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第4章物质结构与性质(含选修)第1节原子结构核外电子排布课标解读1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成，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规律，掌握原子结构示意图、电子式、结构式的表示方法。4.了解原子核外电子的运动状态、能级分布和排布原理，能正确书写1～36号元素原子核外电子、价电子的电子排布式和轨道表示式。要点网络A层级必备知识·关键能力原子结构同位素1．原子构成(1)原子符号与构成原子AZX原子核质子Z个——决定_____的种类中子[A－Z个]在质子数确定后决定_____种类同位素核外电子Z个——最外层电子数决定元素的______性质元素原子化学(2)微粒中的“各数”间的关系①质量关系：质量数(A)＝_________＋__________。②电性关系原子AZX：核外电子数＝质子数Z＝核电荷数＝原子序数阴离子AZXn－：核外电子数＝_______阳离子AZXn＋：核外电子数＝_______质子数(Z)中子数(N)Z＋nZ－n[补短板]原子结构的认识误区(1)原子中不一定都含有中子，如11H中没有中子。(2)电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。(3)易失去1个电子形成＋1价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H＋。(4)形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如Li＋为2电子稳定结构。(5)阳离子不一定均有电子，如H＋。2．元素、核素、同位素(1)“三素”关系及含义(2)几种重要的核素及其应用核素23592U146C21H31H188O用途核燃料用于考古断代制_____示踪原子(3)氢元素的三种核素11H：用字母H表示，名称为___，不含中子。21H：用字母__表示，名称为___或重氢，含1个中子。31H：用字母__表示，名称为___或超重氢，含2个中子。氢弹氕D氘T氚3．相对原子质量简介(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112的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。(2)元素的相对原子质量是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。(3)核素的近似相对原子质量＝质量数。(4)元素的近似相对原子质量＝A1×a%＋A2×b%＋……4．核外电子排布(1)核外电子排布规律(2)原子或离子结构示意图(3)核外电子排布与元素性质的关系①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易_____电子，形成阳离子，表现出_____性，在化合物中显正化合价。②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易______电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。失去金属得到[基础判断](1)任何原子的原子核均有质子和中子，任何离子均有电子。()(2)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。()(3)核聚变如21H＋31H―→42He＋10n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)×(4)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体。()(5)硫离子的结构示意图：。()(6)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。()[答案]H2、D2、T2、HD、HT、DT12HT16O与D162O、HT17O与D172O、HD16O与H172O、HT17O与D162O不同几乎相同[知识应用]1．H、D、T形成的氢气分子有____________；H、D、T与16O、17O可形成的水分子有________种；其中相对分子质量相同的有____________________________________；这些水分子的物理性质________；化学性质________。[答案](1)核素同位素(2)168O2和168O3(3)3024(4)752．现有下列9种微粒：11H、21H、136C、146C、147N、5626Fe2＋、5626Fe3＋、168O2、168O3。按要求完成以下各题：(1)11H、21H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。(2)互为同素异形体的微粒是________。(3)5626Fe2＋的中子数为________，核外电子数为________。(4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。3．下图为几种微粒结构示意图，完成以下填空。[答案](1)③⑤(2)②(3)③⑤①④⑥(1)属于阳离子结构的微粒是________(填编号，下同)。(2)具有稳定性结构的原子是________________。(3)只能得电子的微粒是________；只能失电子的微粒是________。D[质子数为118，质量数为297，中子数为297－118＝179，质子数与中子数之差为179－118＝61，D错误。]命题点1原子结构与“各数”间的相互推算1．国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了118号元素符号为Og。下列关于297118Og的说法错误的是()A．原子序数为118B．中子数为179C．核外电子数为118D．质子数与中子数之差为1792．放射性元素碘131(13153I)和铯137(13755Cs)是核反应物中的主要元素。下列叙述正确的是()A.13753I和13153I的所有性质都相同B.13755Cs中含有的中子数比质子数多27C.13755Cs与13153I的中子数相同D.13753I与13153I是同素异形体B[13753I与13153I的物理性质不同，化学性质几乎相同，A项错误；13755Cs中含有的中子数比质子数多137－55－55＝27，B项正确；13755Cs与13153I的中子数不同，分别是137－55＝82、131－53＝78，C项错误；13753I与13153I的质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项错误。][答案]aA＋m(m＋1)molaA＋mNmolaA＋m(m＋A－N)NAaA＋m(m＋A－N)NA3．某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在agHmX中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________(用NA表示阿伏加德罗常数的值下同)，所含电子数为________。求一定质量的某物质中微粒数的思维模板物质的质量―――――――――――→÷摩尔质量来自质量数物质的量――――――――――――――――→×一个分子或离子中含某微粒个数指定微粒的物质的量――→×NA微粒数命题点2同位素、同素异形体、同分异构体的辨析4．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是()A．14C与12C是两种不同的元素或核素B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子D[A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化的范围，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。][答案]C5．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互称同分异构体D．1H182O与D162O的相对分子质量相同“三同”比较同位素同素异形体同分异构体研究对象核素原子单质化合物“同”含义质子数相同元素相同分子式相同“异”含义中子数不同性质不同结构不同命题点3核外电子排布6．(2019·鞍山模拟)短周期元素X和Y，元素X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素Y原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a＋b)。则X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是()A．和水反应B．和硫酸反应C．和氢氧化钠反应D．和氯气反应C[根据Y原子的L层电子数为(a＋b)，M层电子数为(a－b)，知a＋b＝8，再根据X原子次外层电子数为b，可知b＝2，则a＝6，进而确定X为氧(O)，Y为硅(Si)。两元素形成SiO2，SiO2为酸性氧化物，可与NaOH反应。]A[根据题意知：X可能为N或Cl。]7．核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为(2n＋1)，原子核内质子数为(2n2－1)。下列关于元素X的说法中，不正确的是()A．其最高化合价为＋3价B．可以形成化学式为KXO3的盐C．其氢化物可以用来做喷泉实验D．其最高价氧化物的水化物是强酸8．A、B、C、D4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。(1)这4种元素的元素符号依次是A________、B________、C________、D________。(2)C的原子结构示意图为________。(3)D的离子结构示意图为________。(4)B的单质与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为___________________________________________________。(5)A单质与浓硫酸共热的化学方程式为___________________________________________________________________________。[解析]A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。根据核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8，可以判断出B为氯元素，C为钾元素。[答案](1)SClKCa(4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(5)S＋2H2SO4(浓)=====△3SO2↑＋2H2O原子核外电子排布1．电子层、能级和原子轨道电子层KLMN……能级1s2s、2p3s、3p、3d4s、4p、4d、4f……原子轨道数目___________________1＋3＋5＋7＝16……最多容纳电子数目_______32……11＋3＝41＋3＋5＝928182．原子轨道的形状、数目及能量关系(1)轨道形状s电子的原子轨道呈_____对称p电子的原子轨道呈_____形(2)s、p、d、f能级上原子轨道数目依次为___________，其中npx、npy、npz三个原子轨道在三维空间相互_____，各能级的原子轨道半径随电子层数(n)的增大而_____。球形哑铃1、3、5、7垂直增大(3)能量关系①相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndn②形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……③同一电子层内形状相同而伸展方向不同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量______相同3．原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于______状态，简称能量最低原理。构造原理：原子的核外电子在填充原子轨道时，随着原子核电荷数的递增，原子核每增加一个质子，原子核外便增加一个电子，这个电子大多是按着能级的能量由低到高的顺序依次填充的，填满一个能级再填一个新能级，这种规律称为构造原理。其填充能级顺序为最低1s→2s→2p→3s→3p→4s→3d→4p→