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原子结构与元素性质
第1课时 原子核 核素
一、原子结构
1.原子及其构成微粒
对于原子来说：核电荷数=_______=___________
质子数
核外电子数
2.质量数
（1）定义：质量数即原子核中质子数（Z）和中子数（N）之和，用符号A表示。
（2）计算式：质量数（A）=____。
Z+N
3.原子构成的表示方法
一般用符号
表示，字母表示意义如下：
【巧判断】
（1）
的质子数为1，中子数也为1。（
）
提示：×。
的质子数为1，中子数为0。
（2）23Na+的质子数为11，中子数为12，电子数为11。（
）
提示：×。23Na+的电子数为10。
（3）24Mg2+中含有12个中子和12个电子。（
）
提示：×。由于Mg是12号元素，质量数为24，离子失去两个电子，所以24Mg2+中含有12个中子和10个电子。
【情境·思考】
生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-
14（
）会在其死亡后衰变，测量考古遗址中发现的遗物里碳-14的数量，可以推断出它的存在年代。
【情境·思考】
你知道碳-14的“14”是什么含义吗？这种碳原子的质子数、中子数、核外电子数分别是多少？
提示：碳-14的“14”是指这种碳原子的质量数为14，此碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。
二、元素、核素、同位素
1.概念及关系
2.几种常见的同位素
（1）氢元素的同位素
名 称
氕
氘（重氢）
氚（超重氢）
符 号
__
__
__
质
子
数
1
1
1
中
子
数
__
1
__
H
D
T
0
2
（2）其他几种常见元素的同位素
元素名称
碳
氧
铀
元素符号
C
O
U
常见同
位素
12C、13C、
14C
16O、17O、
18O
234U、235U、
238U
用途
___用于考
古断代
____是核反应
堆的主要燃料
14C
235U
【情境·思考】
氧的同位素在地理学中被用作年代确定的参考，常用于冰川的断代。氧的同位素在地球科学中广泛用于确定成岩成矿物质来源及成岩成矿温度。在生物学和医学上有广泛应用前景。自然界中氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在。
上图中有几种元素？几种核素？这些核素之间属于何种关系？
提示：上图中有1种元素，3种核素，这3种核素是同一种元素的不同核素，互称同位素。
3.同位素的分类及特点
（1）分类
①同位素分为_____同位素和_______同位素。
②放射性同位素的应用：
_______示踪（如
）和作为_______。
稳定
放射性
同位素
放射源
（2）特点
①同位素的_____性质基本相同，_____性质有一定差别。
②天然存在的某种元素，无论是化合态还是游离态，各种
同位素所占的原子个数百分比一般是_____的。
化学
物理
不变
【巧判断】
（1）任何一种原子核内都含有质子和中子。（
）
提示：×。
的原子核内只有质子没有中子。
（2）元素的种类和核素的种类相同。（
）
提示：×。一种元素可能有几种核素，所以核素的种类比元素的种类多。
（3）互为同位素的原子性质完全相同。
（
）
提示：×。互为同位素的原子化学性质几乎完全相同，但物理性质不同，如
具有放射性，而
不具有。
知识点一 原子结构及原子各微粒之间的关系
【重点释疑】
1.原子的构成：构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。三种微粒的性质、作用及相互关系如下：
2.微粒间的关系
（1）质量关系
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）。
（2）电性关系
微粒
等量关系
不等量关系
原子
质子数=核外电子数
阳离子
核外电子数=质子数-阳离子所带电荷数
质子数>
核外电子数
阴离子
核外电子数=质子数+阴离子所带电荷数
质子数<核
外电子数
【易错提醒】关于原子结构的几个易错点
（1）原子中一定含有质子，但不一定含有中子，如1H。
（2）原子的质量数和相对原子质量的含义不同，但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。
（3）对离子进行电子数与质子数换算时，应该注意阳离子和阴离子的区别。
【知识拓展】突破原子组成的两大关系
（1）构成原子的微粒之间存在两个等量关系。
①原子由原子核和核外电子构成，其中原子核带正电荷，核外电子带负电荷，原子核由质子和中子构成；由于中子不带电，原子呈电中性，所以原子的核电荷数=核内质子数=核外电子数。
②原子结构中的核电荷数决定了元素的种类，而质子数与中子数之和决定了原子质量的相对大小，即质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）。
（2）一个信息丰富的符号。
【思考·讨论】
（1）原子为什么显电中性？而离子带有电荷？
提示：因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。离子是原子通过得失电子形成的，核外电子数不再等于质子数，因此离子是带电荷的。
（2）决定原子质量的主要因素是什么？
提示：因为电子的质量很小，可以忽略不计，所以主要取决于质子和中子的质量。
【案例示范】
【典例】钋是一种银白色金属，能在黑暗中发光，由著
名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥
青铀矿中发现，为了纪念居里夫人的祖国波兰（Polska），
两人对这种元素命名为钋，是世界上最毒的物质之一。
下列有关
的说法正确的是（
）
A.钋原子的核外电子数是126
B.钋原子核内中子数与质子数之差是42
C.钋原子核内中子数是84
D.钋元素的相对原子质量是210
【思维建模】解答构成原子微粒间的关系思路如下：
【解析】选B。
的质量数为210，质子数为84。核外电子数=质子数=84，故A项错误；中子数=质量数-质子数=210-84=126，故中子数与质子数之差为126-84=42，所以B项正确，C项错误；210为质量数，只能近似为
的相对原子质量，并不等于钋元素的相对原子质量，故D项错误。
【迁移·应用】
1.下表符号中“2”的含义正确的一组是（
）
选项
2H
2He
2Cl
Ca2+
A
质量数
中子数
质子数
电荷数
B
质量数
质子数
原子个数
电荷数
C
质子数
中子数
原子个数
电荷数
D
质量数
质子数
中子数
电荷数
【解析】选B。元素符号左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示质子数，右上角的数字表示所带电荷数，前面的数字表示微粒个数。
2.全世界每年都会发生上万起火灾，为了预防火灾发生，现在很多商场、宾馆、办公楼都安装有烟雾报警器，这对预防火灾，减少火灾损失具有很大的现实意义。常用的烟雾报警器是一种电离式烟雾报警器，其主体是一个放有镅-241（
）放射源的电离室
原子核内中子数与核外电子数之差是（
）
A.241
B.146
C.95
D.51
【解析】选D。
的质子数为95，质量数为241，中子
数=241-95=146，核外电子数=核内质子数=95，中子数与
核外电子数之差为146-95=51。
【补偿训练】
可以作为核聚变材料。下列关于
叙述正
确的是（
）
A.
和
是同一种原子
B.
原子核内中子数为2
C.
原子核外电子数为2
D.
代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
【解析】选C。
和
的质子数和中子数均不相等，不
是同一种原子，故A错误：
原子核内中子数为3-2=1，
故B错误；
原子核外电子数等于质子数，均为2，故C正
确；
代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，故D
错误。
【素养提升】
碘-131是元素碘的一种放射性同位
素，为人工放射性核素（核裂变产
物），符号为131I，半衰期为8.3天。
正常情况下自然界是不会存在的。
在核医学中，碘-131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病治疗外，还可用来标记许多化合物，供体内或体外诊断疾病用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。
根据以上材料，回答下列问题：
（1）碘-131原子的质量数、质子数、中子数各是多少？（证据推理与模型认知）
（2）碘-129（129I）主要来源于宇生放射性核素，它的核内中子数与质子数的差值是多少？（宏观辨识与微观探析）
（3）131I和127I为碘元素的两种不同原子，这两种原子的中子数差值是多少？（证据推理与模型认知）
【解析】（1）碘-131原子的质量数为131，由于碘元素是53号元素，故质子数为53，中子数为131-53=78。
（2）129I，其中子数为129-53=76，则中子数和质子数的差值为76-53=23。
（3）131I和127I为碘元素的两种同位素，这两种原子的中子数差值是131-127=4。
答案：（1）质量数为131，质子数为53，中子数为78。
（2）23 （3）4
知识点二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较
【重点释疑】
1.区别
2.联系
【易错提醒】有关核素的几个易错点
（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。
【思考·讨论】
（1）质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗？
为什么？
提示：不一定，如
和H2O质子数相同，中子数不同，但二者不是同位素。
（2）到目前为止，人类发现的元素有118种，能否说发现的原子共有118种？
提示：不能。因为很多元素存在同位素，即同一种元素存在多种不同的原子，故人类发现的原子远多于118种。
【案例示范】
【典例】（改编题）玉兔二号月球车于2019年1月3日22
时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球表面。
首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一
座里程碑。月球车一般用
作为热源材料。
下列关于
的说法正确的是（
）
A.
互为同位素
B.
Pu互为同素异形体
C.
具有完全相同的化学性质
D.
具有相同的最外层电子数
【思维建模】解答本类试题思维流程如下：
【解析】选D。A项
的质子数不同，不能互称为
同位素，A项错误；
Pu互为同位素，B项错误；
不属于同种元素，化学性质不同，C项错误；
为同种元素，核外电子排布相同，最外层电子
数相同，D项正确。
【母题追问】（1）
原子中中子数为多少？
提示：144。中子数=质量数-质子数=238-94=144。
（2）
的化学性质是否相同？
提示：相同，由于它们的核外电子排布相同，最外层电子数相同，因此化学性质相同。
【规律方法】判断同位素、同素异形体的技巧
（1）判断同位素、同素异形体时，应抓住各种微粒的本质区别。
质子数相同的原子就是同种元素，质子数相同而中子数不同的原子，互为同位素；同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。
（2）注意原子符号中的数字意义。
，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，就是同一种核素；Z相同、A不同的互为同位素；Z不同的不论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。
【迁移·应用】
1.重水（D2O）是重要的核工业原料，下列说法错误的是（
）
A.氘（D）原子核外有1个电子
B.1H与D互称同位素
C.H2O与D2O互称同素异形体
D.
的相对分子质量相同
【解析】选C。氘（D）是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A项、B项正确；由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体，C项错误；
的相对分子质量均为20，D项正确。
2.1919年，科学家第一次实现了人类多年的梦想——人
工转变元素。这个反应如下
，下列
叙述正确的是
（ ）
A.
原子核内有9个质子
B.
原子核内有1个中子
C.O2和O3互为同位素
D.通常情况下，He和N2化学性质都很稳定
【解析】选D.
原子核内质子数是8，A错误；
原子核内中子数是1-1=0，B错误；O2和O3互为同素异形体，C错误；通常情况下，He和N2化学性质都很稳定，D正确。
【补偿训练】
下列叙述正确的是（
）
A.40K和40Ca原子中质子数和中子数都不相等
B.金刚石和石墨的性质相同
C.H2和D2互为同位素
D.某物质只含一种元素，该物质一定是纯净物
【解析】选A。质子数决定元素种类，质子数和中子数决定原子的种类。因为40K的质子数是19，40Ca的质子数是20，两者质量数相同，质子数不同，所以，中子数也不相等，A正确；金刚石和石墨都是由碳元素构成的，由于它们的晶体结构不同，性质上也存在差异，如硬度、导电性都不同，在化学性质上也不完全相同，金刚石相对稳定，B不正确；H2和D2是单质分子，不符合同位素的概念，C不正确；只含一种元素的物质不一定是纯净物，如O2与O3的混合气体，虽然体系中只有一种元素，却存在着结构完全不同的两种分子，所以，不是纯净物，D不正确。
【素养提升】
北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的遗迹。博物馆300多平方米的展厅里，陈列着原址发掘出土的石砧、石锤、石片，还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具。再现25
000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。
（1）“25
000年”是怎样测出来的呢？（科学态度与社会责任）
提示：“25
000年”是通过测定遗迹里的一种碳原
子——碳-14（14C）原子的数量来推断出的。
（2）碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子（12C）在原子结构上有什么异同？（宏观辨识与微观探析）
提示：14C原子与12C原子具有相同的质子数，不同的中子数。
【课堂回眸】
第2课时
核外电子排布
原子结构与元素原子得失电子能力
一、核外电子排布
1.原子核外电子排布的特征
2.电子能量与电子层的关系
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___到___
能量高低
由___到___
近
远
低
高
3.原子核外电子排布的一般规律
【巧判断】
（1）距核越近的电子能量越高。（
）
提示：×。核外电子排布的原则是距核由近及远，能量由低到高依次排列，所以距核越近的电子能量越低。
（2）每层电子容纳的电子数必须是2n2个。（
）
提示：×。每层电子容纳的电子数最多是2n2个，可以少于这个数。
（3）钾元素是19号元素，钾原子最外层电子数是9个。（
）
提示：×。最外层电子数不能超过8个，所以钾原子的最外层是1个电子。
【情境·思考】
洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜，洋葱切开后，我们会看到里面一层一层的呈现，电子层模型类似于切开的洋葱。请思考：
（1）原子核周围是否真实存在这样的壳层？
提示：电子层不是真实存在的，是科学家为了表达形象，根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
（2）电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转？
提示：电子在某一区域内做无规则运动。
4.核外电子排布的表示方法
（1）原子结构示意图
（2）离子结构示意图
如Cl-：
、
Na+：
。
【情境·思考】
KCl在医学上有很重要的用途，主要用于治疗各种原因引起的低钾血症，预防低钾血症，以及治疗洋地黄中毒引起频发性、多源性早搏或快速心律失常等。
【情境·思考】
（1）画出Cl、K、Cl-、K+的结构示意图。
（2）从结构示意图上可以得出Cl-和K+的结构示意图有什么异同点？
提示：
（1）
（2）相同点是核外电子排布方式完全相同，不同点是核电荷数不同。
5.元素性质与原子最外层电子数之间的关系
（1）元素的性质与原子最外层电子排布的关系
元素种类
金属元素
非金属元素
稀有气体元素
最外层电子数
一般小
于__
一般大于或等于__
__（He
为__）
4
4
8
2
元素种类
金属元素
非金属元素
稀有气体元素
原子得失电子的能力
一般易
___电子
一般易
___电子
既不易___电子，
也不易___电子
单质具有的性质
具有___
___性
具有
_____性
一般不与其他
物质反应
失
得
得
失
还
原
氧化
（2）元素的化合价与原子最外层电子数的关系
金属元素
非金属元素
稀有气体元素
只显正价且
一般等于最
外层电子数，
如
、
一般既有正价又
有负价，最高正
价=最外层电子
数，最低负价=最
外层电子数-8，如
原子结构为稳定结构，常见化合价为零
【巧判断】
（1）稀有气体元素原子最外层都排有8个电子。（
）提示：×。稀有气体He最外层有2个电子。
（2）最外层电子数为4时，既不容易得电子也不容易失电子，化学性质较稳定。（
）
提示：√。最外层电子数为4时，形成稳定结构得失电子的概率是相等的，所以化学性质比较稳定。
二、原子结构与元素原子得失电子能力
1.实验探究
元素
Na
Mg
K
实验
过程
用_____切下
一小块金属
钠，用_____
吸干表面的
煤油，放入盛
有水并滴加
几滴酚酞的
烧杯中
取一小段镁
条，用_____
除去表面的
氧化膜，放入
盛有等量水
并滴有酚酞
的另一只烧
杯中
用小刀切下一小
块与钠块_____
_____的金属钾，
用_____吸干表
面的煤油，放入
盛有等量水并
滴加几滴酚酞
的烧杯中
小刀
滤纸
砂纸
大小
相同
滤纸
元素
Na
Mg
K
实验
现象
钠___在水面
上，熔成一个
闪亮的小球，
小球向四周
移动，发出
“嘶嘶”的
响声，酚酞
_____
镁片没有
变化，加
热时，镁
片上有气
泡冒出，
酚酞溶液
_____
钾与水立
即剧烈反
应，放出的
热使钾立
即燃烧起
来，酚酞溶
液_____
变红
变红
变红
浮
元素
Na
Mg
K
反应
方程
式
____________
__________
_____________
____________
___________
_________
结论
与水反应的剧烈程度：__>___>___
2Na+2H2O====
2NaOH+H2↑
Mg+2H2O
Mg（OH）2+H2↑
2K+2H2O====
2KOH+H2↑
K
Na
Mg
2.判断依据
3.原因解释
（1）在电子层数相同时，核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难_______而越易
_______；
（2）最外层电子数相同，电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越易_______而越难
_______。
失电子
得电子
失电子
得电子
【情境·思考】
镁和铝在金属活动性顺序表中均排在氢之前，但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样，①中反应剧烈，②中反应不剧烈。
（1）根据图示以及镁、铝的电子层结构分析，哪个图表示的是镁与盐酸的反应？
（2）试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么？
提示：（1）图①。镁反应更加剧烈。
（2）因镁和铝电子层数相同，铝的核电荷数更大，最外层电子离核更近，原子越难失电子，所以金属性较弱，与酸反应的剧烈程度越不剧烈。
知识点一 核外电子排布的规律与核外电子排布的表示方法
【重点释疑】
1.核外电子排布规律解读
核外电子排布规律是相互联系的，不能孤立地应用其中的一项。
（1）“一低”
电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层，再排能量高的电子层。
（2）“两不超”
各电子层电子不超过2n2个；最外层电子不超过8个（第一层为最外层时不超过2个）。
（3）“一稳定”
2.核外电子排布的表示方法
（1）原子结构示意图：为了形象表示原子核外电子分层排布的情况而采用的直观图示。如氯原子结构示意图为
（2）离子结构示意图：离子结构示意图就是指原子得失电子以后的结构示意图。阳离子结构示意图与其原子结构示意图相比，少了一个电子层，核电荷数不变；阴离子结构示意图与其原子结构示意图相比，核电荷数、电子层数相同，但最外层电子数增加为8。
如
【易错提醒】核外电子排布规律的正确认识
（1）核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解和应用其中的一项，必须同时满足各项要求。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
、
。
【拓展提升】短周期元素原子结构的特殊性
（1）最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。
（2）最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。
（3）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
（4）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
（5）电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。
（6）最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。
【思考·讨论】
（1）M层上最多可容纳18个电子，为什么钾原子的核外
电子排布不是
，而是
呢？
提示：若钾原子的M层排布9个电子，此时M层就成为最外层，这与电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过8个”相矛盾，不符合电子排布的规律，即M层不是最外层时最多可排18个电子，而它作为最外层时最多只能排8个电子。
（2）1～20号元素形成稳定结构后最外层一定是8个电子的稳定结构吗？举例说明。
提示：不一定。如Li+和H+等在形成离子变成稳定结构之后均不是8电子稳定结构。
【案例示范】
【典例】今有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍。A和B分别是（
）
A.硅原子和钠原子
B.硼原子和氢原子
C.氯原子和碳原子
D.碳原子和铝原子
【思维建模】解答核外电子推断题的思路如下：
【解析】选D。设x、y分别为A原子L层、M层的电子数，依题意可知：
K
L
M
A原子
2
x
y
B原子
2
2x
y+3
B原子的M层至少有3个电子，因而其L层的电子数必然是8，求得x=4；对A原子来说，L层有4个电子时只能是最外层，即y=0，y+3=3，因此，A、B两原子分别为碳原子和铝原子。
【母题追问】（1）A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，则该元素的原子核内质子数是多少？（证据推理与模型认知）
提示：K层为次外层时，A元素的原子最外层电子数为2×2=4<8；L层为次外层时，A元素的原子最外层电子数为8×2=16>8，不可能，故A元素的原子核外电子数为2+4=6，即质子数为6。
（2）当第n电子层作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与（n-1）层相同；当第n电子层作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层最多容纳的电子数多10个。则n层是K层～N层中的哪一层？（证据推理与模型认知）
提示：根据核外电子排布规律可知，当n为最外层时，最多可容纳8个电子，则第（n-1）层最多也可容纳8个电子，故（n-1）层为次外层时，n层应为M层；当n层为次外层时，其最多可容纳的电子数比（n-1）层多10个，则证明n层最多可容纳18个电子，也应为M层。
【迁移·应用】
1.下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是（
）A.K层是能量最低的电子层
B.原子失电子时先失去能量低的电子
C.核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上
D.N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18
【解析】选B。距原子核由近到远，电子的能量由低到
高，即离原子核近的电子能量低，离原子核远的电子能量高，则K层是能量最低的电子层，A正确；原子最先失去最外层电子，最外层电子的能量最高，所以原子失电子时先失去能量高的电子，B错误；核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上，C正确；电子层的次外层最多容纳18个电子，所以N层为次外层时，最多可容纳的电子数为18，D正确。
2.（2019·邯郸高一检测）核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较，前者下列数据是后者4倍的是（
）
①电子数
②最外层电子数
③电子层数
④次外层电子数
A.①④
B.①③④
C.①②④
D.①②③④
【解析】选A。核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4，最外层电子数分别是6和2，电子层数分别是3和2，次外层电子数分别为8和2，A项正确。
知识点二 原子结构与元素性质的关系
【重点释疑】
1.原子结构与元素性质、元素化合价的关系
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
稀有气体
最外层电子数为8（He为2），结构稳定，性质不活泼
原子结构为稳定结构，常见化合价为零
金属元素
原子
最外层电子数一般小于4，较易失去电子
易失去最外层电子，达到稳定结构，其最高正价为+m（m为最外层电子数）
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
非金属
元素原子
最外层电子数一般大于或等于4，较易获得电子，形成8电子稳定结构
得到一定数目的电
子，达到稳定结构，
其最低负价为m-8
（H为m-2）
2.元素原子失电子能力的判断依据
可以根据元素单质与水或酸反应放出氢气的剧烈程度来判断元素失电子能力的强弱，一般与水或酸反应越剧烈，失电子能力越强。
【易错提醒】关于原子结构与元素性质的主要易错点
（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。
（3）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-。
（4）金属元素只有正化合价不能说明金属元素不能形成阴离子，如[Al（OH）4]-等，但在这些离子中，金属元素仍为正价。
【思考·讨论】
（1）尝试画出钙原子的结构示意图，分析为什么钙在化学反应中表现还原性？
提示：钙原子的结构示意图为
，其最外层有2
个电子，容易失去电子形成Ca2+，表现出还原性。
（2）尝试画出氧原子的结构示意图，分析氧元素的常见化合价。
提示：氧原子的结构示意图为
，氧容易获得2个电子形成O2-，因此氧元素的常见化合价为-2价。
【案例示范】
【典例】（2019·天水高一检测）已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为a+2；Y原子的最外层电子数为b-5，次外层为b。判断X、Y两元素形成的化合物的组成是（
）
A.XY2
B.Y4X
C.Y2X3
D.XY5
【思维建模】解答本题的思路为
【解析】选C。由于X原子的次外层电子数为a+2，故不可能为K层，由于其核电荷数不大于18，故其次外层应为L层，所以a+2=8，a=6。由于Y原子的最外层电子数为b-5>0，即b>5，其次外层电子数为b>5，故其次外层只能为L层，即b=8。所以X和Y的核外电子排布分别为
，即X和Y分别为S和Al，化合价分别为-2价和+3价，因此易形成化合物Al2S3。
【母题追问】（1）判断X元素的最高正价和最低负价。
提示：+6价、—2价。由于X元素为硫元素，最外层有6个电子，因此其最高正价为+6价，最低负价为6-8=-2。
（2）若将题干中的“a+2”改为“a-2”，其他条件不变，写出X、Y两元素形成的化合物的化学式。
提示：Al4C3。由于最外层电子数不大于8，X原子的次外层电子数为a-2，故次外层只可能为K层，故a-2=2，a=4。所以X为碳元素。
【迁移·应用】
1.（2019·苏州高一检测）核电荷数为1～20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
【解析】选D。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、K，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、Ca，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。
2.（2019·三明高一检测）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
【解析】选D。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价或-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。
【补偿训练】
1.下列元素的最高正价为+5价的是（
）
A.Na
B.Al
C.P
D.Cl
【解析】选C。P原子结构示意图为
，根据元素最高化合价=元素原子的最外层电子数可知，选C。
2.（2019·聊城高一检测）在地壳中含量位于第二位的非金属元素的最高化合价是（
）
A.+3
B.+4
C.+5
D.+6
【解析】选B。地壳中含量位于第二位的非金属元素为
Si，其原子结构示意图为
，据最高化合价=
最外层电子数可知为+4价。
【素养提升】
稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以及日常生活里。如稀有气体通电时会发光，五光十色的各种霓虹灯就是灯管里充入了不同含量的氖、氩、氦等稀有气体的结果。
请从原子结构与元素性质角度解释，为什么人们过去将稀有气体称为惰性气体？（宏观辨识与微观探析）
提示：元素的原子最外层达8个电子（1个电子层时为2个电子）时，结构稳定，不易得到电子或失去电子。稀有气体元素原子的最外层电子数为8（He为2），已达稳定结构，不容易得、失电子，所以不易发生化学反应，被人们称为惰性气体。
知识点三 常见的电子数相同的微粒
【重点释疑】
1.10电子微粒
2.18电子微粒
3.记忆其他等电子微粒
（1）“14电子”微粒：Si、N2、CO、
。
（2）“16电子”微粒：S、O2。
【方法规律】推断“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法
（1）首先确定10电子和18电子的中性原子Ne和Ar，然后找出比它们少或多电子的原子转化成阴、阳离子或氢化物分子。
（2）将微粒加、减H+后，核外电子总数不变，由氢化物分子可推出相应的阴离子或阳离子，如NH3和
、
，H2O和H3O+、OH-，H2S和HS-等。
（3）根据CH4、NH3、H2O、HF分子内有10个电子，减去一个H后剩余的原子或原子团“CH3”“NH2”“OH”“F”有9个电子，这四种原子或原子团两两结合得到的分子均为18电子微粒，如自身两两结合得到的分子有CH3CH3（乙烷）、N2H4（肼）、H2O2、F2；不同原子或原子团之间两两结合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2（甲胺）等。
【思考·讨论】
（1）某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数（如图所示），该微粒若是中性微粒，这种微粒是什么？
提示：单核中性微粒为原子，原子的核电荷数=核外电子数，此微粒为核电荷数为18的氩原子。
（2）若上述微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒是什么？
提示：具有还原性，能被溴水氧化的18e-微粒是S2-。
【案例示范】
【典例】（2019·惠州高一检测）已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图中转化关系：
（1）如果A、B、C、D均是10电子的微粒，请写出：A的化学式________；D的化学式________。?
（2）如果A和C是18电子的微粒，B和D是10电子的微粒，请写出A与B在溶液中反应的离子方程式________。?
【解题指南】解答本题注意以下两点：
（1）正确理解“微粒”的含义，包括原子、分子、离子等；
（2）能够熟练地掌握10电子和18电子微粒。
【解析】（1）10电子微粒A、B反应得到两种10电子微粒，
应是铵根离子与氢氧根离子反应得到氨气与水，或是HF
与OH-反应得到F-与H2O。而B能与氢离子反应生成D，可
推知A为
或HF，B为OH-，C为NH3或F-，D为H2O。
（2）如果A、C均是18电子的微粒，B、D是10电子的微粒，结合转化关系，可推断：A为H2S，B为OH-，C为HS-或S2-，D为H2O；或A为HS-，B为OH-，C为S2-，D为H2O，A与B在溶液中反应的离子方程式：H2S+OH-====HS-+H2O或H2S+2OH-====S2-+2H2O或HS-+OH-====S2-+H2O。
答案：（1）
或HF H2O
（2）H2S+OH-====HS-+H2O或H2S+2OH-====S2-+2H2O或HS-+OH-====S2-+H2O
【迁移·应用】
1.（2019·大庆高一检测）下列微粒电子数相同的一组
是（
）
A.Na+和K+
B.CH4和
C.
和Cl-
D.O2-和
【解析】选B。各微粒电子数分别为A中Na+：10，K+：18；B中CH4：10，
：10；C中
：10，Cl-：18；D中O2-：10，
：8。
2.（2019·南宁高一检测）与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是（
）
A.H2O
B.F-
C.Na+
D.NH3
【解析】选B。OH-是10电子微粒，其核内有9个质子，所以答案选B。
【素养提升】
1.水是生命之源，人的体重约50%～70%是水分。组成人体的细胞需要用水来维持，水是构成一切生物体的基本成分。不论是动物还是植物，均以水维持最基本的生命活动。人可数天无食，不可一天无水，所以，水也是人类最必需的营养素之一。
已知，水的分子式为H2O，其质子数和电子数均为10个，请书写一个与其电子数相等的微粒生成水的离子方程式。
提示：可以是H3O++OH-====2H2O等。
2.氨气是一种重要的化工原料，在工业上主要用于制造氨水、氮肥（尿素、碳铵等）、复合肥料、硝酸、铵盐、纯碱等，广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。
此外，液氨常用作制冷剂，氨还可以作为生物燃料来提供能源，请写出用两种10电子微粒制备氨气的离子方程式。
提示：
+OH-====NH3↑+H2O。
【课堂回眸】
谢
谢原子结构与元素性质
【教学目标】
知识与技能：
1．引导学生认识原子核的结构，懂得质量数和X的含义，掌握构成原子的微粒间的关系；知道元素、核素、同位素的涵义；掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。
2．引导学生了解原子核外电子的排布规律，使他们能画出1～18号元素的原子结构示意图；了解原子的最外层电子排布与元素的原子得、失电子能力和化合价的关系。
过程与方法：
通过对构成原子的微粒间的关系和氢元素核素等问题的探讨，培养学生分析、处理数据的能力，尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。
情感态度与价值观：
1．通过构成物质的基本微粒的质量、电性的认识，了解微观世界的物质性，从而进一步认识物质世界的微观本质；通过原子中存在电性不同的两种微粒的关系，认识原子是矛盾的对立统一体。
2．通过人类探索原子结构的历史的介绍，使学生了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程，培养他们的科学态度和科学精神，体验科学研究的艰辛与喜悦。
3．通过“化学与技术——放射性同位素与医疗”，引导学生关注化学知识在提高人类生活质量中所起的作用。
4．通过“未来的能源——核聚变能”，引导他们关注与化学有关的热点问题，形成可持续发展的思想。
【教学重难点】
知识上重点、难点：构成原子的微粒间的关系和核外电子排布规律。
方法上重点、难点：培养分析、处理数据的能力,尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工。了解假说、模型等科学研究方法和科学研究的历程。
【教学方法】
问题推进法、讨论法。
【课时安排】
2课时
【教学建议】
1．建议补充K、Ca的核外电子排布。
2．识记稀有气体元素的核电荷数。
3．建议引入卤素、碱金属各元素的核外电子排布。
【教学过程】
【第一课时】
【提问】化学变化中的最小微粒是什么？
【学生回答】原子是化学变化中的最小微粒。
【引出课题】这一节就从探讨原子的结构开始我们的学习。
【板书】第一节
原子结构
【提出问题】原子是化学变化中的最小微粒。同种原子的性质和质量都相同。那么原子能不能再分？原子又是如何构成的呢？
原子是由居于原子中心的带____电的________和处于核外的高速运动带____电的_______组成。原子核是否还可以再分？原子核的内部结构是怎样的？电子在核外空间的运动状态又是怎样的呢？
【板书】一、原子核；核素
原子核：
（一）原子核的构成
读课本第一部分【原子核的构成】回答下列问题：
1．原子核的构成：原子核由带正电的______和不带电荷的________构成，二者之间依靠一种特殊的力________结合在一起。
2．对某一个原子来说
核电荷数＝________________＝________________
【思考】原子为什么不显电性？离子呢？离子带电荷是什么原因？完成下表。
微粒符号
H+
Mn+
Mm-
质子数
1
8
x
核电荷数
y
电子数
10
离子所带的电荷数=________________________________________________
3．原子的质量几乎全部集中在________上（填原子核，电子，质子，中子）？为什么？
也就是说，电子的质量很小，不到一个质子或中子质量的千分之一，可以忽略不计，原子的质量可以看作是原子核中质子和中子的质量之和。人们将原子核中质子数和中子数之和称为质量数，质量数（A）＝_______________（
）＋_______________（
）
【思考】有6个质子6个中子的原子质量数是________；某种氧原子含有8个中子其质量数是________，要是有10个中子呢________？
4．原子的表示：通常用表示一个原子，A表示________，Z表示________。
微粒符号
质子数
中子数
质量数
微粒所带的电荷数
电子数
8
8
0
18
35
1－
24
2＋
10
n-
【思考】表中的氧-16与氧-18是同样的原子吗？它们之间又是什么关系？
【教师引导学生小结】
1．数量关系：核内质子数＝核外电子数
2．电性关系：原子：核电荷数＝核内质子数＝核外电子数
阳离子：核内质子数＞核外电子数
阴离子：核内质子数＜核外电子数
3．质量关系：质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）
【归纳小结】
如果用X的形式表示一个质量数为A、质子数为Z的原子，那么组成原子的粒子间的关系可以表达为：
原子X
【例题】
1．某微粒用表示，下列关于该微粒的叙述正确的是（
）
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．质量数＝Z＋A
2．某元素的阳离子，核外共用x个电子，原子的质量数为A，则该元素原子里的中子数为（
）
A．
B．
C．
D．
2．核素
【阅读第4页后完成下列问题】
（1）元素____________________________________________________________。
【思考】元素的种类是由_______________决定的？质子数、电子数、中子数还是质量数？
（2）核素____________________________________________________________。
【思考】核素的种类是由_______________决定的？质子数、电子数、中子数、质子数和中子数还是质量数？
元素的种类多于、少于、还是等于核素的种类_______________？为什么？_______________；是否所有的元素都有多种核素___________？
（3）同位素_____________________________________________。
【思考】不同元素的核素之间可以互称为同位素吗？
下列微粒、、、、、、表示了几种元素___________；几种核素___________；与H互为同位素的是___________；H2
与D2是同位素吗？__________；O2与O3是什么关系___________。
氯-35的相对原子质量是34.969，氯-37的相对原子质量是36.966，为什么我们查到的氯元素的相对原子质量是35.45？（已知氯-35的个数百分比是75.77％，氯-37是24.23％）
求算方式：34.969×75.77％＋36.966×24.23％＝35.453
【难点释疑】1．核素的质量数与核素的相对原子质量的关系：核素的质量数是怎么得到的？__________________；核素的相对原子质量是怎么规定的？_____________________；质量数与核素的相对原子质量什么关系？_________________________________。
2．我们为了方便经常利用质量数来代替相对原子质量进行计算，经常使用质量数的平均值来表示相对原子质量的近似值。
例如：氯元素有氯－35与氯－37两种同位素，二者所占的个数百分比约是75％、25％，氯元素的近似相对原子质量就是35×75％+37×25％＝35.5
【分析显示】元素、核素、同位素三者之间的关系：
【交流与研讨】
生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-14（C）会在其死亡后衰变，测量考古遗址中发现的遗物里碳-14的数量，可以推断出它的存在年代。根据课本内容与网上资料：阐述C在考古上的应用；列举核素、同位素在生产和生活中的应用。
【点评】通过上网搜集资料，然后分组讨论，让学生参与学习，以达到提高学生学习的积极性，激发学生学习热情的目的。
【简介】
1．放射性同位素用于疾病的诊断
2．放射性同位素用于疾病的治疗
3．未来的能源——核聚变能
【作业】背诵1-18号元素
【第二课时】
【复习提问】
1．构成原子的粒子有哪些，它们之间有何关系？
2．为什么原子不显电性？
3．为什么说原子的质量主要集中原子核上？
【引言】我们已经知道，原子是由原子核和电子构成的，原子核的体积很小，仅占原子体积的几千亿分之一，电子在原子内有“广阔”的运动空间。在这“广阔”的空间里，核外电子是怎样运动的呢？
【板书】二、核外电子排布
【讲述】电子的运动具有区别于宏观物体的几大特征：（1）质量很小（9.109×10-31kg）；（2）带负电荷；（3）运动空间范围小（直径约10-10m）；（4）运动速度快（接近光速）。因此，电子的运动特征就与宏观物体的运动有着极大的不同——它没有确定的轨道。
【质疑】我们如何去描述核外电子的运动呢？
【交流与研讨】根据课前搜集的有关资料：讨论电子在原子核外是怎样运动的？
【简介】原子结构模型的演变
1．道尔顿原子结构模型
2．汤姆逊原子结构模型
3．卢瑟福原子有核模型
4．玻尔原子结构模型
【点评】通过原子模型的历史回顾，让学生体验假说、模型在科学研究中不可替代的作用；尝试运用假说、模型的科学研究方法。
【阅读与讨论】学生阅读课本第六页第三自然段，分小组讨论核外电子排布的有哪些规律？
并派代表回答。
【归纳并板书】
核外电子排布的规律：（一低四不超）
1．电子是在原子核外距核由近及远、能量由低至高的不同电子层上分层排布；
2．每层最多容纳的电子数为2n2（n代表电子层数）；
3．电子一般总是尽先排在能量最低的电子层里，即最先排第一层，当第一层排满后，再排第二层，等等。
4．最外层电子数则不超过8个（第一层为最外层时,电子数不超过2个）。次外层电子数目不超过18个，倒数第三层不超过32个。?
【讨论】电子与原子核距离远近、能量高低有何关系？
【板书】
电子层
1
2
3
4
n
电子层符号
K
L
M
N
……
离核距离
近
远
电子的能量
低
高
最多能容纳的电子数
2
8
18
32
2n2
【练习】尝试运用上述规律，排出钠原子核外的电子，并用原子结构示意图加以表示。
【试一试】完成下表，看看谁较快。
核电荷数
元素名称
元素符号
各层电子数
K
L
M
1
氢
H
1
2
氦
He
2
3
锂
Li
2
1
4
铍
Be
2
2
5
硼
B
2
3
6
碳
C
7
氮
N
8
氧
O
9
氟
F
2
7
10
氖
Ne
11
钠
Na
2
8
1
12
镁
Mg
13
铝
Al
14
硅
Si
15
磷
P
16
硫
S
2
8
6
17
氯
Cl
18
氩
Ar
2
8
8
【补充显示】
核电荷数从1到18的元素的原子结构示意图：
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
【迁移与应用】
1．补充K、Ca的核外电子排布。
2．下列微粒结构示意图表示的各是什么微粒？
3．下列微粒结构示意图是否正确？如有错误，指出错误的原因。
【阅读、思考、交流】学生阅读教材第7页，思考、交流下列三个问题：
1．元素的化学性质与原子的最外层电子排布有什么关系?
金属钠、金属镁在化学反应中常表现出还原性，而氧气、氯气在化学反应中常表现出氧化性，你能用原子结构的知识对这一事实进行解释吗？
2．金属元素原子最外层电子数非金属元素原子最外层电子数一般是多少？
3．元素的化合价的数值，与原子的电子层结构特别是最外层电子数有什么关系？
【概括与整合】
构成原子的各种微粒之间的关系及相关知识如下图所示：
原子中各微粒间的数量关系、电性关系、
质量关系
原子核
（质子、中子）
核素、同位素的含义
元素与原子的关系
原子结构
核外电子排布规律
核外电子
核外电子排布与元素性质间的关系
【迁移与应用】
1．A、B两原子，A原子L层比B原子M层少3个电子，B原子L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍，则A、B分别是（
）
A．硅和钠
B．硼和氮
C．碳和氯
D．碳和铝
2．现有微粒结构示意图，试填表，当n取不同值时相对应的微粒名称和微粒符号。
n值
微粒名称
微粒符号
3．根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。
（1）A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：_________________
（2）B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：_________________
（3）C元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4：_________________
4．现有4种元素A、B、C、D，已知A-核外有18个电子；B原子最外层电子数比D原子核外电子数多2个，B原子比D原子多2个电子层；D+核外没有电子；C元素原子核外电子比B元素的原子核外电子多5个。（1）写出四种元素的名称和符号；（2）画出C、D原子及A-的结构示意图。
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10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
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】
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