質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。思考1原子的質(zhì)量數(shù)是否就是原子的相對原子質(zhì)量？請舉例說明。提示不一定。如eq\o\al(32,16)S的質(zhì)量數(shù)為32，而硫原子的相對原子質(zhì)量為32.06，兩者數(shù)值上相近但不相等。3．原子的表示方法原子質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)表示方法F910eq\o\ar(19,9)FNa1112eq\o\al(23,11)NaAl1314eq\o\al(27,13)Al思考2填寫下列表格并思考離子的核外電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)、電荷數(shù)之間的關(guān)系。粒子符號質(zhì)子數(shù)(Z)質(zhì)量數(shù)(A)中子數(shù)(N)電荷數(shù)核外電子數(shù)eq\o\al(23,11)Na＋112312110eq\o\al(37,17)Cl－173720118結(jié)論：陽離子中核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－電荷數(shù)；陰離子中核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋電荷數(shù)。1．判斷正誤(1)原子呈電中性是因為中子不帶電()(2)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定原子的質(zhì)量()(3)微粒中的質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)一定相等()(4)某種氯原子的中子數(shù)是18，則其質(zhì)量數(shù)是35，核外電子數(shù)是17()答案(1)×(2)√(3)×(4)√2．(2023·石家莊高一檢測)高鐵動車車廂禁止吸煙，高鐵裝有的離子式煙霧傳感器具有穩(wěn)定性好、靈敏度高的特點，其主體是一個放有镅(eq\o\ar(241,95)Am)放射源的電離室。下列關(guān)于eq\o\ar(241,95)Am的說法正確的是()A．核外電子數(shù)為95 B．質(zhì)子數(shù)為146C．質(zhì)量數(shù)為146 D．中子數(shù)為95答案A解析根據(jù)原子符號可知，質(zhì)子數(shù)為95，質(zhì)量數(shù)為241，質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)＝95，中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)－質(zhì)子數(shù)＝241－95＝146，A正確。3．一種中子數(shù)為9的氧原子的質(zhì)量數(shù)為____________，核外電子數(shù)為____________，其二價氧離子的質(zhì)量數(shù)為________________，核外電子數(shù)為____________________。答案1781710(1)一個信息豐富的符號解讀eq\o\al(A,Z)Xeq\o\al(n±,b)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(A——質(zhì)量數(shù),Z——核電荷數(shù)或質(zhì)子數(shù),n——離子所帶的電荷數(shù),b——化學式中原子的個數(shù)))(2)粒子中的電性關(guān)系①分子或原子：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)②陽離子Xn＋：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＋n③陰離子Xn－：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)－n二、原子核外電子排布1．電子層(1)概念：在含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動。我們把不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，也稱作電子層。如圖為電子層模型示意圖：(2)不同電子層的表示及能量關(guān)系各電子層由內(nèi)到外電子層數(shù)1234567字母代號KLMNOPQ離核遠近由近到遠能量高低由低到高2.電子分層排布閱讀教材思考與討論中稀有氣體元素原子的電子層排布規(guī)律(1)能量最低原理核外電子總是優(yōu)先排布在能量最低的電子層里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的電子層里，即按K→L→M→N……順序排列。(2)電子層最多容納的電子數(shù)①第n層最多容納2n2個電子。如K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別為2、8、18、32。②最外層電子數(shù)目最多不能超過8個(K層為最外層時不能超過2個)。③次外層最多能容納的電子數(shù)不超過18個。3．核外電子排布的表示方法——原子結(jié)構(gòu)示意圖(1)鈉的原子結(jié)構(gòu)示意圖(2)畫出下列原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖①S：，S2－：；②Ca：，Ca2＋：。思考1M層最多可容納18個電子，為什么鉀原子的核外電子排布不是而是？提示原子核外電子排布每層最多容納2n2個電子，故M層最多可容納18個電子，但M層作為最外層時，最多不超過8個電子。4．常見的10e－和18e－微粒(1)(2)思考2某同學在畫某種元素的一種單核微粒的結(jié)構(gòu)示意圖時，忘記在圓圈內(nèi)標出質(zhì)子數(shù)，請你根據(jù)核外電子排布，推測可能的微粒符號。提示可能為中性原子Ne，也可能為陽離子Na＋、Mg2＋、Al3＋，也可能為陰離子F－、O2－、N3－。(1)從兩個角度看核外電子排布規(guī)律(2)核外電子排布的規(guī)律是互相聯(lián)系的，不能孤立地理解。如鈣原子由于受最外層電子數(shù)不超過8個的限制，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為而不是。(3)通常把最外層有8個電子(外層為K層時，只有2個電子)的結(jié)構(gòu)，稱為相對穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。1．判斷正誤(1)在多電子原子里，電子的能量不完全相同()(2)能量高的電子在離核近的區(qū)域內(nèi)運動()(3)M層為最外層時，最多容納18個電子()(4)原子的次外層電子數(shù)都是8()(5)Mg的原子結(jié)構(gòu)示意圖是()答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×2．下列說法正確的是()A．某單核微粒的核外電子排布如圖所示，則該微粒一定是氬原子B．最外層只有1個電子的元素一定是金屬元素C．NHeq\o\al(＋,4)與H3O＋具有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)D．最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素的原子容易失去電子成為陽離子答案C解析該微粒不一定是氬原子，如x＝17時為氯離子，x＝19時為鉀離子，A錯誤；H原子的最外層只有1個電子，但H元素不是金屬元素，B錯誤；NHeq\o\al(＋,4)與H3O＋所含質(zhì)子數(shù)均為11，電子數(shù)均為10，C正確；最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素為C元素，C原子既不容易失電子也不容易得電子，D錯誤。1．(2022·葫蘆島高一月考)稀土被稱為“工業(yè)黃金”和“新材料之母”，其中釔(Y)是稀土元素的代表。下列關(guān)于eq\o\al(89,39)Y的說法，不正確的是()A．質(zhì)子數(shù)為39 B．質(zhì)量數(shù)為128C．中子數(shù)為50 D．核外電子數(shù)為39答案B解析由原子符號可知，釔原子的質(zhì)子數(shù)為39，質(zhì)量數(shù)為89，故A正確、B錯誤；中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)－質(zhì)子數(shù)＝89－39＝50，故C正確；原子的核外電子數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝39，故D正確。2.如圖為某原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是()A．核電荷數(shù)為11B．該原子的摩爾質(zhì)量為23gC．電子層數(shù)為3D．最外層有1個電子答案B解析原子結(jié)構(gòu)示意圖中圓圈內(nèi)為核電荷數(shù)，原子的核電荷數(shù)為11，故A正確；該原子為鈉原子，原子的摩爾質(zhì)量為23g·mol－1，故B錯誤；鈉原子核外有3個電子層，最外層電子數(shù)1，故C、D正確。3．(2022·上海嘉定區(qū)高一期中)有如下三種微粒的結(jié)構(gòu)示意圖，下列說法正確的是()A．①②屬于同種元素的原子B．①②是同種元素的微粒，且①是原子，②是正離子C．②③是同種元素的原子D．①②是同種元素的微粒，且①是負離子，②是原子答案B解析①②是同種元素的微粒，①為Al原子，②為Al3＋，且①是原子，②是正離子，故A錯誤、B正確、D錯誤；②為Al3＋，③為Ne原子，為不同元素的微粒，故C錯誤。4．根據(jù)下列敘述，寫出元素名稱并畫出原子結(jié)構(gòu)示意圖。信息元素名稱原子結(jié)構(gòu)示意圖A元素原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1.5倍B元素＋1價離子B＋的電子層排布與Ne相同C元素原子次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的eq\f(1,3)答案(從左到右，從上到下)硼鈉氧解析當次外層為K層時，A元素原子最外層電子數(shù)為3，是硼，當次外層為L層時，A元素原子最外層電子數(shù)為1.5×8＝12，違背了電子排布規(guī)律，故不可能；B元素原子的質(zhì)子數(shù)為10＋1＝11，故為鈉，當次外層為K層時，C為氧，當次外層為L層時，最外層則有24個電子，故不可能。題組一原子結(jié)構(gòu)1．鈹?shù)拿芏仁氢伒囊话?，鈹元素被稱為“未來的航天元素”。中國是世界上有能力提煉鈹?shù)纳贁?shù)國家之一。已知鈹?shù)囊环N同位素eq\o\al(9,4)Be，其核內(nèi)中子數(shù)為()A．4B．5C．9D．13答案B解析該原子的質(zhì)子數(shù)為4，質(zhì)量數(shù)為9，中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)－質(zhì)子數(shù)＝9－4＝5，故B正確。2．月球土壤中含有釷元素，eq\o\ar(232,90)Th(中文名“釷”)是一種天然放射性核素，通常用來制造合金，提高金屬強度，也是一種極有前途的能源。下列關(guān)于eq\o\ar(232,90)Th的說法不正確的是()A．質(zhì)子數(shù)為90 B．核外電子數(shù)為90C．中子數(shù)為142 D．質(zhì)量數(shù)為322答案D3．(2022·重慶高一檢測)鈷-60(eq\o\al(60,27)Co)放射源的應用非常廣泛，在農(nóng)業(yè)上，常用于輻射育種、刺激增產(chǎn)、輻射防治蟲害等。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．鈷的相對原子質(zhì)量是60B．60Co與60Fe具有相同的質(zhì)量數(shù)C．60Co與59Co核外電子數(shù)相同D.eq\o\al(60,27)Co核內(nèi)中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為6答案A解析60是鈷-60(eq\o\al(60,27)Co)原子的質(zhì)量數(shù)，不是鈷的相對原子質(zhì)量，故A錯誤；60Co與60Fe的質(zhì)量數(shù)均為60，故B正確；60Co與59Co的質(zhì)子數(shù)均為27，且核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝27，故C正確；eq\o\al(60,27)Co中的27為質(zhì)子數(shù)，則核外電子數(shù)也為27,60為質(zhì)量數(shù)，而中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)－質(zhì)子數(shù)＝60－27＝33，則中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為33－27＝6，故D正確。題組二原子核外電子排布規(guī)律4．下列說法不符合原子核外電子排布基本規(guī)律的是()A．核外電子總是優(yōu)先排在能量最低的電子層上B．K層是能量最低的電子層C．N電子層為次外層時，最多可容納的電子數(shù)為18D．各電子層(n)最多可容納的電子數(shù)為n2答案D解析K層離核最近，能量最低，B正確；次外層電子數(shù)不超過18，C正確；各電子層(n)最多可容納的電子數(shù)為2n2，D錯誤。5．下列關(guān)于核外電子排布的說法不正確的是()A．第二電子層最多容納的電子數(shù)為8B．次外層最多可容納的電子數(shù)為18C．最多可容納2個電子的電子層一定是第一電子層D．最多可容納8個電子的電子層一定是第二電子層答案D解析根據(jù)核外電子排布規(guī)律可知，第二電子層最多可容納的電子數(shù)為8，A正確；次外層最多可容納的電子數(shù)為18，B正確；最多可容納2個電子的電子層一定是第一電子層，即K層，C正確；由于最外層電子數(shù)不超過8，因此最多可容納8個電子的電子層不一定是第二電子層，D錯誤。題組三原子(離子)結(jié)構(gòu)示意圖的理解及判斷6.認識原子的結(jié)構(gòu)有利于理解元素的性質(zhì)。某元素X的原子結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。下列說法不正確的是()A．a(chǎn)＝16B．該元素原子可得2個電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)C．該元素的最高化合價為＋10D．該元素單質(zhì)在空氣中燃燒的產(chǎn)物的化學式為SO2答案C解析a為質(zhì)子數(shù)，質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝16，故A正確；硫原子最外層電子數(shù)為6，得2個電子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故B正確；硫元素原子最外層電子數(shù)為6，其最高化合價為＋6，故C錯誤；硫在空氣中燃燒生成二氧化硫，故D正確。7．某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為，關(guān)于該粒子的說法不正確的是()A．屬于陰離子B．核外有3個電子層C．核外電子數(shù)為18D．在化學反應中易得電子答案D解析該粒子為氯離子，為陰離子，故A正確；依據(jù)粒子結(jié)構(gòu)示意圖可知，核外有3個電子層，核外電子數(shù)為18，故B、C正確；該離子為氯離子，最外層達到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不能得電子，反應中易失去電子，故D錯誤。8．(2022·上海閔行區(qū)高一期中)某粒子(原子或離子)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，下列說法錯誤的是()A．若n＝8，則該粒子所對應元素的符號一定為ArB．若該粒子帶兩個單位負電荷，且n＝8，則該粒子的符號為S2－C．若m－n＜10，則該粒子是一個陰離子D．若m－n＝10，則該粒子一定是原子答案A解析若n＝8，則該粒子所對應元素的符號不一定為Ar，可能是K＋、Ca2＋等，故A錯誤；若該粒子帶兩個單位負電荷，且n＝8，說明原子的最外層電子數(shù)為6，是硫元素原子形成的陰離子，則該粒子的符號為S2－，故B正確；若m－n＜10，說明核電荷數(shù)小于核外電子數(shù)，則該粒子是一個陰離子，故C正確；若m－n＝10，說明核電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，則該粒子一定是原子，故D正確。9．(2023·青島高一檢測)eq\o\al(3,2)He是核聚變的重要原料，主要存在于月球上，地球上氦元素主要以eq\o\al(4,2)He的形式存在。已知一個12C原子的質(zhì)量為ag，一個eq\o\al(3,2)He原子的質(zhì)量為bg，NA為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是()A.eq\o\al(3,2)He比eq\o\al(4,2)He多一個中子B．氦元素的近似相對原子質(zhì)量為3C.eq\o\al(3,2)He的相對原子質(zhì)量為eq\f(12b,a)D.eq\o\al(3,2)He的摩爾質(zhì)量為2bNAg·mol－1答案C解析eq\o\al(3,2)He的中子數(shù)為3－2＝1，eq\o\al(4,2)He的中子數(shù)為4－2＝2，eq\o\al(3,2)He比eq\o\al(4,2)He少1個中子，故A錯誤；eq\o\al(3,2)He的相對原子質(zhì)量為eq\f(b,\f(a,12))＝eq\f(12b,a)，故C正確；eq\o\al(3,2)He的摩爾質(zhì)量在數(shù)值上與1mol原子的質(zhì)量相同，則其摩爾質(zhì)量為bNAg·mol－1，故D錯誤。10．下列各組粒子：①H3O＋、NHeq\o\al(＋,4)、Na＋、②OH－、NHeq\o\al(－,2)、F－、③O2－、Na＋、Mg2＋、④CH4、NH3、H2O。具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的組合是()A．①②③ B．②③④C．①②④ D．①③④答案C解析①中三種離子均為10個電子、11個質(zhì)子；②中三種離子均為10個電子、9個質(zhì)子；③中三種離子均為10個電子，質(zhì)子數(shù)分別為8、11、12；④中三種分子均為10個電子、10個質(zhì)子。11．兩種元素原子X和Y，X原子的M層比Y原子的M層少3個電子，Y原子的L層電子數(shù)恰好是X原子L層電子數(shù)的兩倍，則X、Y分別是()A．硅原子和鈉原子B．硼原子和氮原子C．氮原子和碳原子D．碳原子和鋁原子答案D解析由于Y原子的M層比X原子的M層多3個電子，說明Y的M層電子數(shù)至少有3個，那么Y的L層必定有8個電子，X的L層只有4個電子，M層無電子。由此推出Y的核外電子總數(shù)為13，X的核外電子總數(shù)為6。所以X、Y的核電荷數(shù)分別是6和13，即為碳原子和鋁原子。12．(2023·吉林高一檢測)核內(nèi)中子數(shù)為N的R2＋的質(zhì)量數(shù)為A，R2＋與16O所形成的Wg氧化物中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為()A.eq\f(W,A＋16)(A－N＋8)molB.eq\f(W,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋8)molD.eq\f(W,A＋16)(A－N＋6)mol答案A解析13．某微粒A的結(jié)構(gòu)示意圖為：(1)若x＝8，則此陰離子與上圖表示的帶一個正電荷的陽離子形成一種常見化合物的化學式是________________________________________________________________________。(2)1mol微粒A含有10mol電子，下列微粒各1mol，也含有10mol電子的有_______(填序號)。①CH4②H2O2③HF④Al3＋⑤Cl－⑥NHeq\o\al(＋,4)(3)若A的陽離子為An＋且質(zhì)量數(shù)為a，則其質(zhì)子數(shù)為________，中子數(shù)為________(用含有a、n的代數(shù)式表達)。答案(1)Na2O(2)①③④⑥(3)10＋na－(10＋n)解析(1)當x＝8時，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)小于核外電子數(shù)，該粒子是氧離子，與鈉離子形成一種常見化合物的化學式是Na2O。(2)①C原子含有6個電子，H原子中含有1個電子，CH4共含有10個電子；②H原子中含有1個電子，O原子中含有8個電子，H2O2共含有18個電子；③H原子中含有1個電子，F(xiàn)原子含有9個電子，HF共含有10個電子；④Al原子含有13個電子，Al失去3個電子形成Al3＋，Al3＋含有10個電子；⑤Cl原子含有17個電子，Cl得到1個電子形成Cl－，Cl－含有18個電子；⑥N原子含有7個電子，H原子中含有1個電子，NHeq\o\al(＋,4)帶有1個正電荷，所以NHeq\o\al(＋,4)含有10個電子。(3)A失去n個電子形成An＋，An＋含有10個電子，則A中含有(10＋n)個電子，核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以質(zhì)子數(shù)為10＋n；中子數(shù)＋質(zhì)子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)，所以中子數(shù)為a－(10＋n)。14．按要求填寫下列空白。(1)ARn＋共有x個電子，則該陽離子的中子數(shù)為______________。(2)AXn－共有x個電子，則該陰離子的中子數(shù)為______________。(3)已知R原子有b個中子，R2＋核外有a個電子，則R原子的組成符號是______________。(4)A2－原子核內(nèi)有x個中子，其質(zhì)量數(shù)為m，則ngA2－所含電子的物質(zhì)的量為______________。(5)已知陰離子R2－的原子核內(nèi)有x個中子，R原子的質(zhì)量數(shù)為m，則WgR原子完全轉(zhuǎn)化為R2－，其中含有的電子數(shù)為______________(用NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值)。答案(1)A－x－n(2)A－x＋n(