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第一节　原子结构与元素周期表
第1课时　原子结构
[核心素养发展目标]　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，能根据原子的结构特征确定元素，促进“宏观辨识与微观探析”化学核心素养的发展。
一、原子的构成
1．构成原子的微粒及其性质
原子
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)原子呈电中性是因为中子不带电(　　)
(2)质子数和中子数决定原子的质量(　　)
(3)原子的质量数就是原子的相对原子质量(　　)
(4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等(　　)
(5)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)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
用X表示原子：
(1)X原子的中子数N＝____________。
(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数为______。
(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数为______。
(4)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____________。
(5)与阳离子X＋核外电子数相等的原子是__________(填元素符号)。
答案　(1)A－Z　(2)A－x－n　(3)A－x＋n
(4) mol　(5)Ne
解析　(1)N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的质子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的质子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)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。(5)X＋的核外电子数为10，含有10个核外电子的原子是Ne。
(1)一个信息丰富的符号解读
X
(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
1．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，电子数可能改变。
2．一种中子数为9的氧原子的质量数为______________，核外电子数为____________，其二价氧离子的质量数为____________，核外电子数为______________。
答案　17　8　17　10
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
(1)在多电子原子里，电子的能量不完全相同(　　)
(2)能量高的电子在离核近的区域内运动(　　)
(3)M层为最外层时，最多容纳18个电子(　　)
(4)原子的次外层电子数都是8(　　)
(5)Mg的原子结构示意图是(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×
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)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。
1．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．核外有3个电子层
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．某元素原子的最外层电子数是次外层的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
答案　C
解析　按照原子核外电子排布的一般规律，最外层电子数不超过8。最外层电子数是次外层的m倍(m为大于1的整数)，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，则该原子的核外电子总数为2m＋2，C正确。
4．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，请你根据下面的提示作出自己的判断。
(1)该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是___________________________________________。
(2)该微粒对应的单质是一种能与水剧烈反应的金属，这种微粒的符号是______________。
(3)该微粒带两个单位的负电荷，画出其中性原子的结构示意图：______________。
(4)该微粒的还原性很弱，失去1个电子后变为原子，这种微粒的符号是______________。
答案　(1)Ne　(2)Na＋　(3)　(4)F－
题组一　原子结构
1．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
答案　B
解析　OH－中氧原子的质子数为8，氢原子的质子数为1，所以OH－的质子数为9，电子数为9＋1＝10；Cl－中质子数为17，电子数为18，故A错误；F－中质子数为9，电子数为9＋1＝10，故B正确；NH3中质子数为10，电子数为10，故C错误；NH中质子数为11，电子数为11－1＝10，故D错误。
2．某元素阳离子(X＋)的质量数为23，原子核内有12个中子，该阳离子的核外电子数为(　　)
A．13 B．12 C．11 D．10
答案　D
解析　阳离子X＋带1个正电荷，含有的质子数＝质量数－中子数＝23－12＝11，X＋核外电子数＝质子数－所带电荷数＝11－1＝10。
3．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
4．科学家已发现一种新型氢分子(H3)，在相同条件下，等质量的H3和H2相同的是(　　)
A．分子数 B．原子数
C．体积 D．物质的量
答案　B
题组二　 核外电子排布
5．下列说法不正确的是(　　)
A．在含有多个电子的原子里，电子是分层排布的
B．在原子核外的各电子层中，能量高的电子离核近，能量低的电子离核远
C．在原子核外的各电子层中，层数大的电子能量高，层数小的电子能量低
D．在原子核外的各电子层中，层数大的电子离核远，层数小的电子离核近
答案　B
6．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
答案　D
解析　K层离核最近，能量最低，B正确；次外层电子数不超过18，C正确；各电子层(n)最多可容纳的电子数为2n2，D错误。
7．粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。根据粒子结构示意图：、、，下列判断正确的是(　　)
A．它们都带有电荷
B．它们原子的核外电子数相同
C．它们都具有稳定结构
D．它们表示同一种元素
答案　C
8．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两元素形成化合物的化学式最可能表示为(　　)
A．B3A2 B．BA2
C．A3B2 D．AB2
答案　B
解析　因为B的L层电子数为a＋b且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2。进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4。即A为O元素，B为Si元素。
9．下列说法中正确的是(　　)
A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定是氩原子
B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子
C．F－、Na＋、Al3＋是与氖原子具有相同电子层结构的离子
D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素
答案　C
解析　某微粒核外电子排布为2、8、8结构，不一定是氩原子，可能是氯离子、钾离子等，故A错误；最外层电子达到稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子，也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子，故B错误；F－、 Na＋、Al3＋都有2个电子层，第一层上有2个电子， 第二层上有8个电子，与氖原子电子层结构相同，故C正确；原子的最外层只有2个电子，该元素不一定是金属元素，也可能是He，故D错误。
10．阳离子X2＋含N个中子，X的质量数为A，则a g X的同价氧化物中含质子的物质的量是(　　)
A.(N－a) mol
B.(A－N＋10) mol
C.(N＋A) mol
D.(A－N＋8) mol
答案　D
解析　阳离子X2＋的中子数为N，X的质量数为A，则X的质子数是A－N。氧化物是XO，则a g X的同价氧化物中含质子的物质的量是(A－N＋8) mol。
11．(2021·福建省福州高级中学高一期中)下列说法正确的是(　　)
A．某单核微粒的核外电子排布如图所示，则该微粒一定是氩原子
B．最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C．NH与H3O＋具有相同的质子数和电子数
D．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
答案　C
解析　该微粒不一定是氩原子，如x＝17时为氯离子，x＝19时为钾离子，A错误；H原子的最外层只有1个电子，但H元素不是金属元素，B错误；NH与H3O＋所含质子数均为11，电子数均为10，C正确；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素，C原子既不容易失电子也不容易得电子，D错误。
12．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元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍
B元素＋1价离子B＋的电子层排布与Ne相同
C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)硼　　钠　　氧　
解析　当次外层为K层时，A元素原子最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，A元素原子最外层电子数为1.5×8＝12，违背了电子排布规律，故不可能。B元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。当次外层为K层时，C为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。
13．有几种元素的微粒的电子层结构为，试回答下列问题：
(1)若该微粒代表一种原子，则这种微粒的符号是________________________________。
(2)向该微粒(带负电荷)的盐溶液中加入AgNO3溶液时会出现白色沉淀，则这种微粒的符号是________________________________________________________________________。
(3)某原子失去一个电子形成该微粒，则这种微粒的符号是______________。
(4)某原子得到两个电子形成该微粒，则这种微粒的符号是______________。
答案　(1)Ar　(2)Cl－　(3)K＋　(4)S2－
解析　(1)由该原子的核外电子总数可知，该原子的质子数为18，故该原子为Ar。(2)该微粒(带负电荷)的盐溶液与AgNO3溶液反应时会出现白色沉淀，再结合微粒的结构示意图可知该微粒是Cl－。(3)该元素原子核外有19个电子，即钾原子，则这种微粒为K＋。(4)该元素原子核外有16个电子，即硫原子，则这种微粒为S2－。

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