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考点15 原子结构 原子核外电子排布规律
【考纲要求】
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2.了解原子构成；了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
3.了解原子核外电子排布。
【知识要点精讲】
一、原子结构 原子核外电子排布规律
本节重要知识有原子的结构、核素、同位素的概念，主要考查原子的结构，原子结构中各粒子数之间的关系，核素、同位素的概念．原子结构中各粒子“量”之间的关系是历年高考的热点.
二、原子组成及各粒子数之间关系
1．原子的构成
2．符号中各数字的含义
3．组成原子的各种粒子及相互关系
(1)质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
(3)阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数
(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数
4．相对原子质量概念辨析
(1)质量数：原子的质子数与中子数之和．
(2)原子的相对原子质量：国际上统一的用某种元素的某种核素原子的质量与12C原子质量的比较而得的比值，与质量数近似相等．21世纪教育网版权所有
(3)元素的相对原子质量：某元素各种同位素原子的相对原子质量与该原子所占的原子个数百分比的乘积之和．2-1-c-n-j-y
(4)近似相对原子质量：某元素各种同位素原子的质量数与该原子所占的原子个数百分比的乘积之和．
三、原子核外电子分层排布的一般规律
1.分层排布，电子层由里到外依次是：第一、…、七层，符号分别对应：K、L、M、N、O、P、Q。
2.在含有多个电子的原子里，电子依能量的不同分层排布的主要规律是：
①核外电子总是尽先排布在能量较低的电子层，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的电子层(能量最低原理)。
②原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。
③原子最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不能超过2个电子)。
④次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个)，倒数第三层电子数目不能超过32个。
四、元素、核素、同位素的概念及相互关系
1.“四同”的判断方法
判断的关键是抓住描述的对象。
(1)同位素——原子，如H、H、H。
(2)同素异形体——单质，如O2、O3。
(3)同系物——有机化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。
(4)同分异构体——有机化合物，如正戊烷、新戊烷。
2.四“量”比较
类别 定义 实例
原子质量 某元素某种核素的一个原子的真实质量 一个8O原子的质量是2.657×10－26 kg
原子的相对原子质量 一个原子的质量与一个6C原子质量的 的比值 8O的相对原子质量约为16
元素的相对原子质量 元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的物质的量分数(或称丰度)计算出的平均值 Ar＝Ar(A)·a%＋Ar(B)·b%＋…(其中a%＋b%＋…＝1)
质量数 某原子核内质子数与中子数之和 8O的质量数为18
备注 某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量
五、巧记10e－、18e－ 微粒
10电子体和18电子体是元素推断题的重要突破口。
1.“10电子”的微粒
分子 离子
一核10电子 Ne N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
二核10电子 HF OH－
三核10电子 H2O NH2－
四核10电子 NH3 H3O＋
五核10电子 CH4 NH4+
2.“18电子”的微粒
分子 离子
一核18电子 Ar K＋、Ca2＋、Cl－、S2－
二核18电子 F2、HCl O 22－ 、HS－
三核18电子 H2S
四核18电子 PH3、H2O2
五核18电子 SiH4、CH3F
3.核外电子总数和质子总数均对应相同的微粒．
①Na＋、NH、H3O＋.
②F－、OH－、NH.
③同位素如H、H、H.
4.以Ne和Ar为中心巧记10和18电子体
此外，由10电子体中的CH4、NH3、H2O、HF失去一个H剩余部分的—CH3、—NH2、—OH、—F为9电子体，两两组合得到的物质如CH3CH3、CH3OH、H2O2、N2H4、F2等也为18电子体。
六、短周期元素微粒结构的特点
1.稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同，与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同。21·cn·jy·com
2.元素的原子结构的特殊性：
①最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；
②最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；
③最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O；
④最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne；
⑤次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si；
⑥内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P；
⑦电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；
⑧电子层数为最外层电子数2倍的原子有Li；
⑨最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；
⑩最外层电子数是电子层数3倍的原子有O。
七、易错提醒
1.任何微粒中，质量数＝质子数＋中子数，但质子数与电子数不一定相等，如阴、阳离子。
2.有质子的微粒不一定有中子，如1H，有质子的微粒不一定有电子，如H＋。
3.质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
4.核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH与OH－等。
5.核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。21教育网
6.同种元素，可以有若干种不同的核素，即核素种类远大于元素种类。
7.元素有多少种核素，就有多少种原子。
8.同位素是同一元素不同原子的互相称谓，不指具体原子。
9.同一元素的不同同位素原子其质量数不同，核外电子层结构相同，其原子、单质及其构成的化合物的化学性质几乎完全相同，只是某些物理性质略有差异。21·世纪*教育网
【典例分析】
例1．在宾馆、办公楼等公共场所，常使用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【版权所有：21教育】
A. 241 B. 146 C. 95 D. 5121教育名师原创作品
【答案】D
【解析】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是146-95=51，故选D。21*cnjy*com
例2．下列关于指定粒子构成的几种描述中不正确的是(　　)
A．37Cl与39K具有相同的中子数
B．第114号元素的一种核素X与82Pb具有相同的最外层电子数
C．H3O＋与OH－具有相同的质子数和电子数
D．O和S2－具有相同的质子数和电子数
【解析】
37Cl的中子数为20,39K的中子数为20；原子序数为114的元素位于第七周期第ⅣA族，与Pb处于同主族，最外层电子数相等，H3O＋的质子数和电子数分别为11、10，OH－的质子数和电子数分别为9、10；O的质子数为16、电子数为18，S2－的质子数为16、电子数为18.
【答案】C
例3.A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子，B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个，则A、B两元素形成的化合物可表示为 (　　)
A．BA2 B．BA3
C．A3B2 D．B3A2
【解析】电子总数B比A多5个，而A原子L层肯定没排满，如B的L层已排满，则A的L层只有5个电子，A为N元素，B共有2＋5＋5＝12个电子，应为Mg元素，N和Mg形成Mg3N2.
【答案】D
例4.16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是(　　)
A．16O2与18O2互为同分异构体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化
D．标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1 NA个氧原子
【解析】
A.同分异构体是指分子式相同而结构不同的化合物，A选项错误；
B.16O和18O互为同位素，质子数相同，电子数相同，所以两者的核外电子排布方式相同，B选项错误；C.16O和18O都是氧原子，而化学变化中的最小粒子是原子，所以化学变化不能实现16O和18O间的转化，
C选项错误；
D.标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2的物质的量均为0.05 mol，则所含氧原子均为0.1 mol，D选项正确
【答案】D
例5.含两种元素的化合物E与NH3反应，生成化合物G和H2，化合物G的相对分子质量约为81，G分子中硼元素和氢元素的质量分数分别是40%和7.4%，由此推断：21*cnjy*com
(1)化合物G的化学式为________．
(2)反应消耗1 mol E，可生成4 mol H2，组成化合物E的元素是________和________；又已知1 mol E和2 mol NH3恰好完全反应，化合物E的分子式是__________．
(3)化学上把原子数和电子数均相等的粒子称为等电子体(例如CH4和NH 为等电子体)，化合物G的某种等电子体是一种常见的有机物F，F在常温下为液态，其分子中的原子都在一个平面上，则F的化学式为________．
(4)等电子体具有相似的结构和性质，试写出G分子的结构式：___________________________________________
【解析】
(1)由元素守恒可知G中含有的元素．
则G分子中B、N、H三元素的原子个数比为：
N(B)∶N(N)∶N(H)＝∶∶＝1∶1∶2.
则G的最简式为BNH2，因G的相对分子质量为81，故G的分子式为B3N3H6.
(2)由于1 mol E与2 mol NH3反应可生成G和4 mol H2.由元素守恒判断E的分子式为B2H6.
(3)与G(B3N3H6)等电子体的有机物为苯，其化学式为C6H6.
(4)根据苯的分子结构推测B3N3H6的结构式为
【答案】
(1)B3N3H6　(2)B　H　B2H6　(3)C6H6
(4)
【挑战真题】
1.【2017北京卷7】．2016年IUPAC命名117号元素为Ts（中文名“”，tián），Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是 （ ）【来源：21cnj*y.co*m】
A．Ts是第七周期第ⅦA族元素 B．Ts的同位素原子具有相同的电子数
C．Ts在同族元素中非金属性最弱 D．中子数为176的Ts核素符号是
2.【2017海南卷3】．下列分子中，其中子总数为24的是 （ ）
A．18O3 B．2H217O2 C．14N16O2 D．14C16O2
3.【2015上海卷】中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为鉝。关于的叙述错误的是
A. 原子序数116 B. 中子数177
C. 核外电子数116 D. 相对原子质量293
4.【2015新课标Ⅰ卷】W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是
A. 单质的沸点：W>X
B. 阴离子的还原性：W>Z
C. 氧化物的水化物的酸性：YD. X与Y不能存在于同一离子化合物中
5.【2016·江苏卷]】下列有关化学用语表示正确的是(　　)
A．中子数为10的氧原子： O
B．Mg2＋的结构示意图：
C．硫化钠的电子式：
D．甲酸甲酯的结构简式： C2H4O2
6．【2016新课标Ⅱ卷】a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子，b2-和C+离子的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是
A. a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为+1
B. b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物
C. c的原子半径是这些元素中最大的
D. d和a形成的化合物的溶液呈弱酸性
7.【2015福建卷】研究硫元素及其化合物的性质具有重要意义。
（1）①硫离子的结构示意图为 。
8．【2015新课标Ⅱ卷7】37．A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；C、 D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；D元素最外层有一个未成对电子。回答下列问题：
（1)其中C原子的核外电子排布式为__________。
9.【2017新课标Ⅲ卷28】砷（As）是第四周期ⅤA族元素，可以形成As2O3、As2O5、H3AsO3、H3AsO4等化合物，有着广泛的用途。回答下列问题：
（1）画出砷的原子结构示意图____________。
10.【2015重庆卷】某汽车安全气囊的产气药剂主要含有NaN3、Fe2O3、KClO4、NaHCO3等物质。当汽车发生碰撞时，产气药剂产生大量气体使气囊迅速膨胀，从而起到保护作用。
（3）KClO4是助氧化剂，反应过程中与Na作用生成KCl和Na2O。KClO4含有化学键的类型为 ，K的原子结构示意图为 。2-1-c-n-j-y
【答案与解析】
1【答案】D
【解析】明确元素周期表的结构以及编制原则是解答的关键，元素周期表每一周期元素种类依次为2、8、8、18、18、32、32（周期表未排满），则每一周期最后一种惰性气体原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，因此只要记住了稀有气体元素的原子序数，就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。即（1）若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族，如88号元素：88－86＝2，则应在第七周期第ⅡA族；（2）若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的第ⅦA族～第ⅢA族，如84号元素应在第六周期第ⅥA族；（3）若预测新元素，可与未发现的稀有气体元素(118号)比较。www.21-cn-jy.com
A.按上述方法推测知,117号元素应为第七周期第ⅦA族，A正确；
B.同位素是同质子数、不同中子数的同一元素的不同原子之间的互称，同位素原子具有相同的质子数，原子中质子数等于中子数，B正确。2·1·c·n·j·y
C.同族元素中从上到下，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，Ts在同族元素中位置处于最下面，非金属性最弱，B正确。【出处：21教育名师】
D.中176表示质量数，不是中子数为176，质量数=质子数+中子数=293，D错误。
2【答案】D
【解析】本题考查原子结构的表示以及几个数量之间的关系，左上角为质量数、左下角为质子数，
质量数=质子数+中子数，质子数=原子序数等进行判断。
A.1个中 18O3含中子总数为30,错误；
B.1个中2H217O2 含中子总数为20,错误；
C.1个中14N16O2含中子总数为23,错误；
D.1个中 含中子总数为24，正确；
3【答案】D
【解析】元素符号左下角表示的是原子核内的质子数，原子核内的质子数等于该元素的原子序数，所以该元素的原子序数是116，正确。B.在原子符号的左上角表示的该元素原子的质量数，质量数就是质子数与中子数的和，所以该原子的中子数是293-116=177，正确。C．对于元素的原子来说，原子核内的质子数等于原子核外的电子数，等于元素的原子序数，所以该原子的原子核外电子数116，正确。D.293只表示该同位素原子的质量数，由于不知道该元素有几种同位素原子，各种同位素原子的含量是多少，因此不能确定该元素的相对原子质量，错误。www-2-1-cnjy-com
4【答案】B
【解析】W的L层无电子，则W是H元素；X的L层有5个电子，则X是N元素，Y与Z的L层都是8个电子，则二者都是第三周期元素。由“最外层电子数之和为18”可知Y与Z的最外层电子数之和为12。又因为Z的原子序数大于Y且均为主族元素，所以Y是P，Z是Cl元素。
氢气与氮气都是分子晶体，相对分子质量大的沸点高，沸点X>W，错误；
B、H元素的非金属性比Cl弱，所以简单阴离子的还原性W>Z，正确；
C、未指明是最高价氧化物的水化物，故不能判断酸性（如：H3PO4>HClO，但H3PO4D、N与P可以同时存在于同一离子化合物中，如磷酸铵，错误。
5【答案】B
6【答案】A
【解析】a的原子中只有1个电子，则a为氢元素，a、b、c、d为短周期元素，b2-和C+离子的电子层结构相同，则b为氧元素，C为Na元素，d与b同族，则d为硫元素。【来源：21·世纪·教育·网】
H与O、S形成化合物为H2O和H2S，氢元素的化合价为+1，而NaH中氢元素的化合价为-1价，A项错误；
B．氧元素与其他元素能形成H2O、H2O2、SO2、SO3、Na2O、Na2O2等化合物 ，B项正确；
C．同周期元素，从左到右原子半径逐渐减小，电子层数越多，原子半径越大，原子半径：Na>S>O>H，
C项正确；
D．d和a形成的化合物为H2S，硫化氢是二元弱酸，H2S的溶液呈弱酸性，D项正确；答案选A。
7【答案】（1）①
【解析】（1）①S是16号元素。S原子获得2个电子变为S2-，硫离子的结构示意图为。
8【答案】（1)1s22s22p63s23p3（或[Ne] 3s23p3）
【解析】A、B、C、D为原子序数依次增大的四种元索，A2-和B+具有相同的电子构型；则A是O，B是Na,
C、 D为同周期元索，C核外电子总数是最外层电子数的3倍；则C是P,D元素最外层有一个未成对电子,则D是Cl.21cnjy.com
（1)根据核外电子排布可知P原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p3（或[Ne] 3s23p3）
9【答案】（1）
【解析】
（1）砷是33号元素，原子核外K、L、M电子层均已经排满，故其原子结构示意图为
10【答案】（3）离子键和共价键
【解析】（3）KClO4 属于含氧酸盐，所以KClO4含有化学键的类型为离子键和共价键，K是19号元素，原子结构示意图为
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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