高 一 化 学 同 步 课 堂


原 子 结 构

一、学习目标

  1、运用原子构成的初步知识，进一步掌握构成原子的粒子间的关系，理解质量数和^A_ZX的含义。

  2、了解原子核外电子运动的特征。

  3、掌握核外电子排布的初步知识，能熟练地画出1—18号元素的原子结构示意图。

二、重点难点

  1、原子构成的核外电子排布的初步知识。

  2、构成原子的粒子间有什么关系。

  3、原子核外电子运动的特征：

三、例题分析

第一阶梯

  [例1]据报道某些建筑材料会产生放射性同位素氡²²²₈₆Rn,

从而对人体产生伤害。该同位素原子的中子数和质子数之差是（  ）

    A、136    B、50    C、86    D、222

  解析：

  根据构成原子的粒子间关系A=Z+N，求出N=222-86=136，则N-Z=136-86=50。

  答案：B

  [例2]正电子和负质子都属于反料子，它们跟普通电子、质子的质量和电量相等，但电性相反。科学家设

想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。反物质和对应的普通物质相遇会发生湮

灭，同时释放出巨大的能量。1999年欧洲和美国的一些科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原

子。这是人类探索反物质的一大进步。试推断下列说法错误的是（  ）

    A、反氢原子是由一个带负电的质子和一个带正电的电子构成的。

    B、反氢原子与普通氢原子相遇后会湮灭，同时放出能量。

    C、普通氢原子显电中性，反氢原子不显电中性。

    D、反氢原子的发现为人类开发无污染的新能源开辟了新的途径。

  解析：该题必须要先认真阅读和理解题给的信息，从而分析得出反氢原子也应显电中性。

  答案：C

  [例3]1998年7月8日，中国科学技术名称审定委员会公布了101—109号元素的中文定名。而早在1996年2

月，德国达姆施塔特重离子研究所就合成当时最重的人造元素，它是由⁷⁰₃₀Zn撞击²⁰⁸₈₂Pb的原子核，而产生

的一种新元素的原子并同时释放出一个中子。该元素原子的核电荷数为（  ）

    A、114    B、113    C、112    D、111

  解析：这是一道跨学科的综合题，应用物理上所学的核反应的知识，可推断出新元素原子核的核电荷数

应为30+82=112。

  答案：C

  [例4]有A和B两种元素的原子，A元素原子的M层比B元素原子的M层少3个电子，B元素原子的L层电子数恰

好是A元素原子L层电子数的2倍。A、B两元素分别是（ ）

    A．C和Cl    B．C和Al   C．Si和Na   D．Na和He

  解析:解答本题时必须明确，电子层不依赖电子的存在，即该层没有电子不能说没有此电子层。如氢原子

只有一个电子处在K层上，若受“激发”，该电子可跃迁到L或M层上。

  设x、y分别为A元素原子的L、M层的电子数，由题意可画出A、B两原子的电子层结构：

      K　 L　 　M

  A 　2　 x 　　y

  B 　2　 2x 　y+3

  因B原子M层上至少有3个电子，故L层上必须填满了8个电子，即x=4。因A原子L层上只有4个电子，故M层上

没有电子，y=0。所以，A、B分别为碳、铝。

      K 　L　 M

  A　 2 　4　 0

  B　 2 　8　 3

  本题也可将选项中的答案代入验证，从选项中求出答案。

  答案： B

  [例5]根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。

    ⑴A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半：          。

    ⑵B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍：           。

    ⑶C元素的单质在常温下可与水剧烈反应产生的气体能使带火星的木条复燃：         。

    ⑷D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的1／4：          。

  解析:

    ⑴L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为₁₄Si。

    ⑵当次外层为K层时，最外层电子数为3，是₅B；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5×8=12，违背了

排布规律，故不可能。

    ⑶单质在常温下与水剧烈反应产生O₂的是F₂。

    ⑷当次外层为K层时，D为₁₀Ne；当次外层为L层时，最外层则有32个电子，故不可能。

  [例6]美国等国家发射的航天器将我国研制的磁谱仪带入太空，其目的是探索反物质。反物质的主要特征

是电子带正电荷，质子带负电荷。以下表示反物质酸碱中和反应的通式是（    ）

    A．H^- + OH⁺ == H₂O          B．H⁺ + OH⁺ == H₂O

    C．H^- + OH^- == H₂O          D．H⁺ + OH^- == H₂O

  解析:由电子本身带负电荷在反物质中成为带正电荷，质子本身带正电荷在反物质中带负电荷，由此可推

H⁺在反物质中应为H^-，OH^-在反物质中应为OH⁺，故A正确。

  答案:A

第二阶梯

  [例1]据报道，上海某医院正在研究用放射性同位素碘¹²⁵₅₃I治疗肿瘤。该同位素原子核内的中子数与核

外电子数之差是（  ）

    A、72    B、19    C、53    D、125

  解析：此题是知识重点典型题。

  答案：B

  [例2]在1911年前后，新西兰物理学家E·卢瑟福把一束高速运动的a^-粒子（质量数为4的带两个正电荷的

氦原子核）射向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，由这些“实心球”紧密

排列而成金箔，竟被大多数a^-粒子通过，就像金箔不在那儿一样。但也有部分a^-粒子通过时发生偏移，或直

线弹回，根据以上现象回答：

  （1）a^-粒子顺利通过金箔说明_____________________________

  （2）a^-粒子偏移通过或直线弹回说明______________________

  解析：此题是新颖题型

  答案：高速运动的a^-粒子能通畅通过金箔说明：原子内有较大空间。高速运动的a^-粒子通过金箔发生偏移

或直线弹回说明：原子内部有带正荷的更小的粒子。

  [例3]已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b，它们的离子X^m+和Y^n-的核外电子排布相同，则下列关系式中

正确的是（ ）

    A、a=b+m+n     B、a=b-m+n    C、a=b+m-n    D、a=b-m-n

  解析：X^m+核外电子数为a-m个；Y^n-核外电子数为b+n个。因为X^m+与Y^n-的核外电子排布相同，即两离子核

外电子数相同，即a-m=b+n,所以a=b+n+m。

  答案：A

  [例4]α射线是由α粒子组成的，α粒子是一种没有核外电子的粒子，它带有2个单位的正电荷，它的质量

数等于4，由此可推断α粒子带有 个质子， 　　　个中子。

  解析:由于α粒子无核外电子，故显正电，其正电荷必然由核内质子产生，所以带2个单位的正电荷说明其

质子数是2。结合质子数、中子数与质量数的关系，可求出其中子数也是2。

  答案:2 2

  [例5]在1911年前后，新西兰出生的物理学家——卢瑟福把一束变速运动的α粒子（质量数为4的带2个单

位正电荷的质子粒）射向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而且这种“实

心球”紧密排列而成的金箔，竟让大多数α粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少量的

α粒子发生偏转或被笔直地弹回。根据以上叙述的实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论，试写

出其中的三点。

    A 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

    B 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；

    C 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

  解析:极薄的金箔，竟为变速运动的大多数α粒子畅通无阻地通过，证明原子不是实心的球体，内部有

“广阔”的空间。有极少数α粒子被笔直地弹回，证明了原子核的存在，但占原子极小的体积，否则大部分

α粒子不能畅通无阻地通过；同时证明金原子核的质量远大于α粒子质量，否则金原子核将有被α粒子弹出

的可能；还能证明金原子核所带电荷种类与α粒子相同，否则二者就会相互吸引；又能证明金原子核所带电

荷数远大于α粒子，否则偏转的就不会是α粒子，而是金原子核。

  答案:

    A．原子中存在原子核，且原子核只占原子体积的很小一部分；

    B．金原子核带正电荷，且电荷数远大于α粒子的电荷数，二者产生静电排斥作用；

    C．金原子的质量远大于α粒子的质量。

  [例6]你是怎样看待“原子结构模型”演变过程的，谈谈你对“科学发现”的认识。

  答案:

    ⑴科学的每一步发现都凝结着几代科学家的智慧与心血。　

    ⑵人类在追求“真理”的道路上是无止境的。

    ⑶科学上的“重大发现”往往都是建立在“假说”基础之上的。

第三阶梯

  [例1]原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星。这与铱（Ir）元素的原子核外电子数恰好相等，因此称

为“铱星计划”。已知铱的一种原子是¹⁹¹₇₇Ir,则其核内的中子数是（  ）

    A、77      B、114     C、191     D、268

  思路分析：本题是以全球卫星通讯为背影剧院的信息给予题，起点高，落点低。其实质是考查原子核中

质量数、质子数与中子数的关系，解答这类题时，首先要将¹⁹¹₇₇Ir与^A_ZX对照，找了A=191，Z=77，然后按照

公式；A=Z+N，求出N=A-Z=114。

  答案：B

  [例2]某粒子用符号^A_ZMⁿ⁺表示，下列关于该粒子的叙述正确的是（  ）

    A、所含质子数为（A-n）   B、所含中子数为（A-Z）

    C、所含电子数为（Z+n）   D、中子数-电子数=A-2Z+n

  思路分析：解答本题的关键是弄清粒子符号^A_ZMⁿ⁺表示的意义：M代表元素符号，A是该元素某原子的质量

数，Z是该原子的质子数，n+是该原子所带的正电荷数，即表示M原子失去n个电子。由于原子变成离子时，

只是最外层电子数的变化（一般），而原子核内的质子数和中子数不变，故A不正确，B是正确的。因原子

中，质子数=核外电子数Z，所以，^A_ZMⁿ⁺的电子数为：（Z-n）,C不正确。中子数-电子数=（A-Z）-（Z-n）

=A=2Z+n.

  答案：BD

  [例3]科学家设想在宇宙的某些部分可能存在“反物质”。所谓“反物质”是由“反粒子”构成的物质。

“反粒子”与其对应的正粒子质量相等电量相同，但电性相反。科学家们正在设法探寻“反物质”。近年

来，欧洲和美国的科研机构先后宣布，已分别制造出9个和7个反氢原子。这是人类探索反物质的一个大进

步。你推测反氢原子的结构是（  ）

    A、由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成

    B、由1个带负电荷的质子与1个带正电荷的电子构成

    C、由1个不带电的中子与1个带负电荷的电子构成

    D、由1个带负电荷的中子与1个带负电荷的电子构成

  思路分析：因氢原子是由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成，依题给信息，反氢原子由1个带

负电荷的质子和1个带正电荷的电子构成，故B符合题意。依⁴₂He同推出结果。

  答案：B

  [例4]核电荷数小于18的两种元素A、B，A原子最外层电子数为a个，次外层电子数为b个；原子M层电子数

为(a－b)个，L层为(a+b)个。则A是      元素，B是      元素。

  解析:本题的突破口在于B原子因M层存有电子，L层必然饱和，即(a+b)=8，而A原子次外层电子数为b，而

b＜8，故b只能等于2，是K层。b=2，则a=6。A是氧元素，B是硅元素。

  答案:氧 硅

  [例5]某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意

图是      。

  解析:设核电荷数 = 质子数 = Z，该元素原子的电子层数为m，最外层电子数为n，由题述知：Z=5m，Z=

3n，即Z=5m=3n，则m=3n／5。因原子最外层电子数不超过8个，即n≤8，n为1～8的正整数，故仅当n=5时，

m=3才合理。所以Z=15。

  答案:

  [例6]有若干克某金属，其原子核内共有3.5×6.02×10²³个中子，同质量的该金属和稀硫酸反应共有

0.2mol电子发生转移，生成6.02×10²²个阳离子，这些阳离子共有3.0×6.02×10²³个质子    。则该金属的

摩尔质量是         ，原子核内有      个质子，      个中子，元素符号为         。

  解析:该金属的物质的量为0.1mol，中子总数为3.5mol，质子总数为3.0mol，故该金属原子核内有30个质

子、35个中子。质量数 = 质子数 + 中子数 = 65，则该金属的近似相对原子质量为65，故摩尔质量为65g·

mol^-1。阳离子带2个单位正电荷，故为Zn。

  答案:65g·mol^-1 ，30 ，35 ，Zn

四、检测题

1、1992年，我国取得的重大科技成果之一是发现了三种元素的新原子，其中之一²⁰⁸₈₀Hg,它的中子

  数是（ ）

  A、80    B、128    C、208    D、288

2、据报道，具有放射性的钬¹⁶⁶₆₇Ho可有效地治闻肝癌，该原子的核的中子数与核外电子数之差是（ ）

  A、32      B、67     C、99    D、166

3、¹⁶₈O和¹⁸₈O原子的核外电子数（  ）

  A、前者多     B、前者小   C、二者相等    D、不能确定

4、原子核外的M电子层和L电子层最多可容纳的电子数是前者（  ）

  A、多     B、小    C、与后者相等    D、不能肯定

5、一种粒子的质子数和电子数分别与另一种粒子的质子数和电子数相同，则下列说法中错误的是（  ）

  A、可能是不同的原子 

  B、可能是不同的离子

  C、可能是不同的分子

  D、可能一种是分子，一种是离子

6、关于氢原子云图，下列说法正确的是（ ）

  A、一个小黑点代表一个电子

  B、小黑点表示电子运动的轨迹

  C、小黑点的疏密表示电子在核外空间出现的机会的多少

  D、氢原子电子云是圆形的

7、元素的化学性质主要决定于原子的（  ）

  A、质子数     B、中子数    C、核外电子数    D、最外层电子数

8、原子核外M电子层和L电子层最多可容纳的电子数，前者与后者的关系为（  ）

  A、大于    B、小于   C、等于    D、不能确定

9、某元素原子的最外层电子数为次外层电子数的3倍，则该元素原子核内的质子数为（  ）

  A、3     B、7     C、8     D、10

10、某元素的原子核外，1层上的电子数是其它电子层上电子数之和的2倍，则该原子的核电荷数为（ ）

  A、6         B、8          C、12            D、16

11、化学变化中，可能发生改变的是（  ）

  A、质子数     B、中子数    C、核外电子数    D、原子核

12、某元素气态氢化物含氢25%，该元素的氯化物对H₂的密度为77，该元素的原子核内含有6个中子，求该

  元素的相对原子质量？并确定该元素是什么元素？

13、物质的量浓度为0.4mol/L某金属阳离子Xⁿ⁺的溶液10mL,正好把60mL的0.1mol/L硫酸盐溶液中的硫酸

  根离子全部沉淀，则n等于？

14、请按下述要求填写元素的符号（只考虑1～18元素）：

    ⑴最外层电子数为1的原子有    。

    ⑵最外层电子数为2的原子有    。

    ⑶最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有    。

    ⑷最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是    。

    ⑸最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是     。

    ⑹最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是    。

    ⑺次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有    。　

    ⑻内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有    。　

    ⑼电子层数跟最外层电子数相等的原子有     。　

    ⑽电子层数是最外层电子数2倍的原子是    。

   (11) 最外层电子数是电子层数2倍的原子有    。

   (12) 最外层电子数是电子层数3倍的原子是    。

15、两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在核电荷数1～10的元素中，满足上述

关系的元素共有（ ）

    A．1对 B．2对 C．3对 D．4对

16、下列叙述正确的是（  ）

    A．稀有气体元素原子的最外层电子数都是8

    B．非金属元素原子的最外层电子数都大于4

    C．M层作次外层时可能容纳8个电子，也可能容纳18个电子

    D．电子云示意图是用高速照相机拍摄的照片

17、2gAO₃^2-中电子数比质子数多3.01×10²²个，则A的相对原子质量为    。

18、今有A、B、C、D四种元素，其中A元素是1826年一位法国青年科学家发现的。他在研究海水制盐时，往

剩余的副产物苦卤中通入Cl₂后发现溶液颜色变深，若经进一步提取，可得一种红棕色液体，有刺鼻的臭

味。B、C、D的原子电子层排布均不超过3层电子。D原子核内的质子数正好等于C原子核内质子数的2倍，而

它们最外电子层上的电子数恰好相等。D原子的最外电子层上电子数则是B原子核外电子数的6倍。请回答：

    ⑴四种元素分别是：A    ，B    ，C    ，D    。

    ⑵画出A元素原子的原子结构示意图：

    ⑶由上述元素组成的单质和两种氧化物可发生氧化还原反应，生成两种强酸，其反应方程式是    。

参考答案：

  1、B    2、A    3、C    4、A    5、D    6、C    7、D    8、A    9、C    10、AC

  11、C   12、12，C       13、n=3

  14、⑴H、Li、Na ⑵He、Be、Mg ⑶Be、Ar　⑷C ⑸O ⑹Ne　⑺Li、Si ⑻Li、P ⑼H、Be、Al

    　⑽Li (11)He、C、S (12)O

  15、B

  16、C

  17、32