第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子核 核素
发
展
目
标
体
系
构
建
1.认识原子结构，能知道符号X中各字母的含义，能正确理解质子、中子、电子、质量数之间的关系。2.能从宏观和微观相结合的视角认识元素、核素、同位素的含义。3.通过了解同位素的应用，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。
一、原子核
1．原子及构成微粒
原子
对于一个确定的原子存在关系：
核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．质量数
3．原子的表示方法
一般用符号X表示，字母表示意义如下：
——表示元素符号
如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。
微点拨：(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如H。
(2)同种元素的原子与其相应离子的质量数相等，如23Na与23Na＋。
二、核素
1．核素
具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。
2．同位素
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。
如氢元素的三种核素
H
H
H
俗称
－
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
到目前为止，人类发现的元素有118种，能否说发现的原子有118种？为什么？
提示：不能。因为很多元素存在同位素。
3．几种重要的核素
(1)制造氢弹的原料为H、H。
(2)核反应堆的燃料是U。
(3)作为相对原子质量和阿伏加德罗常数测定用的标准原子为C。
微点拨：同位素的两个特点
(1)相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
(2)天然存在的某种元素，不论是化合态还是游离态，各种同位素在自然界里丰度一般是不变的。
4．元素的相对原子质量
元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。
如氯元素有两种核素：Cl，相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%；Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。故氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。
微点拨：近似相对原子质量
(1)核素的近似相对原子质量就是核素的质量数。
(2)元素的近似相对原子质量就是按照该元素各种核素的质量数和各种核素原子在自然界中的丰度算出的平均值。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)有些元素有多种核素，有些元素只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。
( )
(2)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。
( )
(3)O2和O3、红磷和白磷均互称同位素。
( )
(4)同位素原子的物理、化学性质均完全相同。
( )
(5)40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等。
( )
(6)C、C、C是不同的核素。
( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．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
B [金刚石、石墨属于单质。]
3．某金属原子的符号为Ho，该原子核内的中子数与核外电子数之差为
( )
A．32
B．67
C．99
D．166
A [由题意可知，Ho核外电子数等于核电荷数为67，原子核内的中子数为166－67＝99，Ho核内的中子数与核外电子数之差为99－67＝32，A项正确。]
构成原子的微粒之间的关系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
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)
提示：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)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)
提示：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)若用z表示131I－的质子数，－n表示131I－所带电荷，m表示其核外电子数，则m、n、z之间是什么关系？
提示：m＝z＋n。
1．质量关系
(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子的相对原子质量近似等于质量数。
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
关于原子构成的几个易错点
(1)原子中一定含有质子，但不一定含有中子，如H。
(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近似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。
【例1】 某元素一种核素的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是( )
A．该元素的相对原子质量为(m＋n)
B．这种元素的原子序数为n
C．W
g此原子的物质的量约为
mol
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
C [该核素的质量数为m＋n，A项错误；这种元素的原子序数为m，B项错误；该同位素原子的摩尔质量约为(m＋n)g·mol－1，所以W
g该原子的物质的量约为
mol，C项正确；题给核素的质子的总质量和中子的总质量的相对大小无法确定，D项错误。]
相对原子质量与近似相对原子质量
(1)原子(核素)的相对原子质量。
以一个12C原子质量的作为标准，其他原子的质量与12C原子质量的的比值，即为该原子(核素)的相对原子质量。
(2)原子(核素)的近似相对原子质量＝质量数。
(3)元素的相对原子质量是各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里丰度的乘积之和。
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．1HO与DO的相对分子质量相同
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，H2O、D2O均为化合物，C项错误；1HO与DO的相对分子质量均为20，D项正确。]
2．已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n。该化合物中一个R微粒的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素的原子符号是( )
A．R
B．R
C．R
D．R
C [在化合物AmRn中，A的化合价为＋n，则R的化合价为－m，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数为a，则R元素的原子核内质子数为a－m，由于质量数＝质子数＋中子数，所以其质量数为a－m＋b，原子符号可表示为R，C正确。]
3．已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w
g
R2＋所含电子的物质的量是( )
A．
mol
B．
mol
C．(m－n－2)mol
D．(m－n＋2)mol
C [已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则R的质子数是m－n，所以该阳离子核外电子数是m－n－2，所以w
g
R2＋所含电子的物质的量是(m－n－2)mol，C正确。]
元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
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”是利用什么微粒测量出来的？
提示：14C。是通过测定遗迹里的放射性同位素14C的衰变程度来推断出来的。
(2)14C60和12C70互为同位素吗？
提示：不是同位素。两者属于碳元素的同素异形体。
1．区别
2.联系
X，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。
【例2】 (双选)下列说法正确的是( )
A．由H、D、T与16O、17O、18O相互结合为水，可得18种水分子，相对分子质量不同的水分子种数为8种
B．H2、D2、T2互为同素异形体
C．H2、D2、T2在相同条件下的密度比为1∶2∶3
D．氘、氚发生核聚变成为其他元素，不属于化学变化
CD [H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O构成水分子，共有6×3＝18种，相对分子质量介于18～24之间，共有7种，A项错误；H2、D2、T2均为氢气单质，化学性质相同属于化学范围内的同一种物质，B项错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体的相对分子质量之比，即三者的密度之比为2∶4∶6＝1∶2∶3，C项正确；氘、氚发生的核聚变属于核反应，不是化学变化，D项正确。]
1．医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下，它可以通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关叙述中，正确的是
( )
A．14C与12C的性质完全不同
B．14C与14N含有的中子数相同
C．14C60与12C60互为同位素
D．14C与12C、13C互为同位素
D [A项，14C与12C的化学性质相同，错误；B项，14C与14N含有的中子数分别为8、7，错误；C项，14C60与12C60均为单质，不互为同位素，错误；D项，14C与12C、13C为碳元素的三种核素，互为同位素，正确。]
2．“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料，下列关于Pu的说法正确的是
( )
A．Pu与U互为同位素
B．Pu与Pu互为同素异形体
C．Pu与U具有完全相同的化学性质
D．Pu与Pu具有相同的最外层电子数
D [质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，Pu与U的质子数不同，不互为同位素，故A错误；同种元素形成的不同单质互为同素异形体，Pu与Pu均为原子，不互为同素异形体，故B错误；Pu与U的质子数不同，属于不同的元素，其化学性质不同，故C错误；Pu与Pu具有相同的质子数，所以其核外电子数相同，则具有相同的最外层电子数，故D正确。]
3．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是( )
A．O4和O2互为同位素
B．O4转化为O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8
D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数
D [O4和O2是由氧元素组成的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体应含有相同的分子数，D正确。]
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。目前发现了25种Po的同位素，它们的质量数由192至218。Po是当中显著的一种同位素，具有放射性，半衰期只有138天。
(1)Po的中子数与质子数之差是多少？
提示：42。
(2)210Po与209Po的物理、化学性质均相同吗？
提示：物理性质有差异，化学性质相同。
(3)“由Po可推知钋元素的相对原子质量约为209”这种说法对吗？为什么？
提示：不对。Po的质量数为209，其相对原子质量约为209，但钋元素有很多种同位素，元素的相对原子质量是按
照各同位素在自然界中的丰度计算出的平均值，它们的意义不相同。
通过本情境素材中同位素的原子结构辨识，性质比较及原子、元素的相对原子质量辨析，提升了学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养，加深了对事物的辨别能力。
1.N是常用于医学PET显像的一种核素，这里的“13”是指该原子的( )
A．质子数
B．电子数
C．中子数
D．质量数
D [符号的左下角表示质子数、左上角表示质量数，则N中7为该核素的质子数，13为该核素的质量数，D正确。]
2.Ra可用于辐照治疗癌症，下列关于Ra说法正确的是( )
A．核电荷数为138
B．核外电子数为226
C．中子数为50
D．与Ra互为同位素
D [Ra核电荷数应为88，A错误；Ra核外电子数应为88，B错误；Ra中子数应为236－88＝148，C错误；Ra与Ra互为同位素，D正确。]
3．据测，哈雷彗星上碳的两种同位素12C和13C的原子个数之比为65∶1，而地球上12C和13C的原子个数之比为89∶1。地球上碳元素的相对原子质量是12.011，那么哈雷彗星上碳元素的相对原子质量应是( )
A．12.000
B．12.009
C．12.015
D．12.005
C [地球上12C和13C的原子个数比为89∶1，地球上碳元素的相对原子质量为12.011，而哈雷彗星上12C和13C的原子个数比为65∶1，即哈雷彗星上12C的百分含量小于地球上12C的百分含量，13C的百分含量大于地球上13C的百分含量，因此哈雷彗星上碳元素的相对原子质量大于12.011，C正确。]
4．(素养题)据国外媒体报道，“火星快车”号和“金星快车”号探测器分别在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的气态化合物。这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被成倍地放大，而且可能会在火星上也诱发温室效应。该化合物的化学式为16OC18O。下列说法正确的是
( )
A．相同条件下，16OC18O与16OC16O的密度相同
B．16OC18O与16OC16O互为同位素
C．16OC18O与NaO2反应生成的氧气中没有18O
D．16OC18O与16OC16O的化学性质不同
C [A项，同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，由于16OC18O与16OC16O的相对分子质量不同，故二者的密度不同，错误；B项，质子数相同、中子数不同的原子互为同位素，16OC18O与16OC16O为化合物，不互为同位素，错误；C项，在Na2O2与CO2的反应中，产物氧气中的氧原子来自过氧化钠，故16OC18O与NaO2反应生成的氧气中没有18O，均为16O，正确；D项，16OC18O与16OC16O的组成元素完全相同且结构相同，属于同种物质，化学性质相同，错误。]
5．某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，则在a
g
HmX中所含质子的物质的量是( )
A．(A－N)mol
B．(A－N＋m)mol
C．(A－N)mol
D．(A－N＋m)mol
B [根据题意知X原子的质子数为A－N，1个HmX分子中所含质子数为m＋(A－N)，则a
g
HmX中所含质子的物质的量为(A－N＋m)mol，B正确。]
4课时分层作业(二)
(建议用时：40分钟)
[合格过关练]
1．下列电子层上的电子能量最低的是( )
A．K层
B．最外层
C．次外层
D．L层
A [在所有电子层中，K层距原子核最近，能量最低。]
2．下列结构示意图所代表的微粒中，最难发生化学反应的是( )
A [A、B、C、D各项分别为Ne、Al3＋、Cl－、S2－，则最难发生得、失电子的是Ne。]
3．下列微粒中：①Al3＋、②、③O、④F－，其核外电子数相同的是( )
A．①②③
B．②③④
C．①②④
D．①③④
C [①②④核外电子数均为10，③核外电子数为8。]
4．(双选)元素X的离子结构示意图为，元素Y的原子结构示意图为，则元素X与元素Y形成化合物的常见化学式为( )
A．XY
B．X2Y2
C．X2Y
D．XY3
BC [元素X的离子结构示意图为，元素Y的原子结构示意图为，则X是Na、Y是O，Na和O组成的常见化合物是Na2O和Na2O2，B、C项正确。]
5．某元素的原子，核外有3个电子层，M层与K层电子数相等，则该元素的核电荷数是( )
A．12
B．16
C．18
D．20
A [原子核外K层为2个电子，L层为8个电子，M层与K层电子数相等，M层为2个电子，一共12个电子，原子的核电荷数＝核外电子数，则该原子的核电荷数是12。]
6．下列各组中两种物质或微粒的化学性质几乎相同的是( )
A．O2、O3
B．H、D
C．Mg、Mg2＋
D．H2O2、D2O
B [O2与O3互为同素异形体，结构不同，结构决定化学性质，因此两者的化学性质不同，故A项错误；H和D是氢元素的两种核素，核外电子排布相同，则化学性质相同，故B项正确；Mg最外层电子数为2，能与盐酸等多种物质发生反应，Mg2＋最外层电子数为8，达到稳定结构，因此两者化学性质不同，故C项错误；H2O2具有强氧化性，D2O不具有强氧化性，因此两者的化学性质不同，故D项错误。]
7．下列说法错误的是( )
A．将小块钠和镁分别放入冷水中，可判断钠原子和镁原子的失电子能力强弱
B．在MgCl2与AlCl3溶液中分别加入过量的氨水，可判断镁原子与铝原子失电子能力强弱
C．根据电子层数和核电荷数，可判断硫原子与氯原子得电子能力的强弱
D．元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应
B [钠与冷水反应剧烈，镁与冷水几乎不反应，因此钠的失电子能力强于镁，A项正确；在MgCl2和AlCl3溶液中分别加入过量的氨水，均生成白色沉淀，现象相同，不能判断镁与铝的失电子能力强弱，B项错误；根据电子层数和核电荷数，可判断原子得电子能力强弱，C项正确；元素的金属性、非金属性分别与元素原子失电子能力和得电子能力相对应，D项正确。]
8．下列叙述正确的是( )
A．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同
B．凡单原子形成的离子，一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布
C．如果两原子核外电子排布相同，则一定属于同种元素
D．只有在原子中，质子数才与核外电子数相等
C [A项，两种微粒的核外电子排布完全相同，其化学性质不一定相同，如F－与Na＋核外电子排布相同，但化学性质不同。B项，凡单原子形成的离子，不一定具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋。D项，质子数与核外电子数相等的微粒可能是：①原子，如H、C、Ne等；②分子，如H2O、O2等。]
9．下列叙述中错误的是( )
A．原子最外层电子数不超过8个
B．原子中易失去的电子能量一定最低
C．原子的次外层电子数不超过18个
D．M层电子的能量比L层电子的能量高
B [由核外电子排布规律可知，A、C正确。电子能量越高，离核越远，越易失去电子，故B错、D正确。]
10．对第n电子层，若它作为原子的最外层，则容纳的电子数最多与(n－1)层的相同；当它作为次外层，则容纳的电子数比(n＋1)层上电子数最多能多10个，则第n层为( )
A．L层
B．M层
C．N层
D．任意层
B [根据核外电子排布规律可知，核外电子分层排布，分别编为K、L、M、N、O、P、Q，各层n值依次为1、2、3、4、5、6、7，每层最多可容纳电子2n2个，因此，L层n值为2，无论作最外层还是次外层，最多都排布8个电子；而M层n值为3，当它作为最外层时只能排满8个(与L层相同)，若作为次外层，则可排18个，就比最外层可多10个电子。]
11．A＋、B2＋、C－、D2－4种离子具有相同的电子层结构，现有以下排列顺序，其中按核电荷数由大到小排列的是( )
A．B2＋>A＋>C－>D2－
B．D2－>C－>A＋>B2＋
C．C－>D2－>A＋>B2＋
D．B2＋>A＋>D2－>C－
A [由题意知，A＋是失去1个电子的阳离子，B2＋是失去2个电子的阳离子，两者核外电子排布相同，所以核电荷数：B2＋>A＋；D2－是得到2个电子形成的阴离子，C－是得到1个电子形成的阴离子，两者核外电子排布相同，所以核电荷数：C－>D2－。即核电荷数：B2＋>A＋>C－>D2－。]
12．有关短周期元素原子的说法正确的是
( )
A．当原子形成简单离子后，其最外层电子数可超过8
B．原子最外层电子数少于4时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，位于最外层上的电子能量最高
D．当最外层电子数变为4时微粒达稳定结构
C [短周期元素中，当原子形成简单离子后，其最外层电子数不可能超过8，A错误；原子最外层电子数少于4时，电子数越多，失去电子的能力越弱，还原性越弱，B错误；根据核外电子排布规律可知，原子核外电子中，离核较远的电子能量较高，则最外层上的电子能量最高，C正确；当最外层电子数变为2或8时微粒达稳定结构，D错误。]
13．已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A(1)三种元素的名称和符号：
A________，B________，C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________，B________，C________。
[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为碳元素；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个且质子数A[答案] (1)碳，C 硅，Si 氯，Cl
14．A、B、C、D都是10电子微粒。
(1)A为中性微粒。如果A的水溶液显碱性，则A是________。
(2)B为带电微粒。如果B为阳离子，且其水溶液能使紫色石蕊溶液变红，则B是________；如果B为阴离子，且其水溶液能使无色酚酞溶液变红，则B是________。
(3)C微粒中含有5个原子，带正电荷，遇碱放出NH3，则C是________。
(4)D微粒遇过量阴离子B，先生成沉淀，B过量后沉淀溶解，则D是________。
[解析] (1)中性微粒溶于水显碱性，应为NH3。(2)阳离子能使石蕊溶液变红，应为H3O＋；阴离子能使酚酞溶液变红，应为OH－。(3)5原子的阳离子，遇碱放出NH3，应为NH。(4)和少量OH－作用生成沉淀，和过量的OH－作用先生成沉淀，后沉淀又溶解，则D是Al3＋。
[答案] (1)NH3 (2)H3O＋ OH－ (3)NH (4)Al3＋
15．(素养题)已知几种元素的性质或原子结构的相关叙述如表所示。
元素
元素性质或原子结构的相关叙述
T
失去1个电子后，形成与Ne相同的核外电子排布
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
其某种单质是空气的主要成分，也是最常见的助燃剂
Z
原子核外有3个电子层，最外层比次外层少1个电子
回答下列问题：
(1)元素X的一种同位素原子质量的用作相对原子质量的计算标准，这种同位素的原子符号是________
(2)Y形成的另一种单质主要存在于地球的平流层中，被称作地球生物的保护伞，该单质的化学式是________。
(3)元素Z在海水中含量非常高，海水中Z元素与T元素形成的化合物的化学式为________。
(4)画出T原子的结构示意图：________。
(5)T元素组成的单质在Y元素组成的常见单质中燃烧，得到的产物是________(填化学式)。
[解析] T失去1个电子后，形成与Ne相同的核外电子排布，则T是Na；X最外层电子数是次外层电子数的2倍，X是C；Y的某种单质是空气的主要成分，也是最常见的助燃剂，Y是O；Z原子核外有3个电子层，最外层比次外层少1个电子，Z是Cl。(1)元素X是碳元素，12C质量的用作相对原子质量的计算标准。
(2)臭氧主要存在于地球的平流层中，被称作地球生物的保护伞，臭氧的化学式是O3。(3)元素Z是Cl，元素T是Na，元素Z和元素T形成的化合物的化学式是NaCl。(4)元素T是Na，Na的原子核外有11个电子，原子的结构示意图是。(5)元素T是Na，单质钠在氧气中燃烧生成过氧化钠。
[答案] (1)12C (2)O3 (3)NaCl (4) (5)Na2O2
[素养培优练]
16．1～18号中的某种元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1。下列有关元素X的说法错误的是( )
A．元素X不可能是金属元素
B．元素X的气态氢化物不一定是电解质
C.元素X一定能形成化学式为KXO3的含氧酸钾盐
D．工业上制取X的单质时一定涉及氧化还原反应
D [X原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，由于最外层电子数不超过8，第一电子层最多容纳2个电子，则n＝2或3，对应的最外层电子数分别为5或7，所以X为N或Cl。X为N或Cl，均为非金属元素，A项正确；氮元素对应的氢化物常见的为NH3，NH3为非电解质，B项正确；X为N或Cl，可形成KNO3或KClO3，C项正确；工业上制备氮气时可用分离液化空气的方法，D项错误。]
17．1～18号元素A和B，其中A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是(a－b)，L层电子数是(a＋b)，则A、B两种元素形成的化合物的化学式可能表示为( )
A．B3A2
B．AB2
C．A3B2
D．BA2
D [1～18号中的元素A和元素B，元素A原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素B原子的M层电子数为a－b，L层电子数为a＋b，则L层电子数为8，所以a＋b＝8，所以元素A原子有2个电子层，故b＝2，所以a＝8－b＝8－2＝6，故A为氧元素；故元素B原子的M层电子数为a－b＝6－2＝4，故B为硅元素，A、B两元素形成的化合物为BA2。]
18．下列事实能说明金属性Na>Al的是( )
A．Na最外层有一个电子，Al最外层有3个电子
B．Na能与冷水反应，而Al不能
C．Na的熔、沸点低于Al的
D．Na能从AlCl3的溶液中把Al置换出来
B [金属性的强弱与最外层电子数的多少无对应关系，A项错误；可以通过金属与水反应生成氢气的难易程度判断金属性的强弱，B项正确；熔、沸点的高低与金属性的强弱无对应关系，C项错误；Na进入盐溶液中首先与水反应，因此Na不能从AlCl3的溶液中置换出Al，D项错误。]
19．M微粒的结构示意图为，下列有关该微粒的说法不正确的是( )
A．M微粒的符号可能是O2－、Ne、Mg2＋等
B．n值只有5种可能
C．取含有M微粒的溶液进行焰色反应，若为黄色，则M的符号是Na＋
D．n＝13时，向含M微粒的溶液加入过量的氨水，最终有白色沉淀生成
B [O2－、Ne、Mg2＋等的核外电子数为10，A正确；若M微粒是阴离子，n可能的值有7、8、9，若M微粒是原子，n为10，若M微粒是阳离子，n可能的值有11、12、13，B错误；钠元素的焰色反应呈黄色，含M微粒的溶液进行焰色反应，若为黄色，则M的符号是Na＋，C正确；n＝13时，M为Al3＋，Al3＋和过量的氨水反应只能生成白色的氢氧化铝沉淀，D正确。]
20．观察下列A、B、C、D、E五种微粒(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题：
(1)属于离子结构示意图的是________、________(填编号)。
(2)性质最稳定的原子是________(填编号，在本小题中下同)，最容易失去电子的原子是________，最容易得到电子的原子是________。
(3)写出A、D两种元素形成的化合物在水溶液中的电离方程式：__________________________。
(4)在核电荷数1～18的元素内，列举两个与B核外电子排布相同的离子，写出离子的符号________、________。
[解析] 根据题中微粒的结构示意图可知A是氯原子，B是氧离子，C是氖原子，D是钠原子，E是镁离子。(1)结构示意图中质子数与电子数不相等的是离子，B、E属于离子结构示意图。(2)稀有气体元素最外层已达到稳定结构，性质最稳定。元素金属性越强，越容易失去电子；元素非金属性越强，越容易得到电子；5种元素中Na的金属性最强，最容易失去电子；Cl的非金属性最强，最容易得到电子。(3)A、D两种元素形成的化合物为NaCl，NaCl在水中电离出钠离子和氯离子，电离方程式为NaCl===Na＋＋Cl－。(4)10个电子的离子有氧离子、氟离子、钠离子、镁离子、铝离子等。
[答案] (1)B E (2)C D A (3)NaCl===Na＋＋Cl－ (4)Na＋ Al3＋
1课时分层作业(一)
(建议用时：40分钟)
[合格过关练]
1．决定元素种类的是( )
A．质子数
B．中子数
C．最外层电子数
D．核外电子数
A [元素是具有相同质子数的一类原子的总称，A正确。]
2．日前，由中国计量科学研究院(NIM)自主研制出了精确度极高的NIM5铯(133Cs)原子喷泉钟，1
500万年不差一秒。已知该铯原子的核外电子数为55，则该原子的中子数为( )
A．23
B．55
C．78
D．133
C [由质子数＋中子数＝质量数，则133Cs的中子数＝133－55＝78。]
3．14C可用于考古断代。下列关于14C的说法中正确的是( )
A．质量数为6
B．质子数为6
C．电子数为14
D．中子数为14
B [14C中含有的质子数为6，质量数为14，根据质量数＝质子数＋中子数可知，14C中含有的中子数＝质量数－质子数＝14－6＝8，核外电子数＝质子数＝6。]
4．下列有关同位素的叙述正确的是( )
A．质子数相同中子数不同的粒子互为同位素
B．同位素原子的区别在于质量数不同
C．同位素原子的物理性质、化学性质均相同
D．同一种元素的不同核素间互称为同位素
D [同一种元素中质子数相同而中子数不同的核素间互为同位素，如OH－与F－则不是，A项错误；同位素原子的区别在于中子数不同，同位素的化学性质相同，而物理性质不同，B、C项错误。]
5．已知元素R有某种同位素的氯化物RClX，该氯化物中R微粒的核内中子数为Y，核外电子数为Z，则该同位素的符号为
( )
A．R
B．R
C．R
D．R
D [该氯化物中R微粒的核外电子数为Z，又由于该氯化物化学式为RClX，所以该同位素的质子数为(X＋Z)，又因为该同位素的中子数为Y，质量数＝质子数＋中子数，所以该同位素的符号为R，故D项正确。]
6．据报道，2012年俄罗斯科学家合成了117号元素，在实验中生成了6个新原子，其中有5个Ts、1个Ts。下列关于Ts和Ts的说法不正确的是( )
A．Ts和Ts是两种核素
B．Ts和Ts互为同位素
C．Ts和Ts的中子数分别为176和177
D．Ts和Ts的电子数相差1
D [A项，Ts和Ts都是具有一定质子数和一定中子数的原子，是两种不同的核素，正确。B项，Ts和Ts的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，正确。C项，Ts的质量数是293，质子数是117，中子数为293－117＝176；Ts的质量数是294，质子数是117，中子数为294－117＝177，正确。D项，Ts和Ts的质子数都是117，原子核内质子数等于原子核外电子数，故二者的电子数相等，错误。]
7．下列说法中正确的是( )
A．同种元素的质子数必定相同
B．不同元素的质量数不同
C．原子核都是由质子和中子构成的
D．凡是核外电子数相等的微粒必定属于同一元素
A [元素的种类由质子数决定，质子数相同的不同原子称为同一元素，A对；元素没有质量数，B错；H的原子核内无中子，C错；核外电子数相等的微粒可能是原子、分子或离子，D错。]
8．对于符号：35Cl和37Cl、H2和D2、1HO和2HO。下列有关说法正确的是( )
A．35Cl和37Cl互称为同素异形体
B．H2和D2是氢元素的两种同位素
C．35和37表示的是质量数
D．1HO和2HO表示同一种水分子
C [35Cl和37Cl是不同种原子，是氯元素的两种核素，互为同位素，A错。H2和D2是单质，B错。1HO由2个普通氢原子(1H)和1个16O构成，其质量数之和为18；而2HO由2个重氢原子(2H)和1个18O构成，其质量数之和为22，显然是不同种水分子，D错。]
9．常用的相对原子质量如S—32、Cl—35.5、Cu—64等，这些数值准确地说应该是( )
A．某种核素的相对原子质量
B．某种核素的近似相对原子质量
C．某种元素的平均相对原子质量
D．某种元素的平均相对原子质量的近似值
D [常用的某种元素的相对原子质量，是按照该元素各种天然同位素原子所占的一定百分比算出来的平均值的近似值。]
10．与OH－具有相同质子数和电子数的微粒是( )
A．H2O
B．F
C．Na＋
D．NH
D [一个氢氧根离子的质子数是9，电子数是10。H2O中质子数是10，电子数是10，与氢氧根离子中的质子数不同，A错误；F中质子数是9，电子数是9，和氢氧根离子中的质子数相同，电子数不相同，B错误；Na＋中质子数是11，电子数是10，和氢氧根离子中的质子数不相同，C错误；NH中质子数是9，电子数是10，和氢氧根离子中的质子数相同，电子数相同，D正确。]
11．下列各物质间关系描述准确的是( )
A．Na2O2和Na2O、红磷和白磷均属于同素异形体
B．氕、氘、氚属于同一种元素
C．金刚石和石墨是两种不同的核素
D．C和C、I2和I－都属于同位素
B [Na2O2和Na2O只是组成元素相同的两种物质、红磷和白磷属于同素异形体，A错误；氕、氘、氚质子数相同，属于同一种元素，B正确；金刚石和石墨互为同素异形体，C错误；C和C互为同位素，I2和I－是两种不同的微粒，D错误。]
12．(素养题)稀有金属铟由于其良好的性能常用于生产液晶显示器和平板屏幕，下图是铟元素的相关信息，下列有关铟的说法错误的是
( )
A．115In原子核内有66个中子
B．115In原子核外有49个电子
C．115In和113In互为同位素
D．115In、113In的化学性质有较大的不同
D [从题图分析，该元素为49号元素，相对原子质量为114.8。115In原子核内有49个质子，所以核内的中子数为115－49＝66个，A正确；115In原子核内有49个质子，核外应有49个电子，B正确；115In和113In质子数相同、中子数不同，互为同位素，C正确；115In、113In的核外电子数相同，化学性质相似，D错误。]
13．科学研究表明，月球上有丰富的He资源，可开发利用作未来的新型能源。
(1)He的中子数是________，He与He互称为________。
(2)α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有________个质子和________个中子。
(3)在He、He两种核素中，原子核内的中子数之差为________，与α粒子有相同质子数和中子数的是________。
[解析] (1)He表示质子数为2、质量数为3的一个氦原子，其中子数是3－2＝1；He与He互称为同位素。
(2)根据α粒子是一个原子核可知α粒子中不含电子，再由α粒子带有2个单位正电荷可知其含有2个质子，进而可以根据质量数为4的原子核推断出α粒子含有2个中子。
(3)He中有2个质子和1个中子，He中有2个质子和2个中子，故二者中子数之差为1；在He中有2个质子和2个中子，与α粒子有相同质子数和中子数。
[答案] (1)1 同位素 (2)2 2 (3)1 He
14．Ⅰ.(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号________。
(2)原子种类由__________________决定；元素种类由________决定；元素的同位素由____________决定；元素的化学性质由________决定。
Ⅱ.有①O；O；O；②H2O、D2O、③石墨、金刚石；
④H、D、T，四组微粒或物质，回答下列问题：
(1)互为同位素的是________。
(2)互为同素异形体的是________。
(3)由①和④中微粒能结合成含三个原子的化合物，这些化合物中相对分子质量最大的是________(填化学式)。
[解析] Ⅰ.(1)含有8个质子的原子为氧原子，含有10个中子，质量数为18，则该原子的化学符号为O。
(2)质子数和中子数完全相同的原子才是同种原子，否则为不同种原子；质子数相同的原子是同种元素，否则不是同种元素；只有质子数相同、中子数不同的同种原子才互为同位素；最外层电子数的多少决定元素的化学性质。
Ⅱ.互为同位素的应该是质子数相同而中子数不同的同种原子，所以答案选①④；互为同素异形体的应该是相同元素形成的性质不同的单质，答案应该选③；由①和④中微粒能结合成含三个原子的化合物，这些化合物中相对分子质量最大的应该是质量数最大的两种原子形成的分子，应该是T2
O。
[答案] Ⅰ.(1)O (2)质子数和中子数 质子数 中子数 最外层电子数
Ⅱ.(1)①④ (2)③ (3)T2
O
15．用X表示原子：
(1)中性原子的中子数：N＝________。
(2)阳离子的中子数：AZXn＋共有x个电子，则N＝________。
(3)阴离子的中子数：AZXn－共有x个电子，则N＝________。
(4)中性分子或原子团的中子数：12C16O2分子中，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________。
[解析] (1)对于中性原子来说其N＝A－Z。
(2)阳离子中由于失去电子，所以若阳离子有x个电子，则其Z＝x＋n，则中子数N＝A－(x＋n)＝A－x－n。
(3)阴离子中由于得到电子，所以若阴离子有x个电子，则其Z＝x－n，则中子数N＝A－(x－n)＝A－x＋n。
(4)中性分子或原子团的中子数等于各原子的中子数之和，则N＝(12－6)＋2×(16－8)＝22。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则该离子中的质子数Z＝m－x，由于带两个单位的负电荷，则A2－所含电子数为m－x＋2，则n
g
A2－所含电子的物质的量为(m－x＋2)mol。
[答案] (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)22 (5)(m－x＋2)mol
[素养培优练]
16．最近，我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所构成的单质气体。18O是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是( )
A．1.8
g
18O2的物质的量是0.05
mol
B．0.1
mol
HO中所含的中子数约为6.02×1023
C．0.2
mol
18O2的体积约为4.48
L
D．18O2的摩尔质量为36
g·mol－1
C [1.8
g
18O2气体的物质的量是＝0.05
mol，故A项正确；1个HO分子所含的中子数为18－8＝10，中子的物质的量为水分子的10倍，0.1
mol重氧水HO所含的中子数为0.1
mol×10×6.02×1023
mol－1＝6.02×1023，故B项正确；18O2所处环境不一定是标准状况，气体摩尔体积不一定是22.4
L·mol－1，故0.2
mol
18O2气体的体积不一定是4.48
L，故C项错误；气体的摩尔质量以g·mol－1为单位时，数值等于其相对分子质量，18O2的相对分子质量为36，所以18O2气体的摩尔质量为36
g·mol－1，故D项正确。]
17．(双选)下列关于同温同压下的两种气体12C18O和14N2的判断正确的是( )
A．体积相等时密度不相等
B．原子数相等时具有的中子数相等
C．体积相等时具有的电子数相等
D．质量相等时具有的质子数相等
AC [由于12C18O和14N2的相对分子质量不相等，故体积相等的两种气体的质量不等，因此密度不相等，故A项正确；1个12C18O分子中有16个中子，1个14N2分子中含有14个中子，二者均为双原子分子，原子数相等，即分子数相等，但中子数不等，故B项错误；12C18O和14N2均为14电子分子，同温同压下，体积相等时分子数相等，所具有的电子数相等，故C项正确；12C18O和14N2分子中均有14个质子，由于二者的相对分子质量不等，故等质量的两种分子所具有的质子数不等，故D项错误。]
18．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则n
g它的氧化物中所含质子的物质的量是( )
A．(A－N＋8)mol
B．(A－N＋10)mol
C．(A－N＋2)mol
D．(A－N＋6)mol
A [质子、中子在化学变化中均不变化，故R的质量数为A，中子数为N，质子数为(A－N)。R2＋氧化物的化学式为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，n
g
RO的物质的量为
mol，则所含质子的物质的量为(A－N＋8)mol。]
19．设某元素原子的核内质子数为m，中子数为n，则下列判断正确的是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．这种元素的相对原子质量为m＋n
C．若碳原子质量为w
g，此原子的质量为(m＋n)·w
g
D．若该元素符号为A，则该元素原子符号为nmA
A [元素的相对原子质量是所有同位素原子的相对原子质量计算出的平均值，B项错误，A项正确；此原子的质量约为(m＋n)×w
g，C项错误；该元素原子的符号为A，D项错误。]
20．(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：________。
(2)根据下列微粒回答问题：H、H、H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。
①以上8种微粒共包含了________种核素，共________种元素。
②互为同位素的是________。
③质量数相等的是________和________，中子数相等的是________和________。
(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为________，中子数之比为________，电子数之比为________。
(4)铷和另一种碱金属形成的合金7.8
g与足量的水反应后，产生0.2
g氢气，则此合金中另一碱金属可能是________。(铷的相对原子质量为85.5)
(5)质量相同的H2O和D2O与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为________。
[解析] (1)原子的质子数＝原子序数，质子数决定元素种类，所以含有8个质子的原子是O，并且质子数＋中子数＝质量数，所以该原子的质量数是18，可表示为O。
(2)①题中微粒共包含了8种核素。H、H、H都属于氢元素，14C属于碳元素，14N属于氮元素，16O属于氧元素，35Cl2、37Cl2都属于氯元素，共有5种元素。②H、H、H都属于氢元素，质子数相同，而中子数不同，因此互为同位素；③原子符号左上角的数字为质量数，则质量数相等的是14C和14N，14C的中子数＝14－6＝8，16O的中子数＝16－8＝8，所以二者中子数相同。
(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为46∶68＝23∶34。14CO2中1个碳原子含8个中子、6个质子，1个氧原子含有8个质子、8个中子，1个14CO2中含中子数为24，含质子数为22；S18O2中1个硫原子含有16个质子、16个中子，1个氧原子含有8个质子、10个中子，1个S18O2中含中子数为36，含质子数为32，所以相同物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为24∶36＝2∶3，分子中质子数等于电子数，所以两者的电子数之比为22∶32＝11∶16。
(4)0.2
g氢气的物质的量为＝0.1
mol，则
2M＋2H2O===2MOH＋H2↑，
2
1
0.2
mol 0.1
mol
则合金的平均摩尔质量：＝＝39
g·mol－1，铷的相对原子质量为85.5，则铷的摩尔质量为85.5
g·mol－1，则另一种碱金属的摩尔质量一定小于39
g·mol－1，故另一碱金属可能是Li或Na。
(5)质量相同的H2O和D2O的物质的量之比为∶＝10∶9，由2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑、2Na＋2D2O===2NaOD＋D2↑可知，H2、D2的物质的量之比等于H2O和D2O的物质的量之比，即H2与D2的物质的量之比为10∶9，相同条件下气体体积之比等于其物质的量之比，故H2与D2的体积之比为10∶9。
[答案] (1)O (2)①8 5 ②H、H、H ③14C 14N 14C 16O (3)23∶34 2∶3 11∶16 (4)Li或Na (5)10∶9
1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
发
展
目
标
体
系
构
建
1.通过绘制1～20号元素的原子结构示意图，认识原子结构示意图的含义，了解原子核外电子的排布规律。2.通过钠、镁、铝与水反应的实验探究，知道原子得失电子能力的判断方法，了解原子的最外层电子排布与元素原子得失电子能力和化合价的关系。
一、核外电子排布
1．电子层与电子能量的关系
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子能量
2.核外电子排布规律
微点拨：核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解。
3．核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
4．原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
元素结构与性质
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4
一般大于或等于4
8(He为2)
稳定性
不稳定
不稳定
稳定得失电
子能力
易失电子
易得电子
不易得、失电子
化合价
只显正价
既有正价，又有负价
0价
微点拨：原子最外层电子数小于4不一定是金属元素，如氢原子最外层电子数是1，属于非金属元素。
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
用小刀切下一小块金属钠，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有水并滴加几滴酚酞的烧杯中，立即盖上表面皿
取一小段镁条，用砂纸除去表面的氧化膜，放入盛有等量水并滴加有几滴酚酞溶液的另一只烧杯中，立即盖上表面皿
用小刀切下一小块与钠块大小相似的金属钾，用滤纸吸干表面的煤油，放入盛有等量水并滴加几滴酚酞溶液的烧杯中，立即盖上表面皿
实验现象
钠浮在水面上，熔成一个闪亮的小球，小球向四周移动，发出“嘶嘶”的响声，酚酞溶液变红
镁片没有变化，加热时，镁片上有气泡冒出，酚酞溶液变红
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
反应方程式
2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
Mg＋2H2OMg(OH)2＋H2↑
2K＋2H2O===2KOH＋H2↑
结论
与水反应的剧烈程度：K>Na>Mg
2.判断依据
3．原因解释
(1)若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子、越容易得电子；
(2)若原子的最外层电子数相同，电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子、越难得电子。
微点拨：通常所说的元素的金属性是指元素原子的失电子能力；元素的非金属性是指元素原子的得电子能力。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最外层电子数为2的原子一定是金属元素。
( )
(2)最外层电子数大于4的原子一定是非金属元素。
( )
(3)不容易得电子的原子一定容易失电子。
( )
(4)氧原子的最外层电子数为6，故其最高正价为＋6。
( )
(5)金属原子只有还原性。
( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2．关于原子结构的叙述正确的是( )
A．所有原子的原子核都是由质子和中子构成的
B．原子的最外层电子数不超过8
C．稀有气体原子的最外层电子数均为8
D．原子的次外层电子数都是2
B [A项，H中不含中子，错误；B项，原子最外层电子数均不超过8，正确；C项，He的最外层电子数为2，错误；D项，原子的次外层电子数不超过18，错误。]
3．在1～18号元素中，其原子最外电子层只有1个或2个电子的元素
( )
A．一定是金属元素
B．可能是稀有气体元素
C．一定是非金属元素
D．原子容易失去电子
B [短周期元素中，最外层有1个电子：ⅠA族元素(包含氢元素，锂元素、钠元素)；最外层有2个电子：ⅡA元素(铍元素、镁元素)、稀有气体元素中的氦元素。H、He为非金属元素，A错误；He是稀有气体元素，不易失去电子，B正确，D错误；Li、Na、Be、Mg是金属元素，C错误。]
核外电子排布的规律及其表示方法
(素养养成——证据推理与模型认知)
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。
(3)电子在原子核外运动遵循什么规律？
提示：在能量上遵循由低到高排布规律。在数量上遵循：每层最多容纳2n2个电子，最外层不超过8个(n为1时，不超过2个)，次外层不超过18个电子。
1．核外电子排布规律
(1)“一低”——电子首先排布在能量最低的电子层里，排满能量最低的电子层后，再排布在能量较高的电子层。
(2)四不超
(3)“一稳定”
相对不稳定结构 相对稳定结构
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(H为2)。
如
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。
【例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
[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。
[答案] (从左到右，从上到下)硅 硼 钠 氧
1～20号元素原子结构特点
(1)原子核中无中子的原子是H。
(2)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K。
(3)最外层有2个电子的元素：He、Be、Mg、Ca。
(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。
(5)最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素：C。
(6)最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素：O。
(7)最外层电子数是次外层电子数的4倍的元素：Ne。
(8)最外层电子数是内层电子总数的一半的元素：Li、P。
(9)最外层电子数是次外层电子数的一半的元素：Li、Si。
(10)最外层电子数等于电子层数的元素：H、Be、Al。
1．原子结构示意图可以方便简明地表示原子核外电子的排布，如图是某种微粒的结构示意图，从中获取的信息不正确的是( )
A．该微粒是阳离子
B．该微粒的电子数是10
C．该微粒的最外层达到了稳定结构
D．该微粒的质量数是11
D [该微粒质子数为11，核外电子数为10，为阳离子，A、B正确；该微粒的最外层电子数为8，达到了稳定结构，C正确；质量数＝质子数＋中子数，质子数为11，因不知道中子数，故该微粒的质量数不能确定，D错误。]
2．下列说法中肯定错误的是( )
A．某原子K层上只有1个电子
B．某原子M层上电子数为L层电子数的4倍
C．某离子M层上和L层上的电子数均为K层上电子数的4倍
D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等
B [K、L、M层上最多容纳的电子数分别为2、8、18，K层上可以有1～2个电子，A正确；当M层上排有电子时，L层上一定排满电子，即L层上的电子数为8，由于18<8×4，故B错；当K、L层排满电子，即电子数分别是2、8时，M层上的电子数也可以是8，例如Cl－、K＋均属于这种情况，C正确；O2－的核电荷数与最外层电子数均为8，故D正确。]
3．有A、B、C、D四种元素，A元素是地壳中含量最多的金属元素；B元素的原子核外M层电子数比L层少1；C元素的原子得到2个电子、D元素的原子失去1个电子所得到的微粒都具有与氖原子相同的电子层结构。回答下列问题：
(1)上述四种元素的符号分别是A________，B________，C________，D________。
(2)画出A3＋、C原子的结构示意图：________、________。
[解析] 根据题述信息，可以推出A为铝元素，B为氯元素，C为氧元素，D为钠元素。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为Al、Cl、O、Na。
(2)Al3＋、O原子的结构示意图分别为。
[答案] (1)Al Cl O Na (2)
原子结构与元素原子得失电子能力
镁和铝在金属活动性顺序中均排在氢之前，但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样，镁中反应剧烈，铝中反应不剧烈。
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：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。
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)
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.原子结构与元素原子得失电子能力的关系
(1)影响因素：最外层电子数、核电荷数、电子层数。
(2)规律：
①若原子的电子层数相同，则核电荷数越大，最外层电子离核越近，原子越难失电子而越容易得电子。
②若原子的最外层电子数相同，则电子层数越多，最外层电子离核越远，原子越容易失电子而越难得电子。
(3)应用：
①金属在化学反应中通常表现为失电子，失电子能力越强的金属元素其金属活泼性越强。
②非金属在化学反应中通常表现为得电子，得电子能力越强的非金属元素其非金属活泼性越强。
【例2】 (双选)核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是( )
A．最外层只有1个电子的元素不一定是金属元素
B．最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C．原子核外各层电子数相等的元素是非金属元素
D．最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是非金属元素
AD [最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素属于非金属元素，故A项正确；最外层有两个电子的元素不一定是金属元素，如氦元素最外层有两个电子，但氦元素属于非金属元素，故B项错误；原子核外各层电子数相等的元素不一定是非金属元素，如铍元素的原子有两个电子层，每层上都是2个电子，但铍元素是金属元素，故C项错误；最外层电子数是次外层电子数的3倍的元素是氧元素，氧元素属于非金属元素，故D项正确。]
(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)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＋；氢元素可以形成H＋和H－。
1．某元素原子的结构示意图为，由此得到的结论不正确的是( )
A.该原子有3个电子层
B．该元素属于金属元素
C．该原子在化学反应中易得2个电子
D．该元素的最高化合价为＋6
B [由原子结构示意图可知，该元素为S，原子核外有3个电子层，A项正确；该元素原子的最外层电子数是6，大于4，为非金属元素，在化学反应中易得到2个电子而形成阴离子，B项错误，C项正确；该元素原子的最外层电子数是6，最高化合价为＋6，D项正确。]
2．下列叙述能肯定金属A比金属B更活泼的是( )
A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B．A原子电子层数比B原子的电子层数多
C．1
mol
A从酸中置换生成的H2比1
mol
B从酸中置换生成的H2多
D．常温时，A能从水中置换出氢，而B不能
D [金属A比金属B活泼的依据是A比B更易失去电子，而失电子的能力并不取决于最外层电子数的多少、电子层数的多少，以及与酸反应置换出H2的多少，而是取决于其与酸(或H2O)反应置换出氢的难易程度。]
巧记10电子、18电子微粒
(素养养成——证据推理与模型认知)
根据以下两个实验回答相关问题。
(1)请你写出甲实验中反应的化学方程式和离子方程式，并找出其中的10电子微粒。
提示：2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，
2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑。
Na＋、OH－和H2O。
(2)试写出乙实验中反应的离子方程式，并找出其中的18电子微粒。
提示：H＋＋S2－===HS－、HS－＋H＋===H2S↑；S2－、Cl－、HS－和H2S。
1．10电子微粒
2．18电子微粒
【例3】 A＋、B＋、C－、D、E五种微粒(分子或离子)中，每个微粒均有10个电子，已知：
①A＋＋C－D＋E↑；②B＋＋C－===2D。
请回答：
(1)C－的离子符号是________。
(2)分别写出A＋和C－反应、B＋和E反应的离子方程式：________________________、________________________。
(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式________________。
[解析] 因A＋、C－、D、E均为10电子微粒，且A＋＋C－D＋E↑，则通过排查10电子微粒的性质可知，该反应为NH＋OH－NH3↑＋H2O，即A＋为NH、C－为OH－、D为H2O、E为NH3；由B＋＋C－===2D可知B＋为H3O＋。
[答案] (1)OH－ (2)NH＋OH－NH3↑＋H2O
H3O＋＋NH3===NH＋H2O
(3)CH4、HF、Ne(其中的两种即可)
1．下列微粒电子数相同的一组是( )
A．Na＋和K＋
B．CH4和NH
C．NH和Cl－
D．O2－和O
B [各微粒电子数分别为A中Na＋：10，K＋：18；B中：CH4：10，NH：10；C中：NH：10，Cl－：18；D中：O2－：10，O：8。]
2．通常情况下，微粒A、B为分子，C、E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C、D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答：
(1)用化学符号表示下列4种微粒：A________、B______、C________、D________。
(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
[解析] 常见的10电子的分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4，B溶于A后能电离出10电子的两种离子，则B为NH3，A为H2O，C为NH，D为OH－。因A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀，则E可能为Mg2＋或Al3＋。
[答案] (1)H2O NH3 NH OH－
(2)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NH[或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NH]
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。
(1)画出Cl、K、Cl－、K＋的结构示意图。
提示：
(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：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。
(3)试从原子结构上分析Cl、K的得失电子的能力。
提示：Cl原子最外层有7个电子，易得电子达到8电子稳定结构，具有很强的得电子能力；K原子最外层有1个电子，次外层有8个电子，易失去电子达到8电子稳定结构，具有很强的失电子能力。
通过本情境素材中对核外电子排布的探究提升了“宏观辨识与微观探析”的学科素养，通过对Cl、K原子得失电子能力的分析，增强了“证据推理与模型认知”的能力。
1．不符合原子核外电子排布基本规律的是( )
A．核外电子总是优先排在能量最低的电子层上
B．K层是能量最低的电子层
C．N电子层为次外层时，最多可容纳的电子数为18
D．各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2
D [A项为能量最低原理，正确；K层离核最近，能量最低，B项正确；次外层电子数不超过18，C项正确；各电子层最多容纳电子数为2n2，D项错误。]
2．下列微粒结构示意图中，不正确的是( )
B [电子在排布时先排能量低的电子层(K层)，排满后再排能量较高的L层、M层，K层最多只能排2个，L层最多排8个，M层最多能排18个，但如果是作为最外层，则最多只能排8个，B不正确；D表示的是Cl－的结构示意图。]
3．(素养题)陶瓷家族中有“全能冠军”之称的工程陶瓷由氮元素与X元素组成，其化学式为X3N4。已知X元素的原子M层上有4个电子，则X元素为( )
A．C
B．Al
C．O
D．Si
D [X为有三个电子层且原子最外层有4个电子的元素，则X元素为Si。]
4．现有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
D [本题考查核外电子排布规律。设A原子L、M层电子数分别为x、y，依题意，A、B两原子的电子层结构为
电子层
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，这两个原子分别为碳原子和铝原子，故D项正确。]
5．以下是4种微粒的结构示意图。
(1)上述微粒中氧化性最强的是________(填字母)，写出一个它表现氧化性的化学方程式：__________________________________________。
(2)上述微粒中还原性最强的是________(填字母)，写出一个它表现还原性的化学方程式：____________________________________。
(3)电子层结构与D相同、化学性质最稳定的元素，原子的核电荷数是________，用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因____________________________________________________。
(4)A的一种同位素可用于考古断代，这种同位素的符号是________，这种用途取决于它的________性。
[解析] A→D四种微粒依次为C、F、Na、Al3＋。微粒氧化性最强即得电子能力最强，微粒还原性最强即失电子能力最强。
[答案] (1)B 2F2＋2H2O===4HF＋O2(合理即可)
(2)C 2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
(3)10 原子最外层为8电子稳定结构，不易得、失电子，性质稳定
(4)C 放射
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