专题20 原子的组成及排布规律知识交流.docx
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专题20原子的组成及排布规律知识交流
专题20原子的组成及排布规律
专题20原子的组成及排布规律
【知识框架】
【基础回顾】
一、原子的构成
（1）原子的组成
（2）符号
中各数字的含义
（3）组成原子的各种微粒及相互关系
①质子数（Z）=核电荷数=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
二、核外电子排布
1、核外电子排布
（1）排布方式
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）排布规律
①电子是在原子核外距核由近及远，能量由低至高的不同电子层上分层排布。
②每层最多容纳的电子数为2n2（n代表电子层数）。
③电子一般总是先排在能量低的电子层里，即最先排在K层，当K层排满后，再排L层，依此类推。
④最外层电子数不超过8个（或2个），次外层不超过18个，倒数第3层不超过32个。
2、构造原理 能量最低原理（★选修内容）
（1）能层与能级
①能层
多电子原子的核外电子的能量是不同的。
按电子的能量差异，可将核外电子分成不同的能层。
原子核外电子的每一个能层（序数为n）最多可容纳的电子数为2n2。
②能级
多电子原子中，同一能层的电子，能量也不同，还可以把它们分成能级。
（2）构造原理
随着原子核电荷数的递增，基态原子的核外电子按照上图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。
【思考】
核外电子排布完全依照电子层顺序排列吗？
核外电子排布的规律并不完全依据电子层顺序，而是按能级顺序进行的。
（3）能量最低原理、基态与激发态光谱
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最低状态。
②基态与激发态
原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，跃迁过程中伴随着能量的变化。
③光谱
光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一。
不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称为原子光谱。
利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。
（4）电子云与原子轨道
①电子云
电子云是电子在核外空间各处出现概率的形象化描述。
黑点密的地方表示电子出现的概率大，黑点疏的地方表示电子出现的概率小。
②原子轨道
电子云轮廓图给出了电子在核外经常出现的区域。
这种电子云轮廓图称为原子轨道。
③泡利原理和洪特规则
A．泡利原理
条件：
当电子在同一个轨道中排布时；
结论：
1个轨道里最多容纳2个电子，且自旋方向相反。
B．洪特规则
条件：
当电子排布在同一能级的不同轨道时；
结论：
总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。
C．基态原子的核外电子在原子轨道上排布要遵循三个原则：
能量最低原理、泡利原理、洪特规则。
【技能方法】
核外电子排布与元素推断
1、短周期核外电子排布规律
（1）最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；
（2）最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg；
（3）最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；
（4）最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；
（5）最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O；
（6）最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne；
（7）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si；
（8）内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P；
（9）电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；
（10）电子层数为最外层电子数2倍的原子有Li；
（11）最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；
（12）最外层电子数是电子层数3倍的原子有O。
2、熟记常见的等电子微粒
（1）常见“10e－”微粒
①分子：
Ne、HF、H2O、NH3、CH4；
②阳离子：
Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH4＋；
③阴离子：
F－、O2－、OH－、NH2－。
（2）常见“18e－”微粒
①分子：
Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH；
②阳离子：
K＋、Ca2＋；
③阴离子：
Cl－、S2－、HS－。
（3）其他等电子微粒
①“14e－”：
Si、N2、CO、C2H2、C22－；
②“16e－”：
S、O2、C2H4、HCHO。
【基础达标】
1．下列关于钠元素的几种表达式错误的是（ ）
A．Na＋的电子排布图：
B．Na＋的结构示意图：
C．Na的电子排布式：
1s22s22p63s1
D．Na的简化电子排布式：
[Na]3s1
【答案】D
【解析】
Na的简化电子排布式为[Na]3s1。
即上一周期的稀有气体[元素符号]＋该原子的价电子排布。
2．【陕西省西安市铁一中2015届高三尖子班一模化学试题】设某元素某原子核内的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是（ ）
A．不能由此确定该元素的原子量
B．这种元素的原子量为m+n
C．若碳原子质量为W克，此原子的质量为（m+n）W克
D．核内中子和质子共同决定元素种类
【答案】A
【解析】
试题分析：
A、由于该元素可能存在同位素，因此不能根据该原子确定该元素的相对原子质量，A正确；B、根据A中分析可知不能确定该元素的原子量，B错误；C、若碳原子质量为W克，此原子的质量为（m+n）W/12克，C错误；D、核内质子数决定元素种类，与中子数无关系，D错误，答案选A。
考点：
考查元素及元素组成的应该判断
3．原子的核电荷数小于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。
下列有关X的说法中不正确的是（ ）
A．X能形成化学式为X（OH）3的碱
B．X能与某些金属元素形成化合物
C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D．X可能形成化学式为KXO3的盐
【答案】A
【解析】
符合题意的元素X可能是氮或氯元素，A项不正确。
4．某元素的一个原子形成的离子可表示为
，下列说法正确的是（ ）
A．
含有的中子数为a＋b
B．
含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n
D．1个X原子的质量约为
【答案】D
【解析】
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。
1mol．
的质量约为bg，则1个X原子的质量约为
。
5．【福建省福州市2015届高三上学期期末质量检测】碘元素的一种
核素可用于治疗肿瘤。
下列有关碘元素的说法正确的是（ ）
A．
核外有72个电子
B．
与
互为同素异形体
C．
能使淀粉溶液变蓝
D．
最外层电子数为7
【答案】D
【解析】
试题分析：
A．碘元素是53号元素，
核外有53电子，错误；B．
与
质子数相同，而中子数不同，互为同位素，错误；C．碘单质能使淀粉溶液变蓝，而
是原子，因此不能使淀粉溶液变蓝，错误；D．
是卤素的原子，最外层电子数为7，正确。
考点：
考查碘元素的同位素原子的结构、性质及分类的知识。
【能力提升】
1．【北京市第六十六中学2015届高三上学期期中检测】下列说法中正确的是（ ）
A．最外层有5个电子的原子都是非金属原子
B．最外层有2个电子的原子都是金属原子
C．非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于该元素原子的最外层电子数
D．非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数
【答案】D
【解析】
试题分析：
A、最外层有5个电子的原子不都是非金属原子，如Sb最外层5个电子，但是金属元素，错误；B、最外层有2个电子的原子不都是金属原子，如He属于非金属，错误；C、非金属元素呈现的最低化合价，其绝对值等于8-该元素原子的最外层电子数，错误；D、非金属元素呈现的最高化合价不超过该元素原子的最外层电子数，正确，答案选D。
考点：
考查元素原子的最外层电子与化合价、金属、非金属的关系
2．【辽宁省实验中学分校2014—2015学年度上学期期中测试】下列说法正确的是（ ）
①含共价键的化合物一定是共价化合物
②气态单质分子中一定含有共价键
③由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物
④离子化合物中一定含有离子键
⑤由不同元素组成的多原子分子里，一定只存在极性共价键
A．②③ B．②③⑤
C．③④ D．①②④
【答案】C
【解析】
试题分析：
①只含有共价键的化合物才是共价化合物，错误；②气态单质中不一定含有共价键，如稀有气体中不含任何化学键，错误；③由非金属元素组成的化合物可能是离子化合物，如铵盐，正确；④离子化合物中一定含有离子键，因为含有离子键的化合物才是离子化合物，正确；⑤由不同元素组成的多原子分子里，不一定只存在极性共价键，如H2O2则存在非极性共价键，错误，答案选C。
考点：
考查化合物的类型、化学键类型的判断
3．某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是（ ）
【答案】A
【解析】
X原子的质子数为（A－N），一个HmX中所含的质子数为（A－N＋m），HmX的摩尔质量为（A＋m）g•mol－1，所以agHmX中所含质子的物质的量为
。
4．【辽宁省锦州市2015届高三上学期期末考试】某短周期金属元素原子核外最外层电子数是最内层电子数的1.5倍，下列说法正确的是（ ）
A．该元素的单质性质活泼，具有较强的还原性，可以用于某些金属冶炼
B．该元素的单质常温下不与浓硫酸反应
C．该元素的单质无需特别保存，因为其性质稳定，不易与空气中的成分反应
D．该元素的最高价氧化物对应的水化物只能与酸反应
【答案】A
【解析】
试题分析：
某短周期金属元素原子核外最外层电子数是最内层电子数的1.5倍，所以最外层电子数是3个，又因为是金属，所以是铝元素。
A、铝是活泼的金属，可发生铝热反应，用于冶炼金属，A正确；B、常温下铝遇浓硫酸发生钝化，但钝化是化学变化，B错误；C、铝易被氧化为氧化铝覆盖在金属铝的表明而耐腐蚀，C错误；D、氢氧化铝是两性氢氧化物，与强碱也反应，D错误，答案选A。
考点：
考查元素推断的有关应用
5．【辽宁省抚顺市第二中学2015届高三上学期期中考试】甲乙丙丁4种物质分别含2、3种元素，它们的分子中各含18个电子，甲是气体氢化物，在水中分步电离出2种阴离子。
下列推断合理的是（ ）
A．某钠盐溶液含甲电离出的阴离子，则该溶液呈碱性，只能与酸反应
B．乙与氧气的摩尔质量相同，则乙一定含有极性键和非极性键
C．丙中含有第二周期IVA族的元素，则丙一定是甲烷的同系物
D．丁和甲中各元素的质量比相同，则丁中一定含有-1价的元素
【答案】D
【解析】
试题分析：
甲是18电子的氢化物，且其水溶液为二元弱酸，不难得出甲为H2S，乙与氧气的摩尔质量相同，可能为CH3OH、N2H4等符合，丙中含有第二周期IVA族的元素，可能为CH3OH，丁和甲中各元素质量比相同，应为H2O2，则A．甲是18电子的氢化物，且其水溶液为二元弱酸，不难得出甲为H2S，某钠盐溶液若为NaHS溶液，其中含有HS-、OH-，但NaHS既能与盐酸等反应生成H2S，也能与NaOH反应生成Na2S，故A错误；B．氧气的摩尔质量为32g/mol，乙的摩尔质量也为32g/mol，且含有18电子，CH3OH符合，CH3OH中只含有极性键无非极性键，故B错误；C．第二周期IVA族元素为C，如CH3OH符合，但CH3OH不是CH4的同系物，故C错误；D．H2S中元素的质量比为1：
16，H2O2分子中元素的质量比也为1：
16，H2O2中氧元素的价态为一1价，故D正确，故选D。
考点：
考查无机物的推断。
【终极闯关】
1．【湖南省岳阳市2015届高三教学质量检测试卷
（一）】X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素。
X的原子半径是短周期主族元素中最大的，Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m＋n，M层电子数为m-n，W元素与Z元素同主族，R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2:
1。
下列叙述错误的是（ ）
A．X与Y形成的两种化合物中阴、阳离子的个数比均为1∶2
B．Y的氢化物比R的氢化物稳定，熔沸点高
C．Z、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：
R＞W＞Z
D．RY2、WY2通入BaCl2溶液中均有白色沉淀生成
【答案】D
【解析】
试题分析：
X、Y、Z、W、R属于短周期主族元素。
X的原子半径是短周期主族元素中最大的，则X是Na。
Y元素的原子最外层电子数为m，次外层电子数为n，Z元素的原子L层电子数为m＋n，M层电子数为m-n，则m＋n＝8，所以Y是第二周期元素，则n＝2，因此m＝6，所以Y是氧元素，Z是硅元素。
W元素与Z元素同主族，则W是碳元素。
R元素原子与Y元素原子的核外电子数之比为2:
1，则R是硫元素。
则A．X与Y形成的两种化合物氧化钠和过氧化钠中阴、阳离子的个数比均为1∶2，A正确；B．氧元素的非金属性强于S，则Y的氢化物水比S的氢化物稳定，水分子间存在氢键，熔沸点高于H2S，B正确；C．非金属性越强，最高价氧化物水化物的酸性逐渐增强，非金属性是Si＜C＜S，则Z、W、R最高价氧化物对应水化物的酸性强弱顺序是：
R＞W＞Z，C正确；D．CO2、SO2通入BaCl2溶液中均没有白色沉淀生成，D错误，答案选D。
考点：
考查元素推断的有关应用
2．【2015新课标Ⅰ卷理综化学】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：
Y＜Z
D．X与Y不能存在于同一离子化合物中
【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。
A、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H3PO4＜HClO4）。
错误；D、N与P可以同时存在于同一离子化合物中，如磷酸铵。
错误
3．【2015上海化学】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
【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。
4．【2014年高考江苏卷第2题】下列关于化学用语的表示正确的是（ ）
A．过氧化钠的电子式：
B．质子数为35、中子数为45的溴原子：
C．硫离子的结构示意图：
D．间二甲苯的结构简式：
【答案】B
【解析】
本题的解题要点为：
化学用语的考查，学生要掌握核素符号、原子（离子）结构示意图、电子数、分子模型、简单有机物的命名等化学用语，做题时要认真审题，注意化学用语与要求是否一致，尤其是电子式书写、球棍模型还是比例模型等要求，避免不必要的失分。
A、过氧化钠是离子化合物，电子式为
，A不正确；B、在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数。
因为质子数和中子数之和是质量数，因此质子数为35、中子数为45的溴原子可表示为：
，B正确；C、硫离子的结构示意图为
，C不正确；D、
是对二甲苯，间二甲苯的结构简式为
，D不正确，答案选B。
5．【2014年高考上海卷第7题】下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是（ ）
A．H3O＋和OH－
B．CO和N2
C．HNO2和NO2－
D．CH3＋和NH4＋
【答案】D
【解析】
中性微粒的电子数＝质子数，阳离子的电子数＝质子数－所带电荷数，阴离子的电子数＝质子数+所带电荷数，则A、H3O＋和OH－均含有10个电子，A不正确；B、CO和N2均含有14个电子，B不正确；C、HNO2和NO2－均含有24个电子，C不正确；D、CH3＋中含有8个电子，而NH4＋含有10个电子，D正确，答案选D。
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