《原子結(jié)構(gòu)》1.知道質(zhì)量數(shù)、元素、核素、同位素的含義，學(xué)會原子的表示方法。2.了解原子核外電子的排布。學(xué)習(xí)目標一原子結(jié)構(gòu)1.構(gòu)成原子的粒子間的關(guān)系（1）質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）（2）數(shù)量關(guān)系：核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)（3）電性關(guān)系

2.核外電子排布的規(guī)律（1）能量最低原理原子核外電子總是先排布在能量最低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層（能量最低原理），即排滿了K層才排L層，排滿了L層才排M層。（2）原子核外各電子層最多容納2n2個電子。（3）原子最外層電子數(shù)不超過8（K層為最外層時不超過2）。（4）次外層最多能容納的電子數(shù)不超過18，倒數(shù)第三層最多能容納的電子數(shù)不超過32。3.原子或離子的結(jié)構(gòu)示意圖例1

某金屬原子的符號為，該原子核內(nèi)的中子數(shù)與核外電子數(shù)之差為 （）32

B.67 C.99 D.166解析：由題意知，核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，為67，原子核內(nèi)的中子數(shù)為166-67=99，其與核外電子數(shù)之差為99-67=32。答案：A例2

核電荷數(shù)小于或等于18的元素中，原子的最外層電子數(shù)是其余電子總數(shù)一半的元素有 （）1種 B.2種 C.3種 D.4種解析：若該原子有兩個電子層，內(nèi)層只有一個電子層，電子數(shù)為2，最外層電子數(shù)為1，為鋰元素；若該原子有三個電子層，內(nèi)層有兩個電子層，電子數(shù)為10，最外層電子數(shù)為5，為磷元素。答案：B例3下列說法中正確的是()

A.某微粒結(jié)構(gòu)示意圖為，則該微粒一定是氬原子B.最外層達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的微粒只能是稀有氣體的原子C.F-、Na+、Mg2+、Al3+是與Ne原子具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子D.某元素原子的最外層只有2個電子，則該元素一定是金屬元素解析：A錯，該微粒不一定是Ar原子，可能是Cl-、K+等。B錯，最外層達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的微粒不一定是稀有氣體的原子，也可能是達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的陰離子或陽離子。C對，F(xiàn)-、Na+、Mg2+、Al3+都有2個電子層，第1層上2個電子，第2層上8個電子，與Ne原子有相同的電子層結(jié)構(gòu)。D錯，原子的最外層只有2個電子，該元素不一定是金屬元素，也可能是He元素。答案：C例4

［2019?河南周口一中高一月考］下列敘述中不正確的是 （）A.原子的核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)一半的元素是硅B.原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)1.5倍的元素是硼C.原子的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)1/3的元素是氧D.原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的元素是鈹解析：A對，原子M層上有電子時，L層應(yīng)排滿8個電子，M層有4個電子，該元素為硅元素。B對，原子最外層電子數(shù)大于次外層電子數(shù)，次外層只能為K層，有2個電子，最外層為L層，有3個電子，該元素為硼元素。C對，原子最外層電子數(shù)大于次外層電子數(shù)，次外層只能為K層，有2個電子，最外層為L層，有6個電子，該元素為氧元素。D錯，原子最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的元素可能是鈹或氬。答案：D例5

短周期元素X，其原子核外電子層數(shù)為a，最外層電子數(shù)為（2a+1），原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為（2a2-1）。下列有關(guān)元素X的說法中，不正確的是 （）A.元素X可能形成化學(xué)式為KXO3的含氧酸鉀鹽B.元素X不可能在第一周期C.元素X形成的簡單離子，各電子層的電子數(shù)均達到2n2（n表示電子層數(shù)）D.由元素X形成的某些化合物，可能具有殺菌、消毒的作用解析：短周期元素X，其原子的電子層數(shù)為a，最外層電子數(shù)為（2a+1），原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為（2a2-1），若a=1，最外層電子數(shù)為3，不符合題意；若a=2，最外層電子數(shù)為5，質(zhì)子數(shù)為7，符合題意；若a=3，最外層電子數(shù)為7，質(zhì)子數(shù)為17，符合題意。A對，X元素為N或Cl，可形成化學(xué)式為KNO3或KClO3的含氧酸鉀鹽。B對，N元素處于第二周期，Cl元素處于第三周期。C錯，Cl-的核外電子排布為

，最外層電子數(shù)達不到2n2。D對，如果X為Cl，則可形成HClO，具有殺菌、消毒作用。答案：C解析：A錯，18O3中子數(shù)為（18-8）×3=30。B錯，2H217O2中子數(shù)為（2-1）×2+（17-8）×2=20。C錯，14N16O2中子數(shù)為14-7+（16-8）×2=23。D對，14C16O2中子數(shù)為14-6+（16-8）×2=24。答案：D【體驗高考】例1

［海南卷］下列分子中，其中子總數(shù)為24的是 （）18O3

B.2H217O2

C.14N16O2

D.14C16O2解析：A對，元素周期表中第七周期0族應(yīng)為118號元素。117號元素位于118號左側(cè)，即Ts是第七周期第ⅦA族元素。B對，同位素是同種元素不同原子之間的互稱，同種元素的原子核外電子數(shù)相等。C對，元素周期表中同族元素自上而下非金屬性依次減弱，故Ts在同族元素中非金屬性最弱。D錯，中子數(shù)為176的Ts核素，其質(zhì)量數(shù)為176+117=293，所以這種核素符號是293117Ts。答案：D例2

［北京卷］2016年IUPAC命名117號元素為Ts（中文名“

”，tián），Ts的原子核外最外層電子數(shù)是7。下列說法不正確的是（）A.Ts是第七周期第ⅦA族元素B.Ts的同位素原子具有相同的電子數(shù)C.Ts在同族元素中非金屬性最弱D.中子數(shù)為176的Ts核素符號是176117Ts解析：A錯，重水為21H2168O，其中21H含有1個中子，168O含有8個中子，所以1個重水分子含有10個中子，1mol重水含有10mol中子。水為11H2168O，其中11H沒有中子，168O含有8個中子，所以1個水分子含有8個中子，1mol水含有8mol中子。兩者的中子數(shù)之比為10∶8=5∶4。B對，3g3He所含的中子數(shù)：3g÷3g·mol-1×NAmol-1=1NA。C錯，23592U+10n

9038Sr+13654Xe+1010n凈產(chǎn)生的中子（10n）數(shù)為9，則235g即1mol23592U發(fā)生裂變反應(yīng)凈產(chǎn)生的中子數(shù)為9NA。D錯，1個D2O和H2O分子中質(zhì)子數(shù)均為10，D和H的質(zhì)量數(shù)不同，則18gD2O和18gH2O的物質(zhì)的量不同，所以含有的質(zhì)子數(shù)不同。答案：B例3［高考題組合］下列說法正確的是（）A.1mol重水與1mol水中，中子數(shù)比為2∶1

［2018·全國Ⅲ卷］B.3g3He含有的中子數(shù)為1NA ［2019·全國Ⅱ卷］C.235g核素23592U發(fā)生裂變反應(yīng)：23592U+10n

9038Sr+13654Xe+1010n，凈產(chǎn)生的中子（10n）數(shù)為10NA ［2015·全國Ⅱ卷］D.18gD2O和18gH2O中含有的質(zhì)子數(shù)均為10NA ［2015·全國Ⅰ卷］探究一核外電子排布規(guī)律及表示方法【問題探究】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。把不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層,也稱為電子層,有人把這種電子層模型比擬為洋蔥式結(jié)構(gòu):(1)M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提示

核外電子排布規(guī)律是相互聯(lián)系的,不能孤立地應(yīng)用其中的一項。如當(dāng)M層不是最外層時,最多可以排布18個電子,而當(dāng)它是最外層時,最多可以排布8個電子。(2)鈣的原子結(jié)構(gòu)示意圖可表示為,對嗎?提示

不對,最外層電子數(shù)不超過8個,所以應(yīng)為【深化拓展】1.原子的構(gòu)成微粒間的數(shù)目關(guān)系(1)電中性原子(2)帶電原子——離子的電子數(shù)目計算

2.原子核外電子排布規(guī)律——“四最”(1)“一個最低”核外電子總是先排布在能量最低的電子層,然后由內(nèi)向外從能量較低的電子層逐步向能量較高的電子層排布,即排滿K層再排L層,排滿L層再排M層,依此類推。(2)“三個最多”①各電子層最多容納的電子數(shù)是2n2。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)最多是8(K層是最外層時,最多是2)。③次外層電子數(shù)最多是18。3.原子或離子核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖:表示原子的核電荷數(shù)和核外電子在原子核外各電子層排布的圖示。如Na原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖

離子核外電子排布特點舉例陽離子與上周期的稀有氣體排布相同陰離子與同周期的稀有氣體排布相同【素能應(yīng)用】典例1核電荷數(shù)小于18的某元素X,其原子核外的電子層數(shù)為n,最外層電子數(shù)為2n+1,原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)是2n2-1,則下列有關(guān)X的說法中不正確的是(

)A.最高正價為+3價B.其最低負價可能為-1價C.氫化物易溶于水D.是活潑的非金屬元素答案

A解析

根據(jù)核電荷數(shù)小于18的某元素X,其原子的電子層數(shù)為n,最外層電子數(shù)為2n+1,原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)是2n2-1,假設(shè)n=1時,最外層電子數(shù)為3,不符合題意;n=2時,最外層電子數(shù)為5,質(zhì)子數(shù)為7,符合題意;n=3時,最外層電子數(shù)為7,質(zhì)子數(shù)為17,符合題意。由于元素X可能為氮元素或氯元素,最高正價不可能為+3價,A項錯誤;若元素X為氯元素,其最低負價為-1價,B項正確;元素X可能為氮元素或氯元素,其氫化物為氨氣或氯化氫,二者均易溶于水,C項正確;元素X可能為氮元素或氯元素,二者均為活潑的非金屬元素,D項正確。

變式訓(xùn)練1原子是由居于原子中心的原子核和核外電子構(gòu)成的。下列有關(guān)原子核外電子排布的說法中錯誤的是(

)A.電子總是先排布在能量最低的電子層里B.每個電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2C.最外層電子數(shù)不超過8個(K層為最外層時不超過2個)D.S2-的M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍答案

D解析

根據(jù)能量最低原理,電子總是先排布在能量最低的電子層里,A正確;根據(jù)電子排布的數(shù)量規(guī)律,每個電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2,最外層電子數(shù)不超過8個(K層為最外層時不超過2個),B、C正確;S2-的M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的4倍,D錯誤。探究二元素周期表的結(jié)構(gòu)【問題探究】

1.門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期表也是幾易其稿,現(xiàn)行元素周期表共有多少個周期,多少個族?提示

共有7個周期,16個族。2.元素種類最多的族是第Ⅷ族嗎?提示

不是,是第ⅢB族,共32種元素。3.主族元素是由長周期和短周期元素共同構(gòu)成的,所以由長周期和短周期元素共同構(gòu)成的族一定是主族,對嗎?提示

不對,由長周期和短周期元素共同構(gòu)成的族是主族和0族。4.同一主族的元素具有相同的

,從上而下電子層數(shù)逐漸

,原子半徑逐漸

。

提示

最外層電子數(shù)

增多

增大【深化拓展】1.周期的分類及各周期元素種數(shù)周期類別周期名稱本周期稀有氣體元素起止元素元素種數(shù)規(guī)律短周期第一周期HeH~He2①原子核外電子層數(shù)=周期數(shù);②每一周期中從左到右原子序數(shù)逐漸增大第二周期NeLi~Ne8第三周期ArNa~Ar8長周期第四周期KrK~Kr18第五周期XeRb~Xe18第六周期RnCs~Rn32第七周期OgFr~Og322.強化記憶元素周期表的結(jié)構(gòu)

(1)記憶口訣橫行叫周期,現(xiàn)有一至七,四長三個短,第七已排滿。縱列稱為族,共有十六族,一八依次現(xiàn)①,一零再一遍②。一縱一個族,Ⅷ族搞特殊,三縱算一族,占去8、9、10。鑭系與錒系,蝸居不如意,十五擠著住,都屬ⅢB族。說明:①指ⅠA、ⅡA、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、Ⅷ;②指ⅠB、ⅡB、ⅢA、ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA、0。(2)列序數(shù)與族序數(shù)的關(guān)系①列序數(shù)<8,主族和副族的族序數(shù)=列序數(shù);②列序數(shù)=8或9或10,為第Ⅷ族;③列序數(shù)>10,主族和副族的族序數(shù)=列序數(shù)-10(0族除外)。(3)過渡元素元素周期表中從ⅢB到ⅡB共10個縱行,包括了全部副族元素,全部為金屬元素,統(tǒng)稱為過渡元素?！舅啬軕?yīng)用】典例2無機化學(xué)命名委員會在1989年作出決定,把長式元素周期表原先的主、副族及族號取消,由左到右改為18列。按此規(guī)定,下列說法中錯誤的是(

)A.第15列元素的最高價氧化物的化學(xué)式是R2O3B.第1列和第17列元素單質(zhì)熔、沸點變化趨勢不相同C.第11列中肯定沒有非金屬元素D.在18列元素中,第3列的元素種類最多答案

A解析

根據(jù)元素周期表的結(jié)構(gòu)可知,第15列元素是第ⅤA族元素,最高正化合價是+5價,所以最高價氧化物的化學(xué)式為R2O5,A不正確。第1列除H外都是金屬元素,自上而下單質(zhì)熔、沸點逐漸降低,第17列元素都是非金屬元素,自上而下單質(zhì)熔、沸點逐漸升高,B正確。第11列是第ⅠB族元素,全部是金屬元素,C正確。第3列包括鑭系和錒系元素,所以元素種類最多。變式訓(xùn)練2(2020吉林長春高一檢測)下列說法正確的是(

)A.同一主族相鄰兩個周期的元素的原子序數(shù)差一定等于上一周期所含元素種數(shù)B.11號元素為非金屬元素C.在元素周期表中114號元素的上一周期同一族元素的原子序數(shù)是82D.目前使用的元素周期表中,最長的周期含36種元素答案

C解析

A項,若元素位于元素周期表的左邊第ⅠA族、第ⅡA族,則同一主族相鄰兩個周期的元素的原子序數(shù)差等于上一周期所含元素種數(shù),若位于第ⅢA族到第ⅦA族,則同一主族相鄰兩個周期的元素的原子序數(shù)差等于下一周期所含元素種數(shù),錯誤;B項,11號元素是鈉,為金屬元素,錯誤;C項,在元素周期表中114號元素位于第七周期,該周期排滿應(yīng)該是32種元素,所以它的上一周期同一族元素的原子序數(shù)是114-32=82,正確;D項,目前使用的元素周期表中,最長的周期含32種元素,錯誤。探究三元素周期表在元素推斷中的應(yīng)用【問題探究】

1.科學(xué)家預(yù)測第114號元素具有良好的力學(xué)、光學(xué)、電學(xué)性質(zhì),將它命名為“類鉛”。推斷該元素在周期表中的位置,推斷其主要化合價。提示

第七周期稀有氣體元素的原子序數(shù)為118,可知114號元素位于第七周期第ⅣA族,為金屬元素,第ⅣA族元素主要化合價為+2、+4價。2.元素周期表中同主族某相鄰兩元素的原子序數(shù)相差是多少?提示

2或8或18或32?！旧罨卣埂?.由原子序數(shù)推導(dǎo)元素在周期表中位置的方法(1)熟記稀有氣體元素的原子序數(shù)周期序數(shù)一二三四五六七稀有氣體元素HeNeArKrXeRnOg原子序數(shù)21018365486118(2)比大小定周期比較該元素的原子序數(shù)與0族元素的原子序數(shù)的大小,找出與其相鄰近的兩種0族元素,那么該元素就和原子序數(shù)大的0族元素處于同一周期。(3)確定縱列和族序數(shù)的關(guān)系,準確找出周期表中每個縱列對應(yīng)的族序數(shù)(所有族從左到右的順序)。(4)求差值定族數(shù)①若某元素的原子序數(shù)比相應(yīng)的0族元素多1或2,則該元素應(yīng)處在該0族元素所在周期的下一個周期的第ⅠA族或第ⅡA族,如88號元素,88-86=2,則其應(yīng)在第七周期第ⅡA族。②若某些元素的原子序數(shù)比相應(yīng)的0族元素少1、2、3、4、5,則這些元素應(yīng)分別處在與該0族元素同周期的第ⅦA、ⅥA、ⅤA、ⅣA、ⅢA族,如84號元素,86-84=2,應(yīng)在第六周期第ⅥA族。③若差其他數(shù),則由相應(yīng)差數(shù)找出相應(yīng)的族。2.由位置推導(dǎo)原子序數(shù)的方法(1)同周期周期原子序數(shù)ⅡA族ⅢA族二、三nn+1四、五nn+11六、七nn+25(2)同族若A、B為同主族元素,A所在周期有m種元素,B所在周期有n種元素,A在B的上一周期,設(shè)A的原子序數(shù)為a。①若A、B位于第ⅠA族或第ⅡA族(位于過渡元素左邊的元素),則B的原子序數(shù)為(a+m)。②若A、B位于第ⅢA~ⅦA族(位于過渡元素右邊的元素),則B的原子序數(shù)為(a+n)。3.元素周期表中特殊位置的元素根據(jù)原子結(jié)構(gòu)、元素周期表的知識及相關(guān)已知條件,可推算原子序數(shù),判斷元素在元素周期表中的位置等。(1)族序數(shù)等于周期數(shù)的元素:H、Be、Al等。(2)族序數(shù)等于周期數(shù)2倍的元素:C、S。(3)族序數(shù)等于周期數(shù)3倍的元素:O。(4)周期數(shù)是族序數(shù)2倍的元素:Li、Ca等。(5)周期數(shù)是族序數(shù)3倍的元素:Na、Ba。(6)最高正價與最低負價代數(shù)和為零的短周期元素:C、Si。(7)最高正價是最低負價絕對值3倍的短周期元素:S。(8)除H外,原子半徑最小的元素:F。4.利用“陰上陽下”推斷原子序數(shù)的關(guān)系具有相同電子層結(jié)構(gòu)的離子,如X(n+1)+、Yn+、Z(n+1)-、Mn-的電子層結(jié)構(gòu)相同,在周期表中位置關(guān)系為則它們的原子序數(shù)關(guān)系為X>Y>M>Z。

…ZMYX…

(1)W的簡單離子的結(jié)構(gòu)示意圖為

,Y元素在元素周期表中的位置是

。

(2)寫出實驗室制W元素單質(zhì)的離子方程式:

。

(3)W與Z形成的液體化合物Z2W2,該物質(zhì)可與水反應(yīng)生成ZO2氣體,1molZ2W2參加反應(yīng)時轉(zhuǎn)移1.5mol電子,其中只有一種元素化合價發(fā)生改變,Z2W2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

【素能應(yīng)用】典例3(2020遼寧大連八中高一階段測試)X、Y、Z、W是元素周期表中的短周期元素,它們的相對位置如下表所示,其中X、Y均能形成10電子的氫化物,Z的原子序數(shù)是Y的2倍。請回答下列問題:XY

ZW答案

(1)

第二周期第ⅥA族(2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O(3)2S2Cl2+2H2O===SO2↑+3S↓+4HCl解析

X、Y、Z、W是元素周期表中的短周期元素,根據(jù)它們的相對位置可知,X、Y是第二周期的元素,Z、W是第三周期的元素,Y、Z是同一主族的元素,Z的原子序數(shù)是Y的2倍,可知Y是O元素,Z是S元素,則X是N元素,W是Cl元素。(1)W是Cl,是17號元素,Cl獲得1個電子變?yōu)镃l-,Cl-結(jié)構(gòu)示意圖為

;Y是O元素,O元素在元素周期表中位于第二周期第ⅥA族。(2)在實驗室用濃鹽酸與MnO2混合加熱制取氯氣,反應(yīng)的離子方程式為MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O。(3)W與Z形成的液體化合物Z2W2是S2Cl2,該物質(zhì)與水反應(yīng)生成的ZO2氣體是SO2,1

mol

Z2W2參加反應(yīng)時轉(zhuǎn)移1.5

mol電子,該反應(yīng)中只有一種元素化合價發(fā)生改變,則S2Cl2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為2S2Cl2+2H2O===SO2↑+3S↓+4HCl。變式訓(xùn)練3-1下表是元素周期表的一部分,W、X、Y、Z為短周期主族元素,W與X的最高正化合價之和為8。下列說法錯誤的是(

)A.Z的最高正化合價是+5價B.常溫常壓下,Y單質(zhì)為固態(tài)C.W氣態(tài)氫化物水溶液顯堿性D.X的最高價氧化物的水化物是強堿

W

XYZ

答案

D解析

W與X的最高正化合價之和為8,結(jié)合二者在表中位置可知,X的最高正化合價為+3價,W的最高正化合價為+5價,分別屬于第ⅢA族和第ⅤA族,又4種元素均為短周期元素,則W為N,X為Al,Y為Si,Z為P。P的最高正化合價為+5價,A項正確;常溫常壓下Si是固體,B項正確;氨水顯堿性,C項正確;Al的最高價氧化物的水化物是兩性氫氧化物,D項錯誤。變式訓(xùn)練3-2短周期元素A、B、C在元素周期表中的位置如圖所示。已知B、C兩元素的原子序數(shù)之和是A元素的4倍,則A、B、C是(

)A.Be、Na、Al B.B、