鲁科版（2019）高中化学 必修二 学案 1.1原子结构与元素性质
文档属性
| 名称 | 鲁科版（2019）高中化学 必修二 学案 1.1原子结构与元素性质 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 419.6KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-07-22 21:34:08 | ||
图片预览
文档简介
121539001196340000原子结构与元素性质
【学习目标】
1．掌握原子的构成及排布规律，明确质量数与质子数、中子数之间的相互关系。
2．了解元素、核素、同位素、同素异形体及其之间的关系。
3．明确含相同电子数的常见微粒有哪些，掌握常见的推断题。
4．了解1～18号元素原子的核外电子排布。
5．了解核外电子的排布规律。
6．了解原子的最外层电子数与元素原子得失电子的能力和化合价的关系。
【学习重难点】
重点：了解元素、核素、同位素、同素异形体及其之间的关系。
难点：了解原子的最外层电子数与元素原子得失电子的能力和化合价的关系。
【学习过程】
【第一课时】
一、原子的构成
1．构成原子的微粒有电子、质子和中子，其中质子和中子构成原子核。
微粒
电子
质子
中子
质量/kg
9.109×10－31
1.673×10－27
1.675×10－27
相对质量
0.548×10－3
1.007
1.008
电量/C
1.602×10－19
1.602×10－19
0
电荷
－1
＋1
0
N原子中微粒数
7
7
根据表中数据，讨论下列问题：
（1）决定原子质量的微粒有哪些？
答案：质子和中子。
（2）若一个质子和一个中子的相对质量都近似等于1，则原子的相对质量又近似等于什么？
答案：等于质子数与中子数之和，这个数值叫做质量数，用A表示。
（3）在原子中质子数、中子数、核外电子数、核电荷数、原子序数、质量数之间的关系如何？
答案：质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数。
（4）原子为什么显电中性？
答案：因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。
2．原子组成表示方法
一般用符号X表示，字母表示意义如下：
如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。根据质量数和质子数可计算出中子数，所以根据符号X，就知道了该元素原子原子核的组成情况。
【归纳总结】
1．原子及构成微粒
原子
2．原子、离子组成中的数量关系
（1）核电荷数＝质子数＝核外电子数。
（2）质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。
（3）阳离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋离子电荷数。
（4）阴离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数－离子电荷数。
3．原子的相对原子质量（Ar）＝≈质量数（A）。
关键提醒：（1）H原子不含中子。（2）原子的种类由质子和中子共同决定。
【活学活用】
1．据新华社报道，我国科学家首次合成了B一种新核素镅（Am），这种新核素同铀（U）比较，下列叙述正确的是（ ）
A．具有相同的质子数
B．原子核中具有相同的中子数
C．具有相同的质量数
D．原子核外电子总数相同
答案：C
解析：Am的质子数是95，质量数为235，核外电子数为95，中子数是235－95＝140；U的质子数是92，质量数为235，核外电子数为92，中子数是235－92＝143，它们的质量数都是235，只有C项正确。
易错警示：不同元素原子的质量数可能相同；原子种类由质子数和中子数共同决定，而不是由质量数决定。
2．用X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝__________。
（2）AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝______________。
（3）AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数 N＝______________。
（4）12C16O2分子中的中子数N＝________。
（5）A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为_____________。
答案：（1）A－Z
（2）A－x－n
（3）A－x＋n
（4）22
（5） mol
解析：根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系可知：（1）N＝A－Z。（2）AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。（3）AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。（4）12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。（5）A2－所含电子数为m－x＋2，则n g A2－所含电子的物质的量为 mol。
方法规律：原子的相对原子质量近似等于原子的质量数；简单离子（如Cl－）的质量数与原子（Cl）的质量数相等。
二、核素
1．填写下表
原子
C
C
C
质量数
12
13
14
质子数
6
6
6
中子数
6
7
8
核外电子数
6
6
6
2．分析上表，回答下列问题：
（1）三种碳原子结构上的相同点是质子数相同，核外电子数相同。
（2）三种碳原子结构上的不同点是中子数不同，质量数也不同。
（3）通过上表分析可知，三种碳原子的质子数都是6，因而都属于碳元素，但中子数不相同，它们属于不同的核素。
（4）C、C、C它们之间的关系是互为同位素。
3．请将下列核素与其用途连线。
①C a．考古中推断生物体的存在年代
②C b．核反应堆的燃料
③H和H c．相对原子质量的标准原子
④U d．同位素示踪
⑤P e．制造氢弹
答案：①—c；②—a；③—e；④—b；⑤—d
【归纳总结】
1．元素、核素、同位素和同素异形体的区别与联系
（1）区别
名称
-7874015049500内容
项目
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的单质
范畴
同类原子，存在游离态、化合态两种形式
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
由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同
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
组成元素、结构
举例
H、C、N三种元素
H、H、H三种核素
U、U、U互为同位素
石墨与金刚石
（2）联系
2．同位素的性质
（1）同一种元素的各种核素化学性质几乎相同，物理性质有一定的差异。
（2）天然存在的某元素的核素，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子个数百分比一般是不变的。
关键提醒：（1）元素可以有若干种核素，也可以只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。
（2）多数元素有同位素，个别元素没有同位素。
（3）不同核素间的转化不属于化学变化，而属于核反应。
【活学活用】
3．科学家通过用14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物，它在特定条件下可以通过断裂DNA分子来抑制艾滋病毒。下列有关14C的叙述正确的是（ ）
A．14C与12C60的碳原子化学性质不同
B．14C与14N核内中子数相同
C．14C与12C60互为同素异形体
D．14C与12C、13C互为同位素
答案：D
解析：决定原子化学性质的最主要因素是核电荷数和核外电子数（特别是最外层电子数），14C与12C核电荷数、核外电子数完全相同，仅核内中子数不同，则14C与12C60的碳原子化学性质基本相同，A项错误；14C、14N核内中子数分别为8和7，B项错误；同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，而14C是碳元素的一种原子（核素），12C60是碳元素的一种单质，C项错误。
易错警示：同位素与同素异形体判断的关键：同位素的研究对象是原子，而同素异形体的研究对象是单质，其结构不同。如D2O和H2O,16O2和18O2,16O3和18O2都不是同位素。D2O和H2O、16O2和18O2都不是同素异形体，16O3和18O2是同素异形体。
4．下列说法错误的是（ ）
A．H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒
B．Ca和Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
C．H和H是不同的两种核素
D．C和C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
答案：B
解析：A项，四种粒子是氢元素的四种不同微粒，正确；B项，金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质，它们互为同素异形体，错误；C项，H和H是质子数均为1、中子数不同的氢原子，它们是不同的核素，正确；D项，C和C的质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同，化学性质几乎完全相同，正确。
易错警示：由同位素组成的单质或化合物的化学性质相同，物理性质不同。
5．230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是（ ）
A．Th元素的质量数是232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
答案：D
解析：Th有质量数为230、232的两种核素，不能说Th元素的质量数为232，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与其百分含量求得的平均值，B项错误；化学变化是生成新物质的变化，原子不变，C项错误；同位素的物理性质可以不同，但同位素的质子数和核外电子数相同，故化学性质相同，D项正确。
易错警示：（1）元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与百分含量求得的平均值，某核素的相对原子质量近似为该核素的质量数，而不是该元素的相对原子质量。
（2）由于多数元素有不同的核素，因此不能说元素的质量数，而可以说是某原子或某核素的质量数。
（3）原子是化学变化中的最小微粒，核素之间的转化不属于化学变化。
【学习小结】
【第二课时】
一、原子核外电子的排布规律
1．电子层
根据现代物质结构理论和下面原子的电子层结构模型填表：
各电子层由内到外
电子层序数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2．电子层的表示方法
（1）钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
（2）离子结构示意图
离子结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。
如Cl－：、Na＋：
3．完成下列表格
核电荷数
元素名称
元素符号
各层电子数
K
L
M
N
1
氢
H
1
8
氧
O
2
6
11
钠
Na
2
8
1
17
氯
Cl
2
8
7
18
氩
Ar
2
8
8
19
钾
K
2
8
8
1
4．观察分析上表，元素原子核外电子排布的规律特点有
（1）原子核外电子分层排布；（2）K层最多容纳电子数为2；（3）L层最多排8个电子；（4）最外层电子数不超过8个等。
【归纳总结】
在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同而分层排布，其主要规律是：
（1）核外电子总是先排布在能量较低的电子层，然后由内向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层。
（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，倒数第三层电子数不能超过32。
关键提醒：（1）核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排18个电子，而当它是最外层时，最多可以排8个电子。
（2）电子不一定排满M层才排N层，如K和Ca的核外电子排布情况分别为。
【活学活用】
1．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，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1．5×8＝12，违背了排布规律，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。
方法规律：熟悉核电荷数为1～20的原子结构特点
原子核中无中子的原子：H；最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca；最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；最外层电子数是内层电子总数一半的元素：Li、P；电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al；次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne。
2．有X、Y两种原子，X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，则X、Y元素的元素符号分别为（ ）
A．Mg和S B．N和Be
C．Si和B D．C和Al
答案：D
解析：X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，说明Y原子的核外电子数比X多；Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，Y原子的L层电子数应是8，则X的L层电子数是4未排满，M层电子数是0，则Y原子的M层电子数是3，所以X是C元素，Y是Al元素。
方法规律：此类题目需要根据核外电子排布规律推断核电荷数，再推断元素。
二、原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
1．金属钠的原子结构示意图为，钠在反应中，钠原子容易失去1个电子而表现出还原性，钠在其化合物中表现为＋1价。
2．氧的原子结构示意图为，氧气在反应中，氧原子容易得到2个电子而表现出氧化性，氧在其化合物中一般表现为－2价。
3．氖的原子结构示意图为，氖原子不易得失电子，一般不与其他物质反应。
4．硫的原子结构示意图为，硫在反应中容易得到2个电子而表现出氧化性，在H2S和H2SO4中硫的化合价分别为－2价和＋6价，硫元素的最低负价和最高正价与硫原子的最外层电子数的关系是硫的最高正价＝硫原子最外层电子数，硫的最低负价＝－（8－硫原子最外层电子数）。
归纳总结
元素
结构和性质
稀有气体元素
金属元素
非金属元素
最外层电子数
8（氦为2）
一般小于4
一般大于或等于4
原子得失电子的能力
不易得失电子
易失去电子
易得到电子
单质氧化（还原）性
一般不与其他物质反应
只具有还原性
具有氧化性
化合价
0
只有0价和正价，且正化合价数值一般等于最外层电子数
既有正价，又有负价，最高化合价＝原子最外层电子数（O、F除外），最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）
关键提醒：（1）最外层电子数小于4的不一定为金属元素，如H、He等；最外层电子数大于4的不一定为非金属元素，如Po等。
（2）氟没有正价；氧没有最高正价，只有在OF2中表现正价；活泼金属易形成阳离子，活泼非金属易形成阴离子，但是碳难以形成C4－、C4＋；硅难以形成Si4＋和Si4－；硼难以形成B3＋；氢元素可以形成H＋和H－。
【活学活用】
3．核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是（ ）
A．原子最外层只有1个或2个电子的元素一定是金属元素
B．核外电子排布完全相同的两种微粒化学性质一定相同
C．原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D．核电荷数为17的元素容易获得1个电子
答案：D
解析：在核电荷数为1～18的元素中，最外层只有1个电子的元素有H、Li、Na，其中H为非金属元素，最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg，其中He为稀有气体元素，A项错误；核外电子排布完全相同的微粒S2－和K＋化学性质不相同，S2－具有还原性，K＋不具有还原性，B项错误；原子核外各层电子数相等的只有Be，它是金属元素，C项错误；核电荷数为17的元素的原子结构示意图为，其最外层有7个电子，很容易获得1个电子而成为8个电子的稳定结构，D项正确。
易错警示：微粒可以是原子、分子或离子。
4．下列元素的最高正价为＋5价的是（ ）
A．Na B．Al C．P D．Cl
答案：C
解析：P原子结构示意图为，据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数可知选C。
方法规律：可根据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数判断元素的最高正价，根据最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）判断元素的最低负价。
5．X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（ ）
A．XYZ B．X3YZ
C．XYZ2 D．X2YZ3
答案：D
解析：元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。X最外层电子数为1，则其在化合物中的化合价为＋1价；Y最外层电子数为4，则其在化合物中的化合价为＋4价；Z元素原子的最外层电子数为6，则其在化合物中的化合价为－2价；所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化学式可能是X2YZ3。如H2CO3、Na2SiO3等。
方法规律：在化合物中，一般原子最外层电子数较少的呈现正化合价，原子最外层电子数较多的元素呈现负化合价。
【学习小结】
【学习目标】
1．掌握原子的构成及排布规律，明确质量数与质子数、中子数之间的相互关系。
2．了解元素、核素、同位素、同素异形体及其之间的关系。
3．明确含相同电子数的常见微粒有哪些，掌握常见的推断题。
4．了解1～18号元素原子的核外电子排布。
5．了解核外电子的排布规律。
6．了解原子的最外层电子数与元素原子得失电子的能力和化合价的关系。
【学习重难点】
重点：了解元素、核素、同位素、同素异形体及其之间的关系。
难点：了解原子的最外层电子数与元素原子得失电子的能力和化合价的关系。
【学习过程】
【第一课时】
一、原子的构成
1．构成原子的微粒有电子、质子和中子，其中质子和中子构成原子核。
微粒
电子
质子
中子
质量/kg
9.109×10－31
1.673×10－27
1.675×10－27
相对质量
0.548×10－3
1.007
1.008
电量/C
1.602×10－19
1.602×10－19
0
电荷
－1
＋1
0
N原子中微粒数
7
7
根据表中数据，讨论下列问题：
（1）决定原子质量的微粒有哪些？
答案：质子和中子。
（2）若一个质子和一个中子的相对质量都近似等于1，则原子的相对质量又近似等于什么？
答案：等于质子数与中子数之和，这个数值叫做质量数，用A表示。
（3）在原子中质子数、中子数、核外电子数、核电荷数、原子序数、质量数之间的关系如何？
答案：质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数。
（4）原子为什么显电中性？
答案：因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。
2．原子组成表示方法
一般用符号X表示，字母表示意义如下：
如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。根据质量数和质子数可计算出中子数，所以根据符号X，就知道了该元素原子原子核的组成情况。
【归纳总结】
1．原子及构成微粒
原子
2．原子、离子组成中的数量关系
（1）核电荷数＝质子数＝核外电子数。
（2）质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）。
（3）阳离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋离子电荷数。
（4）阴离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数－离子电荷数。
3．原子的相对原子质量（Ar）＝≈质量数（A）。
关键提醒：（1）H原子不含中子。（2）原子的种类由质子和中子共同决定。
【活学活用】
1．据新华社报道，我国科学家首次合成了B一种新核素镅（Am），这种新核素同铀（U）比较，下列叙述正确的是（ ）
A．具有相同的质子数
B．原子核中具有相同的中子数
C．具有相同的质量数
D．原子核外电子总数相同
答案：C
解析：Am的质子数是95，质量数为235，核外电子数为95，中子数是235－95＝140；U的质子数是92，质量数为235，核外电子数为92，中子数是235－92＝143，它们的质量数都是235，只有C项正确。
易错警示：不同元素原子的质量数可能相同；原子种类由质子数和中子数共同决定，而不是由质量数决定。
2．用X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝__________。
（2）AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝______________。
（3）AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数 N＝______________。
（4）12C16O2分子中的中子数N＝________。
（5）A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为_____________。
答案：（1）A－Z
（2）A－x－n
（3）A－x＋n
（4）22
（5） mol
解析：根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系可知：（1）N＝A－Z。（2）AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。（3）AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。（4）12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。（5）A2－所含电子数为m－x＋2，则n g A2－所含电子的物质的量为 mol。
方法规律：原子的相对原子质量近似等于原子的质量数；简单离子（如Cl－）的质量数与原子（Cl）的质量数相等。
二、核素
1．填写下表
原子
C
C
C
质量数
12
13
14
质子数
6
6
6
中子数
6
7
8
核外电子数
6
6
6
2．分析上表，回答下列问题：
（1）三种碳原子结构上的相同点是质子数相同，核外电子数相同。
（2）三种碳原子结构上的不同点是中子数不同，质量数也不同。
（3）通过上表分析可知，三种碳原子的质子数都是6，因而都属于碳元素，但中子数不相同，它们属于不同的核素。
（4）C、C、C它们之间的关系是互为同位素。
3．请将下列核素与其用途连线。
①C a．考古中推断生物体的存在年代
②C b．核反应堆的燃料
③H和H c．相对原子质量的标准原子
④U d．同位素示踪
⑤P e．制造氢弹
答案：①—c；②—a；③—e；④—b；⑤—d
【归纳总结】
1．元素、核素、同位素和同素异形体的区别与联系
（1）区别
名称
-7874015049500内容
项目
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的单质
范畴
同类原子，存在游离态、化合态两种形式
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
由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同
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
组成元素、结构
举例
H、C、N三种元素
H、H、H三种核素
U、U、U互为同位素
石墨与金刚石
（2）联系
2．同位素的性质
（1）同一种元素的各种核素化学性质几乎相同，物理性质有一定的差异。
（2）天然存在的某元素的核素，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子个数百分比一般是不变的。
关键提醒：（1）元素可以有若干种核素，也可以只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。
（2）多数元素有同位素，个别元素没有同位素。
（3）不同核素间的转化不属于化学变化，而属于核反应。
【活学活用】
3．科学家通过用14C标记的C60发现了一种C60的羧酸衍生物，它在特定条件下可以通过断裂DNA分子来抑制艾滋病毒。下列有关14C的叙述正确的是（ ）
A．14C与12C60的碳原子化学性质不同
B．14C与14N核内中子数相同
C．14C与12C60互为同素异形体
D．14C与12C、13C互为同位素
答案：D
解析：决定原子化学性质的最主要因素是核电荷数和核外电子数（特别是最外层电子数），14C与12C核电荷数、核外电子数完全相同，仅核内中子数不同，则14C与12C60的碳原子化学性质基本相同，A项错误；14C、14N核内中子数分别为8和7，B项错误；同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，而14C是碳元素的一种原子（核素），12C60是碳元素的一种单质，C项错误。
易错警示：同位素与同素异形体判断的关键：同位素的研究对象是原子，而同素异形体的研究对象是单质，其结构不同。如D2O和H2O,16O2和18O2,16O3和18O2都不是同位素。D2O和H2O、16O2和18O2都不是同素异形体，16O3和18O2是同素异形体。
4．下列说法错误的是（ ）
A．H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒
B．Ca和Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
C．H和H是不同的两种核素
D．C和C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
答案：B
解析：A项，四种粒子是氢元素的四种不同微粒，正确；B项，金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质，它们互为同素异形体，错误；C项，H和H是质子数均为1、中子数不同的氢原子，它们是不同的核素，正确；D项，C和C的质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同，化学性质几乎完全相同，正确。
易错警示：由同位素组成的单质或化合物的化学性质相同，物理性质不同。
5．230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是（ ）
A．Th元素的质量数是232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
答案：D
解析：Th有质量数为230、232的两种核素，不能说Th元素的质量数为232，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与其百分含量求得的平均值，B项错误；化学变化是生成新物质的变化，原子不变，C项错误；同位素的物理性质可以不同，但同位素的质子数和核外电子数相同，故化学性质相同，D项正确。
易错警示：（1）元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与百分含量求得的平均值，某核素的相对原子质量近似为该核素的质量数，而不是该元素的相对原子质量。
（2）由于多数元素有不同的核素，因此不能说元素的质量数，而可以说是某原子或某核素的质量数。
（3）原子是化学变化中的最小微粒，核素之间的转化不属于化学变化。
【学习小结】
【第二课时】
一、原子核外电子的排布规律
1．电子层
根据现代物质结构理论和下面原子的电子层结构模型填表：
各电子层由内到外
电子层序数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
2．电子层的表示方法
（1）钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
（2）离子结构示意图
离子结构示意图中各符号与原子结构示意图含义一样，但注意离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。
如Cl－：、Na＋：
3．完成下列表格
核电荷数
元素名称
元素符号
各层电子数
K
L
M
N
1
氢
H
1
8
氧
O
2
6
11
钠
Na
2
8
1
17
氯
Cl
2
8
7
18
氩
Ar
2
8
8
19
钾
K
2
8
8
1
4．观察分析上表，元素原子核外电子排布的规律特点有
（1）原子核外电子分层排布；（2）K层最多容纳电子数为2；（3）L层最多排8个电子；（4）最外层电子数不超过8个等。
【归纳总结】
在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同而分层排布，其主要规律是：
（1）核外电子总是先排布在能量较低的电子层，然后由内向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层。
（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，倒数第三层电子数不能超过32。
关键提醒：（1）核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解，如当M层不是最外层时，最多可以排18个电子，而当它是最外层时，最多可以排8个电子。
（2）电子不一定排满M层才排N层，如K和Ca的核外电子排布情况分别为。
【活学活用】
1．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，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1．5×8＝12，违背了排布规律，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。
方法规律：熟悉核电荷数为1～20的原子结构特点
原子核中无中子的原子：H；最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca；最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；最外层电子数是内层电子总数一半的元素：Li、P；电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al；次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne。
2．有X、Y两种原子，X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，则X、Y元素的元素符号分别为（ ）
A．Mg和S B．N和Be
C．Si和B D．C和Al
答案：D
解析：X原子的M电子层比Y原子的M电子层少3个电子，说明Y原子的核外电子数比X多；Y原子的L电子层的电子数恰为X原子的L层电子数的2倍，Y原子的L层电子数应是8，则X的L层电子数是4未排满，M层电子数是0，则Y原子的M层电子数是3，所以X是C元素，Y是Al元素。
方法规律：此类题目需要根据核外电子排布规律推断核电荷数，再推断元素。
二、原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
1．金属钠的原子结构示意图为，钠在反应中，钠原子容易失去1个电子而表现出还原性，钠在其化合物中表现为＋1价。
2．氧的原子结构示意图为，氧气在反应中，氧原子容易得到2个电子而表现出氧化性，氧在其化合物中一般表现为－2价。
3．氖的原子结构示意图为，氖原子不易得失电子，一般不与其他物质反应。
4．硫的原子结构示意图为，硫在反应中容易得到2个电子而表现出氧化性，在H2S和H2SO4中硫的化合价分别为－2价和＋6价，硫元素的最低负价和最高正价与硫原子的最外层电子数的关系是硫的最高正价＝硫原子最外层电子数，硫的最低负价＝－（8－硫原子最外层电子数）。
归纳总结
元素
结构和性质
稀有气体元素
金属元素
非金属元素
最外层电子数
8（氦为2）
一般小于4
一般大于或等于4
原子得失电子的能力
不易得失电子
易失去电子
易得到电子
单质氧化（还原）性
一般不与其他物质反应
只具有还原性
具有氧化性
化合价
0
只有0价和正价，且正化合价数值一般等于最外层电子数
既有正价，又有负价，最高化合价＝原子最外层电子数（O、F除外），最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）
关键提醒：（1）最外层电子数小于4的不一定为金属元素，如H、He等；最外层电子数大于4的不一定为非金属元素，如Po等。
（2）氟没有正价；氧没有最高正价，只有在OF2中表现正价；活泼金属易形成阳离子，活泼非金属易形成阴离子，但是碳难以形成C4－、C4＋；硅难以形成Si4＋和Si4－；硼难以形成B3＋；氢元素可以形成H＋和H－。
【活学活用】
3．核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是（ ）
A．原子最外层只有1个或2个电子的元素一定是金属元素
B．核外电子排布完全相同的两种微粒化学性质一定相同
C．原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D．核电荷数为17的元素容易获得1个电子
答案：D
解析：在核电荷数为1～18的元素中，最外层只有1个电子的元素有H、Li、Na，其中H为非金属元素，最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg，其中He为稀有气体元素，A项错误；核外电子排布完全相同的微粒S2－和K＋化学性质不相同，S2－具有还原性，K＋不具有还原性，B项错误；原子核外各层电子数相等的只有Be，它是金属元素，C项错误；核电荷数为17的元素的原子结构示意图为，其最外层有7个电子，很容易获得1个电子而成为8个电子的稳定结构，D项正确。
易错警示：微粒可以是原子、分子或离子。
4．下列元素的最高正价为＋5价的是（ ）
A．Na B．Al C．P D．Cl
答案：C
解析：P原子结构示意图为，据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数可知选C。
方法规律：可根据元素最高化合价＝元素原子的最外层电子数判断元素的最高正价，根据最低化合价＝原子最外层电子数－8（H除外）判断元素的最低负价。
5．X、Y、Z为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是（ ）
A．XYZ B．X3YZ
C．XYZ2 D．X2YZ3
答案：D
解析：元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。X最外层电子数为1，则其在化合物中的化合价为＋1价；Y最外层电子数为4，则其在化合物中的化合价为＋4价；Z元素原子的最外层电子数为6，则其在化合物中的化合价为－2价；所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化学式可能是X2YZ3。如H2CO3、Na2SiO3等。
方法规律：在化合物中，一般原子最外层电子数较少的呈现正化合价，原子最外层电子数较多的元素呈现负化合价。
【学习小结】