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1、嬴此第五早物质结构与性质第1课时原子结构课标要求1 .认识原子结构；了解原子核外电子的排布;能画出120号元素的 原子结构示意图;能用原子结构解释元素性质，并能结合实验及事实 进行说明。2 .知道元素、核素的含义。3 .能说明微观粒子的运动状态与宏观物体运动特点的差异。4 .能结合能量最低原理、泡利原理、洪特规则书写136号元素基态 原子的核外电子排布式和轨道表示式,并说明含义。5 .能说明建构思维模型在人类认识原子结构过程中的重要作用;能论 证证据与模型建立及其发展之间的关系；能简要说明原子核外电子运 动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义。4A原子结构核素窄T必备知识/重.构成原
2、子的微粒及作用在质子数确定后决定虹种类 A （核素、同位素种类） 一质量数卜近似等于相对原子质量T核电荷数H质子数决定元素种类(核外电子一(核外电子一最外层电子数一决定主族元素的化学性质i各层电子数微粒的表示及微粒之间的关系洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时,总是优先单独占2p据一个轨道,而且自旋方向相同。如2P3的轨道表示式为国工a或2p2p2prrrrrn,不能表示为匹或 eel洪特规则特例：当能量相同的原子轨道在全充满d”）、生充遒行、d 和全空（p。、Rf）状态时，体系的能量最低，如24口的 电子排布式为 Is22s22P63s23P3d04sio基态核外电子排布的表示方法基态
3、、激发态与原子光谱表示方法以硫原子为例意义原子结构 小意图(+16)直观地反映核外电子分层排布和核内质子数电子式 S 表示原子最外层电子数电子排布式Is22s22P63s23P4直观地反映核外电子的能层、能级和各能级上的电子数简化电子 排布式Ne 3s23P4相比电子排布式更简洁且突出价电子排布价层（外围）电子排布式3 s能反映基态原子的能层数和参与成键 的电子数以及最外层电子数电子排布图（轨道表示式）18 2a2P3s3P反映各轨道的能量的高低,各轨道上的 电子分布情况及自旋状态/、 电子跃迁到较高(吵发态原能级的原子一 形成一 形成吸收光谱-吸收能量 释放能量-发射光谱 处于最低能量,(W
4、态原子) 的原子原子光谱:用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱，总称 原子光谱。利用原子光谱上的特征谱线可以鉴定元素,称为光谱分析。 (包鳏拔 价电子:主族元素原子价电子数二主族序数二最外层电子数; 过渡元素原子价电子不仅仅是最外层电子,包括部分次外层电子，如 Fe的价层电子排布为3d64s2。理解辨析1.判一判(正确的打“ J ”，错误的打“义”)基态Be原子的2s2的轨道表示式为冏。()Is 2s 2p 3s 3p磷元素基态原子的电子排布图为0E中中“E3叵丘口。铁元素基态原子的电子排布式为Is22s22P63s23P64s23d6。()(4)电子排布式QSc) Is22s22P6
5、3s23P63d3违反了能量最低原理。()(5)Cr的基态原子的简化电子排布式为Ar 3dzs2。()(6)最外层有2个未成对电子的可能是ns2np2或ns2rlp短周期元素中分别为C、Si和0、So ()霓虹灯发出有色光、激光器产生激光、燃放的焰火以及棱镜分光均与核外电子的跃迁有关。()解析：(1)违背了泡利原理。违背了洪特规则。按照能层由低到高顺序,铁元素基态原子的电子排布式应为Is22s22P63s23P63d64s2。违背了洪特规则特例。棱镜分光与电子跃迁无关。答案：(l)X(2) X (3) X J (5) X (6) V (7)X手?关键能力房工基态原子核外电子排布及表示方法.下列
6、电子排布式或轨道表示式正确的是(D )Is 2s 2p基态C原子的轨道表示式:回 E EHU基态Cr原子的电子排布式：Is22s22P63s23P63dzs22s 2pntt2s 2pIs基态0原子的轨道表示式:回 基态Br原子的价层电子排布式:3d14s24P5t2s 2pIs基态B原子的轨道表示式:回A. B.C.D.只有解析:违背了能量最低原理，电子优先填满能量低的轨道；违背了 洪特规则特例;基态Br原子的最外层电子为第四能层的7个电子, 不包括3d能级上的电子;每个原子轨道里只能容纳两个自旋方向 相反的电子，违背了泡利原理。1 . C、N及第四周期过渡元素不仅能生产传统材料,也是很多新
7、材料的 关键元素。回答下列问题：（1） （2021 广东汕头二模）光刻胶常含C、N等元素,在基态C原子中, 核外存在 对自旋方向相反的电子,N的3个2P轨道的取向为。（2） （2021 河北唐山三模）基态Sc原子的核外电子排布式 为；其价电子中未成对电子数与成对电 子数之比为 o（2021 河北张家口三模）写出基态镒原子的价电子排布图:（4） （2021 山东济南三模）铁及其化合物具有广泛的应用，其形成的 离子常见的有Fe?+和Fe3+,基态Fe?+的价电子排布式为, 相同条件下,Fe比Fe?+稳定,原因是。（5） （2021 河北邯郸三模）氧原子价电子层上的电子可以进行重排以 便提供一个空轨
8、道与氮原子形成配位键,该氧原子重排后的价电子排 布图为,电子重排后的氧原子能量有所升高,原因 是不符合（填“泡利原理”或“洪特规则”）。解析：（1）基态C原子的电子排布式为Is22s22P；同一轨道内两个电子 自旋方向相反,故1s和2s轨道中电子自旋方向相反,2p能级有3个 原子轨道,两个电子分别填充在2个轨道上且自旋方向相同，则在基 态C原子中，核外存在2对自旋方向相反的电子;2P能级有3个原子 轨道，可表示为2px、2p、,、2p7,三个等价轨道取向相互垂直。（2） Sc是21号元素，基态Sc原子的核外电子排布式为 Is22s22P63s23P63dzs“或Ar 3/4s9 ;其价电子排布
9、式为3dzs；故价 电子中未成对电子数与成对电子数之比为1 ： 2O镒是25号元素,基态镒原子的价电子排布式为3d54s；则价电子排 上团、j I山W山I回布图为 3d 4s o铁为26号元素,在元素周期表中的位置为第四周期第VDI族,基态 Fe原子的价电子排布式为3d64s；则基态Fe2+的价电子排布式为3d6; 由于基态Fe的价电子排布为3d5的半充满结构,能量低,故Fe?+比Fe2+ 稳定。(5)0是8号元素，氧原子核外电子排布式是Is22s22P,价层电子排布 式是2s22P氧原子价电子层上的电子可以进行重排以便提供一个空 轨道与氮原子形成配位键，该氧原子重排后的价电子排布图为 回卜I
10、2s 2p ,其核外电子排布没有优先单独占据一个轨道，所以不符合 洪特规则。答案：(1)2相互垂直(2) Is22s22P63s23P63dzs2(或Ar 3dzs2)1 ： 2El 3d 4s(4) 3d6基态F+的价电子排布为3d5的半充满结构，能量低，结构稳定回I可川I2s 2p洪特规则避电子跃迁与原子光谱.下列有关原子光谱的说法不正确的是(B )A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是 光(辐射)，这也是原子光谱产生的原因解析：电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化，并以光的 形式体现,用光谱仪摄取得到光谱。电子从基态向激发态的跃迁会吸 收能量,形成吸收光谱
11、；电子从激发态向基态的跃迁会放出能量,形成 发射光谱。原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形 式之一是光（辐射），这也是原子光谱产生的原因,选项A正确;原子光 谱既有发射光谱又有吸收光谱，选项B不正确;通过原子光谱可以发 现新的元素，选项C正确;通过光谱分析可以鉴定某些元素，选项D 正确。3 .（双选）（2021天津滨海三模节选）下列状态的N原子或离子在跃 迁时，用光谱仪可捕捉到发射光谱的是（CD ）22s22P322s222sl2P422sl2P3解析:从激发态跃迁到基态时,用光谱仪可捕捉到发射光谱,故C、D 正确。一易错易混书写原子核外电子排布时的注意事项分清核外电子排布的两类
12、化学用语电子排布式电子排布式核外电子排布式,如 Cu:1s22s22P63s23P63d104sl简化核外电子排布式,如Cu: Ar3d】。4sl价层（外围）电子排布式,如Cu: 3d。4sl，核外电子排布图，如N： Is 2s 2p 电子排布图 回回I M（轨道表示式） 价层（外国）电子排布图，如N： 2s 2p nirfTTm化学用语应注意是原子还是离子,对于阳离子,先失去最外层电子 再失去次外层电子,如Fe2+的电子排布式为Ar 3d6。准确理解“两原理,一规则”，常出现的错误如下：印违背能量最低原理；回违背泡利原理；违背洪特规则；I” 口 I违背洪特规则当出现d轨道时，虽然电子按ns、
13、（n-l）d. np的顺序填充,但在书写电子排布式时,仍把（n-1） d放在ns前。走进新高考（1） 断正误（正确的打“ J ”，错误的打“ X ”） （2021 全国甲卷）18 g重水Q0）中含有的质子数为10。（）（2021 湖南卷）18 g H2180含有的中子数为10NAo（）（2） （2021 浙江6月选考）标准状况下，1. 121/1中含有中子数为Na。（3） （2021 河北卷）22. 4 L（标准状况）氟气所含的质子数为18NAo（2021 广东卷）月壤中的3He与地球上的汨互为同位素。（）（4） (2020全国m卷)1 L 1 mol - L1 NaCl溶液含有28义个电子。
14、()解析：(DDzO的质子数为10, 18 g D20的物质的量为“I g二o. 9 mol, 20 g/mol则18 g重水。)中所含质子数为9N,错误。(2)18 g H2180的物质的量为一 18 g0. 9 mol, 1个HzO含10个中 20 g/mol子，则18 g电18。含有的中子数为9Na,错误。(3)标准状况下,1. 12 L *2的物质的量为0. 05 mol, 一个180中含有中子数为18-8二10,所以1. 12 L 中含有中子数为网正确。在标准状况下,22. 4 L氟气的物质的量为1 mol,l个氟气分子含质子数为18,所以1 mol氟气含质子数为18Na,正确。同位
15、素必须为同种元素,He和3H的质子数不同，不互为同位素，错误。（5） 1 mol NaCl中含有28个电子，但该溶液中除NaCl外,水分子中也含有电子,错误。答案：(l)X(2) X (3) V (4) V (5) X (6) X(2021 浙江6月选考,6)下列说法正确的是(B )60和C70互为同位素2H6和C6H14互为同系物2互为同素异形体3COOH和CH3OOCH是同一种物质解析：同位素是指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素之 间的互称,C60和C70都属于碳的单质，两者不互为同位素,互为同素异 形体,A错误;C2H6和C6HM均为烷煌,分子组成相差4个CH%两者互为同 系物
16、,B正确;C0和CO?均不属于单质，两者不互为同素异形体,C错 误;CLCOOH为乙酸,CH300cH为甲酸甲酯,两者不是同一种物质，D错误。2. （2021 河北卷,5）用中子轰击以原子产生a粒子（即氮核卯e） 的核反应为:界+粉一 JY+O已知元素Y在化合物中呈+1价。下 列说法正确的是（A ）3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液202D. 6Y和7Y互为同素异形体n10T%Y+和e可知,X为B解析:根据元素Y在化合物中呈+1价及n+ 元素、Y为Li元素。H3BO3为弱酸，可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶 液,A正确;Li单质在空气中燃烧的产物是Li20, B错误;B元素与H元 素可
17、形成多种共价化合物,如B2H6、BM。等,C错误；同素异形体是指由 同一种元素组成的不同的单质，故6Y和7丫不互为同素异形体,两者互 为同位素,D错误。3. （2020 全国I卷，11） 1934年约里奥-居里夫妇在核反应中用a粒 子（即氮核卯e）轰击金属原子%尤得到核素开创了人造放 射性核素的先河:n 10 + YW Y_|_4up 30ZA 十 2 口ez+2其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是（B ）A. zX的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物解析：由zX+狙e-z；Y+新可得W+4=30+l,贝U W=27,设X的最外层 电子数为x,结合题给信息可知,x+
18、x+2=8,解得x=3,又X为金属原子，27可得Z=13, X为Al, Y为P。1 A1的相对原子质量为27,A项错误;X (A1)、 JL OY (P)均可形成三氯化物,分别为A1C13 PC13, B项正确;根据同一周期 主族元素从左到右原子半径依次减小知,X(A1)的原子半径大于Y(P) 的,C项错误;Y有多种含氧酸,如H3P和H3PCh等,D项错误。4. (2021 全国乙卷,35节选)过渡金属元素铭(Cr)是不锈钢的重要成 分,在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。对于基态Cr原子,下 列叙述正确的是(填标号)oA.轨道处于半充满时体系总能量低,核外电子排布应为Ar 3d54s1B.
19、 4s电子能量较高，总是在比3s电子离核更远的地方运动C.电负性比钾高,原子对键合电子的吸引力比钾大解析:轨道处于半充满状态时体系总能量低,基态Cr原子核外电子排 布式为Ar 3d54s； A正确；由量子力学的基本理论可知,4s轨道的电 子也会出现在离核较近的位置,B错误;倍的电负性比钾的大，对键合 电子的吸引力比钾的大,C正确。答案:AC6.回答下列问题。(1) (2021 山东卷)基态F原子核外电子的运动状态有种。质量数 瞳子数中子数皎!元素化合价时,=771质量数质子数离子所带电荷数 I阳离子的核外电子数二质子数-阳离子所带的电荷数阴离子的核外电子数=质子数+ 阴离子所带的电荷数原子个数
20、质子数3）=核电荷数=核处电子数（原子时）2,元素、核素、同位素具有一定数目的质子和一定数目 中子的一种原子一质子数相同、中子数不同的同 一种元素的不同核素的互称核素元素同位素具有相同核电荷数的同一类原子的 总称，一种元素可有多种核素核素元素、核素、同位素的概念及相互关系同位素的特征同一元素的各种核素的中子数不同,质子数相同,化学性质几乎完 全相同,物理性质不同。同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分比（丰度） 不变。几种重要核素及其用途（2021 广东卷）很多含筑基（一SH）的有机化合物是重金属元素汞 的解毒剂。基态硫原子价电子排布式为 o核素235y汨（或用。表示，名称为宛或重氢）
21、汨（或用工表示,名称为氮或超重氢）用途核燃料用于考古断代制氢弹不踪原子（2） （2021 河北卷）在KH2PO1的四种组成元素各自所能形成的简单 离子中,核外电子排布相同的是（填离子符号）。原子中运动的电子有两种相反的自旋状态,若一种自旋状态用片表 示,与之相反的用3表示,称为电子的自旋磁量子数。对于基态的磷原 子,其价电子自旋磁量子数的代数和为。解析：（1）基态F原子共有9个核外电子,则每个电子都有对应的轨道 和自旋状态,所以核外电子的运动状态有9种。（2）基态硫原子核外电 子排布式为Is22s22P63s23P）因此基态硫原子价电子排布式为3s23P% KH2PO的四种组成元素各自所能形成
22、的简单离子分别为中（或 E）、02 K P*,其中核外电子排布相同的是K P工对于基态的 磷原子,其价电子排布式为3s23P,其中3s轨道的2个电子自旋状态 相反，自旋磁量子数的代数和为0;根据洪特规则可知,其3p轨道的3 个电子的自旋状态相同，因此基态磷原子的价电子自旋磁量子数的代 数和为号或-|。答案：9 3s23P4 （3）IC、p3-片或-1原子（即核素）的相对原子质量:一个原子（即核素）的质量与一个12c 质量的吃的比值。12理解辨析1.判一判（正确的打“ J ”，错误的打“ X ”） 所有原子核内一定有质子和中子。（） （2）h D2. HD三者互为同素异形体。（） 的摩尔质量为2
23、0 g molo （）核聚变如变化。（）核聚变如变化。（）21lon,因为有新微粒生成,所以该变化是化学解析：（1）原子核内不一定都有中子，如担。同素异形体是同种元素原子构成的不同单质,4、D2、HD为氢元素 不同核素构成的同种单质，不互为同素异形体。核聚变属于物理变化。答案：（1）X（2） X （3） V （4） X质子数相同的微粒是否一定属于同一种元素?核外电子数相同的微粒,其质子数是否一定也相同？提示:质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与0田;核外电子 数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Mg2 +与Na P等,NH。与 0田等。如何判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定
24、结构？提示:首先,若某化合物中有氢原子,则氢原子一定不会达到8电子稳 定结构;其次,判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定 结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如OC0C12,可根据结构式Cllei判断各原子达到8电子稳定结构;M其电子式为：N ： : N：,据此可判断两氮原子均达到8电子稳定结构。、-6183o O61 8一“i 2131414569+56八有9种微粒:担、/、C、1C、7N、”Fe2+、”Fe3+、 1667zo26;H、)分别是氢元素的一种，它们互称为互为同素异形体的微粒是。(3) *e2+的中子数为，核外电子数为。(4)上述9种微粒中有 种核
25、素,含有 种元素。122解析：加、科分别是氢元素的一种核素;担、件是质子数相同而中 子数不同的氢元素的不同原子,它们互称为同位素。(2)；6()2和肥。3是由氧原子构成的不同单质，互为同素异形体。(3康Fe?+的中子数为56-26=30,阳离子是原子失去2个电子形成的，核外电子数为26-2=24o2618中03)61 8/ ,、/I2131414569+568(4)9种微粒(扣、/、八&八*7汽,62+、，小、 x16672626e F 66 52：0,有5种元素,为2131414有7种核素，为担、川、A C、 C、7 N、 1667H、 C、 N、 Fe 0o答案：(1)核素 同位素(2)(
26、)2、；。3 (3)30 24 (4)7 5过关雌a身r微粒中“粒子数”的确定1 .“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”米回月壤，腾飞中国离不开化学。已知一个/C原子的质量为a g,一个学。已知一个/C原子的质量为a g,一个32原子的质量为b g,设Na为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是(C )32 A32 A卯e的中子数相等20Ne中子数为2032 32 cD.32 32 cD.的相对原子质量为经 a的摩尔质量为bNA解析:那e比到e少一个中子,A错误;元素符号左上角数字为质量数, 所以火星陨石中的2Ne质量数为20,中子数为10, B错误;一个原子的 真实质量与一个12C原子质量的白的
27、比值是该核素的相对原子质量，JL乙32 匕 止 因的相对原子质量为k，C正确;洱e的摩尔质量为bNA gmol , D错误。2.某元素的一个原子形成的离子可表示为 Xn；下列说法正确的是 (D )A.匕5联含有的中子数为a+bB.3X含有的电子数为a-nC. X原子的质量数为a+b+n b6. 02X10238解析：,片中a表示质子数,b表示质量数，“n-”表示X得到n个电 子,则其含有的中子数为b-a,电子数为a+n, A、B、C项错误;1 mol X 的质量约为b g,则1个X原子的质量约为02：i023g，D项正确。2一的原子核内有n个中子,R原子的质量数为m,则w g R原子完全转化为
28、R2时，含有电子的物质的量是（D ）A.m-n-2molB.w (m-n)molc.w (m-n-2)molw(m-n+2)mmol解析:R原子的质子数为m-n,其核外电子数也为m-n,所以Rz一的核外电子数为m-n+2,而w g R原子的物质的量为上mol,所以w g R原子完全 m转化为R2一时含有电子的物质的量为X卫mol,故选D。 m迺m元素、核素、同位素的概念辨析4 .“玉兔”号月球车用器8pu作为热源材料。下列关于贫8pu的说法正确的是（D ）A.舒8pu与83229互为同位素B.CD.PU 8 34 29PU 8 34 29PU 8 34 299 8 934 32 3429 29
29、 29Pu互为同素异形体U具有完全相同的化学性质Pu具有相同的最外层电子数 析 刀牛与 PU 8 34 293229U的质子数不同,不互为同位素,A错误;鼠8pu与U 8 32 29ifPu均是核素,不是单质，不互为同素异形体,B错误;8pu与的质子数不同,属于不同的元素,不可能具有完全相同的化学性质,C错误;号Pu与93429的质子数相同，具有相同的最外层电子数,D正确。5 .“神舟七号”的燃料是氢化锂LiH LiD. LiTo其中Li的质量数为7,对这三种物质的下列说法正确的是（C ）A.质子数之比为1 ： 2 ： 3B.中子数之比为1 ： 1 ： 1C.相对分子质量之比为8 ： 9 ：
30、10解析:H、D、T互为同位素，因此LiH、LiD、LiT的质子数都是4, A错 误;LiH、LiD、LiT 的中子数分别是 4、5、6,B 错误;LiH、LiD、LiT 的相对分子质量分别是8、9、10, C正确;该三种物质的化学性质相同,D错误。一答题模板求一定质量的某物质中粒子数的答题模板物质的质量+摩尔质量(来自质量数物质的量X 一个分子或离子中含指定粒子个数指定粒子的物质的量4指定粒子数考占一考占一核外电子排布1.能层、能级与构造原理能层(n)和能级能层(n):在多电子原子中,核外电子的能量是不同的,按照电子的 能量差异将其分成不同能层，即电子层。通常用K、L、M、N表示, 能量依次
31、升高。能级:在多电子原子中，同一能层里的电子,能量也可能不同，又将 其分成不同的能级,通常用s、p、d、f等表示,同一能层里，各能级的 能量按 s、p、d、f的顺序依次升高，即E (ns) E (np) E (nd) E (nf)。(2)构造原理如图为构造原理示意图,基态原子核外电子按如图所示的能级顺序填 充。它是书写基态原子核外电子排布式的依据。核外电子的空间运动状态电子云：由于核外电子的概率密度分布看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。电子云很难绘制，常使用电子云轮廓图（把电子在 原子核外空间出现概率P=90%的空间圈出来）。原子轨道:量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一
32、个原子轨道。同一能层中同一能级各轨道能量1回,如2p、2py、2pzoS电子的原子轨道呈球形对称电子云轮廓图IP电子的原子轨道呈哑铃形飞能级：1个P能级：3个原子轨道各能级上的原子轨道数目 d能级:5个f能级:Z个 k 相同能层上原子轨道能量的高低: ns np nd nf形状相同的原子轨道能量的高低:能量关系1 Is 2s 3s np顺序排布, 这样的排布方式使体系的能量最低,即Is、2s、2p、3s、3p、4s、3d、 4p(1)排布规律能量最低原理：电子排布遵循构造原理使整个原子的能量处于最低 状态,即电子尽可能地先占有能量低的轨道,然后进入能量高的轨道。 泡利原理:在一个原子轨道里,最多只能容纳2个电子,而且它们的 2s2s自旋方向相反。如2s轨道上的轨道表示式为四,不能表示为回。