專題20原子的組成及排布規(guī)律

1、專題20 原子的組成及排布規(guī)律【知識框架】  【基礎(chǔ)回顧】 一、原子的構(gòu)成 （1）原子的組成  （2）符號中各數(shù)字的含義  （3）組成原子的各種微粒及相互關(guān)系 質(zhì)子數(shù)（Z）=核電荷數(shù)=原子序數(shù) 質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+ 中子數(shù)（N） 陽離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)-所帶電荷數(shù) 陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+所帶電荷數(shù) 二、核外電子排布 1、核外電子排布 （1）排布方式 分層排布，電子層由里到外依次是：第一、七層，符號分別對應(yīng)：K

2、、L、M、N、O、P、Q。 （2）排布規(guī)律 電子是在原子核外距核由近及遠(yuǎn)，能量由低至高的不同電子層上分層排布。 每層最多容納的電子數(shù)為2n2(n代表電子層數(shù))。 電子一般總是先排在能量低 的電子層里，即最先排在 K層，當(dāng) K 層排滿后，再排 L 層，依此類推。 最外層電子數(shù)不超過8個(或 2個)，次外層不超過18個，倒數(shù)第3層不超過32個。 2、構(gòu)造原理能量最低原理（選修內(nèi)容）  （1）能層與能級 能層 多電子原子的核外電子的能量是不同的。按電子的能量差異，可將核外電子分成不同的能層。原子核外電

3、子的每一個能層(序數(shù)為n)最多可容納的電子數(shù)為2n2。 能級 多電子原子中，同一能層的電子，能量也不同，還可以把它們分成能級。 （2）構(gòu)造原理 隨著原子核電荷數(shù)的遞增，基態(tài)原子的核外電子按照上圖中箭頭的方向依次排布，即1s,2s,2p,3s,3p,4s,3d,4p,5s,4d,5p該原理適用于絕大多數(shù)基態(tài)原子的核外電子排布。 【思考】 核外電子排布完全依照電子層順序排列嗎？ 核外電子排布的規(guī)律并不完全依據(jù)電子層順序，而是按能級順序進(jìn)行的。 （3）能量最低原理、基態(tài)與激發(fā)態(tài)光譜 能量最低原理 原子

4、的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)。 基態(tài)與激發(fā)態(tài) 原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，躍遷過程中伴隨著能量的變化。  光譜 光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱為原子光譜。利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為光譜分析。 （4）電子云與原子軌道 電子云 電子云是電子在核外空間各處出現(xiàn)概率的形象化描述。黑點(diǎn)密的地方表示電子出現(xiàn)的概率大，黑點(diǎn)疏的地方表示電子出現(xiàn)的概率小。 原子軌道

5、60;電子云輪廓圖給出了電子在核外經(jīng)常出現(xiàn)的區(qū)域。這種電子云輪廓圖稱為原子軌道。  泡利原理和洪特規(guī)則 A泡利原理 條件：當(dāng)電子在同一個軌道中排布時； 結(jié)論：1個軌道里最多容納2個電子，且自旋方向相反。 B洪特規(guī)則 條件：當(dāng)電子排布在同一能級的不同軌道時； 結(jié)論：總是優(yōu)先單獨(dú)占據(jù)一個軌道，而且自旋方向相同。 C基態(tài)原子的核外電子在原子軌道上排布要遵循三個原則：能量最低原理、泡利原理、洪特規(guī)則。 【技能方法】 核外電子排布與元素推斷 1、短周期核外電子排布規(guī)律 （1）

6、最外層電子數(shù)為1的原子有H、Li、Na； （2）最外層電子數(shù)為2的原子有He、Be、Mg； （3）最外層電子數(shù)與次外層電子數(shù)相等的原子有Be、Ar； （4）最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的原子是C； （5）最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的原子是O； （6）最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的原子是Ne； （7）次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、Si； （8）內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子有Li、P； （9）電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的原子有H、Be、Al； （10）電子層數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的

7、原子有Li； （11）最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的原子有He、C、S； （12）最外層電子數(shù)是電子層數(shù)3倍的原子有O。 2、熟記常見的等電子微粒 （1）常見“10e”微粒 分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4； 陽離子：Na、Mg2、Al3、H3O、NH4； 陰離子：F、O2、OH、NH2。 （2）常見“18e”微粒 分子：Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH； 陽離子：K、Ca2； 陰離子：Cl、S2、HS。 （3）其他等電子微粒 “14

8、e”：Si、N2、CO、C2H2、C22； “16e”：S、O2、C2H4、HCHO。 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1下列關(guān)于鈉元素的幾種表達(dá)式錯誤的是（） ANa的電子排布圖： BNa的結(jié)構(gòu)示意圖： CNa的電子排布式：1s22s22p63s1 DNa的簡化電子排布式：Na3s1 【答案】D 【解析】 Na的簡化電子排布式為Na3s1。即上一周期的稀有氣體元素符號該原子的價(jià)電子排布。 2【陜西省西安市鐵一中2015屆高三尖子班一?；瘜W(xué)試題】設(shè)某元素某原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下述論斷正確

9、的是（） A不能由此確定該元素的原子量 B這種元素的原子量為m+n C若碳原子質(zhì)量為W克，此原子的質(zhì)量為(m+n)W克 D核內(nèi)中子和質(zhì)子共同決定元素種類 【答案】A 【解析】 試題分析： A、由于該元素可能存在同位素，因此不能根據(jù)該原子確定該元素的相對原子質(zhì)量，A正確；B、根據(jù)A中分析可知不能確定該元素的原子量，B錯誤；C、若碳原子質(zhì)量為W克，此原子的質(zhì)量為(m+n)W/12克，C錯誤；D、核內(nèi)質(zhì)子數(shù)決定元素種類，與中子數(shù)無關(guān)系，D錯誤，答案選A。 考點(diǎn)：考查元素及元素組成的應(yīng)該判斷 3原子的核

10、電荷數(shù)小于18的某元素X，其原子的電子層數(shù)為n，最外層電子數(shù)為2n1，原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2n21。下列有關(guān)X的說法中不正確的是（） AX能形成化學(xué)式為X(OH)3的堿 BX能與某些金屬元素形成化合物 CX原子的最外層電子數(shù)和核電荷數(shù)肯定為奇數(shù) DX可能形成化學(xué)式為KXO3的鹽 【答案】A 【解析】 符合題意的元素X可能是氮或氯元素，A項(xiàng)不正確。 4某元素的一個原子形成的離子可表示為，下列說法正確的是（） A含有的中子數(shù)為ab B含有的電子數(shù)為an CX原子的質(zhì)量數(shù)為abn D1

11、個X原子的質(zhì)量約為 【答案】D 【解析】 中a表示質(zhì)子數(shù)，b表示質(zhì)量數(shù)，“n”表示X得到n個電子，則其含有的中子數(shù)為ba，電子數(shù)為an。1 mol的質(zhì)量約為b g，則1個X原子的質(zhì)量約為。 5【福建省福州市2015屆高三上學(xué)期期末質(zhì)量檢測】碘元素的一種核素可用于治療腫瘤。下列有關(guān)碘元素的說法正確的是（） A核外有72個電子 B與互為同素異形體 C能使淀粉溶液變藍(lán) D最外層電子數(shù)為7 【答案】D 【解析】 試題分析： A碘元素是53號元素，核外有53電子，錯誤；B與質(zhì)子數(shù)相同，

12、而中子數(shù)不同，互為同位素，錯誤；C碘單質(zhì)能使淀粉溶液變藍(lán)，而是原子，因此不能使淀粉溶液變藍(lán)，錯誤；D是鹵素的原子，最外層電子數(shù)為7，正確。 考點(diǎn)：考查碘元素的同位素原子的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及分類的知識。 【能力提升】 1【北京市第六十六中學(xué)2015屆高三上學(xué)期期中檢測】下列說法中正確的是（） A最外層有5個電子的原子都是非金屬原子 B最外層有2個電子的原子都是金屬原子 C非金屬元素呈現(xiàn)的最低化合價(jià)，其絕對值等于該元素原子的最外層電子數(shù) D非金屬元素呈現(xiàn)的最高化合價(jià)不超過該元素原子的最外層電子數(shù) 【答案】D 【解析

13、】 試題分析： A、最外層有5個電子的原子不都是非金屬原子，如Sb最外層5個電子，但是金屬元素，錯誤；B、最外層有2個電子的原子不都是金屬原子，如He屬于非金屬，錯誤；C、非金屬元素呈現(xiàn)的最低化合價(jià)，其絕對值等于8-該元素原子的最外層電子數(shù)，錯誤；D、非金屬元素呈現(xiàn)的最高化合價(jià)不超過該元素原子的最外層電子數(shù)，正確，答案選D。 考點(diǎn)：考查元素原子的最外層電子與化合價(jià)、金屬、非金屬的關(guān)系 2【遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校20142015學(xué)年度上學(xué)期期中測試】下列說法正確的是（）  含共價(jià)鍵的化合物一定是共價(jià)化合物  氣態(tài)單質(zhì)分子中一定含有共價(jià)鍵&#

14、160; 由非金屬元素組成的化合物可能是離子化合物  離子化合物中一定含有離子鍵  由不同元素組成的多原子分子里，一定只存在極性共價(jià)鍵 AB CD 【答案】C 【解析】 試題分析： 只含有共價(jià)鍵的化合物才是共價(jià)化合物，錯誤；氣態(tài)單質(zhì)中不一定含有共價(jià)鍵，如稀有氣體中不含任何化學(xué)鍵，錯誤； 由非金屬元素組成的化合物可能是離子化合物，如銨鹽，正確； 離子化合物中一定含有離子鍵，因?yàn)楹须x子鍵的化合物才是離子化合物，正確； 由不同元素組成的多原子分子里，不一定只存在極性共價(jià)鍵，如H2O2則存在非極性共價(jià)鍵，錯誤，答案選C。

15、 考點(diǎn)：考查化合物的類型、化學(xué)鍵類型的判斷 3某元素的一種同位素X的原子質(zhì)量數(shù)為A，含N個中子，它與1H原子組成HmX分子，在agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是（）     【答案】A 【解析】 X原子的質(zhì)子數(shù)為(AN)，一個HmX中所含的質(zhì)子數(shù)為(ANm)，HmX的摩爾質(zhì)量為(Am)gmol1，所以agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為。 4【遼寧省錦州市2015 屆高三上學(xué)期期末考試】某短周期金屬元素原子核外最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的 1.5 倍，下列說法正確的是（） A該元素的單質(zhì)性質(zhì)

16、活潑，具有較強(qiáng)的還原性，可以用于某些金屬冶煉 B該元素的單質(zhì)常溫下不與濃硫酸反應(yīng) C該元素的單質(zhì)無需特別保存，因?yàn)槠湫再|(zhì)穩(wěn)定，不易與空氣中的成分反應(yīng) D該元素的最高價(jià)氧化物對應(yīng)的水化物只能與酸反應(yīng) 【答案】A 【解析】 試題分析： 某短周期金屬元素原子核外最外層電子數(shù)是最內(nèi)層電子數(shù)的 1.5 倍，所以最外層電子數(shù)是3個，又因?yàn)槭墙饘伲允卿X元素。A、鋁是活潑的金屬，可發(fā)生鋁熱反應(yīng)，用于冶煉金屬，A正確；B、常溫下鋁遇濃硫酸發(fā)生鈍化，但鈍化是化學(xué)變化，B錯誤；C、鋁易被氧化為氧化鋁覆蓋在金屬鋁的表明而耐腐蝕，C錯誤；D、氫氧

17、化鋁是兩性氫氧化物，與強(qiáng)堿也反應(yīng)，D錯誤，答案選A。 考點(diǎn)：考查元素推斷的有關(guān)應(yīng)用 5【遼寧省撫順市第二中學(xué)2015屆高三上學(xué)期期中考試】甲乙丙丁4種物質(zhì)分別含2、3種元素，它們的分子中各含18個電子，甲是氣體氫化物，在水中分步電離出2種陰離子。下列推斷合理的是（） A某鈉鹽溶液含甲電離出的陰離子，則該溶液呈堿性，只能與酸反應(yīng) B乙與氧氣的摩爾質(zhì)量 相同，則乙一定含有極性鍵和非極性鍵 C丙中含有第二周期IVA族的元素，則丙一定是甲烷的同系物 D丁和甲中各元素的質(zhì)量比相同，則丁中一定含有-1價(jià)的元素 【答案】D 【解

18、析】 試題分析： 甲是18電子的氫化物，且其水溶液為二元弱酸，不難得出甲為H2S，乙與氧氣的摩爾質(zhì)量相同，可能為CH3OH、N2H4等符合，丙中含有第二周期IVA族的元素，可能為CH3OH，丁和甲中各元素質(zhì)量比相同，應(yīng)為H2O2，則A甲是18電子的氫化物，且其水溶液為二元弱酸，不難得出甲為H2S，某鈉鹽溶液若為NaHS溶液，其中含有HS-、OH-，但NaHS既能與鹽酸等反應(yīng)生成H2S，也能與NaOH反應(yīng)生成Na2S，故A錯誤；B氧氣的摩爾質(zhì)量為32g/mol，乙的摩爾質(zhì)量也為32g/mol，且含有18電子，CH3OH符合，CH3OH中只含有極性鍵無非極性鍵，故B錯誤；C第二

19、周期IVA族元素為C，如CH3OH符合，但CH3OH不是CH4的同系物，故C錯誤；DH2S中元素的質(zhì)量比為1：16，H2O2分子中元素的質(zhì)量比也為1：16，H2O2中氧元素的價(jià)態(tài)為一1價(jià)，故D正確，故選D。 考點(diǎn)：考查無機(jī)物的推斷。 【終極闖關(guān)】 1【湖南省岳陽市2015屆高三教學(xué)質(zhì)量檢測試卷（一）】X、Y、Z、W、R屬于短周期主族元素。X的原子半徑是短周期主族元素中最大的，Y元素的原子最外層電子數(shù)為m，次外層電子數(shù)為n，Z元素的原子L層電子數(shù)為mn，M層電子數(shù)為m-n，W元素與Z元素同主族，R元素原子與Y元素原子的核外電子數(shù)之比為2:1。下列敘述錯誤的是（）&#

20、160;AX與Y形成的兩種化合物中陰、陽離子的個數(shù)比均為12 BY的氫化物比R的氫化物穩(wěn)定，熔沸點(diǎn)高 CZ、W、R最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是：RWZ DRY2、WY2通入BaCl2溶液中均有白色沉淀生成 【答案】D 【解析】 試題分析： X、Y、Z、W、R屬于短周期主族元素。X的原子半徑是短周期主族元素中最大的，則X是Na。Y元素的原子最外層電子數(shù)為m，次外層電子數(shù)為n，Z元素的原子L層電子數(shù)為mn，M層電子數(shù)為m-n，則mn8，所以Y是第二周期元素，則n2，因此m6，所以Y是氧元素，Z是硅元素。W元素與Z元素同

21、主族，則W是碳元素。R元素原子與Y元素原子的核外電子數(shù)之比為2:1，則R是硫元素。則AX與Y形成的兩種化合物氧化鈉和過氧化鈉中陰、陽離子的個數(shù)比均為12，A正確；B氧元素的非金屬性強(qiáng)于S，則Y的氫化物水比S的氫化物穩(wěn)定，水分子間存在氫鍵，熔沸點(diǎn)高于H2S，B正確；C非金屬性越強(qiáng)，最高價(jià)氧化物水化物的酸性逐漸增強(qiáng)，非金屬性是SiCS，則Z、W、R最高價(jià)氧化物對應(yīng)水化物的酸性強(qiáng)弱順序是：RWZ，C正確；DCO2、SO2通入BaCl2溶液中均沒有白色沉淀生成，D錯誤，答案選D。 考點(diǎn)：考查元素推斷的有關(guān)應(yīng)用 2【2015新課標(biāo)卷理綜化學(xué)】W、X、Y、Z均為短周期主族元素，原子序數(shù)

22、依次增加，且原子核外L電子層的電子數(shù)分別為0、5、8、8，它們的最外層電子數(shù)之和為18。下列說法正確的是（） A單質(zhì)的沸點(diǎn)：WX B陰離子的還原性：WZ C氧化物的水化物的酸性：YZ DX與Y不能存在于同一離子化合物中 【答案】B 【解析】 W的L層無電子，則W是H元素；X的L層有5個電子，則X是N元素，Y與Z的L層都是8個電子，則二者都是第三周期元素。由“最外層電子數(shù)之和為18”可知Y與Z的最外層電子數(shù)之和為12。又因?yàn)閆的原子序數(shù)大于Y且均為主族元素，所以Y是P，Z是Cl元素。A、氫氣與氮?dú)舛际欠肿泳w，相對分子質(zhì)量大的

23、沸點(diǎn)高，沸點(diǎn)XW。錯誤；B、H元素的非金屬性比Cl弱，所以簡單陰離子的還原性WZ。正確；C、未指明是最高價(jià)氧化物的水化物，故不能判斷酸性（如：H3PO4HClO，但H3PO4HClO4）。錯誤；D、N與P可以同時存在于同一離子化合物中，如磷酸銨。錯誤 3【2015上?；瘜W(xué)】中國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會已確定第116號元素Lv的名稱為鉝。關(guān)于的敘述錯誤的是（） A原子序數(shù)116  B中子數(shù)177 C核外電子數(shù)116 D相對原子質(zhì)量293 【答案】D 【解析】 元素符號左下角表示的是原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于該元素的原子序數(shù)，所以該元素的原子序數(shù)是116，正確。B.在原子符號的左上角表示的該元素原子的質(zhì)量數(shù)，質(zhì)量數(shù)就是質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和，所以該原子的中子數(shù)是293-116=177，正確。C對于元素的原子來說，原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)等于原子核外的電子