【文档说明】《新高一化学暑假精品课程（人教版2019）》课程17 原子结构（解析版）.doc，共(15)页，1.166 MB，由管理员店铺上传

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第十七讲原子结构1.了解原子结构模型的演变，认识原子的结构。2.能归纳多电子原子中核外电子排布的规律，并能根据规律用原子结构示意图表示1~20号元素源子的拨外电子带布。3.了解核素、同位素的概念以及同位素的应用，体会化

学在人类发展中的价值。一．原子结构的认识历程（1）道尔顿模型（1803）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。（2）汤姆孙原子模型（1904）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许

多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。（3）卢瑟福原子模型（1911）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（4）波尔模型（19

13）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（5）电子云模型：现代物质结构学说，电子在原子核很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物质不同，没有确定的轨道。二．原子结构1.原子的构成（1）构成原子原子核质子

（相对质量近似为1，带一个单位正电荷）中子（相对质量近似为1，不带电荷）核外电子（带一个单位负电荷）原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(电中性原子中)（2）质量数：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，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，所得的数值叫作质量数。（3）原子结构的表示方法：表示一个质量数为A，质子数为Z的X原子，如O168表示一个质量数为16，质子数为8的氧原子。质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)2.核外电

子排布规律（1）核外电子的分层排布电子层：在含有多电子的原子里，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，称作电子层（有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构）。分别用n=1，2，3，4，5，6，7

或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外层电子。（2）核外电子排布规律①能量关系各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高②数量规律a.第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。

b.最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。c.次外层最多能容纳的电子数不超过18个。d.倒数第三层不超过32个（3）原子(离子)结构的表示方法，如下所示原子结构示意图中，核内质子数=核外电

子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如：（4）原子核外电子排布规律的应用①确定元素的种类：根据原子核外电子排布的某些特点可以确定元素的种类，注意1～20号元素原子结构的特殊关系。特殊关系元素最外层电子数等于次外层

电子数的一半Li、Si最外层电子数等于次外层电子数Be、Ar最外层电子数等于次外层电子数的2倍C最外层电子数等于次外层电子数的3倍O最外层电子数等于次外层电子数的4倍Ne最外层电子数等于电子层数H、Be、Al最外层有1

个电子H、Li、Na、K最外层有2个电子He、Be、Mg、Ca内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素Li、P电子总数为最外层电子数2倍的元素Be②推断元素的性质元素最外层电子数得失电子能力化学性质主要化合

价稀有气体元素8(He为2)一般不易得失电子较稳定，一般不参与化学反应－金属元素＜4易失电子金属性只有正价非金属元素≥4易得电子非金属性既有正价又有负价三．“10电子”“18电子”的等电子粒子①利用元素排布寻找“10电子”微粒的方法②利用元素排布寻找“18电子”微粒的方法四、核素1.元素：元

素是具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。同种元素不同原子的原子核中质子数相同，中子数不一定相同。2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核

素。3.同位素：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。如：氢元素的同位素：1H、2H、3H（1）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完全相同；物理性质略有差异。②在天然存在的同

位素，相互间保持一定的比率。元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值。如氯元素有Cl3517和Cl3717两种天然、稳定的同位素，氯元素的相对原子质量计算方法如下：氯元素的核素Cl3517Cl3717核素的百

分比75.77%24.23%核素的相对原子质量34.96936.966元素的相对原子质量34.969×75.77%+36.966×24.23%≈35.453(2)同位素的用途：①146C在考古工作中用于测定文物的年代。②21H、31H用于制造氢弹。③

利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。注意：同位素之间的变化为物理变化。同位素之间化学性质几乎完全相同。4.联系氢元素的原子核原子名称原子符号(AZX)质子数(Z)中子数(N)10氕11H11氘21H或D12氚31H或T1．下列四位科学家中，首先提

出原子有核结构模型的是A．卢瑟福B．波尔C．汤姆生D．道尔顿【答案】A【详解】A.1909年，卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型的理论，A项正确；B.波尔发现原子核外电子有规律运动，B项错误；C.汤姆生发现了电子，C项错误；D.道尔顿在化学上的主要贡献是提出了原子学说，D项错误；答案

选A。【点睛】原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，这一模型也被称为“行星模型”。2．下列有关原子或离子的结构示意图表示正确的是A．B．C．D．【答案】D【详解】A．Li原子K层填充2个

电子，L层填充1个电子，故A错误；B．K原子最外层和次外层分别填充1个和8个电子，原子最外层不能超过8个电子，故B错误；C．S2-最外层填充8个电子，故C错误；D．镁离子核外10个电子，2个电子在K层，8个电子在L层，

正确；故选D。3．我国探月“嫦娥工程”已启动，人类探月的重要目的之一是勘察、获取地球上蕴藏量很小而月球上却极为丰富的核聚变燃料3He，以解决地球能源危机。关于3He的叙述正确的是A．含有3个质子，没有中子B

．1个3He原子的质量是3gC．He元素的相对原子质量是3D．是4He的同位素【答案】D【详解】A．3He质子数为2，质量数为3，中子数为：3-2=1，故A错误；B．3He质量数为3，1mol3He原子的质量是3g，故B错误；C．3He

质量数为3，元素的相对原子质量是其各种同位素相对原子质量的加权平均值，故C错误；D．3He和4He的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故D正确；答案选D。4．下列关于13755Cs的说法错误的是A．质量数为137B．核内由82个中子C．核外有55个电

子D．核内有82个质子【答案】D【详解】13755Cs中的137代表质量数，55代表质子数，A．铯-137中的137表示质子数与中子数和，137为质量数，A正确；B．中子数=质量数-质子数=137-55=82，

B正确；C．核外电子数=质子数=55，C正确；D．质子数为55，D错误；故选：D。5．据报道，某些建筑材料会产生放射性同位素氡22286Rn，从而对人体产生伤害，该同位素原子的中子数和质子数之差是A．50B．86C

．136D．222【答案】A【详解】原子符号中左上角数字代表质量数，左下角数字为质子数，中子数=质量数-质子数=222-86=136，所以该同位素原子的中子数和质子数之差为136-86=50；故答案为A。6．医学上用尿素[13C]呼气试验诊断幽门螺杆菌感染，该试验比14C呼气试

验更安全。下列关于13C的说法不正确的是A．13C和14C互为同位素B．用14C断代法可对文物进行年代测定C．13CO2的摩尔质量为44g/molD．136C核素的中子数为7【答案】C【详解】A．13C和14C为碳元素的两种核素，同种元素的核素是同位素

关系，故A正确；B．14C断代法是根据碳14的衰变程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法，可对文物进行年代测定，故B正确；C．13CO2的摩尔质量为45g/mol，故C错误；D．136C核素的质量数为13，

质子数为6，则中子数为7，故D正确；本题答案C。7．下列叙述不正确的是()A．在多电子原子里，核外电子的能量不同B．原子核外的电子按其能量不同分层排布C．电子的能量越低，运动区域离核越远D．M层电子的能量大于L层电子的能量【答案】C【

详解】A、在多电子原子中，核外电子的能量不同，选项A正确；B、电子的能量不同，按照能量的高低在核外排布，分层运动，选项B正确；C、原子核外能量区域能量不同，离核越近能量越低，离核越远能量越高，选项C不正确；D、M层电子的能量大于L层电子的能

量，选项D正确；答案选C。8．下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法正确的是A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数B．微粒Na+、Mg2+、O2-具有相同的电子层结构C．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D．

Ca2+的质子数比核外电子数少2【答案】B【详解】A．同种元素的原子均有相同的质子数，但中子数不一定相同，A错误；B．微粒Na+、Mg2+、O2-核外电子排布是2、8，三种微粒具有相同的电子层结构，B正确；C．某元素原子的最外层只有2个电子，该元素可能是He，也可能

是Be，因此该元素不一定是金属元素，C错误；D．Ca是20号元素，Ca2+的质子数是20，离子的核外电子数是18，故质子数比核外电子数多2个，D错误；故合理选项是B。9．关于An+ZX的描述，下列正确的是A．该微粒核外有Z个电子B．该微粒核外有A个电子C．该微粒核外有Z+n个电子D．该微粒核

外有Z-n个电子【答案】D【详解】原子符号左上角数字表示质量数，左下角数字表示质子数，所以该元素的原子核内有Z个质子，原子核外有Z个电子，但该微粒为阳离子，带n个正电荷，所以核外有Z-n个电子；故答案为D。10．完成下列问题：(1)10Be和9Be____

_______。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：①168O、178O、188O②H2O、D2O③石墨、金刚石④H2、D2、T2⑤H、D、T⑥4019K、4020Ca、4018Ar，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)D2168O的摩尔质量为___________，相同质量的D2168O与D218O所含中子数

之比为___________。(4)电解相同质量的H2168O和D2168O时产生的氢气在同温同压下体积之比为___________，质量之比为___________。【答案】（1）CD（2）①⑤③95（3）20g/mol11:12（4）10:95:9【详解】(1)A．10Be

和9Be是质子数相同，中子数不同的不同种原子，故错误；B．10Be和9Be的质子数相同，中子数不同，故错误；C．10Be和9Be的质子数相同，最外层电子数相同，化学性质相同，故正确；D．10Be和9Be的质子数相同，核外电子

数相同，核外电子排布相同，故正确；CD正确，故答案为：CD；(2)①168O、178O、188O的质子数相同，核外电子数相同，互为同位素；②H2O、D2O是不同种氢原子与氧原子形成的化合物，不互为同位素，也不互为同素异形体；③石墨、金刚石是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体；④H2

、D2、T2是氢元素的不同种原子形成的同种单质分子，不互为同位素，也不互为同素异形体；⑤H、D、T的质子数相同，核外电子数相同，互为同位素；⑥4019K、4020Ca、4018Ar的质量数相同，质子数

不同，是不同种元素的三种不同的原子；a．由分析可知，互为同位素的是①⑤，故答案为：①⑤；b．由分析可知，互为同素异形体的是③，故答案为：③；c．由分析可知，①⑤⑥中有5种不同的元素，9种不同的核素，故答案为：9；5

；(3)D2168O的摩尔质量为20g/mol，相同质量的D2168O与D218O所含中子数之比为(mg20g/mol×10)：(mg22g/mol×12)=11:12，故答案为：11:12；(4)电解相同质量的H2168O和D2168O时产生的氢气在同温同压下体积之比为mg1

8g/mol：mg20g/mol=10:9，质量比为(10×2)：(9×4)=5:9，故答案为：5:9。1．已知2-R有b个中子，核外有a个电子。表示R的原子符号正确的是（）A．baRB．a+b-2a-2RC．a+b-2a+2RD．a+ba+2R【

答案】B【详解】由2-R有b个中子，核外有a个电子可知，R原子核外有（2a−）个电子，则其核内质子数是（2a−），质量数是（2ab−+），则表示R的原子符号为22Raba+−−，故选B。2．H、D、T2、H2和H+，表示A．不

同的氢元素B．互为同位素C．由氢元素组成的不同微粒D．由氢元素组成的不同分子【答案】C【分析】H是质子数为1，中子数为0的氢原子；D是质子数为1，中子数为1的氢原子；T是质子数为1，中子数为2的氢原子；T2是T构成的氢分

子；H2是H构成的氢分子；H+是氢离子。【详解】A．氢元素只有一种，H、D、T2、H2和H+均是氢元素组成的不同微粒，故A错误；B．质子数相同而中子数不同的同种元素的不同种原子互为同位素，T2、H2和H+均不是原子，不互为同位素，故B错误

；C．由分析可知它们是氢元素组成的不同微粒，故C正确；D．H、D不是分子，是原子，故D错误；故选C。3．下列说法正确的是（）A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排

N层C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等【答案】D【详解】A.在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；B.原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再

排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；C.当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，所以某原子M层电子数与L层电子数不是相差4

倍，C项错误；D.2O−的结构示意图是，其核电荷数与最外层电子数相等，D项正确；答案选D。4．已知一个原子的质量数等于其质子数和中子数相加，若R原子核内共有x个中子，R原子的质量数为A，则a克RO3中含有质子的物质的量为A．aA+48（A﹣x+24）molB．aA+48（x+24）mol

C．（A﹣x）molD．（A﹣x）mol【答案】A【详解】R原子核内共有x个中子，R原子的质量数为A，则R原子含有质子数为A-x，RO3中含有质子数为A-x+24，a克RO3中含有质子的物质的量为：()agA48g/mol+×(A-x+24)=aA48+(A-x+2

4)mol，故答案为A。5．某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是A．核外电子数为18B．核外有3个电子层C．属于带负电荷的粒子D．在化学反应中易得电子【答案】D【分析】中核电荷数为16，核外电子层数为3，核外电子总数为18，说明该粒子为硫离子，然

后根据硫的结构与性质进行判断。【详解】A、核外电子数为18，故A正确；B、核外有3个电子层，故B正确；C、属于带2个单位负电荷的粒子，故C正确；D、在化学反应中易失电子，故D错误；故选D。【点睛】本题考查了原子结构示意图的表示方法及意义，解题关键：掌握粒子结构示意图的正确表示方法，明确离

子结构示意图与原子结构示意图的区别，能够根据粒子结构示意图判断粒子的性质。6．已知氮原子的质量数为14，则在NH3D+中，电子数、质子数、中子数之比为A．10∶7∶11B．11∶11∶8C．11∶10∶8D．10∶11∶8【答案】D【详解】氮原子的质量数为14，则在NH3D+中质子数为7+4=1

1，电子数为11-1=10，H中不含中子，D中含1个中子，中子数为14-7+1=8，则电子数、质子数、中子数之比为10：11：8，故选D。【点睛】把握原子的构成，质子数与电子数的关系等为解答的关键，氮原子的质量数为14，则在NH3D

+中质子数为7+4=11，电子数为11-1=10，中子数为14-7+1=8，注意H中不含中子。7．随着科学技术的不断进步，研究物质的手段和途径越来越多，人们陆续发现N5+、H3、O4、C60等物质。下列有关说法中，正确的是（）A．N5+中含有36个电子B．O2

与O4互为同位素C．C60的摩尔质量为720D．H2与H3互为同素异形体【答案】D【详解】A．5N+是在5N分子的基础上失去1个电子后形成的，故含有75134−=个电子，故A错误；B．具有相同质子数，不同中子数(或不同质量数)同一元素的不同核素互为同位素。同位素的研究对象是原子，而2O与4O

均为单质，不互为同位素，故B错误；C．摩尔质量的单位是1gmol−，故C错误；D．由同种元素形成的不同单质互称为同素异形体，故2H与3H互为同素异形体，故D正确；答案选D。8．氯元素的天然同位素有35

Cl和37Cl。氯元素的相对原子质量为35.45，则天然氯元素中35Cl和37Cl的原子数目之比约为A．3:1B．1:3C．3:2D．4:1【答案】A【详解】设天然氯元素中35Cl和37Cl的原子数目分别为x和y，依据题意有：(35×x+

37×y)/(x+y)=35.45，解x:y≈3:1，答案选A。【点睛】本题考查的是相对原子质量及其计算。氯元素的平均相对原子质量是由同位素的丰度计算出来的，同位素在自然界中的丰度，又称天然存在比，指的是该同位素在这种元素的所有天然同位素中所占的比例。9．下列各组微粒互为同位素的是（）

①162O和182O②2H和2D③168O和188O④1182HO和2162HO⑤3517Cl和3717ClA．①②B．③⑤C．④D．②③【答案】B【详解】质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子互称为同位素，同位素的研究对象为

同一元素的不同原子，①②④均不是原子，只有③⑤是原子，且③⑤中两种原子的质子数均相同，中子数均不同，符合同位素的定义，答案选B。10．下列说法中不正确的是①质子数相同的粒子一定属于同一种元素②同位素的性质几乎完全相同③质

子数相同，电子数也相同的两种粒子，不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定是同一种元素的原子⑤一种元素不可以形成不同的单质⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数A．①②⑤⑥B．①②④⑤C．②③⑤⑥D．③④⑤⑥【答案】A【详解】

①质子数相同的粒子不一定属于同一种元素，如HF和Ne等，错误；②在参加化学反应时通常是原子的最外层电子发生变化，由于同位素原子的核外电子排布相同，最外层电子也相同，所以它们的化学性质几乎完全相同，而物理性质不同，错误；③

由于分子显中性，而离子带有电荷，所以质子数相同，电子数也相同的两种粒子，不可能是一种分子和一种离子，正确；④电子数相同的粒子可能是同一元素的不同原子如1H和2H，也可能是不同元素的原子或离子如Ne和Na+，所以不一定是同一种元素的原子，

正确；⑤一种元素可以形成不同的单质，它们互称同素异形体，如金刚石和石墨都是碳元素的单质，错误；⑥人们将原子核中质子数和中子数之和称为质量数，即质量数=质子数+中子数，错误；不正确的是①②⑤⑥，答案选A。11．某微粒A的结构示意图如下：(1)若X=8

，则此阴离子与图中带一个正电荷的阳离子形成一种常见化合物的化学式是_______。(2)1mol微粒A含有10mol电子，下列微粒各1mol，也含有10mol电子的有：_______(填序号)①CH4②H2O2③HF④Al3+⑤Cl-⑥+4NH(3)若A的阳离子为An+且质量数为a，

则其质子数为_______，中子数为_______(用含有a，n的代数式表达)【答案】（1）Na2O（2）①③④⑥（3）10+na-(10+n)【详解】(1)当x=8时，核内质子数小于核外电子数，该粒子是氧离子，与钠离子形成一种

常见化合物的化学式是Na2O；(2)①C原子含有6个电子，H原子中含有1个电子，CH4共含有10个电子；②H原子中含有1个电子，O原子中含有8个电子，H2O2共含有18个电子；③H原子中含有1个电子，F原子含有9个电子，HF共含有10个电子；④

Al原子含有13个电子，Al失去3个电子形成Al3+，Al3+含有10个电子；⑤Cl原子含有17个电子，Cl得到1个电子形成Cl-，Cl-含有18个电子；⑥N原子含有7个电子，H原子中含有1个电子，NH4+带有1个正电荷，所以NH4+含有1

0个电子；答案选①③④⑥；(3)A失去n个电子形成An+，An+含有10个电子，则A中含有10+n个电子，核外电子数等于质子数，所以质子数为10+n；中子数+质子数=质量数，所以中子数为a-(10+n)。12．有

下列微粒：①11H、②21H、③31H、④16O、⑤17O、⑥18O、⑦13C、⑧14C、⑨40Ca、⑩O2、⑪O3.回答下列问题(填序号)：(1)以上11种微粒中共含有_______种核素，_______种元素。(2)属于同素异形体的是_______。(3

)用于制作氢弹的是_______。(4)11H、21H与16O、17O、18O可以组成_______种水分子【答案】（1）94（2）⑩和⑪（3）②和③（4）9【详解】(1)具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子是核素，以上11种微粒中共含有①11H、②21H、③31H、④16O、

⑤17O、⑥18O、⑦13C、⑧14C、⑨40Ca等9种核素，元素的种类由质子数决定，质子数不同，元素的种类就不同，因此共有H、O、C、Ca等4种元素。(2)由同一种元素形成的不同单质互为同素异形体，则属于同素异形体的是⑩O2和⑪O3；(3)用于制作氢弹的是②21H和③3

1H。(4)由氧的同位素有16O、17O、18O，氢的同位素有11H、21H，在1个水分子中含有2个氢原子和1个氧原子，若水分子中的氢原子相同，则16O、17O、18O可分别与11H、21H构成水，即存在3×2＝6种水；若水分子中的氢原子不同，则16O、17O、18O可分别与11H21H构成水

，即存在3种水；所以共形成9种水。