人教版高中化学必修第一册第四章物质结构元素周期律第一节第1课时原子结构学案

第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构
[学习目标]　认识原子的构成，了解原子核外电子排布规律，能画出核电荷数为1～20号元素的原子结构示意图。
任务一　原子的构成
1．构成原子的微粒及其性质
原子
[交流研讨1]　已知质子的质量为1.673×10－27 kg，中子的质量为1.675×10－27 kg，12C原子质量的为1.66×10－27 kg。
(1)计算质子和中子的相对质量。
(2)取质子和中子相对质量的近似整数各为多少？
提示：(1)Mr(质子)＝≈1.008；
Mr(中子)＝≈1.009。
(2)质子和中子相对质量的近似整数值均为1。
2．质量数
(1)概念：将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，常用A表示。
(2)构成原子的粒子间的两个关系
①核电荷数＝质子数＝核外电子数(原子呈电中性)
②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
3．原子的表示方法
原子 质子数(Z) 中子数(N) 表示方法
F 9 10 F
Na 11 12 Na
Al 13 14 Al
[交流研讨2]　填写下列表格并思考离子的核外电子、质子数、电荷数之间的关系。
粒子符号 质子数 (Z) 质量数 (A) 电荷数 核外电子数
Na＋ 11 23
Cl－ 17 37
提示：(从左到右，从上到下)1　10　1　18
阳离子(Rm＋)的核外电子数＝质子数－m；
阴离子(Rm－)的核外电子数＝质子数＋m。　
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)质子数和中子数决定原子的质量数：___________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)微粒中的质子数与核外电子数一定相等： _____________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17： _________________
______________________________________________________________________________。
答案：(1)正确　(2)错误。原子的质子数等于核外电子数；离子的质子数不等于核外电子数　(3)正确
2．(2023·浙江诸暨高一期末)在商场、医院、宾馆等公共场所，常常使用一种电离式烟雾报警器，其关键部件是一个放有镅-241放射源的电离室，镅-241其质子数为95，质量数为241。原子核内中子数与核外电子数之差是(　　)
A．241 B．146
C．95 D．51
答案：D
解析：原子镅-241的中子数＝241－95＝146，核外电子数＝核内质子数＝95，中子数与核外电子数之差是146－95＝51。
3．原子X核内质子数等于中子数，其阳离子Xn＋核外共有a个电子，X的质量数为(　　)
A．2(a＋n) B．2(a－n)
C．2a D．n＋2
答案：A
解析：根据阳离子Xn＋核外共有a个电子，故X原子核内有a＋n个电子，又原子X核内质子数等于中子数，其 X的质量数等于质子数加中子数，故为2(a＋n)。
任务二　原子核外电子排布
1．电子层
(1)概念：在含有多个电子的原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。
(2)不同电子层的表示及能量关系
各电子层由内到外 电子层数 1 2 3 4 5 6 7
字母代号 K L M N O P Q
离核远近 由近到远
能量高低 由低到高
2.核外电子分层排布规律
(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)，次外层电子数不能超过18。
3．核外电子排布的表示方法——结构示意图
(1)钠的原子结构示意图
(2)画出下列原子或离子的结构示意图
S：，S2－：。
[交流研讨1]　M层最多可容纳18个电子，为什么钾原子的核外电子排布不是而是？
提示：原子核外电子排布每层最多容纳2n2个电子，故M层最多可容纳18个电子，但M层作为最外层时，最多不超过8个电子。
常见的10e－和18e－微粒
(1)
(2)　　
[交流研讨2]　某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出质子数，请你根据核外电子排布，推测可能的微粒符号。
提示：可能为中性原子Ne，也可能为阳离子Na＋、Mg2＋、Al3＋，也可能为阴离子F－、O2－、N3－。
1．正误判断，错误的说明原因。
(1)M层为最外层时，最多容纳18个电子： _________________________。
(2)原子的次外层电子数都是8： __________________________________________。
(3)Mg的原子结构示意图是： __________________________________。
答案：(1)错误。最多应容纳8个电子　(2)错误。核电荷数从3到10的元素原子次外层电子数都是2　(3)错误。应为
2．在练习本上依次画出1～18号元素的原子结构示意图，分析总结它们的核外电子排布特点(填元素符号)。
(1)最外层电子数为1的原子有________；最外层电子数为2的原子有________。
(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有________。
(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子有________，3倍的原子有________。
(4)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有________。
(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有________。
(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有________。
答案：(1)H、Li、Na　He、Be、Mg　(2)Be、Ar
(3)C　O　(4)Li、Si　(5)H、Be、Al　(6)He、C、S
1．在原子结构研究的历史中，提出“葡萄干面包式”原子结构模型的是(　　)
A．卢瑟福 B．道尔顿
C．玻尔 D．汤姆孙
答案：D
2．某元素原子的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4。该原子核内的质子数是(　　)
A．14 B．15
C．16 D．17
答案：A
3．(2023·南京师大附中高一检测)下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是(　　)
答案：C
解析：A项，应先排满K层再排L层；B项与各层最多排2n2个电子不符，K层最多排2个电子；D项不符合最外层最多排8个电子的规律。
课时测评27　原子结构
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题点一　原子结构
1．原子是化学变化中的最小微粒。在化学变化过程中，原子中的下列粒子数可能发生改变的是(　　)
A．质子数 B．中子数
C．质量数 D．电子数
答案：D
解析：化学反应中原子的种类不变，质子数、中子数、质量数不变，电子数可能发生改变。
2．铍的密度是钛的一半，铍元素被称为“未来的航天元素”。中国是世界上有能力提炼铍的少数国家之一。已知铍的一种同位素Be，其核内中子数为(　　)
A．4 B．5
C．9 D．13
答案：B
3．月球土壤中含有钍元素，90Th(中文名“钍”)是一种天然放射性核素，通常用来制造合金，提高金属强度，也是一种极有前途的能源。下列关于90Th的说法不正确的是(　　)
A．质子数为90 B．核外电子数为90
C．中子数为142 D．质量数为322
答案：D
4．钴-60(Co)放射源的应用非常广泛，在农业上，常用于辐射育种、刺激增产、辐射防治虫害等。下列有关说法错误的是(　　)
A．钴的相对原子质量是60
B．60Co与60Fe具有相同的质量数
C．60Co与59Co核外电子数相同
D.Co核内中子数与核外电子数之差为6
答案：A
题点二　原子核外电子排布规律
5．据科学家预测，月球的土壤中吸附着百万吨的氦(He-3)，其原子核中质子数为2、中子数为1。下列关于氦(He-3)元素的说法正确的是(　　)
A．原子核外电子数为3
B．相对原子质量为2
C．原子结构示意图为
D．该元素原子的核电荷数为1
答案：C
6．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．Li B．Si
C．Al D．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。
7．(2023·山东乳山高一检测)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1～18号元素中，符合题给要求的元素原子的电子排布依次为2、1和2、8、5。
8．(2023·大连高一检测)原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为(　　)
A．A－X B．A－X－n
C．A－X＋n D．A＋X－n
答案：B
解析：Rn＋核外有X个电子，故R原子内质子数为X＋n，故R核内中子数为A－X－n，故选B项。
题点三　结构示意图
9.认识原子的结构有利于理解元素的性质。某元素X的原子结构示意图如图所示。下列说法不正确的是(　　)
A．a＝16
B．该元素原子可得2个电子达到稳定结构
C．该元素的最高化合价为＋10
D．该元素单质在空气中燃烧的产物的化学式为SO2
答案：C
解析：a为质子数，质子数＝核外电子数＝16，故A正确；硫原子最外层电子数为6，得2个电子形成稳定结构，故B正确；硫元素原子最外层电子数为6，其最高化合价为＋6，故C错误；硫在空气中燃烧生成二氧化硫，故D正确。
10．某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是(　　)
A．属于阴离子
B．核外有3个电子层
C．核外电子数为18
D．在化学反应中易得电子
答案：D
解析：该粒子为氯离子，为阴离子，故A正确；依据粒子结构示意图可知，核外有3个电子层，核外电子数为18，故B、C正确；该离子为氯离子，最外层达到8电子稳定结构，反应中易失去电子，故D错误。
11．已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。若氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中，与氟元素原子的化学性质相似的是(　　)
答案：D
解析：氟元素原子核外最外层电子数为7，D元素原子核外最外层电子数也为7，故两种原子的化学性质相似。
12．已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为(　　)
A. mol B. mol
C. mol D. mol
答案：C
解析：R2＋的核外电子数为A－N－2，m g R2＋的物质的量为＝ mol，m g R2＋中含有电子的物质的量为(A－N－2) mol。
13．(2023·河北秦皇岛高一检测改编)A、B为核电荷数为1～20的原子。
(1)A元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为________，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为________。
(2)B元素原子的一价阳离子的核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________。
答案：(1)8　10　(2)21
解析：(1)核电荷数＝质子数＝8，阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数＝10。(2)B元素质子数是18＋1＝19，质量数为40，该元素原子的中子数为40－19＝21。
14．根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
信息 元素名称 原子结构示意图
A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半
B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍
C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同
D元素原子次外层电子数是最外层电子数的
答案：(从左到右，从上到下)硅　　硼　　钠　　氧　
解析：L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。当次外层为K层时，B元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，B元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违背了排布规则，故不可能。C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。
15．(2023·上海进才中学高一段考)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A(1)三种元素的元素符号：A______；C______。
(2)画出B元素的原子结构示意图：____________。
答案：(1)C　Cl　(2)
解析：由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1，且质子数为C>B，可知C为氯元素。
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