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第18讲 原子结构和元素周期表
模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理(吃透教材) 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练(5大考点) 模块五 小试牛刀过关测 (基础练10题) (提升练6题) 1.从微观角度认识原子的构成，了解原子核外电子排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。 2.能从原子结构的角度理解元素周期表的编排原则，能进行元素在周期表中的位置与原子结构之间的推导。 3.了解元素周期表的发展历程及元素周期表的结构。 4.知道元素、核素、同位素的含义，并能比较它们的不同。
一、原子的构成
1.构成原子的微粒及其性质
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质量数(A)=质子数(Z)＋中子数(N)。
②质子数=核电荷数=核外电子数。
3.原子的表示方法
如作为相对原子质量标准的C表示质子数为6、质量数为12的碳原子。
(1)一个信息丰富的符号解读
(2)粒子中的电性关系
①分子或原子：质子数=核外电子数
②阳离子Xn＋：质子数=核外电子数＋n
③阴离子Xn-：质子数=核外电子数-n
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，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。
如图为电子层模型示意图：
(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.核外电子排布规律
下表是稀有气体元素原子的电子层排布，从中探究核外电子排布规律，回答相应的问题：
核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数
K L M N O P
2 氦 He 2
10 氖 Ne 2 8
18 氩 Ar 2 8 8
36 氪 Kr 2 8 18 8
54 氙 Xe 2 8 18 18 8
86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8
(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，即按K→L→M……顺序排列。
(2)原子核外第n层最多能容纳的电子数为2n2。
(3)K层为最外层时最多能容纳的电子数为2，除K层外，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数为8。
(4)K层为次外层时，所排电子数为2，除K层外，其他各层为次外层时，最多能容纳的电子数为18。
3.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
(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。
①S：，S2-：；②Ca：，Ca2＋：。
4.常见的10e-和18e-微粒
(1)10e-微粒
单核微粒：O2-、F-、Ne、Na＋、Mg2＋、Al3＋
多核微粒：CH4、NH3、H2O、HF、OH-、NH、NH、H3O＋
(2)18e-微粒
单核微粒：S2-、Cl-、Ar、K＋、Ca2＋
多核微粒：SiH4、PH3、H2S、HCl、HS-、H2O2、N2H4、F2
【归纳总结】
(1)从两个角度看核外电子排布规律
(2)核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制，其原子结构示意图为而不是。
(3)通常把最外层有8个电子(最外层为K层时，只有2个电子)的结构，称为相对稳定结构。
三、元素周期表的编排原则与结构
1.元素周期表的编排原则
(1)原子序数：按照元素在元素周期表中的顺序给元素编的序号。
(2)原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
(3)横行原则：把电子层数目相同的元素，按原子序数递增的顺序从左到右排列。
(4)纵列原则：把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上而下排列。
2.元素周期表的结构
元素周期表有7个横行，18个纵列。每一个横行叫做一个周期，每一个纵列叫做一个族(8、9、10三个纵列共同组成第Ⅷ族)。
(1)周期
观察元素周期表，填写下表，并思考周期序数与原子核外电子层数之间的关系。
周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数
1 H～He 2 1
2 Li～Ne 8 2
3 Na～Ar 8 3
4 K～Kr 18 4
5 Rb～Xe 18 5
6 Cs～Rn 32 6
7 Fr～Og(118号) 32 7
由此可知：
①周期序数=电子层数
②周期的分类
(2)族
①周期表中族的特点和划分
特点 主族元素的族序数=最外层电子数
分类 主族 共有7个，包括IA、IIA、IIIA、IVA、VA、VIA、VIIA，由短周期和长周期元素共同构成
副族 共有8个，包括IB、IIB、IIIB、IVB、VB、VIB、VIIB、VIII，完全由长周期元素构成
0族 占据元素周期表的第18纵列，最外层电子数为8(He是2)，很难与其他物质发生化学反应，化合价定为0价
②常见族的别称
族 别名
第IA族(除氢外) 碱金属元素
第VIIA族 卤族元素
0族 稀有气体元素
3.元素周期表中方格里的符号的意义
【归纳总结】元素周期表的结构
原子序数的定量关系
①同周期，第IIA族与第IIIA族原子序数差可能为1、11、25；
②同族，相邻周期原子序数差：第IA族～第IIA族：上一周期元素种类数；第IIIA族～0族：下一周期元素种类数。如Na与K相差8，Cl与Br相差18。
③利用稀有气体元素的原子序数推断元素在周期表中的位置。
四、核素　同位素
1.元素
(1)概念：具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。
(2)决定元素种类的是质子数。
2.核素
(1)概念：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。表示方法：X。
(2)实例
原子符号(X) 原子名称 氢元素的原子核
质子数(Z) 中子数(N)
H 氕 1 0
H或D 氘 1 1
H或T 氚 1 2
3.同位素
(1)概念：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同核素互称为同位素)。“同位”是指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。
例如：氢元素有H、H、H三种核素；碳元素有C、C、C等核素；氧元素有O、O和O三种核素；铀元素有U、U、U等核素。
(2)同位素的特征
①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎相同；物理性质略有差异。
②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率。
(3)常见同位素的用途
①考古测定文物的年代的是C；
②制造氢弹的是H和H；
③利用放射性同位素释放的射线育种、金属探伤、诊断和治疗疾病等。
【归纳总结】
(1)元素、核素、同位素与同素异形体的比较
元素 核素 同位素 同素异形体
概念 质子数相同的同一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的不同核素 同种元素形成的不同单质
举例 H、C、N三种元素 H、H、H三种核素 H、H、H互为同位素 O2与O3互为同素异形体
(2)元素、核素、同位素、同素异形体的联系
教材习题01
1．某元素原子的最外层电子数是次外层电子数的m倍（m为大于1的整数），则该原子的核外电子总数为（ ）
A．2m B．2m+10 C．2m+2 D．m+2
教材习题02
2．如图为元素周期表中前四周期的一部分，若B元素的核电荷数为x，则这五种元素的核电荷数之和为
A．5x+10 B．5x+11 C．5x+14 D．5x+16
核心考点一：原子结构
【例1】
3．下列粒子中，与OH-具有相同质子数和电子数的是（ ）
A．Cl- B．F- C．NH3 D．NH
核心考点二：核外电子排布
【例2】
4．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
核心考点三：元素周期表的结构
【例3】
5．元素周期表揭示了化学元素间的内在联系，下列有关元素周期表的说法不正确的是
A．俄国化学家门捷列夫编制了第一张元素周期表
B．周期表中最外层电子数相同的元素都排列在同一列中
C．周期表中一共有18列，但只有16个族
D．随着人们的认识发展，周期表也在不断地发展变化着
核心考点四：同周期、同主族元素的序差规律
【例4】
6．已知A为第IIA族元素，B为第IIIA族元素，它们的原子序数分别为m和n，且A、B为同一周期的元素，下列关系式错误的是
A．n=m＋1 B．n=m＋11 C．n=m＋25 D．n=m＋10
核心考点五：元素、核素、同位素和同素异形体
【例5】
7．科学家以钙离子撞击锎(Cf)靶，产生了一种超重元素——(Og)，其反应可表示为：+→+3。下列说法正确的是
A．的电子数为151
B．的中子数为294
C．和互为同素异形体
D．和互为同位素
【基础练】
8．下列粒子中，与OH-具有相同质子数和电子数的是（ ）
A．Cl- B．F- C．NH3 D．NH
9．有、两种元素，已知元素的核电荷数为，且与的电子排布完全相同，则元素的质子数为
A． B． C． D．
10．下列说法正确的是
A．、、是同一种核素 B．O2和O3之间的转化属于物理变化
C．与中含有相同的中子数 D．和石墨互为同素异形体
11．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，如图是铟元素的相关信息，下列说法中不正确的是
49 In 铟 5s25p1 114.8
A．原子核内有个中子
B．、的化学性质有很大不同
C．、互为同位素
D．原子最外层有个电子
12．下列说法正确的是
A．元素周期表中，第Ⅷ族的元素种类最多
B．同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高
C．元素周期表中第IA族的元素均为金属元素
D．在过渡元素区域可以寻找制备新型农药的元素
13．下列原子在化学变化中易得电子的是
A． B． C． D．
14．元素的化学性质主要取决于
A．核电荷数 B．质量数和质子数
C．原子的最外层电子数 D．相对原子质量
15．某粒子的结构示意图为 ，下列关于该粒子的说法正确的是
A．该粒子为阳离子
B．最外层电子数为2
C．核外电子数为8
D．已形成相对稳定的结构
16．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，则该元素的原子为
A．Li B．Al C．Si D．K
17．下列叙述正确的是
A．电子的能量越低，运动区域离核越远
B．某原子K层上只有一个电子
C．稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D．当M层是最外层时，最多可排布18个电子
【提升练】
18．下列说法正确的是
A．卢瑟福原子模型认为电子在原子核周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样
B．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氯原子
C．和是铀元素的两种同素异形体
D．核外电子总是先排布在能量低的电子层内，排满后依次向外排布，即排满L层再排M层，排满M层再排N层
19．2016年6月国际化学联合会宣布，将合成的117号元素（）提名为化学新元素，该元素有两种原子：、，下列说法不正确的是
A．和是两种核素
B．和互为同位素
C．和的中子数分别为176和177
D．和的最外层电子数不相等.
20．下列表示物质结构的化学用语正确的是
A．的结构示意图： B．H、D、T表示同一种核素
C．8个中子的碳原子的核素符号： D．、具有不同的最外层电子数
21．1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素一共有
A．1种 B．3种 C．5种 D．7种
22．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。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
A. B. C. D.
A．A B．B C．C D．D
23．完成下列问题：
(1) 和 _______。
A．是同一种原子 B．具有相同的中子数
C．具有相同的化学性质 D．具有相同的核外电子排布
(2)有下列微粒或物质：
① ② ③石墨、金刚石 ④ ⑤ ⑥，回答下列问题：
a.互为同位素的是 。
b.互为同素异形体的是 。
c.①⑤⑥中共有 种核素，共 种元素。
(3)的摩尔质量为 ，相同质量的与所含中子数之比为
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试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】根据原子核外电子排布的一般规律知，最外层电子数不超过8（第一周期不超过2），最外层电子数是次外层电子数的m倍，所以次外层电子数小于8，即次外层只能为K层，电子数为2，最外层电子数是2m，该原子的核外电子总数为;
答案选C。
2．A
【详解】由五种元素在周期表中的位置可知，D、B、E分别在周期表的第二、三、四周期，若B元素的核电荷数为x，则A的原子序数为x-1，C的原子序数为x＋1，D的原子序数为x-8，E的原子序数为x＋18，则五种元素的核电荷数之和为x＋(x-1)＋(x＋1)＋(x-8)＋(x＋18)=5x＋10；
故选A。
3．B
【分析】OH-含有的质子数和电子数分别是9和10，据此分析解答。
【详解】A．Cl-含有的质子数和电子数分别是17和18，A不符合题意；
B．F-含有的质子数和电子数分别是9和10，B符合题意；
C．NH3含有的质子数和电子数分别是10和10，C不符合题意；
D．NH含有的质子数和电子数分别是11和10，D不符合题意；
故选B。
4．D
【详解】A．核外电子总是首先排布在能量低的电子层上，故A正确；
B．K层离原子核最近，能量最低，故B正确；
C．N层最多可以排布2×42个电子，为最外层时最多排8个，为次外层时最多排18个，故C正确；
D．各电子层（n）最多可容纳的电子数为2n2，故D错误；
故选D。
5．B
【详解】A．俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律，并编制出第一张元素周期表，A正确；
B．原子的最外层电子数相同的元素，不一定为同族元素，如K、Cu的最外层电子数均为1，分别为主族和副族元素，B错误；
C．元素周期表有18个纵列，共有7个主族、8个副族、1个0族，只有16个族，C正确；
D．随着人们的认识发展，不断有新的元素被发现，周期表也在不断地发展变化着，D正确；
故答案为：B。
6．D
【详解】若A、B为第二、三周期元素，n=m＋1；若A、B为第四、五周期元素，n=m＋11；若A、B为第六、七周期元素，n=m＋25；故答案为D。
7．D
【详解】A．的电子数等于核电荷数，为98，故A错误；
B．的中子数=294﹣118=176，故B错误；
C．和是质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素，故C错误；
D．和是质子数相同中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素，D正确；
故选D。
8．B
【分析】OH-含有的质子数和电子数分别是9和10，据此分析解答。
【详解】A．Cl-含有的质子数和电子数分别是17和18，A不符合题意；
B．F-含有的质子数和电子数分别是9和10，B符合题意；
C．NH3含有的质子数和电子数分别是10和10，C不符合题意；
D．NH含有的质子数和电子数分别是11和10，D不符合题意；
故选B。
9．D
【详解】A元素原子的核电荷数为a，原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数，则其核外电子数为a；A原子得到3个电子形成A3-，则A3-的核外电子数为a+3，B原子失去n个电子形成Bn+，设B的质子数为x，由于A3-与Bn+的电子层排布相同，则：a+3=x-n，解得x=a+n+3，所以元素B的质子数为a+n+3。
答案选D。
10．D
【详解】A．、、是三种不同的核素，故A错误；
B．O2和O3之间的转化属于化学变化，有新物质生成，故B错误；
C．中有8个中子与中有7个中子，中子数不同，故C错误；
D．和石墨二者都是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，故D正确；
答案选D。
11．B
【详解】A．原子核内有中子数是115-49=，故A正确；
B．、核外电子排布相同，化学性质相同，故B错误；
C．、质子数相同、质子数不同，互为同位素，故C正确；
D．原子价电子排布式为5s25p1，最外层有个电子，故D正确；
选B。
12．B
【详解】A．元素周期表中，第ⅢB族因包含镧系元素和锕系元素、元素种类最多，故A错误；
B．同一原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低、在离核较远的区域运动的电子能量较高，故B正确；
C．元素周期表中第IA族除氢外元素均为金属元素，故C错误；
D．在过渡元素区域可以寻找制备催化剂等的元素，非金属元素氯、硫、磷等可制备农药，位于元素周期表的右上角，故D错误；
故选B。
13．D
【详解】
A． 是硅原子结构示意图，最外层有4个电子，不易得也不易失电子，故不选A；
B． 是钠原子结构示意图，最外层有1个电子，化学变化中易失1个电子，故不选B；
C． 是He原子结构示意图，为稀有气体，结构稳定，不易得也不易失电子，故不选C；
D． 是F原子结构示意图，最外层有7个电子，化学变化中得1个电子，故选D；
选D。
14．C
【详解】元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数，故选C。
15．D
【详解】A．该粒子的质子数为17，核外电子数为2+8+8=18，该粒子为阴离子Cl-，A项错误；
B．该粒子的最外层电子数为8，B项错误；
C．该粒子的核外电子数为2+8+8=18，C项错误；
D．该粒子的最外层电子数为8，已形成相对稳定的8电子结构，D项正确；
答案选D。
16．C
【详解】三个电子层即K、L、M，K层2个电子，L层8个电子，可知M层4个电子，该元素的核外电子排布为2、8、4，是硅元素，故选C。
17．B
【详解】A．电子的能量越低，运动区域离核越近，电子的能量越高，运动区域离核越远，A错误；
B．氢原子K层上只有一个电子，B正确；
C．氦为稀有气体元素，其最外层只有2个电子，C错误；
D．由电子的排布规律可知，M层最多排18个电子，但为最外层时，最多可排8个电子，D错误；
答案选B。
18．A
【详解】A．英国科学家卢瑟福通过实验推断出原子的大部分体积是空的，电子随意地围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转，认为电子在其周围的运动就像行星环绕太阳旋转一样，故A正确；
B．氯原子核外有17个电子，某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定不是氯原子，故B错误；
C．和是铀元素的两种核素，二者互为同位素，故C错误；
D．核外电子总是先排布在能量低的电子层内，排满后依次向外排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，但是第四周期元素不一定满足此规律，故D错误；
故选A。
19．D
【详解】A．和是Ts的两种核素，故A正确；
B．质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互为同位素，和质子数相同而中子数不同，互为同位素，故B正确；
C．质量数=质子数+中子数，和的中子数分别为293-117=176和294-117=177，故C正确；
D．原子中质子数等于核外电子数，和的核外电子排布相同，最外层电子数相等，故D错误；
答案选D。
20．C
【详解】
A．氯离子的核电荷数为17，核外有3个电子层，最外层电子数为8，离子的结构示意图为，故A错误；
B．H、D、T的质子数相同、中子数不同，表示不同种核素，故B 错误；
C．8个中子的碳原子的质子数为6、质量数为14，核素符号为，故C正确；
D．、的最外层电子数都为7，故D错误；
故选C。
21．B
【详解】1~18号元素中，原子核外电子层数等于最外层电子数的元素是氢、铍、铝，一共有3种，故选B。
22．D
【详解】原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质，氟元素原子最外层电子数为7个，原子中最外层电子数为7的原子与氟原子化学性质相似；
故答案选D。
23．(1)CD
(2) ①⑤ ③ 9 5
(3) 11:12
【详解】（1）和：
A．不是同一种原子：是两种质子数相同中子数不同的核素，互为同位素，A错误；
B．中子数不相同：Be质子数为4，则二者具有的中子数分别为6、5， B错误；
C．具有相同的化学性质：Be电子数为4，电子排布为：K层2个、L层2个，则二者化学性质相同，C正确；
D． 具有相同的核外电子排布：K层2个、L层2个，D正确；
选CD。
（2）①是质子数相同中子数不同的3种核素，互为同位素；
②均为水分子；
③石墨、金刚石是组成元素相同、结构不同、性质不同的两种单质，互为同素异形体；
④为3种氢分子，均为氢分子；
⑤是质子数相同中子数不同的3种核素，互为同位素；
⑥质子数不同、中子数不同、是3种核素；
a．互为同位素的是①⑤。
b．互为同素异形体的是③。
c．①⑤⑥中含有的核素有、、、H、D、T、、、，共有9种核素，共氢、氧、钾、钙和氩5种元素。
（3）的摩尔质量为，相同质量的与所含中子数之比为，故答案为11:12。
答案第1页，共2页
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