专题一 原子的组成与原子核外电子的排布（讲义）-《无机化学》(化工社）专题复习讲练测

专题1 原子的组成与原子核外电子的排布（讲义）-《无机化学》化工社-专题复习讲练测 一、考纲解读 1.理解原子中各微粒（质子、中子、电子）的电性、电量以及相对质量关系。 2.理解同位素的概念，能准确判断给定的原子是否互为同位素。 3.理解原子结构示意图的含义，能准确识别原子结构示意图中各部分。 二、知识点梳理 一、原子的组成 原子可以构成分子、形成离子或直接构成物质。原子非常小，其直径大约有千万分之一毫米;由居于原子中心的带正电的原子核和在核外做高速运动的带负电的电子构成; 这些电子绕着原子核高速运动，就像太阳系的行星绕着太阳运行一样。 原子核所带的正电荷数即核电荷数 (Z) 与原子核外电子所带的负电荷数相等，所以整个原子呈电中性。原子核由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电荷。所以原子核的正电荷数由质子数决定。 按核电荷数由小到大的顺序给元素编号，所得的序号称为该元素的原子序数。 在原子中， 原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数 不同种类的原子，核内的质子数与核外的电子数都不相同。 质子的质量为1.6726×10^−27kg，中子的质量为 1.6749 ×10^−27 kg，电子的质量为9.109×10^−31kg。由于电子的质量很小 (为质子质量的 1/1836)，所以原子的质量主要集中在原子核上。 相对原子质量是指以一个碳-12 (原子核内有 6 个质子和 6 个中子的一种碳原子即(_6^12)C)原子质量的 1/12 作为标准，任何一种原子的平均原子质量跟一个碳-12 原子质量的 1/12 的比值，称为该原子的相对原子质量。构成原子的三种粒子的基本物理数据。 质量数 (A) 是将原子内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加而得到的数值个质子和一个中子相对质量取近似整数值时均为 1，则 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 二、同位素 元素： 具有相同质子数(即核电荷数)的同一类原子的总称。 核素: 人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。 同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素。 同一种元素的各种同位素，在元素周期表上占有同一位置。物理性质略有差异，但化学性质几乎相同，因为质子数和核外电子数相同。 三、核外电子的运动状态 1.电子云 电子的运动和常见的宏观物体运动不同，并不是沿着一定的轨道绕核运动，没有确定的方向和轨迹，而是在原子核周围空间区域内飞速的运转，不能确定电子在某一瞬间所处的位置。电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼望在原子核的周围，称之为电子云。电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，图 1-2 为氢原子的电子云示意图。 从图 1-2 可以看出，氢原子的电子云呈球形对称。离核较近的区域小黑点比较密集，表示电子在该区域出现的机会较多;离核较远的区域小黑点相对稀疏，表示电子在该区城出现的机会较小。图中的一个个小黑点并不是表示原子核外的一个个电子，氢原子核外只有一个电子在绕原子核运动，这些小黑点形象地表明氢原子核外仅有的一个电子在核外空间出现的概率。 2.电子层 在多电子的原子中，各电子的能量是不同的。离原子核较近的区域内运动的电子能量较低，离原子核较远的区域内运动的电子能量较高。根据电子能量的差异和通常运动的区域离原子核远近的不同，将原子核外的电子运动区域分成不同的电子层。 按离原子核由近到远的顺序，依次称为第一电子层、第二电子层··第七电子层。习惯上用字母或序数 n 表示。目前发现的元素原子核外电子最少的为 1层，最多的为 7层。 离核越近的电子层能级越低，离核越远的电子层能级越高。n=1，即表示离核最近的电子层 (K 层)，其中的电子能量最低；n=2，则表示为第二电子层 (L 层); 以此类推。 四、核外电子的排布规律 1.排布规律 通常，离核较近的电子具有较低的能量，随着电子层数的增加，电子的能量越来越高。所以，电子是先从内层 (第一层) 排起的，当内层排满后再排外一层。 每层最多容纳的电子数为 2n^2个。 第一层不超过 2个，最外层电子数目不超过 8个 (K 层为最外层时不超过 2个)。 次外层电子数目不超过18 个，倒数第三层电子数目不超过 32 个。 核外电子的排布规律:每层最多容纳的电子数为 2n^2个 (见表 1-3) 2.原子结构示意图 通常用原子结构示意图来表示原子核电荷数和电子层的排布·(见图 1-3)。 原子结构示意图中的“ ”表示原子核； 圈内“十”号，表示质子所带电荷的性质； 圈内数字“11”，表示核内 11 个质子； 圈外弧线，表示电子层，弧线上的数字为该层容纳的电子的数目。 钠原子有 3 条弧线，表示有 3 个电子层。2、8、1 表示第一、第二、第三电子层分别有 2个、8个、1个电子。 原子结构示意图能够简洁、方便地表示原子的结构。1~18 号元素的原子结构示意图见图1-4。 三、真题练讲 1.(2021年云南省统一考试)下列有关电子云的叙述中，正确的是（ ） A. 电子云是用高速照相机拍摄的照片 B. 电子云图中的小黑点表示电子的个数 C. 电子云图说明离核越近的电子运动速度越快 D. 电子云图说明电子在原子核外的运动没有固定的轨道 【答案】D 【解析】电子云是对电子在核外空间运动状态的一种形象化描述，不是用高速照相机拍摄的照片；小黑点不表示电子个数；电子云图不能说明离核近的电子运动速度快，它主要体现电子在核外某区域出现的概率，说明电子在原子核外运动没有固定轨道。 2.(2021年河南省统一考试)某元素原子的最外层电子数为次外层电子数的 3 倍，则该元素原子核内质子数为（ ） A. 6 B. 8 C. 10 D. 16 【答案】B 【解析】若该元素有两个电子层，最外层电子数为次外层电子数的 3 倍，则次外层电子数为 2，最外层电子数为 6，质子数为 8。 3.(2021年浙江省统一考试)核外电子分层排布的主要原因是（ ） A. 电子的能量不同 B. 电子的质量不同 C. 电子的数量不同 D. 电子的大小不同 【答案】A 【解析】核外电子分层排布是因为电子能量不同，能量低的电子在离核较近的电子层，能量高的电子在离核较远的电子层。 4.(2020年浙江省统一考试)下列关于原子结构的说法中，不符合现代原子理论的是（ ） A. 原子的大部分体积是空的 B. 电子在原子核外高速运动 C. 原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里 D. 电子在原子核外的运动有确定的轨道 【答案】D 【解析】现代原子理论认为电子在原子核外的运动没有确定的轨道，是用电子云来描述电子在核外的概率分布。A 选项，原子内部大部分空间是空的是符合的；B 选项，电子在原子核外高速运动也是正确的；C 选项，原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在原子核里是正确的。 5.(2019年浙江省统一考试)下列原子中，最外层电子数最多的是（ ） A. Na B. Mg C. Al D. Cl 【答案】D 【解析】Na 最外层电子数为 1，Mg 最外层电子数为 2，Al 最外层电子数为 3，Cl 最外层电子数为 7。 四、限时练讲 1.下列分子中,有 3 个原子核和 10 个电子的是( ) A. N B. C. S D. HF 【答案】B 【解析】由题意可知,有3个原子核,一定有3 个原子,本题中有3个原子的是S和,再考虑有 10 个电子的是哪一个,S 原子核外有 16 个电子,超过了题意中的条件要求;H原子核外有1个电子,O原子核外有8 个电子,H,O分子是由2个H原子和1个0原子构成的,所以1个分子中共有 10 个电子，选项 B正确。 2.下列互为同位素的是（ ） A. H₂和 D₂ B. ¹⁶O 和 ¹⁸O C. H₂O 和 D₂O D. 金刚石和石墨 【答案】B 【解析】同位素是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。¹⁶O 和 ¹⁸O 质子数都是 8，中子数不同，互为同位素；H₂和 D₂是单质，不是原子；H₂O 和 D₂O 是化合物；金刚石和石墨是碳元素的不同单质，属于同素异形体。 3.氢有三种同位素，分别是氕（）、氘（）、氚（），下列说法正确的是（ ） A. 它们的质子数相同，中子数相同 B. 它们的质子数不同，中子数相同 C. 它们的质子数相同，中子数不同 D. 它们的质子数不同，中子数不同 【答案】C 【解析】氕、氘、氚都属于氢元素，质子数都为 1，氕没有中子，氘的中子数为 1，氚的中子数为 2，所以它们的质子数相同，中子数不同。 5.关于核外电子的运动状态，下列说法错误的是（ ） A. 同一原子中，不同电子层的电子能量不同 B. 电子云的形状与电子的能量有关 C. 电子在原子核外是分层排布的 D. 电子在原子核外做圆周运动 【答案】D 【解析】电子在原子核外不是做圆周运动，而是在一定的空间范围内做无规则的高速运动，在原子核外是分层排布的，同一原子中不同电子层电子能量不同，电子云的形状与电子能量有关。 6.下列关于核外电子排布规律的说法错误的是（ ） A. 各电子层最多容纳的电子数为 2n²（n 为电子层数） B. 最外层电子数不超过 8 个（K 层为最外层时不超过 2 个） C. 次外层电子数不超过 18 个 D. 核外电子总是先排满内层，再排外层，遵循能量从高到低的顺序 【答案】D 【解析】核外电子总是先排能量低的电子层，再排能量高的电子层，遵循能量从低到高的顺序，而不是从高到低的顺序。A、B、C 选项都是核外电子排布规律的正确表述。 7.在原子结构中，下列关系中一定正确的是 A.质子数=核电荷数 B.相对原子质量=质子数+中子数 C.质子数≠中子数 D.相对原子质量=质子数十核外电子数 【答案】A 【解析】在原子结构中，质子数一定等于核电荷数，A 选项正确。相对原子质量近似等于质子数 + 中子数，这里是近似关系，B 选项表述不够严谨。质子数不一定不等于中子数，例如氧 - 16 原子，质子数为 8，中子数也为 8，C 选项错误。相对原子质量近似等于质子数 + 中子数，而不是质子数 + 核外电子数，D 选项错误。 8.下列关于电子层能量高低与电子云伸展方向的说法正确的是（ ） A. 电子层能量高低与电子云伸展方向有关 B. 同一电子层不同伸展方向的电子云能量相同 C. 不同电子层的电子云伸展方向相同 D. 电子云伸展方向决定电子层的能量 【答案】B 【解析】同一电子层不同伸展方向的电子云能量相同，电子层能量高低主要取决于电子层的序号，与电子云伸展方向无关。 9.简述原子的组成。 【答案】原子是由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成。原子核一般由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。原子整体呈电中性，质子数等于核外电子数。 10.同位素的化学性质为何相似？ 【答案】同位素的化学性质相似是因为它们的质子数相同，原子核外电子的排布方式相同。化学反应主要是电子的得失或共用，而电子的排布取决于质子数，所以同位素化学性质相似。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.原子的组成：原子是由原子核和核外电子组成。原子核又由质子和中子构成。 质子：带一个单位正电荷，其质子数决定了元素的种类。 中子：不带电，中子数与质子数共同决定了原子的质量数。质量数（A）= 质子数（Z） + 中子数（N）。核外电子：带一个单位负电荷，围绕原子核做高速运动。 2.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。同位素具有相同的化学性质，因为它们的质子数相同，核外电子排布相同，但物理性质可能有所不同。 3.原子结构示意图：它直观地展示了原子的核电荷数和核外电子分层排布的情况。小圆圈和圈内的数字表示原子核及质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$