第1章 第1节 1 原子核 核素
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第 1 章 原子结构与元素周期律
物质结构和元素周期律是中学化学的重要基础理论知识。
通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物等知识进
行综合、归纳，从理论上进一步加深理解。同时，作为理论指
导，也为学生继续学习化学打下基础。因此本章知识在中学化
学教学中占有非常重要的地位。
本章内容包括：原子结构、元素周期律和元素周期表、元
素周期表的应用。本章的重点是构成原子的微粒间的关系和核
外电子的排布规律、元素周期律、元素周期表的结构、同周期
及同主族元素性质递变规律，难点是元素周期表的结构。原子
结构和元素周期律及周期表知识是高考必考内容，主要以选择
题、推断题的形式出现，考题具有较强的综合性；近几年常以
元素周期表为载体，结合元素化合物知识和化学反应原理知识
以综合大题的形式出现。
第1节 原子结构
英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子
结构模型：原子是由原子核和核外电子构成。那么，原子核的
内部结构是怎样的？电子在核外空间的运动状态是分层排布的
吗？怎样形象地描述核外电子的分层排布？核素的种类又是如
何确定的呢？
卢瑟福核式原子模型
卢瑟福模型中α粒子受力情况
1
原子核
核素
1．原子构成
原子
原子核
质子(带____电荷，相对质量约为___)
中子(____电荷，相对质量约为___)
核外电子(带___电荷)
正
1
不带
1
负
原子为什么不显电性？为什么说原子的质量主要集中在原
子核上？
答案：一个质子带一个单位正电荷，一个电子带一个单位
负电荷，中子不带电，原子核内的质子数等于原子核外的电子
数，因此原子不显电性。
构成原子核的质子和中子的质量大约相等，都是核外电子
质量的 1 836 倍，因此原子的质量主要集中在原子核上。
2．质量数
质量数
一个质量数为 A，质子数为 Z 的原子
原子核中质子数和中子数之和称为______，符号为__。符
号 的含义：___________________________________，如
表示_______为 37，_______为 17 的氯原子，该原子的中子
数为_____。
质量数
质子数
20
A
“质量数在数值上约等于原子的相对原子质量”，你认为
正确吗？为什么？
答案：正确。原子的质量几乎全部集中在原子核上，而原
子核是由质子和中子构成的，因此原子的质量约等于质子和中
子的质量之和。质子的质量和中子的质量大约相等，其相对质
量都约为 1，因此质子数和中子数之和即质量数在数值上约等
于原子的相对原子质量。
3．核素、同位素
元素是具有相同___________________的同一类原子的总
称。核素是指具有一定数目的_____和一定数目的_____的一种
原子，如氢元素有三种核素，分别用____、____、____表示。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素之间互为同位
素，如氢元素的同位素为____________。
质子数(核电荷数)
质子
中子
1．构成原子的粒子之间的关系
(1)数量关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数
(2)质量关系
质量数＝质子数＋中子数
①质量数没有单位，而相对原子质量的单位为1；②质量
数仅适用于元素的原子，元素没有质量数；③质子数(Z)、中子
数(N)、质量数(A)间的关系：A＝Z＋N。
(3)电性关系
①原子：呈电中性
核电荷数＝核外电子数
②阳离子：带正电荷
质子数>核外电子数或者核外电子数＝质子数－所带电荷数
③阴离子：带负电荷
质子数<核外电子数或者核外电子数＝质子数＋所带电荷数
元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同
的一类原子 质子数、中子数
都一定的原子 质子数相同，中
子数不同的核素 同种元素形成
的不同单质
研究
范畴 元素的游离
态、化合态 原子 原子 单质
特性 只有种类，没
有个数 化学反应中的
最小微粒 物理性质不同，
化学性质相同 由一种元素组
成，可独立存
在
决定
因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 原子的排列方
式
举例 H、C、N、O、F
三种核素 金刚石、石墨、C60
2．元素、核素、同位素、同素异形体的比较
(1)区别
(2)联系
同位素
核素 1、核素 2、
同种元素← 核素 3……
同素异形体
单质 1、单质 2、
→ 单质 3……
例 1.(2011 广东广州检测)据日本原子能安全保安院 2011 年
3 月 26 日宣布，在福岛第一核电站排水口附近的海水中，检测
)。
B
A．质子数相差 4
C．放射性相同
B．中子数相差 4
D．对人体作用相同
到了较高浓度放射性碘 ，它与加碘盐中的碘元素 (
解析：根据上述微粒的结构可知， 的质量数为 131，质
子数为 53； 的质量数为 127，质子数为 53。由中子数＝质
量数－质子数可知，它们的中子数分别为78 和74，故 A 错误，
B 正确；由题意可知， 具有放射性，对人体有害，而 无
放射性，是人体必需的微量元素，故 C、D 错误。
是(
)。
A
A．所含质子数＝A－n
B．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋n
D．所带电荷数＝n
D
A．氢的五种同位素
C．五种氢元素
B．氢的五种同素异形体
D．氢元素的五种不同粒子
得到的阳离子；H2 是由氢元素构成的单质，它们是氢元素的五
种不同微粒。
①一种单质可能由不同的核素组成，一种核素也可以构成
不同的单质。②确定元素的种类应根据质子数；确定核素的种
类应根据质子数和中子数；确定是否为同位素应看质子数是否
相同和中子数是否不同。
例4. 13C—NMR(核磁共振)、15N—NMR 可用于测定蛋白质
等生物大分子的空间结构，Kurt Wu thrich 等人为此获得了诺贝
尔化学奖。下面有关 13C、15N 的叙述正确的是(
)。
C
A．两者具有相同的中子数
B．13C 与 C60 互为同素异形体
C．15N 与 14N 互为同位素
D．15N 的核外电子数与中子数相同
解析：13C、15N 是两种不同的原子，根据质子数、中子数、
质量数间的关系可知13C 中子数为13－6＝7,15N 的中子数为15
－7＝8，因此两者中子数不同，A 错误；13C 是一种核素，是碳
元素的一种同位素原子，而C60 是由碳原子组成的单质，13C 与
C60 不可能是同素异形体，B 错误；15N 与14N 是两种不同的氮
原子，二者互为同位素，C 正确；15N 的核外电子数是 7，中子
数为8，二者不同，D 错误。
1.今年 3 月份日本发生 9.0 级大地震，造成核泄漏。我们知
C
解析：根据原子的表示方法可知， He 代表原子核内有2
个质子和质量数为3 的氦原子，核内的中子数为1，核外的电
子数为 2。
2. (2011 广东潮州检测)某元素 R 的阳离子是 Rn＋， 核外共
)。
C
有 X 个电子， 其质量数为 A, 则 R 核内中子数为(
A．A－X＋n
B．A＋X＋n
C．A－X－n
D．A－n＋X
解析：由题意可知该元素原子的质子数即核电荷数为 X＋
n，又知该元素的某种原子的质量数为 A，则该元素原子的核内
中子数为 A－X－n。
)。
3. (双选)下列各组物质中，互为同位素的是(
A．O2、O3、O4
B．H、D、T
C．H2O、D2O、T2O
BD
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A)
①O 8 18
②Al 14 27
③Ar 18 22
④Cl－
⑤Na＋
4.为了熟记 所表示意义及 A、Z、N 之间的关系，请同
学填写下表：
10
13
40
17
18
35
11
12
23
第 1 章 原子结构与元素周期律
物质结构和元素周期律是中学化学的重要基础理论知识。
通过学习这部分知识，可以使学生对所学元素化合物等知识进
行综合、归纳，从理论上进一步加深理解。同时，作为理论指
导，也为学生继续学习化学打下基础。因此本章知识在中学化
学教学中占有非常重要的地位。
本章内容包括：原子结构、元素周期律和元素周期表、元
素周期表的应用。本章的重点是构成原子的微粒间的关系和核
外电子的排布规律、元素周期律、元素周期表的结构、同周期
及同主族元素性质递变规律，难点是元素周期表的结构。原子
结构和元素周期律及周期表知识是高考必考内容，主要以选择
题、推断题的形式出现，考题具有较强的综合性；近几年常以
元素周期表为载体，结合元素化合物知识和化学反应原理知识
以综合大题的形式出现。
第1节 原子结构
英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子
结构模型：原子是由原子核和核外电子构成。那么，原子核的
内部结构是怎样的？电子在核外空间的运动状态是分层排布的
吗？怎样形象地描述核外电子的分层排布？核素的种类又是如
何确定的呢？
卢瑟福核式原子模型
卢瑟福模型中α粒子受力情况
1
原子核
核素
1．原子构成
原子
原子核
质子(带____电荷，相对质量约为___)
中子(____电荷，相对质量约为___)
核外电子(带___电荷)
正
1
不带
1
负
原子为什么不显电性？为什么说原子的质量主要集中在原
子核上？
答案：一个质子带一个单位正电荷，一个电子带一个单位
负电荷，中子不带电，原子核内的质子数等于原子核外的电子
数，因此原子不显电性。
构成原子核的质子和中子的质量大约相等，都是核外电子
质量的 1 836 倍，因此原子的质量主要集中在原子核上。
2．质量数
质量数
一个质量数为 A，质子数为 Z 的原子
原子核中质子数和中子数之和称为______，符号为__。符
号 的含义：___________________________________，如
表示_______为 37，_______为 17 的氯原子，该原子的中子
数为_____。
质量数
质子数
20
A
“质量数在数值上约等于原子的相对原子质量”，你认为
正确吗？为什么？
答案：正确。原子的质量几乎全部集中在原子核上，而原
子核是由质子和中子构成的，因此原子的质量约等于质子和中
子的质量之和。质子的质量和中子的质量大约相等，其相对质
量都约为 1，因此质子数和中子数之和即质量数在数值上约等
于原子的相对原子质量。
3．核素、同位素
元素是具有相同___________________的同一类原子的总
称。核素是指具有一定数目的_____和一定数目的_____的一种
原子，如氢元素有三种核素，分别用____、____、____表示。
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素之间互为同位
素，如氢元素的同位素为____________。
质子数(核电荷数)
质子
中子
1．构成原子的粒子之间的关系
(1)数量关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数
(2)质量关系
质量数＝质子数＋中子数
①质量数没有单位，而相对原子质量的单位为1；②质量
数仅适用于元素的原子，元素没有质量数；③质子数(Z)、中子
数(N)、质量数(A)间的关系：A＝Z＋N。
(3)电性关系
①原子：呈电中性
核电荷数＝核外电子数
②阳离子：带正电荷
质子数>核外电子数或者核外电子数＝质子数－所带电荷数
③阴离子：带负电荷
质子数<核外电子数或者核外电子数＝质子数＋所带电荷数
元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同
的一类原子 质子数、中子数
都一定的原子 质子数相同，中
子数不同的核素 同种元素形成
的不同单质
研究
范畴 元素的游离
态、化合态 原子 原子 单质
特性 只有种类，没
有个数 化学反应中的
最小微粒 物理性质不同，
化学性质相同 由一种元素组
成，可独立存
在
决定
因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 原子的排列方
式
举例 H、C、N、O、F
三种核素 金刚石、石墨、C60
2．元素、核素、同位素、同素异形体的比较
(1)区别
(2)联系
同位素
核素 1、核素 2、
同种元素← 核素 3……
同素异形体
单质 1、单质 2、
→ 单质 3……
例 1.(2011 广东广州检测)据日本原子能安全保安院 2011 年
3 月 26 日宣布，在福岛第一核电站排水口附近的海水中，检测
)。
B
A．质子数相差 4
C．放射性相同
B．中子数相差 4
D．对人体作用相同
到了较高浓度放射性碘 ，它与加碘盐中的碘元素 (
解析：根据上述微粒的结构可知， 的质量数为 131，质
子数为 53； 的质量数为 127，质子数为 53。由中子数＝质
量数－质子数可知，它们的中子数分别为78 和74，故 A 错误，
B 正确；由题意可知， 具有放射性，对人体有害，而 无
放射性，是人体必需的微量元素，故 C、D 错误。
是(
)。
A
A．所含质子数＝A－n
B．所含中子数＝A－Z
C．所含电子数＝Z＋n
D．所带电荷数＝n
D
A．氢的五种同位素
C．五种氢元素
B．氢的五种同素异形体
D．氢元素的五种不同粒子
得到的阳离子；H2 是由氢元素构成的单质，它们是氢元素的五
种不同微粒。
①一种单质可能由不同的核素组成，一种核素也可以构成
不同的单质。②确定元素的种类应根据质子数；确定核素的种
类应根据质子数和中子数；确定是否为同位素应看质子数是否
相同和中子数是否不同。
例4. 13C—NMR(核磁共振)、15N—NMR 可用于测定蛋白质
等生物大分子的空间结构，Kurt Wu thrich 等人为此获得了诺贝
尔化学奖。下面有关 13C、15N 的叙述正确的是(
)。
C
A．两者具有相同的中子数
B．13C 与 C60 互为同素异形体
C．15N 与 14N 互为同位素
D．15N 的核外电子数与中子数相同
解析：13C、15N 是两种不同的原子，根据质子数、中子数、
质量数间的关系可知13C 中子数为13－6＝7,15N 的中子数为15
－7＝8，因此两者中子数不同，A 错误；13C 是一种核素，是碳
元素的一种同位素原子，而C60 是由碳原子组成的单质，13C 与
C60 不可能是同素异形体，B 错误；15N 与14N 是两种不同的氮
原子，二者互为同位素，C 正确；15N 的核外电子数是 7，中子
数为8，二者不同，D 错误。
1.今年 3 月份日本发生 9.0 级大地震，造成核泄漏。我们知
C
解析：根据原子的表示方法可知， He 代表原子核内有2
个质子和质量数为3 的氦原子，核内的中子数为1，核外的电
子数为 2。
2. (2011 广东潮州检测)某元素 R 的阳离子是 Rn＋， 核外共
)。
C
有 X 个电子， 其质量数为 A, 则 R 核内中子数为(
A．A－X＋n
B．A＋X＋n
C．A－X－n
D．A－n＋X
解析：由题意可知该元素原子的质子数即核电荷数为 X＋
n，又知该元素的某种原子的质量数为 A，则该元素原子的核内
中子数为 A－X－n。
)。
3. (双选)下列各组物质中，互为同位素的是(
A．O2、O3、O4
B．H、D、T
C．H2O、D2O、T2O
BD
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A)
①O 8 18
②Al 14 27
③Ar 18 22
④Cl－
⑤Na＋
4.为了熟记 所表示意义及 A、Z、N 之间的关系，请同
学填写下表：
10
13
40
17
18
35
11
12
23