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第一節 原子結構與元素周期表
第2課時：元素周期表 核素、同位素
第四章 物質結構 元素周期律
原子結構
01
核外電子排布
02
學習目標
1.通過舊知回顧、閱讀思考，了解質量數的概念，知道原子的結構及構成原子的微粒間的關系；
2.通過對比分析、討論交流，根據原子核外電子的排布規律，能畫出1 20號元素的原子和離子的結構示意圖，知道原子、陽離子、陰離子的質子數和核外電子數之間的關系；
3.通過分析與討論原子核外電子排布規律，了解預測、假設、模型等方法在科學家研究原子結構中的重要作用，體驗科學探究的過程，培養微觀探析與科學態度的化學核心素養。
豐富多彩的物質世界是由一百多種元素組成，那么這些元素之間是如何相互結合形成多種多樣的物質，元素的原子結構與元素周期表之間又有什么樣的關系呢？在初中我們學習過原子結構和元素周期表，知道原子結構和元素周期表揭示了元素之間的內在聯系，下面我們將繼續學習原子結構的相關知識，進一步探究原子結構與元素周期表之間的關系。
【原子結構模型的發展】
原子結構
原子結構
活動一、原子結構的探索歷程
1803年，道爾頓提出：構成物質的最小粒子是原子，原子是不可再分的實心球體。
1897年，湯姆生在原子內部發現了電子，人們終于拋棄了原子不可分割的陳舊觀念。
1911年，盧瑟福通過精密的實驗證明在原子中心有一個極小的核，電子繞核做高速旋轉。
實心球模型
棗糕模型
行星有核模型
原子結構
電子在核外做無規則的高速運轉
現代原子結構：
電子
中子
質子
原子核
原子結構
任務一、回顧初中學習的原子結構有關知識，查閱資料，簡述原子結
構的發展經歷了哪些過程？完成表跟內容。
年代 模型 觀點或理論
1803年
1904年
1911年
道爾頓模型
湯姆孫模型
盧瑟福原子模型
原子是構成物質的基本粒子，是堅實的、不可再分的實心球。
原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。
在原子的中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就像行星環繞太陽運轉一樣。
原子結構
年代 模型 觀點或理論
1913年
1926～1935年
玻爾原子模型
電子云模型
電子在原子核外很小的空間內做高速運動，其運動規律與一般物體不同，沒有確定的軌道。
電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速圓周運動
①原子結構模型是科學家根據科學猜想和分析，通過對原子結構的形象描摹而建
構的揭示原子本質的認知模型。人類認識原子的歷史是漫長的，也是無止境的。
②目前，科學家已經能利用電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡攝制顯示原子圖像的照
片。隨著現代科學技術的發展，人類對原子的認識過程還會不斷深化。
【溫馨提示】
原子結構
任務二、討論交流：原子結構模型的演變過程對我們有何啟示？
①化學認識發展的形式與科學認識發展的形式一樣,都是繼承、積累、突
破和革命。
②實驗方法是科學研究的一種重要方法,實驗手段的不斷進步是化學發展
的一個關鍵。
③科學研究、科學發現是無止境的。
對應訓練
【典例1】描述電子在原子核外空間具有確定半徑的軌道上繞核進行高速
圓周運動的原子模型是（ ）
A．玻爾電子分層排布模型 B．量子力學模型
C．湯姆遜“葡萄干布丁”模型 D．盧瑟福核式模型
A
【解析】 玻爾電子分層排布模型描述電子在原子核外空間具有確定半徑的軌道上繞核進行高速圓周運動，A項正確；量子力學模型：電子是一種微觀粒子，核外電子的運動與宏觀物體運動不同，沒有確定的方向和軌跡，只能用電子云描述它在原子核外空間某處出現機會（幾率）大小，B項錯誤；湯姆遜“葡萄干布丁”模型：原子呈圓球狀充斥著正電荷，而帶負電荷的電子則像一粒粒葡萄干一樣鑲嵌其中，C項錯誤；盧瑟福核式模型：在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉D項錯誤；故選A。
對應訓練
【典例2】表明原子具有復雜結構的發現是（ ）
①電子的發現； ②質量守恒定律的發現；
③元素放射性現象的發現；④空氣組成的發現
A．①② B．①③
C．①④ D．③④
B
【解析】 湯姆生發現了電子，認為原子是棗糕式模型；元素放射性現象的發現說明了原子具有內部結構，這些發現表明原子具有復雜結構。質量守恒定律的發現以及空氣組成的發現與原子具有復雜結構沒有關系。答案選B。
原子結構
活動二、認識原子結構
任務一、聯系初中所學原子結構的特點，觀察教材P92頁圖4-2，請描
述原子是怎樣構成的？
①原子是由原子核以及核外電子組成的，而原子核又
由質子和中子構成。
②相對于原子而言，原子核的體積很小，電子都在核
外進行高速運動；
③原子的質量幾乎都集中在原子核上，電子的質量可
以忽略，而質子和中子的質量近似相等。
帶電情況： ，質量1.6749×10-27kg
帶電情況： ，質量9.109×10-31kg
帶電情況： ，質量1.6726×10-27kg
質
子
中
子
(中心，帶正電)
(核外，帶負電)
原子核
核外電子
每個質子帶1單位正電荷
不帶電
每個電子帶1單位負電荷
核電荷數
決定原子的種類
質量很小，可忽略不計
【結論】原子質量≈原子核質量＝質子的質量+中子的質量
原子的質量主要集中在原子核上
原子結構
任務二、討論交流：構成原子的各種微粒在電性、質量等方面有和特點？
原子
原子結構
任務三、閱讀教材P92頁內容，思考什么是質量數？如何表示一個特定
的原子？
①質量數是忽略電子的質量，將核內所有質子和
中子的相對質量取近似整數值相加所得的數值。
②質量數用A表示，質子數用Z表示，中子數用
N表示，可以得到公式：A=Z+N。
③根據質量數的定義，我們可以用 的形式來表示一個特定的原子，即 表示
具有Z個質子，Z個電子和(A－Z)個中子的原子。如12C表示具有6個質子、6個電子、
6個中子的碳原子。
X
A
Z
—元素符號
質量數—
質子數—
原子結構
任務四、問題探究：以Na+和Cl-為例，回答簡單離子中各微觀粒子數
目有和特點？完成表格內容。
粒子符號 質子數(Z ) 質量數(A ) 中子數(N ） 電荷數 核外電子數
結論 ①陽離子： ②陰離子： Na+
11
23
Cl-
17
37
核外電子數＝質子數-電荷數
核外電子數＝質子數+電荷數
11 23 12 1 10
17 37 20 1 17
對應訓練
【典例1】下列關于具有放射性的 的說法正確的是（ ） A．是一種新元素 B．中子數是125
C．其化學性質與 有很大區別 D．質子數是53
D
【解析】A． 的質子數為53，為碘元素，不是新元素，A錯誤；B． 的中子數為125-53=72，B錯誤；C．元素的化學性質主要由最外層電子數決定， 與 屬于同一種元素，具有相同的電子層結構，化學性質相同，C錯誤；D． 左下角的數字53為質子數，所以 的質子數為53，D正確。答案選D。
對應訓練
【典例2】利用宇宙射線產生的放射性同位素碳-14來測定含碳物質
的年齡，叫碳-14測年。下列關于 的敘述不正確的是（ ）
A． 原子核外電子數為6 B． 原子核外中子數為14
C． 具有放射性 D． 與 化學性質基本相同
B
【解析】A． 原子的質子數為6，對原子來說，質子數=原子核外電子數，則其原子核外電子數為6，A正確；B． 原子的質量數為14，質子數為6，則核內中子數為14-6=8，核外不存在中子，B不正確；C． 是碳的放射性同位素，則 具有放射性，C正確；D． 與 互為同位素，二者的化學性質基本相同，則 與 的化學性質基本相同，D正確；故選B。
核外電子排布
核外電子排布
活動一、探究核外電子的分層排布規律
任務一、閱讀教材P92頁內容，結合原子結構的演變模型，思考什么
是電子層？
①在多電子的原子里，原子的核外電子
在原子核外的不同區域運動，我們將這
些不同的區域簡化為電子層。
②用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、
M、N、O、P、Q來表示由內向外的電
子層。
核外電子排布
③離核較近的電子層中的電子能量低，
所以電子總是由內向外排列的。
④電子層與電子能量的關系：
電子層序數 1 2 3 4 5 6 7
電子層符號 K L M N O P Q
電子離核距離 電子能量 由近及遠
由低到高
第一層
第二層
第三層
【小結】原子的核外電子運動情況—鈉原子為例
根據電子的能量差異和通常運動區域離核的遠近不同，將能量不同的電子運動區域稱為電子層。
核外電子排布
核外電子排布
任務二、結合教材P93頁“思考與討論”，觀察元素周期表中1～20號元
素的原子核外電子排布，思考原子核外電子排布有何特點和規律？
①1～20號元素的原子結構示意圖：
核外電子排布
②核外電子總是盡先排布在能量較低 的電子層，然后由里向外，依次排布在能量
逐步升高的電子層。
③每個電子層最多可以容納2×n2個電子；
④最外層最多可以容納8個電子（K層為最外層時，
最多容納2個）；次外層最多容納18個電子。
⑥核外電子排布規律是根據原子光譜和理論分析的結果而得出的，其中頁包括從
元素周期表得到的啟示。
⑤以上四條規律相互聯系和制約，一般以少為準，如K原子為 ，而不能寫
成 ，因為盡管第三層最多可排2×32＝18個，但作為最外層不能超過8個。
對應訓練
【典例1】下列關于核外電子層結構的說法中錯誤的是（ ）
A．N層為最外層時，最多只可容納8個電子
B．N層為最外層時，最多只可容納18個電子
C．不管L層是否是最外層，最多可容納8個電子
D．K層，最多只可容納2個電子
B
【解析】除K層外，當其它電子層為最外層時，最多只可容納8個電子，A正確；N層是第4層，原子核外最多容納32個電子，由于原子核外最外層是8個電子時是穩定結構，故當其為最外層時，最多只可容納8個電子，B錯誤；L層是第2電子層，不管L層是否是最外層，最多可容納8個電子，C正確；K層是原子核外的第1電子層，最多只可容納2個電子，D正確；故選項是B。
對應訓練
【典例2】A、B兩種原子，A的L電子層比B的M電子層少3個電子，
B的L電子層電子數恰為A的L電子層電子數的2倍。A和B分別是
（ ）
A．硅原子和鈉原子 B．硼原子和氦原子
C．碳原子和氯原子 D．碳原子和鋁原子
C
【解析】A的L層比B的M層少3個電子，B的L層電子數恰為A的L層電子數的2倍，說明A、B的核外電子層數分別為2、3；L層最多排8個電子，B的L層電子數恰為A的L層電子數的2倍，說明B的L層有8個電子，A的L層有4個電子，A是碳原子；A的L層比B的M層少3個電子，B為氯原子，故選C。
核外電子排布
活動二、探究核外電子排布的表示方法
任務一、討論交流：觀察教材P92頁圖4-1和圖4-2，結合原子結果示
意圖，思考結構示意圖的表示方法有什么特點？
①結構示意圖包括原子結構示意圖和離子結構示意圖。原子的結構示意圖：
+11
2 8 1
原子核
質子數或核電荷數
電子層
各層的電子數
小圓圈和圓圈內的符號及數字表示原子核及核內質子數；弧線表示電子層；弧線內數字表示該層中的電子數，核內質子數與核外電子數相等。
核外電子排布
②在離子結構示意圖中，核內質子數與核外電子數不相等。當主族中的金屬元
素原子失去最外層所有的電子變為離子時，電子層數減少一層，形成與上一周
期的稀有氣體元素原子相同的電子層結構。
如：
③非金屬元素的原子得電子形成簡單離子時，形成和同周期的稀有氣體元素原
子相同的電子層結構。
如：
核外電子排布
任務二、問題探究：洋蔥是我們非常熟悉的一種蔬菜，洋蔥切開后，
我們會看到里面一層一層地呈現，電子層模型就類似于切開的洋蔥。
請思考原子核周圍是否真實存在這樣的殼層？電子在原子核外是否沿
固定軌跡做高速旋轉？
①電子層不是真實存在的，是科
學家為了形象表達電子的運動情
況，根據電子經常出現的區域而設想的結構模型。
②宏觀物質與微觀電子運動是不同的，宏觀物體的運動可以準確地測定出它們在
某一時刻所處的位置及運動的速度，可以描畫它們的運動軌跡等。微觀粒子如電
子質量極小，在原子內某一極小區域繞核做無規則的高速運動。
對應訓練
【典例1】下列有關1~18號元素的原子核外電子排布規律的描述正確
的是（ ）
A．最外層電子數為1的金屬元素有3種
B．最外層電子數為2的元素一定是金屬元素
C．K層與L層電子數之比為1：2的元素有2種
D．最外層電子數為8的元素一定是稀有氣體元素
D
【解析】A. 1~18號元素中最外層電子數為1的金屬元素有Li、Na，共2種，A錯誤；B. 1~18號元素中最外層電子數為2的元素可能是He、Be、Mg，因此不一定是金屬元素，B錯誤；C. K層與L層電子數之比為1：2的元素只有C元素一種，C錯誤；D. 1~18號元素中最外層電子數為8的元素可能是Ne、Ar，二者都是稀有氣體元素，D正確；故合理選項是D。
對應訓練
【典例2】下列關于Na、Na+二種粒子的判斷中，正確的是（ ）
①核電荷數相同②核外電子數相等⑧電子層結構完全相同④質量幾
乎相等⑤質子數等⑥Na+比Na穩定
A．①④⑤ B．①③⑤⑥
C．①④⑤⑥ D．②⑧④
C
【解析】Na失去一個電子變為Na+，最外層電子數、電子層、核外電子數均發生改變，由于核電荷數=質子數，兩者均不變；由于原子的質量主要集中在原子核上，故失去一個電子對質量影響很小，質量幾乎相等；Na+具有8個電子的穩定結構，故比Na穩定。故①④⑤⑥正確。故選：C。
1．如圖表示的意義為：①道爾頓實心球式原子模型；②玻爾軌道式原
子模型；③湯姆生葡萄干面包式原子模型；④盧瑟福行星運轉式原子
模型．其中符合歷史演變順序的一組排列是（　　）
A．①②③④ B．③②①④ C．①③④② D．①③②④
① ② ③ ④
【解析】①1808年，英國科學家道爾頓提出了原子論認為原子是一個實心的球體； ②1913年玻爾提出軌道式原子模型；③1904年湯姆孫發現了電子，并提出的葡萄干面包原子模型；④1911年盧瑟福提出原子結構行星模型．
C
2．科學家于2000年發現了核電荷數為116的元素(Lv)。下列有關質量數
為293的Lv原子的描述錯誤的是（ ）
A．質子數為116 B．中子數為177
C．電子數為116 D．原子中質子數比中子數多61
【解析】由題意可知，質量數為293的Lv原子的質子數為116、中子數為293—116=177，原子中中子數比質子數多177—116=61，故D錯誤。
D
3．下列關于電子排布的說法正確的是（ ）
A．氧離子(O2-)的核電荷數與最外層電子數相等
B．在多電子的原子中，能量高的電子通常在離核近的區域內運動
C．核外電子總是先排在能量高的電子層上
D．某原子M層電子數為L層電子數的4倍
【解析】A． 氧離子的核電荷數為8，最外層電子數為8，二者相等，故A正確；B． 在多電子的原子中，能量高的電子通常在離核遠的區域內運動，故B錯誤；C． 核外電子總是先排在能量低的電子層上，故C錯誤；D． 若有M層，則L層一定排滿電子，L層為8個電子，而M層最多容納18個電子，若M層作為最外層電子，最多8個電子，故D錯誤；故選A。
A
4．下列敘述正確的是(　　)
A．兩種粒子，若核外電子排布完全相同，則其化學性質一定相同
B．凡單原子形成的離子，一定具有稀有氣體元素原子的核外電子排布
C．兩原子，如果核外電子排布相同，則一定屬于同種元素
D．陰離子的核外電子排布一定與比它原子序數小的稀有氣體元素原子
的核外電子排布相同
【解析】兩種粒子，若核外電子排布完全相同，則其化學性質不一定相同，例如鈉離子和氟離子，A項錯誤；凡單原子形成的離子，不一定具有稀有氣體元素原子的核外電子排布，例如H＋肯定不滿足稀有氣體元素原子的核外電子排布，B項錯誤；兩原子，如果核外電子排布相同，那么質子數相同，則一定屬于同種元素，C項正確；陰離子是原子得電子后的離子，則陰離子的核外電子排布與同周期的稀有氣體元素原子的核外電子排布相同，D項錯誤。
C
原子
結構
原子結構的探索歷程
原子核外
電子排布
構成原子的微粒及性質—質子、中子、電子
構成原子的微粒之間的關系—A=Z+N
原子的表示方法—
核外電子排布的表示方法—原子結構示意圖
X
A
Z
原子的構成
核外電子運動規律—高速無規則運動
電子層的表示方法及能量—由里到外升高

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