【高中化学】一轮复习学案：5.1-原子结构-原子核外电子排布(必修2)

第五章原子结构元素周期律第一节原子结构原子核外电子排布【高考新动向】考点梳理（三年9考）1.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。2.了解元素、核素和同位素的含义，了解原子结构示意图的表示方法。3.了解核外电子排布。【考纲全景透析】一、原子的构成1.原子的构成原子的组成表示式：X，其中X为原子符号，A为质量数，Z为质子数，A－Z为中子数。2．基本关系①质子数＝核电荷数＝核外电子数②阳离子中：质子数＝核外电子数＋电荷数③阴离子中：质子数＝核外电子数－电荷数④质量数＝质子数＋中子数3.元素、核素、同位素之间的关系如下图所示：元素、核素和同位素的概念的比较元素核素同位素概念具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子质子数相同而中子数不同的同一元素的原子或同一元素的不同核素范围宏观概念，对同一类原子而言，既有游离态又有化合态微观概念，对某种元素的一种原子而言微观概念，对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类特性主要通过形成的单质或化合物来体现不同的核素可能质子数相同，或中子数相同，或质量数相同，或各类数均不相同同位素质量数不同，化学性质相同；天然同位素所占原子百分比一般不变；同位素构成的化合物如H2O、D2O、T2O，物理性质不同但化学性质相同实例H、O11H、21H、147N、146C、2412Mg11H、21H、31H为氢元素的同位素二、原子核外电子排布1.电子层的表示方法及能量变化圆圈表示原子核，圆圈内标示出核电荷数，用弧线表示电子层，弧线上的数字表示该电子层的电子数。要注意无论是阳离子还是阴离子，圆圈内的核电荷数是不变的，变化的是最外层电子数。离核由近及远→电子能量由低到高2.核外电子分层排布的规律核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布，其主要规律有：(1)能量规律原子核外电子总是先排能量最低的电子层，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)。即排满了K层才排L层，排满了L层才排M层。（2）分层排布规律①原子核外每个电子层最多容纳2n2个电子。②原子最外层电子数不超过8个电子(K层为最外层不能超过2个电子)。③原子次外层电子数不超过18个电子(K层为次外层不能超过2个电子)。【热点难点全析】〖考点一〗原子的构成及概念比较1.构成原子的粒子2.组成原子的各种粒子及相互关系(1)原子或分子：质子数(Z)=核电荷数=核外电子数(2)阳离子：核外电子数=质子数-所带电荷数(3)阴离子：核外电子数=质子数+所带电荷数3.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较同位素同素异形体同系物同分异构体对象原子单质有机化合物无机、有机化合物特点①质子数相同②中子数不同③原子之间①属同一元素②单质之间①符合同一通式②结构相似③组成相差一个或若干个CH2原子团①分子式相同②结构式不同实例H、D和T;35Cl和37ClO3和O2；金刚石和石墨甲烷、乙烷正戊烷、异戊烷、新戊烷〖提醒〗(1)质子数与核外电子数之间的关系，对于原子不易出错，对于阴、阳离子容易出错。应清楚阳离子核外电子数少于质子数，阴离子核外电子数多于质子数。(2)元素、同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的判断关键是描述的对象。如：①具有相同质子数的两微粒不一定是同种元素，如Ne和H2O。②质子数相同而中子数不同的两微粒不一定互为同位素，如14N2和13C16O。③2H2和3H2既不是同位素，也不是同素异形体。【典例1】铀(U)是重要的核工业原料，其中23592U是核反应堆的燃料，下列关于23592U和23892U的说法正确的是()A．23592U和23892U都含有92个中子B．23592U和23892U互为同位素C．23592U和23892U的核外电子数不同D．23592U和23892U分别含有143和146个质子【解析】选B。23592U和23892U都含有92个质子，A错；23592U和23892U质子数相同，中子数不同，互称同位素，B对；23592U和23892U核外电子数相同，C错；23592U和23892U的质子数均为92，中子数分别为143和146，D错。【总结】若两种微粒的质子数和核外电子数分别相等，则它们的关系可能是(1)两种原子(同位素)如：11H、21H、31H。(2)两种分子如：CH4、NH3、H2O、HF、Ne。(3)两种带电荷数相同的阳离子，如NH＋4、H3O＋。(4)两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。〖考点2〗特殊核外电子排布的微粒1.识记1－20号元素的特殊电子层结构(1)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar；(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O；(5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素：Li、P；(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne；(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；(8)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al；(9)电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li、Ca；(10)最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。2.找10电子微粒和18电子微粒的方法（1）10电子微粒（2）18电子微粒（3）10e－与18e－微粒原子分子阴离子阳离子10e－NeHF、H2O、NH3、CH4F－、O2－、N3－、OH－、NH－2Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH＋418e－ArHCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3OH、CH3FCl－、S2－、HS－、O2－2K＋、Ca2＋【典例2】现有部分元素的原子结构特点如表：XL层电子数是K层电子数的3倍Y核外电子层数等于原子序数ZL层电子数是K层和M层电子数之和W共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质(1)画出W原子结构示意图__________________________。(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是__________，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式_________________________________________________。(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为__________。(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式__________________________________________________。【解析】L层电子数是K层电子数的3倍，即L层有6个电子，故X为氧元素；核外电子层数等于原子序数的元素只有氢，故Y为氢元素；Z元素的K、L层分别有2个和8个电子，则M层上有6个电子，故Z为硫元素；常温下为气态双原子分子，且原子间以三键结合的只有N2，故W为氮元素。问题(2)中能说明氧比硫非金属性强的事实有很多，其中较为直观的是O2置换H2S中的S。问题(4)中H、O形成的原子个数比为1∶1的化合物是H2O2，N、H形成的化合物分子中电子数也为18的分子只能是N2H4。【答案】(1)(2)X(或氧)2H2S＋O2=====点燃2H2O＋2S↓(3)NH4HSO4(4)N2H4＋2H2O2=====点燃N2＋4H2O【高考零距离】【2012高考】1、（2012·大纲版全国卷·10）元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同，且X的离子半径小于负二价硫离子的半径，X元素为A．AlB．PC．ArD．K【解题指南】解答本题时应掌握物质结构和元素周期律的相关知识。【解析】选D。选项具体分析结论AAl离子与钙离子的核外电子排布不相同Ａ错误B磷元素形成的离子半径大于负二价硫离子的半径Ｂ错误CＡｒ原子与钙离子的核外电子排布相同Ｃ不符合题意D钾离子与钙离子的核外电子排布相同，且其半径小于负二价硫离子的半径Ｄ项正确2、（2012·海南高考·9）下列有关化学用语使用正确的是A．NH4Br的电子式：B．S2-的结构示意图：C．乙酸的分子式：CH3COOHD．原子核内有l8个中子的氯原子：【解析】A项中Br—电子式错误；C是结构简式。【答案】BD3、（2012·天津高考·3）下列叙述正确的是（）A．乙酸与丙二酸互为同系物B．不同元素的原子构成的分子只含极性共价键C．23592U和23892U是中子数不同质子数相同的同种核素D．短周期第ⅣA与ⅦA族元素的原子间构成的分子，均满足原子最外层8电子结构【解题指南】解答本题时应注意物质的特殊性质，如硫酸氢钠属于盐但溶液呈酸性，二氧化硅和一般物质不反应但和二氧化碳反应，铁和氯气反应生成氯化铁。【解析】选C。选项具体分析结论A同系物是指结构相似，分子组成上相差若干个CH2的一系列物质，乙酸和丙二酸中氧原子个数不一样，所以一定不是同系物。错误B不同元素的原子构成的分子间也可以含有非极性键，如乙烷中的碳碳键，过氧化氢中的氧氧键。错误C核素是具有一定质子数和中子数的原子，二者中子数不同，所以是不同核素。错误DⅣA（用X表示）与ⅦA（用Y表示）形成的化合物为XY4，X形成四个键，加上原来的4个电子，最外层共8个电子，每个Y形成一个键，加上原来的7个电子，共8个电子。正确【2011高考】1.（2011·海南高考·4）13153I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中13153I的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关13153I的叙述中错误的是（）A．13153I的化学性质与12753I相同B．13153I的原子序数为53C．13153I的原子核外电子数为78D．13153I的原子核内中子数多于质子数【答案】选C。【解析】解答本题要明确以下四点：（1）核素符号AZX中各量的含义（2）在原子中，质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数（3）质量数＝质子数+中子数（4）同位素的物理性质存在差异，化学性质相同13153I表示的是质子数为53，质量数为131的碘原子，其原子序数和核外电子数都为53，中子数＝131－53＝78，所以中子数多于质子数。13153I和12753I互为同位素，其化学性质相同。2.（2011·天津高考·2）以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是A.第IA族元素铯的两种同位素137Cs比133Cs多4个质子B.同周期元素（除0族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小C.第VIIA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强D.同主族元素从上到下，单质的熔点逐渐降低【答案】选B。【解析】与化学性质不同，不同主族元素单质的物理性质的递变规律不同。选项具体分析结论A同位素原子的质子和电子数都一样多，中子数不同，137Cs比133Cs多4个中子。错误B同周期元素（除0族元素外）从左到右，原子半径逐渐减小；同主族元素从上到下原子半径逐渐增大。正确C同主族元素从上到下非金属性逐渐减弱，其氢化物的稳定性逐渐减弱。错误D单质的熔点高低与单质的晶体类型有关，例如第IA族中的碱金属都是金属晶体，从上到下单质的熔点逐渐降低；第ⅦA族中的卤素单质都是分子晶体，从上到下单质的熔点逐渐升高。错误3.（2011·新课标全国卷·13）短周期元素W、X、Y和Z的原子序数依次增大。元素W是制备一种高效电池的重要材料，X原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，元素Y是地壳中含量最丰富的金属元素，Z原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。下列说法错误的是A.元素W、X的氯化物中，各原子均满足8电子的稳定结构B.元素X与氢形成的原子比为1：1的化合物有很多种C.元素Y的单质与氢氧化钠溶液或盐酸反应均有氢气生成D.元素Z可与元素X形成共价化合物XZ？【答案】选A。【解析】解答本题时应注意根据题目信息特别是电子的排布信息判断出四种元素，然后进行选择。选项具体分析结论AX