第三单元 人类对原子结构的认识（专项训练）化学苏教版2019必修第一册

第三单元　人类对原子结构的认识 题型01 人类认识原子结构的历程 题型02 原子的组成 题型03 原子核外电子排布 题型04 元素、核素和同位素的区别与关系 题型01 人类认识原子结构的历程 1．德谟克利特的古代原子学说 古希腊哲学家德谟克利特认为物质都是由不可分割的微粒即原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。 2．道尔顿的近代原子学说 19世纪初，英国科学家道尔顿提出了原子学说。他认为物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，它们在化学反应中保持本性不变。 3．汤姆生的“葡萄干面包式”的原子结构模型 1904年，英国物理学家汤姆生提出“葡萄干面包式”原子结构模型，他在1897年发现了原子中存在电子。 4．卢瑟福的带核原子结构模型 1911年，英国物理学家卢瑟福提出“有核模型”或“行星模型”。 他通过“α粒子散射实验”，推测原子中心存在原子核，带正电。电子带负电，在其周围高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。 5．玻尔的轨道原子结构模型 1913年，丹麦物理学家玻尔引入量子论观点。 他提出了新的原子结构模型：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 6．现代原子结构学说——电子云模型 原子结构理论在20世纪末和21世纪初又有了新的飞速发展。 【典例1】（24-25高二下·河南南阳·阶段练习）人类对原子结构的认识经历了一个漫长的、不断深化的过程。“原子”一词源自古希腊，希腊语中ATOM是不可再分的意思，古希腊哲学家认为原子是世间万物最小的粒子。对原子结构的认识以下模型说法错误的是 A．英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体 B．英国科学家汤姆孙提出“葡萄干布丁”的原子结构模型 C．英国物理学家拉瓦锡提出了原子结构核式模型 D．丹麦物理学家玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型 【变式1-1】（24-25高一上·河北唐山·期中）人类认识原子结构经历了漫长的历程，首先发现电子的科学家是 A．卢瑟福 B．玻尔 C．汤姆生 D．道尔顿 【变式1-2】（24-25高一上·天津南开·期中）进入近代，化学科学体系逐渐形成。下列关于化学发展史的说法正确的是 人物 拉瓦锡 阿伏加德罗 门捷列夫 道尔顿 贡献 A．提出原子学说 B．提出元素的概念 C．发现元素周期律 D．提出分子学说 A．A B．B C．C D．D 【变式1-3】（24-25高一上·上海·期中）原子结构模型的演变顺序正确的是 ①道尔顿模型  ②有核模型  ③葡萄干面包模型  ④德谟克利特的古典原子论 A．④①③② B．①②③④ C．①③②④ D．①③④② 题型02 原子的组成 1.原子的构成 原子的质量几乎都集中在原子核上。 2.质量数 ①质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值称为质量数。用符号A表示。 ②等量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 3. 符号X、、Xd＋、Xe中各个字母的含义 ①a表示元素X的质子数； ②b表示元素X的质量数； ③＋c表示元素X的化合价为＋c； ④d＋表示该离子带有d个单位的正电荷； ⑤e表示1个分子中含有e个X原子。 【典例2】（2025高一下·新疆·学业考试）氧元素有三种核素，其中O的中子数为 A．26 B．18 C．10 D．8 【变式2-1】（2024高一下·广东·学业考试）我国科研人员进行了核素的合成研究，该核素 A．质子数为204 B．质量数为89 C．中子数为115 D．核外电子数为204 【变式2-2】（24-25高一上·福建泉州·期中）在离子中原子的质量数为A，中子数为N，则含有的核外电子数为 A． B． C． D． 【变式2-3】（2025高一·全国·专题练习）已知R2-的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则mgR2-中含有电子的物质的量为 A．mol B． mol C．mol D．mol 【变式2-4】（24-25高一下·山东·阶段练习）许多核素有重要的用途，下列对应正确的组合是 ①考古中推断生物体的存在年代：        ②相对原子质量的标准原子： ③核反应堆的燃料：                    ④确定磷在植物中的作用部位： ⑤制造氢弹：、 A．①②③ B．①③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 题型03 原子核外电子排布 1．原子核外电子排布 (1)原子结构 (2)表示方法：原子结构示意图 如O：；　Mg：。 2．核外电子的分层排布 在多电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的，通常在离核近的区域运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。其关系如下： 电子层 (n)符号 1 　2 　3 　4 　5 　6 　7 K　L　M　N　O　P　Q 离核远近 能量高低 近―→远 低―→高 3.元素的化学性质与原子核外电子排布的关系 (1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但最外层电子数可能发生变化。 (2)化合价和核外电子排布的关系 ①活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价； ②活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。 【典例3】元素X的离子结构示意图为 ，元素Y的原子结构示意图为 ，则元素X与元素Y形成常见化合物的化学式为 A．XY和XY2 B．XY2和X2Y C．X2Y和XY D．X2Y和X2Y2 【变式3-1】（25-26高一·全国·假期作业）下列离子的核外电子排布与Ne原子相同的是 A．Na⁺ B．Cl⁻ C．K⁺ D．S²⁻ 【变式3-2】（24-25高一下·山东枣庄·期中）86号元素的不完整的原子结构示意图为，下列预测错误的是 A． B． C．该元素原子的中子数为86 D．该单质很难与其他物质发生反应 【变式3-3】下列化学符号表示同一种元素的是 ①    ②   ③    ④ A．①②③ B．①③ C．②③ D．全部 【变式3-4】Ⅰ．一同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示做出判断。 (1)若该粒子为中性微粒，则这种微粒的符号是 。 (2)若该粒子得到一个电子后变为中性原子，其原子很容易失去电子，则这种微粒的符号是 。 (3)若该微粒失去1个电子后，变为中性原子，其原子很容易得到1个电子，则这种微粒的符号是 。 Ⅱ．已知某微粒的结构示意图为。 (4)当x-y=10时，该微粒为 (填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。 (5)当y=8且x>15时，该微粒可能为 、 、 、 、 (填名称)。 题型04 元素、核素和同位素的区别与关系 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 具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素 范 围 宏观概念，对同类原子而言，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，或各数均不相同 同位素(之间)质量数不同，化学性质基本相同 实 例 氢元素、氧元素 H、H、N、C、 Mg是不同的核素 H、H、H为氢元素的同位素 【典例4】（24-25高一上·山东威海·期末）铀核裂变过程可表示为：，下列说法错误的是 A．原子核内有1个中子 B．和互为同位素，化学性质几乎相同 C．原子核内有88个中子，质量数为144 D．的质子数为36，是一种性质活泼的非金属元素 【变式4-1】（24-25高一上·四川德阳·期末）我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。涉及反应：。下列说法错误的是 A．、是两种不同的元素 B．原子符号可以表示为T C．的中子数为2 D．、粒子的质量不相同 【变式4-2】（24-25高一下·安徽芜湖·期中）可以作为核聚变材料，下列叙述错误的是 A．和是不同种元素 B．原子核内中子数为7 C．和互为同位素 D．可用于文物年代的测定 【变式4-3】（24-25高一上·湖南衡阳·期末）氟-29（）原子核与液氢靶相撞，敲除多余的质子，形成氧的一种稀有同位素——氧-28（）。下列有关说法正确的是 A．28O的质量为28g B．28O与28Si互为同位素 C．28O的中子数与质子数之差为12 D．上述将29F转化为28O的过程发生了化学变化 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三单元　人类对原子结构的认识 题型01 人类认识原子结构的历程 题型02 原子的组成 题型03 原子核外电子排布 题型04 元素、核素和同位素的区别与关系 题型01 人类认识原子结构的历程 1．德谟克利特的古代原子学说 古希腊哲学家德谟克利特认为物质都是由不可分割的微粒即原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。 2．道尔顿的近代原子学说 19世纪初，英国科学家道尔顿提出了原子学说。他认为物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，它们在化学反应中保持本性不变。 3．汤姆生的“葡萄干面包式”的原子结构模型 1904年，英国物理学家汤姆生提出“葡萄干面包式”原子结构模型，他在1897年发现了原子中存在电子。 4．卢瑟福的带核原子结构模型 1911年，英国物理学家卢瑟福提出“有核模型”或“行星模型”。 他通过“α粒子散射实验”，推测原子中心存在原子核，带正电。电子带负电，在其周围高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。 5．玻尔的轨道原子结构模型 1913年，丹麦物理学家玻尔引入量子论观点。 他提出了新的原子结构模型：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 6．现代原子结构学说——电子云模型 原子结构理论在20世纪末和21世纪初又有了新的飞速发展。 【典例1】（24-25高二下·河南南阳·阶段练习）人类对原子结构的认识经历了一个漫长的、不断深化的过程。“原子”一词源自古希腊，希腊语中ATOM是不可再分的意思，古希腊哲学家认为原子是世间万物最小的粒子。对原子结构的认识以下模型说法错误的是 A．英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体 B．英国科学家汤姆孙提出“葡萄干布丁”的原子结构模型 C．英国物理学家拉瓦锡提出了原子结构核式模型 D．丹麦物理学家玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型 【答案】C 【解析】A．英国科学家道尔顿认为，原子是不可分割的实心球体，A正确； B．英国科学家汤姆孙，在道尔顿对原子结构研究的基础上，提出“葡萄干布丁”的原子结构模型，B正确； C．提出原子结构核式模型的科学家是英国物理学家卢瑟福，拉瓦锡是法国化学家，主要贡献是提出质量守恒定律和推翻燃素说提出燃烧是物质与氧气结合的过程，揭示了氧气的核心作用‌，并未涉及原子结构模型的建立，C错误； D．丹麦物理学家玻尔在卢瑟福研究原子结构的基础上，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型，D正确； 故选C。 【变式1-1】（24-25高一上·河北唐山·期中）人类认识原子结构经历了漫长的历程，首先发现电子的科学家是 A．卢瑟福 B．玻尔 C．汤姆生 D．道尔顿 【答案】C 【解析】A．卢瑟福，提出了带核的行星模型，A不符合题意； B．玻尔，提出了电子分层排布的模型，B不符合题意； C．汤姆逊，发现了电子并提出了葡萄干面包模型，C符合题意； D．道尔顿，最早提出原子的实心球形模型，D不符合题意； 故选C。 【变式1-2】（24-25高一上·天津南开·期中）进入近代，化学科学体系逐渐形成。下列关于化学发展史的说法正确的是 人物 拉瓦锡 阿伏加德罗 门捷列夫 道尔顿 贡献 A．提出原子学说 B．提出元素的概念 C．发现元素周期律 D．提出分子学说 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．拉瓦锡提出氧化学说，使近代化学取得了革命性进展，A错误； B．阿伏加德罗提出分子学说，系统地解决了在物质组成和原子量测定方面存在的混乱问题，B错误； C．门捷列夫发现元素周期律，使化学研究变得有规律可循，C正确； D．道尔顿1803年提出原子学说，D错误； 故选C。 【变式1-3】（24-25高一上·上海·期中）原子结构模型的演变顺序正确的是 ①道尔顿模型  ②有核模型  ③葡萄干面包模型  ④德谟克利特的古典原子论 A．④①③② B．①②③④ C．①③②④ D．①③④② 【答案】A 【解析】④德谟克里特（约公元前460-公元前370）提出的古典原子论； ①1808年，英国科学家道尔顿提出了原子论； ③1904年汤姆孙提出的葡萄干面包原子模型； ②1911年卢瑟福提出原子结构有核模型； 故各阶段的先后顺序是④①③②。 故选A。 题型02 原子的组成 1.原子的构成 原子的质量几乎都集中在原子核上。 2.质量数 ①质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值称为质量数。用符号A表示。 ②等量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 3. 符号X、、Xd＋、Xe中各个字母的含义 ①a表示元素X的质子数； ②b表示元素X的质量数； ③＋c表示元素X的化合价为＋c； ④d＋表示该离子带有d个单位的正电荷； ⑤e表示1个分子中含有e个X原子。 【典例2】（2025高一下·新疆·学业考试）氧元素有三种核素，其中O的中子数为 A．26 B．18 C．10 D．8 【答案】C 【解析】同位素的表示形式为X，其中A为质量数，Z为质子数。中子数计算公式为N = A – Z，O的质量数A=18，质子数Z=8，因此中子数=18-8=10； 选C。 【变式2-1】（2024高一下·广东·学业考试）我国科研人员进行了核素的合成研究，该核素 A．质子数为204 B．质量数为89 C．中子数为115 D．核外电子数为204 【答案】C 【解析】A．质子数由左下角数字决定，为89，A错误； B．质量数为左上角数字204，B错误； C．中子数=质量数-质子数=204-89=115，C正确； D．核外电子数等于质子数（原子电中性），为89，D错误； 故答案选C。 【变式2-2】（24-25高一上·福建泉州·期中）在离子中原子的质量数为A，中子数为N，则含有的核外电子数为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】R原子的质子数为A-N，则该复杂阴离子的电子数：A-N+3×8+n，则含有的核外电子数为； 故选B。 【变式2-3】（2025高一·全国·专题练习）已知R2-的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则mgR2-中含有电子的物质的量为 A．mol B． mol C．mol D．mol 【答案】D 【解析】已知R2-的核内有n个中子，R原子的质量数为M，R2-含有的电子数为M-n+2，则mgR2-中含有电子的物质的量为，所以mgR2-阴离子含有的电子的物质的量为=mol； 答案选D。 【变式2-4】（24-25高一下·山东·阶段练习）许多核素有重要的用途，下列对应正确的组合是 ①考古中推断生物体的存在年代：        ②相对原子质量的标准原子： ③核反应堆的燃料：                    ④确定磷在植物中的作用部位： ⑤制造氢弹：、 A．①②③ B．①③④ C．①②③④ D．①②③④⑤ 【答案】D 【解析】①是一种放射性同位素，常用于碳定年法，通过测量生物体中的含量来推断其存在年代，正确； ②是相对原子质量的标准原子，其原子质量被定义为12，其他元素的相对原子质量均以基准，正确； ③是核反应堆中常用的燃料，因其具有可裂变性，能够通过核裂变释放大量能量，正确； ④是一种放射性同位素，常用于追踪磷在植物中的吸收和分布，从而确定其作用部位，正确； ⑤和是氢弹中的主要原料，通过核聚变反应释放巨大能量，正确； 故选D。 题型03 原子核外电子排布 1．原子核外电子排布 (1)原子结构 (2)表示方法：原子结构示意图 如O：；　Mg：。 2．核外电子的分层排布 在多电子的原子里，电子的能量并不相同。能量低的，通常在离核近的区域运动；能量高的，通常在离核远的区域运动。核外电子的分层运动，又叫核外电子的分层排布。其关系如下： 电子层 (n)符号 1 　2 　3 　4 　5 　6 　7 K　L　M　N　O　P　Q 离核远近 能量高低 近―→远 低―→高 3.元素的化学性质与原子核外电子排布的关系 (1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但最外层电子数可能发生变化。 (2)化合价和核外电子排布的关系 ①活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价； ②活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。 【典例3】元素X的离子结构示意图为 ，元素Y的原子结构示意图为 ，则元素X与元素Y形成常见化合物的化学式为 A．XY和XY2 B．XY2和X2Y C．X2Y和XY D．X2Y和X2Y2 【答案】D 【解析】元素X的离子结构示意图为，该离子为Na+，元素Y的原子结构示意图为，该原子为O原子，则X是Na，Y是O，Na与O可形成Na2O和Na2O2两种化合物； 故选D。 【变式3-1】（25-26高一·全国·假期作业）下列离子的核外电子排布与Ne原子相同的是 A．Na⁺ B．Cl⁻ C．K⁺ D．S²⁻ 【答案】A 【分析】Ne原子核外有10个电子。需计算各离子电子数： 【解析】A．（原子序数11）：失去1个电子变为，电子数=11−1=10，与Ne相同，故A正确； B．（原子序数17）：获得1个电子变为，电子数=17+1=18，与Ne不同，故B错误； C．（原子序数19）：失去1个电子变为，电子数=19−1=18，与Ne不同，故C错误； D．（原子序数16）：获得2个电子变为，电子数=16+2=18，与Ne不同，故D错误； 故选A。 【变式3-2】（24-25高一下·山东枣庄·期中）86号元素的不完整的原子结构示意图为，下列预测错误的是 A． B． C．该元素原子的中子数为86 D．该单质很难与其他物质发生反应 【答案】C 【解析】A．电子在电子层上排布时，一般是排满能量较低的能层，再排能量较高的能层，且每层容纳2n2个电子，则，A正确； B．原子序数是86，则核外有86个电子，且第一层排满为2个电子，第二层排满为8个电子，则b=86-2-8-18-32-18=8，B正确； C．由于不知道质量数，则不能计算其中的中子数，C错误； D．结合B分析可知，该原子满足最外层8电子稳定结构，比较稳定，其单质很难与其他物质发生反应，D正确； 故选C。 【变式3-3】下列化学符号表示同一种元素的是 ①    ②   ③    ④ A．①②③ B．①③ C．②③ D．全部 【答案】A 【解析】①②③表示的元素的核电荷数均为17，为氯元素；④表示的元素的核电荷数为18，为氩元素。故A正确； 故选：A。 【变式3-4】Ⅰ．一同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时，忘记在圆圈内标出其质子数，请你根据下面的提示做出判断。 (1)若该粒子为中性微粒，则这种微粒的符号是 。 (2)若该粒子得到一个电子后变为中性原子，其原子很容易失去电子，则这种微粒的符号是 。 (3)若该微粒失去1个电子后，变为中性原子，其原子很容易得到1个电子，则这种微粒的符号是 。 Ⅱ．已知某微粒的结构示意图为。 (4)当x-y=10时，该微粒为 (填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。 (5)当y=8且x>15时，该微粒可能为 、 、 、 、 (填名称)。 【答案】(1)Ne (2) (3) (4)原子 (5) 氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子 【解析】（1）若为中性微粒，说明核外电子数等于质子数，即该微粒质子数为10，为Ne原子； （2）若该微粒得到1个电子后变为中性原子，则该微粒带一个单位正电荷，其质子数为11，该微粒为； （3）若该微粒失去1个电子后变为中性原子，则该微粒带一个单位负电荷，其质子数为9，该微粒为； （4）x-y=10时，x=10+y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该微粒应为原子； （5）当y=8时，应为有18个电子的微粒，x>15，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。 题型04 元素、核素和同位素的区别与关系 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 具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素 范 围 宏观概念，对同类原子而言，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，或各数均不相同 同位素(之间)质量数不同，化学性质基本相同 实 例 氢元素、氧元素 H、H、N、C、 Mg是不同的核素 H、H、H为氢元素的同位素 【典例4】（24-25高一上·山东威海·期末）铀核裂变过程可表示为：，下列说法错误的是 A．原子核内有1个中子 B．和互为同位素，化学性质几乎相同 C．原子核内有88个中子，质量数为144 D．的质子数为36，是一种性质活泼的非金属元素 【答案】D 【分析】根据质量守恒可知， ，解得x = 144；，解得y =36，因此铀核裂变过程可表示为：，据此作答。 【解析】A．中子由1个中子组成，无质子，故A正确； B．和的质子数相同，中子数不同，互为同位素，同位素化学性质相同，故B正确； C．中子数等于质量数减去质子数，因此中子数=144-56=88，故C正确； D．根据分析可知，y =36，Kr是稀有气体，性质稳定，故D错误； 故答案选D。 【变式4-1】（24-25高一上·四川德阳·期末）我国在可控核聚变研究上处于世界领先水平。涉及反应：。下列说法错误的是 A．、是两种不同的元素 B．原子符号可以表示为T C．的中子数为2 D．、粒子的质量不相同 【答案】A 【解析】A．的质子数均为1，属于同一种元素（氢元素）的不同核素，A错误； B．是氢的同位素氚，符号为T，B正确； C．的中子数=质量数4−质子数2=2，C正确； D．、质量数分别为2和3，实际质量不同，D正确； 故选A。 【变式4-2】（24-25高一下·安徽芜湖·期中）可以作为核聚变材料，下列叙述错误的是 A．和是不同种元素 B．原子核内中子数为7 C．和互为同位素 D．可用于文物年代的测定 【答案】A 【解析】A．同位素是指质子数相同，中子数不同的同种元素的不同种原子，属于同种元素，A错误； B．中子数=质量数-质子数=13-6=7，B正确； C．13C和14C质子数相同、中子数不同，互为同位素，C正确； D．14C具有放射性，可用于测定文物年代，D正确； 故选A。 【变式4-3】（24-25高一上·湖南衡阳·期末）氟-29（）原子核与液氢靶相撞，敲除多余的质子，形成氧的一种稀有同位素——氧-28（）。下列有关说法正确的是 A．28O的质量为28g B．28O与28Si互为同位素 C．28O的中子数与质子数之差为12 D．上述将29F转化为28O的过程发生了化学变化 【答案】C 【解析】A．28O的质量数为28，其真实质量非常小，1mol28O的质量为28g，A错误； B．质子数相同而中子数不同的原子互为同位素，28O与28Si的质子数不同，不互为同位素，B错误； C．28O的质子数为8，中子数为20，故中子数与质子数之差为12，C正确； D．化学变化的最小微粒为原子，故将29F转化为28O的过程发生了质子的变化，不属于化学变化，D错误； 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$