高中化學訓練【原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)(一)】

原子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)（一）

【課標要求】

1.認識原子結(jié)構(gòu)，知道元素、核素的含義，了解核外電子的排布。

2.能說明微觀粒子的運動狀態(tài)與宏觀物體運動特點的差異。

3.能結(jié)合能量最低原理、泡利不相容原理、洪特規(guī)則書寫1~36號元素基態(tài)原

子的核外電子排布式和電子排布圖，并說明含義。

【學科素養(yǎng)】

1.宏觀辨識與微觀探析：能從能層、能級等不同層次認識原子的結(jié)構(gòu)，以及核外

電子的排布規(guī)律，能從宏觀和微觀相結(jié)合的視角分析原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)的關(guān)

系。

2.證據(jù)推理與模型認知：能運用構(gòu)造原理和能量最低原理，揭示元素原子核外

電子排布的規(guī)律。

3.變化觀念與平衡思想：能多角度、動態(tài)地分析核外電子的運動狀態(tài)及原子結(jié)

構(gòu)的變化規(guī)律，認識元素性質(zhì)的變化規(guī)律。

知謂標密?盤構(gòu)體系,為教師備課、較深

教師獨具提供豐富教學資源

構(gòu)成粒子：質(zhì)子、中子、電子

能量最低原理

原子核素：具有?定數(shù)目質(zhì)子?和一定數(shù)目中子的一類原子

泡利不相容原理（核外電子排布規(guī)律1

維U同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同一元素的不同

洪特規(guī)則

原子核素的互稱

原子（離子）結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)

核外電子（價電子）排布式］核外電子排］二|"而畫］質(zhì)了?數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子?數(shù)二原子?序數(shù)

量關(guān)系?（質(zhì)量:數(shù)（4）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)SO

核外電子（價電子前布圖”布的表示

命題分析

分析近五年全國卷高考試題，高考命題在本講有以下規(guī)律：

1.從考查題型和內(nèi)容上看，高考命題以選擇題、非選擇題呈現(xiàn)，考查內(nèi)容主要

有以下3個方面：

⑴元素、核素、同位素、同素異形體概念的辨析。

（2）原子中質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)之間的相互關(guān)系及計算。

⑶根據(jù)原子核外電子排布判斷元素種類、書寫電子排布式和電子排布圖。

2.從命題思路上看，主要以選擇題的形式為主。

⑴選擇題

以最新的科技成果、新聞事件為背景，考查原子結(jié)構(gòu)、同位素、核素知識，核

外電子排布表達式的正誤判斷。

(2)非選擇題

直接考查電子排布式和電子排布圖的書寫，利用核外電子排布推斷元素等。

3.從考查學科素養(yǎng)的角度看，注重考查宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型

認知、變化觀念與平衡思想等。

備考策略

根據(jù)高考命題的特點和規(guī)律，復(fù)習時要注意以下幾個方面：

⑴同位素和同素異形體的概念分析、原子構(gòu)成微粒之間的關(guān)系。

⑵原子結(jié)構(gòu)及核外電子排布特性(全空、半充滿、全充滿的穩(wěn)定性)。

⑶規(guī)范化學術(shù)語的書寫，重點掌握第四周期過渡元素的電子排布式和電子排布

圖。

考點一：原子結(jié)構(gòu)核素同位素(基礎(chǔ)性考點)

,上必備知識］依據(jù)課標，多形式梳理教材.［關(guān)犍能力］多角度相準備考注重例題引領(lǐng)，“解題思維”講透解題關(guān)

鍵；“思維拓展”例題延伸思考；“原因分析”接軌高考，培養(yǎng)分析能力；“技法積累”注重思維歸納

必備知識?夯實

一、從微觀層面認識原子結(jié)構(gòu)

1.原子結(jié)構(gòu)

(1)原子的構(gòu)成粒子。

［派至元素而就后：

c￡］匕一個質(zhì)子帶一個單位正電荷'一

原

子

原子核映兔謠拜血￡而百笈制呈

畫dI\〔回不帶電

電

中

性

'核外電子----*個電子?帶一個單位負電荷

一

⑵構(gòu)成原子或離子的微粒間的數(shù)量關(guān)系。

①質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(AQ。

②原子中：質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)。

③陽離子的核外電子數(shù)二質(zhì)子數(shù)二陽離子所帶電荷數(shù)。

④陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)土陰離子所帶電荷數(shù)。

2.核素：具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。

微點撥

⑴原子中不一定都含有中子，如；H中沒有中子。

⑵電子排布完全相同的原子不一定是同一種原子，如互為同位素的各原子。

⑶破壞原子結(jié)構(gòu)的核裂變不屬于化學變化。

(4)質(zhì)子數(shù)相同的微粒不一定屬于同一種元素，如F和0H-。

二、從微觀層面認識同位素

1.同位素的概念：質(zhì)子數(shù)相同,蚯數(shù)不同的同一元素的不同核素的互稱。實

例比較：

氫元素的三種核素

符號名稱質(zhì)子數(shù)中子數(shù)

iH或H宜0

彳H或D員或重氫11

；H或T氟或超重氫2

助理解同位素的“六同三不同”

質(zhì)子數(shù)相同E同一元素

核電荷數(shù)相同保在元素周期表中的位置相同

核外電子數(shù)相同1化學性質(zhì)相同

中子數(shù)不同

質(zhì)量數(shù)不同

E物理性質(zhì)不同

2.同位素的特征

⑴相同存在形態(tài)的同位素，化學性質(zhì)幾乎完全相同,物理性質(zhì)不同。

⑵天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分數(shù)一般丕變。

3.常見的重要核素及其應(yīng)用

核素92UT_c彳H1H88O

核燃

用途用于考古斷代制氫彈示蹤原子

料

辨易錯

⑴一種元素可能有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種

原子。(4)

⑵核聚變?nèi)?；H+；HTHe+力n，因為有新微粒生成，所以該變化是化學變化。

(x)

(3)需C1與%C1得電子能力幾乎相同。(4)

(4)一種核素只有一種質(zhì)量數(shù)。N)

⑸氫的三種核素形成的單質(zhì)有6種，它們物理性質(zhì)有所不同，但化學性質(zhì)幾乎

完全相同。(V)

關(guān)鍵能力?進階

，能力點一：原子構(gòu)成的判斷

遷移應(yīng)用

1.“鋤(Rb)原子鐘”被譽為衛(wèi)星的“心臟”。下列說法正確的是()

A.金屬珈的熔點局)于鉀

B.I?Rb的中子數(shù)為48

C.第Rb和解Rb化學性質(zhì)完全不同

D,珈元素屬于第IB族

【解析】選B。鋤和鉀屬于堿金屬，堿金屬的熔沸點隨原子序數(shù)的遞增而減小,

鋤原子序數(shù)大于鉀，故金屬鋤的熔點低于鉀，A錯誤；第Rb的中子數(shù)為85-37

=48,B正確；第Rb和第Rb互為同位素，化學性質(zhì)幾乎完全相同，C錯誤；

鋤屬于堿金屬，位于第IA族，D錯誤。

2.我國某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18。所構(gòu)成的氣體單質(zhì)38。

是一種穩(wěn)定的同位素，稱為重氧。下列有關(guān)說法不正確的是()

A.1.8g叼2氣體的物質(zhì)的量是0.05mol

B.0.1mol重氧水中的l8O所含的中子數(shù)約為6.02x1023

C.0.2mol運02氣體的體積約為4.48L

D.氣體的摩爾質(zhì)量為36g-mol-1

【解析】選C。A中1.8g照2的物質(zhì)的量為0.05mol,正確；B中|80中所含的

中子數(shù)為18-8=10,所以,0.1mol18O的中子數(shù)為0.1X10NA=NA,正確；C

中0.2mol18O2氣體在標準狀況下體積為4.48L,錯誤；D中照?的摩爾質(zhì)量為

36g-mol-1,正確。

教師

專用【加固訓練】

1.質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)相同的原子A,其陽離子A〃+核外共有％個電子，則A的質(zhì)

量數(shù)為（）

A.2（%+ri）B.2（x-n）

C.2xD.n+2x

【解析】選Ao已知陽離子A"+中：質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)+%則A的質(zhì)子數(shù)二

中子數(shù)=x+n,故其質(zhì)量數(shù)=2（%+n）0

2.下列各組微粒中，具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的一組微粒是（）

A.H2O、CH4、NH3、Ne

B.OH-、F-、Ne、O2'

C.H3O+、Na+、NH，、Mg2+

D.CP-、F-、Mg2+、Al3+

【解析】選AoH2O、CH4、NH3、Ne的質(zhì)子數(shù)都是10,電子數(shù)都為10,故A

正確；OH-、F-、Ne、CP-的質(zhì)子數(shù)分別為火9、10、8,電子數(shù)分別為10、

10、10、10,故B錯誤；H3O+、Na+、NH；、Mg?+的質(zhì)子數(shù)分別為11、11、

11、12,電子數(shù)分別為10、10、10、10,故C錯誤；。2-、F-、Mg2+、AF+的

質(zhì)子數(shù)分別是8、9、12、13,電子數(shù)都是10,故D錯誤。

7能力點二：核素、同位素

元素、核素、同位素的比較

項目核素同位素

質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)

具有相同核電荷具有一定數(shù)目質(zhì)不同的同兀素的不

定義數(shù)（質(zhì)子數(shù)）的同一子和一定數(shù)目中同原子互稱為同位素

類原子的總稱子的一種原子（即向兀素的不同核

素互稱為同位素）

同類原子，存在游

范疇離態(tài)和化合態(tài)兩原子原子

種形式

決定質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)

因素

16c17c18c—

H、C、N三種元8。、8。、8。二[O、[O、的互為同

舉例

素種核素位素

⑴同位素屬于同種兀素，但不是同種原子。

⑵同位素化學性質(zhì)基本相同。

聯(lián)系⑶元素、核素與同位素之間的包含與被包含關(guān)系如圖所示

為同位

遷移應(yīng)用

1.230—和232Th是社的兩種同位素，232"可以轉(zhuǎn)化成233U。下列有關(guān)Th的說

法正確的是（）

A.Th元素的質(zhì)量數(shù)是232

B.Th元素的相對原子質(zhì)量是231

C.232Th轉(zhuǎn)化成233U是化學變化

D.230Th和232Th的化學性質(zhì)相同

【解析】選D。Th有質(zhì)量數(shù)為230、232的兩種同位素，因此無法確定Th的質(zhì)

量數(shù)，A錯誤。不知230Th與232Th的豐度（即各自在自然界社元素中所占的百分

比），無法確定Th的相對原子質(zhì)量,B錯誤?；瘜W變化過程中原子種類不變，而

232Th轉(zhuǎn)化為233U原子種類發(fā)生變化，C錯誤。23（）Th與232Th互為同位素,二者

化學性質(zhì)相同，D正確。

2.16O和180是氧元素的兩種核素，NA表示阿伏加德羅常數(shù)，下列說法正確的

是（）

A與18?；橥禺愋误w

B.監(jiān)。與脂。核外電子排布方式不同

C.通過化學變化可以實現(xiàn)16O與出。間的相互轉(zhuǎn)化

D.標準狀況下，1L2U6O2和1L2U8O2均含NA個氧原子

【解析】選D。A項Jo與2互為同位素，錯誤；B項，】6（）與肥是氧元素

的不同核素，核外電子排布方式相同，錯誤；c項，16。與18。間的相互轉(zhuǎn)化是

原子核發(fā)生變化，不能通過化學變化實現(xiàn)，錯誤；D項，標準狀況下，11.2LI6O2

和11.2L叼2的物質(zhì)的量均為0.5mol,均含NA個氧原子，正確。

教師

專用

1,重水（D2O）是重要的核工業(yè)原料，下列說法錯誤的是（）

A.北（D）原子核外有1個電子

B.與D互稱同位素

C.H2O與D2O互稱同素異形體

DJH218O與D216。的相對分子質(zhì)量相同

【解析】選c。A正確；同位素是同種元素不同核素間的互稱，B正確；同素異

形體是同一元素的不同單質(zhì)，C錯誤；相對分子質(zhì)量都是20,D正確。

2.稀土元素鋪①y）在許多高新技術(shù)領(lǐng)域起著越來越重要的作用。下列關(guān)于l56Dy

和158Dy的說法正確的是（）

A.l56Dy的原子核中有156個中子

B.156Dy和158Dy是同一種核素

C.158Dy的原子核中有158個質(zhì)子

D.l56Dy和158Dy互為同位素

【解析】選D。A.元素符號左上角為質(zhì)量數(shù)，9口丫的原子質(zhì)量數(shù)為156,質(zhì)子

數(shù)為66,中子數(shù)=156-66=90,故A錯誤；B.156Dy和I58Dy中子數(shù)分別為156

-66=90、158-66=92,不是同一種核素,故B錯誤；C.稀土元素鎬（Dy）原子

序數(shù)為66,l58Dy的原子核中有66個質(zhì)子，故C錯誤；D.156Dy和?Dy的質(zhì)量

數(shù)不同，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)分別為156-66=90.158-66=92,互為同位素，

故D正確。

考點二：原子核外電子排布（應(yīng)用性考點）

必備知識?夯實

一、能層和能級

1,能層與能級

原子核外電子是分層排布的,根據(jù)電子的

號崗…能量差異,可將核外電子分成不同的能層。

亳在多電子原子中，同一能層的電子，能量也可

龐纏…能不同，不同能量的電子分成不同能組一。

能層

—*二三四五.六七...

(7Z)

符號KLMN()PQ.......

能級1s2s至3s迎3d4s交.4d4f5s

容納

2?6261()2610142

最多

電子

2818322n2

數(shù)

微點撥各能級所在能層的取值

ns(n>l),如Is、2s、...；

?p(n>2),如2p、3p、…；

nd(ra>3),如3d、4d、...；

刀f(/4),如4f、5f、…。

2.電子云與原子軌道

⑴電子云——核外電子的概率密度分布“看”起來像一片云霧，因而被形象地稱

作電子云。

⑵原子軌道——電子云輪廓圖

軌道電子的原子軌道呈琰爰對稱

形狀P電子的原子軌道呈啞鈴狀

???

軌道能級Spdf

數(shù)目軌道L357???

深思考

⑴相同能層上原子軌道的能量高低如何？

提小：ns<np<nd<nf......

⑵形狀相同的原子軌道的能量高低如何？

提示：ls<2s<3s<4s...

「辨易錯

⑴原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍，故稱為電子云。（x）

（2）電子云中的小黑點就是一個電子。（x）

（3）不同能層的相同能級的形狀完全相同。（x）

二、基態(tài)原子核外電子排布

1.構(gòu)造原理

基態(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序圖：

QOOOO

OOO~^每-行對應(yīng)■個能層

—

'短一個小圈表示一個典

泉圓圈間連接線的方向表示隨核

電荷數(shù)遞用而增加的電子填入能

級的順序

2.排布規(guī)則

微點撥洪特規(guī)則特例

當能量相同的原子軌道在全滿（p6、心、”）、半滿量、d\f7）、全空量、d。、f°）

時原子的能量最低,如24Cr的電子排布式為[Ar]3d54sl,29Cu的電子排布式為

l0

[Ar]3d4s'o

3.電子能量高低的比較

電子

能雖

高低

比較

方法

表示

布的

子排

外電

子核

態(tài)原

4.基

為例

原子

以硫

方法

表示

圖

示意

結(jié)構(gòu)

原子

P4

P63s23

Is22s22

式

排布

電子

s23p4

[Nel3

式

排布

電子

簡化

圖

排布

電子

3p

3s

2p

2s

Is

用IHtl

川M

仙川

GU圜

式）

表示

（軌道

3s23P4

布式

子排

價電

光譜

原子

態(tài)與

子狀

三、原

態(tài)

子狀

1.原

原子

量的

低能

于最

…處

基態(tài)1

從

后，

能量

吸收

縉子

原子

.基態(tài)

由.

低能級

原子

狀態(tài)的

能級

高

躍遷到

--,

----

譜

子光

2.原

:

和分類

⑴成因

及

子I

I基態(tài)居

形

光譜

射

必發(fā)

能情

放

量釋

收能

吸

光譜更

吸收

原子

激發(fā)態(tài)

析。

譜分