1、第四章物质结构元素周期律第一节原子结构与元素周期表第1课时原 子 结 构1 12 2一、原子的构成一、原子的构成1.1.构成构成3 3(2)(2)关系关系:原子序数原子序数=核电荷数核电荷数=质子数质子数=核外电子数核外电子数(原原子电中性子电中性)4 4【微思考微思考】什么是质子或中子的相对质量什么是质子或中子的相对质量?提示提示:一个质子或中子的质量与一个质子或中子的质量与1212C C原子质量的原子质量的 (1.66(1.661010-27-27 kg)kg)相比较所得的数值。相比较所得的数值。1125 52.2.质量数质量数(1)(1)概念概念:质子和中子的相对质量都近似为质子和中子的
2、相对质量都近似为1,1,忽略电子忽略电子的质量的质量,将原子核内所有将原子核内所有_和和_的相对质量取近的相对质量取近似整数值相加似整数值相加,所得的数值叫做质量数。所得的数值叫做质量数。(2)(2)关系关系:质量数质量数(A)=_(A)=_质子质子中子中子质子数质子数(Z)+(Z)+中子数中子数(N)(N)6 6【巧判断巧判断】(1)(1)某种硫原子的中子数是某种硫原子的中子数是18,18,则其质量数是则其质量数是3434。()提示提示:。硫的质子数为。硫的质子数为16,16,根据质量数根据质量数=质子数质子数+中子中子数可知数可知,硫的质量数为硫的质量数为3434。7 7(2)(2)质量数
3、就是相对原子质量。质量数就是相对原子质量。()提示提示:。质量数是将原子核内所有质子和中子的相对。质量数是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质量取近似整数值相加所得,与相对原子质量不是同一与相对原子质量不是同一概念。概念。8 8二、核外电子排布二、核外电子排布1.1.电子层电子层(1)(1)概念概念:在多电子原子里在多电子原子里,把电子运动的把电子运动的_的的区域简化为区域简化为_,_,称作电子层。称作电子层。能量不同能量不同不连续的壳层不连续的壳层9 9(2)(2)不同电子层的表示及能量关系不同电子层的表示及能量关系各电子各电子层由内层由内到外到外电子层数电子层数1 12
4、 23 34 45 56 67 7字母代号字母代号K KL LM MN NO OP PQ Q离核远近离核远近由由_到到_能量高低能量高低由由_到到_近近远远低低高高1010【情境情境思考思考】洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜,洋葱切开后洋葱切开后,我们会我们会看到里面一层一层地呈现看到里面一层一层地呈现,电子层模型就类似于切开的电子层模型就类似于切开的洋葱。请思考洋葱。请思考:1111(1)(1)原子核周围是否真实存在这样的壳层原子核周围是否真实存在这样的壳层?提示提示:电子层不是真实存在的电子层不是真实存在的,是科学家为了表达形象是科学家为了表达形象,根据电子经常出现
5、的区域而设想的结构模型。根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。1212(2)(2)电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转?提示提示:电子在某一区域内做无规则运动。电子在某一区域内做无规则运动。13132.2.电子分层排布电子分层排布(1)(1)能量最低原理能量最低原理:核外电子总是优先排布在核外电子总是优先排布在_的电子层里的电子层里,然后然后再由里往外排布在再由里往外排布在_的电子层里的电子层里,即按即按KLMNKLMN顺序排列。顺序排列。能量最低能量最低能量逐步升高能量逐步升高1414(2)(2)电子层最多容纳的电子数电子层最多容纳的电子数各电子层最
6、多容纳各电子层最多容纳_个电子。如个电子。如K K、L L、M M、N N层最层最多容纳的电子数分别为多容纳的电子数分别为_。2n2n2 22 2、8 8、1818、32321515最外层电子数目最多不能超过最外层电子数目最多不能超过_个个(K(K层为最外层时不层为最外层时不能超过能超过_个个)。次外层最多能容纳的电子数不超过次外层最多能容纳的电子数不超过_个。个。8 82 218181616【做一做做一做】根据电子分层排布的原理根据电子分层排布的原理,写出写出3 3号、号、9 9号、号、1111号、号、1717号、号、1919号元素的原子结构示意图。号元素的原子结构示意图。1717提示提示:
7、18183.3.原子结构模型的演变原子结构模型的演变年代年代模型模型观点或理论观点或理论18031803年年道尔顿道尔顿模型模型原子是构成物质的基本粒子原子是构成物质的基本粒子,是坚实的、不可再分的实心是坚实的、不可再分的实心球。球。1919年代年代模型模型观点或理论观点或理论19041904年年汤姆孙汤姆孙模型模型原子是一个平均分布着正电荷原子是一个平均分布着正电荷的粒子的粒子,其中镶嵌着许多电子其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷中和了正电荷,从而形成了中从而形成了中性原子。性原子。2020年代年代模型模型观点或理论观点或理论19111911年年卢瑟福卢瑟福原子原子模型模型在原子的中心有一个带
8、正电在原子的中心有一个带正电荷的核荷的核,它的质量几乎等于它的质量几乎等于原子的全部质量原子的全部质量,电子在它电子在它的周围沿着不同的轨道运转的周围沿着不同的轨道运转,就像行星环绕太阳运转一样。就像行星环绕太阳运转一样。2121年代年代模型模型观点或理论观点或理论19131913年年玻尔原子玻尔原子模型模型电子在原子核外空间的一定电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速圆周运动。轨道上绕核做高速圆周运动。1926192619351935年年电子云电子云模型模型电子在原子核外很小的空间电子在原子核外很小的空间内做高速运动内做高速运动,其运动规律其运动规律与一般物体不同与一般物体不同,没有确定没
9、有确定的轨道。的轨道。2222【巧判断巧判断】(1)(1)汤姆孙原子模型理论认为原子是个实心球汤姆孙原子模型理论认为原子是个实心球,不可再不可再分。分。()提示提示:。道尔顿模型理论认为原子是个实心球。道尔顿模型理论认为原子是个实心球,不可不可再分。再分。2323(2)(2)电子云模型理论认为电子在原子核外运动没有固定电子云模型理论认为电子在原子核外运动没有固定轨道。轨道。()提示提示:。电子云模型理论认为电子的运动不同于一般。电子云模型理论认为电子的运动不同于一般物体的运动物体的运动,没有固定轨道。没有固定轨道。2424知识点核外电子的分层排布知识点核外电子的分层排布【重点释疑重点释疑】1.
10、1.原子核外电子排布规律及其之间的关系原子核外电子排布规律及其之间的关系252526262.2.原子核外电子排布的表示方法原子核外电子排布的表示方法(1)(1)原子结构示意图。原子结构示意图。2727小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。子数。弧线表示电子层。弧线表示电子层。弧线内数字表示该层中的电子数。弧线内数字表示该层中的电子数。2828(2)(2)离子结构示意图。离子结构示意图。当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时离子时,电子层数减少一层电子层数减少一层,形成与上一周期的稀有
11、气形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。体元素原子相同的电子层结构。如如 2929非金属元素的原子得电子形成简单离子时非金属元素的原子得电子形成简单离子时,形成和同形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。如如 3030【思考思考讨论讨论】(1)(1)当当M M层有电子时层有电子时,K,K、L L层是否一定充满电子层是否一定充满电子?当当N N层有层有电子时电子时,M,M层是否充满电子层是否充满电子?提示提示:当当M M层有电子时层有电子时,K,K、L L层一定充满电子层一定充满电子,当当N N层有电层有电子时子时,M,M层不一定充满。
12、层不一定充满。3131(2)M(2)M电子层最多容纳电子层最多容纳1818个电子个电子,钙原子的核外电子排布钙原子的核外电子排布不是不是 而是而是 ,请说明理由。请说明理由。3232提示提示:若钙原子的若钙原子的M M层排层排1010个电子个电子,此时此时M M层就成为最外层就成为最外层层,这和电子排布规律中的这和电子排布规律中的“最外层上排布的电子数不最外层上排布的电子数不能超过能超过8 8个个”相矛盾相矛盾,不符合电子排布的规律不符合电子排布的规律,即即M M层不层不是最外层时最多排是最外层时最多排1818个电子个电子,而它作为最外层时最多只而它作为最外层时最多只能排能排8 8个电子。个电
13、子。3333【案例示范案例示范】【典例典例1 1】(2019(2019济南高一检测济南高一检测)A)A元素的原子最外层元素的原子最外层电子数是电子数是a,a,次外层电子数是次外层电子数是b;Bb;B元素的原子元素的原子M M层电子数层电子数是是(a-b),L(a-b),L层电子数是层电子数是(a+ba+b),),则则A A、B B两元素形成化合物两元素形成化合物的化学式最可能表示为的化学式最可能表示为()A.BA.B3 3A A2 2B.BAB.BA2 2C.AC.A3 3B B2 2D.ABD.AB2 23434【思维建模思维建模】解答有关电子排布题的思维流程如下解答有关电子排布题的思维流程
14、如下:3535【解析解析】选选B B。因为。因为B B的的L L层电子数为层电子数为(a+b)(a+b)且有且有M M层层,所所以以a+b=8,a+b=8,又因又因A A原子最外层电子数为原子最外层电子数为a,a,次外层电子数为次外层电子数为b,b,且满足且满足a+b=8,a+b=8,所以所以A A原子有两个电子层原子有两个电子层,且且K K层为层为2 2个个电子电子,L,L层为层为6 6个电子个电子,所以所以a=6,b=2a=6,b=2。进而推知。进而推知B B的各电的各电子层上的电子数分别为子层上的电子数分别为2 2、8 8、4 4。即。即A A为为O,BO,B为为SiSi。A A、B B
15、两元素形成化合物的化学式最可能为两元素形成化合物的化学式最可能为SiOSiO2 2。3636【典例典例2 2】A A、B B两种原子两种原子,A,A的的M M电子层比电子层比B B的的M M电子层少电子层少3 3个电子个电子,B,B的的L L电子层电子数恰为电子层电子数恰为A A的的L L电子层电子数的电子层电子数的2 2倍。倍。A A和和B B分别是分别是()A.A.硅原子和钠原子硅原子和钠原子B.B.硼原子和氦原子硼原子和氦原子C.C.氯原子和碳原子氯原子和碳原子D.D.碳原子和铝原子碳原子和铝原子3737【解题指南解题指南】解答本题需注意以下两点解答本题需注意以下两点:(1)(1)提取有
16、用信息提取有用信息,“A,“A的的M M电子层比电子层比B B的的M M电子层少电子层少3 3个电个电子子”,说明说明B B元素的元素的M M电子层一定存在电子。电子层一定存在电子。(2)(2)当原子的当原子的M M电子层存在电子时电子层存在电子时,则则L L层一定为层一定为8 8个电子个电子。3838【解析解析】选选D D。A A原子的原子的M M层比层比B B原子的原子的M M层少层少3 3个电子个电子,B,B原子的原子的L L层电子数恰为层电子数恰为A A原子原子L L层电子数的层电子数的2 2倍倍,说明说明A A、B B为第二、第三周期元素为第二、第三周期元素;L;L层最多排层最多排8
17、 8个电子个电子,B,B原子的原子的L L层电子数恰为层电子数恰为A A原子原子L L层电子数的层电子数的2 2倍倍,说明说明B B原子的原子的L L层层有有8 8个电子个电子,A,A原子的原子的L L层有层有4 4个电子个电子,故故A A是碳原子是碳原子;A;A原子原子的的M M层比层比B B原子的原子的M M层少层少3 3个电子个电子,故故B B为铝原子。为铝原子。3939 【规律方法规律方法】1 11818号元素中号元素中1212类原子结构的特点类原子结构的特点(1)(1)最外层电子数为最外层电子数为1 1的原子有的原子有H H、LiLi、NaNa。(2)(2)最外层电子数为最外层电子数
18、为2 2的原子有的原子有HeHe、BeBe、MgMg。(3)(3)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有最外层电子数与次外层电子数相等的原子有BeBe、ArAr。4040(4)(4)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数2 2倍的原子是倍的原子是C C。(5)(5)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数3 3倍的原子是倍的原子是O O。(6)(6)最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数4 4倍的原子是倍的原子是NeNe。(7)(7)次外层电子数是最外层电子数次外层电子数是最外层电子数2 2倍的原子有倍的原子有LiLi、SiSi。4141(8)(8)内层
19、电子总数是最外层电子数内层电子总数是最外层电子数2 2倍的原子有倍的原子有LiLi、P P。(9)(9)电子层数与最外层电子数相等的原子有电子层数与最外层电子数相等的原子有H H、BeBe、AlAl。(10)(10)电子层数是最外层电子数电子层数是最外层电子数2 2倍的原子是倍的原子是LiLi。(11)(11)最外层电子数是电子层数最外层电子数是电子层数2 2倍的原子有倍的原子有HeHe、C C、S S。(12)(12)最外层电子数是电子层数最外层电子数是电子层数3 3倍的原子是倍的原子是O O。4242【迁移迁移应用应用】1.(20191.(2019南京师大附中高一检测南京师大附中高一检测)
20、下列各原子结构示下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是意图中所表示的核外电子排布正确的是()4343【解析解析】选选C C。A A项项,应先排满应先排满K K层再排层再排L L层层;B;B项与各层最项与各层最多排多排2n2n2 2个电子不符个电子不符,K,K层最多排层最多排2 2个电子个电子;D;D项不符合最项不符合最外层最多排外层最多排8 8个电子的规律。个电子的规律。44442.(20192.(2019长春高一检测长春高一检测)根据下列叙述根据下列叙述,写出元素名称写出元素名称并画出原子结构示意图。并画出原子结构示意图。信息信息元素名称元素名称原子结构示意图原子结构示意图A A
21、元素原子核外元素原子核外M M层电子数是层电子数是L L层电层电子数的一半子数的一半4545信息信息元素名称元素名称原子结构示意图原子结构示意图B B元素原子最外层元素原子最外层电子数是次外层电子数是次外层电子数的电子数的1.51.5倍倍C C元素元素+1+1价离子价离子C C+的电子层排布与的电子层排布与NeNe相同相同4646信息信息元素名称元素名称原子结构示意图原子结构示意图D D元素原子次外元素原子次外层电子数是最外层电子数是最外层电子数的层电子数的 134747【解析解析】L L层有层有8 8个电子个电子,则则M M层有层有4 4个电子个电子,故故A A为硅为硅 。当次外层为。当次外
22、层为K K层时层时,B,B元素原子最外层电子数则元素原子最外层电子数则为为3,3,是硼是硼 ;当次外层为当次外层为L L层时层时,B,B元素原子最外层元素原子最外层电子数为电子数为1.51.58=12,8=12,违背了排布规律违背了排布规律,故不可能。故不可能。C C元元素原子的质子数为素原子的质子数为10+1=11,10+1=11,故为钠故为钠 。当次外层为。当次外层为K K层时层时,D,D为氧为氧 ;当次外层为当次外层为L L层时层时,最外层则有最外层则有2424个电子个电子,故不可能。故不可能。4848答案答案:(从左到右从左到右,从上到下从上到下)硅硅 硼硼 钠钠 氧氧 4949【补偿
23、训练补偿训练】1.(20191.(2019长沙高一检测长沙高一检测)原子核外电子分层排布原子核外电子分层排布遵循一定数量规律并相互制约。下列说法中肯定错误遵循一定数量规律并相互制约。下列说法中肯定错误的是的是()A.A.某原子某原子K K层上只有一个电子层上只有一个电子5050B.B.某原子某原子M M层上电子数为层上电子数为L L层上电子数的层上电子数的4 4倍倍C.C.某离子某离子M M层上和层上和L L层上的电子数均为层上的电子数均为K K层的层的4 4倍倍D.D.某原子的核电荷数与最外层电子数相等某原子的核电荷数与最外层电子数相等5151【解析解析】选选B B。K K、L L、M M电
24、子层上最多容纳的电子数分电子层上最多容纳的电子数分别为别为2 2、8 8、18;K18;K层上可排层上可排1 1个电子个电子,也可排也可排2 2个电子个电子,所所以以A A项有可能项有可能;当当M M层上排有电子时层上排有电子时,L,L层上一定排满了层上一定排满了8 8个电子个电子,而而M M层上最多只能排层上最多只能排1818个电子个电子,又又1881884,4,所以所以B B项一定是错误的项一定是错误的;K;K层上最多只能排层上最多只能排2 2个电子个电子,2,24=8,4=8,即存在即存在M M层和层和L L层都为层都为8,8,所以所以C C项正确项正确;当当K K层作为最外电层作为最外
25、电子层时子层时,原子的核电荷数与最外层电子数相等原子的核电荷数与最外层电子数相等,如如H H、He,He,所以所以D D项正确。项正确。52522.(20192.(2019郑州高一检测郑州高一检测)核电荷数小于核电荷数小于1818的某元素的某元素X,X,其原子核外电子层数为其原子核外电子层数为a,a,最外层电子数为最外层电子数为(2a+1)(2a+1)。下。下列有关元素列有关元素X X的说法中的说法中,不正确的是不正确的是()A.A.元素元素X X的原子核内质子数为的原子核内质子数为(2a(2a2 2-1)-1)B.B.元素元素X X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂形成的单质既能作氧化剂又能
26、作还原剂C.C.元素元素X X形成的简单离子形成的简单离子,各电子层的电子数均达到各电子层的电子数均达到2n2n2 2(n(n表示电子层数表示电子层数)5353D.D.由元素由元素X X形成的某些化合物形成的某些化合物,可能具有杀菌、消毒的可能具有杀菌、消毒的作用作用5454【解析解析】选选C C。因电子层数不可能为小数。因电子层数不可能为小数,只能为整数只能为整数,根据题意根据题意,1a3,1a3,又因最外层电子数小于或等于又因最外层电子数小于或等于8,8,即即2a+18,2a+18,得得1a31a3。当。当a=1a=1时时,不成立不成立;当当a=2a=2时时,最外最外层电子数为层电子数为5
27、,5,元素元素X X为为N;N;当当a=3a=3时时,最外层电子数为最外层电子数为7,7,元元素素X X为为ClCl。当。当X X为氮元素时为氮元素时,质子数质子数=2a=2a2 2-1=2-1=22 22 2-1=7,-1=7,当当X X为氯元素时为氯元素时,质子数质子数=2a=2a2 2-1=2-1=23 32 2-1=17,A-1=17,A正确正确;由由X X的的5555单质为单质为ClCl2 2或或N N2 2,根据氧化还原规律可知根据氧化还原规律可知,中间价态的物中间价态的物质既具有氧化性又具有还原性质既具有氧化性又具有还原性,B,B正确正确;Cl;Cl-的核外电子的核外电子排布为排
28、布为 ,最外层电子数达不到最外层电子数达不到2n2n2 2,C,C错误错误;如果如果X X为为Cl,Cl,则可形成则可形成HClO,HClO,具有杀菌、消毒的作用具有杀菌、消毒的作用,D,D正确。正确。56563.X3.X、Y Y、Z Z为为1 11818号元素的三种元素号元素的三种元素,X,X原子的最外层原子的最外层电子数是次外层电子数的电子数是次外层电子数的2 2倍倍,Y,Y原子的次外层电子数是原子的次外层电子数是最外层电子数的最外层电子数的2 2倍倍,Z,Z原子的次外层电子数是最外层电原子的次外层电子数是最外层电子数的子数的4 4倍。则倍。则X X、Y Y、Z Z三种元素可能的组合是三种
29、元素可能的组合是()A.CA.C、SiSi、MgMgB.LiB.Li、C C、MgMgC.CC.C、MgMg、LiLiD.CD.C、O O、MgMg5757【解析解析】选选A A。短周期元素中。短周期元素中,最外层电子数是次外层最外层电子数是次外层电子数的电子数的2 2倍的元素是倍的元素是C,C,次外层电子数是最外层电子数次外层电子数是最外层电子数2 2倍的有倍的有LiLi和和Si,Si,次外层电子数是最外层电子数次外层电子数是最外层电子数4 4倍的是倍的是Mg,Mg,故答案为故答案为A A项。项。5858【素养提升素养提升】如图所示为原子核外电子运动的三维立体图如图所示为原子核外电子运动的三
30、维立体图:图中所有电子均已画出。图中所有电子均已画出。5959(1)(1)该图所描述的是哪种元素的原子该图所描述的是哪种元素的原子?提示提示:该原子共该原子共8 8个电子个电子,故属于氧元素。故属于氧元素。6060(2)(2)请用另一种形式表示该元素原子的电子排布。请用另一种形式表示该元素原子的电子排布。提示提示:6161【备选要点备选要点】等电子粒子等电子粒子(1)(1)利用元素排布寻找利用元素排布寻找“1010电子电子”微粒的方法微粒的方法6262(2)(2)利用元素排布寻找利用元素排布寻找“1818电子电子”微粒的方法微粒的方法6363【针对训练针对训练】1.(20191.(2019太原
31、高一检测太原高一检测)与与OHOH-具有相同质子数和电子具有相同质子数和电子数的粒子是数的粒子是()A.HA.H2 2O OB.FB.F-C.NaC.Na+D.NHD.NH3 36464【解析解析】选选B B。OHOH-具有具有9 9个质子个质子,10,10个电子个电子;H;H2 2O O 具有具有1010个质子个质子,10,10个电子个电子;F;F-具有具有9 9个质子个质子,10,10个电子个电子;Na;Na+具有具有1111个质子个质子,10,10个电子个电子;NH;NH3 3具有具有1010个质子个质子,10,10个电子。个电子。65652.2.用用A A+、B B-、C C2-2-、
32、D D、E E、F F和和G G分别表示含有分别表示含有1818个电子个电子的七种微粒的七种微粒(离子或分子离子或分子),),请回答请回答:(1)A(1)A元素是元素是_,B_,B元素是元素是_,C_,C元素是元素是_(_(用元素符号表示用元素符号表示)。(2)D(2)D是由两种元素组成的双原子分子是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是其分子式是_。6666【解析解析】常见的常见的18e18e-微粒有微粒有:阳离子阳离子:K:K+、CaCa2+2+;阴离子阴离子:P:P3-3-、S S2-2-、HSHS-、ClCl-;分子有分子有ArAr、HClHCl、H H2 2S S、PHPH3 3、SiHSiH4 4、F F2 2、H H2 2O O2 2等。结合题目所给条件可确定答案。等。结合题目所给条件可确定答案。答案答案:(1)K(1)KClClS S(2)HCl(2)HCl6767【课堂回眸课堂回眸】6868
