聚焦原子結構直擊知識規律

殷永蘭

原子結構和相關性質規律是化學學習的基礎，也是高考重要的命題點，下面將對原子結構的核心知識進行深入分析，并總結知識規律。

一、原子的基本結構

原子是由原子核和核外電子兩部分組成，而原子核又由質子和中子兩部分組成。在學習原子結構時需要掌握原子的基本組成，并理解其中的兩個數量關系，即微粒之間的等量關系和數量關系，核電荷數=質子數=核外電子數，而質量數=質子數+中子數，前一式為原子的電中性關系式，而后一式是原子質量換算式，分析問題時可依據上述兩式來開展。

例1 已知某種元素對應的一種同位素為X，X的質量數為A，內含N個中子，與1H原子組成的分子為HmX，若現有HmX的質量a g，則所含有的質子的物質的量為（ ?）。

A.aA+mA-N+mmol B.aAA-Nmol

C. aA+mA-NmolD.aAA-N+mmol

解析 原子X質子數的確定可以根據數量關系A（質量數）=Z（質子數）+N（中子數）來獲得，即質子數為A-N，而分子的質子數等于原子內所有質子數之和，因此可以先求出單分子內的質子數，然后借助阿伏加德羅常數求出一定物質的量的分子中所含質子的物質的量。一個HmX分子所含有的質子數為A-N+m，而HmX的相對分子質量為A+m，則a g的HmX的物質的量為aA+mmol，所以對應的質子的物質的量為aA+mA-N+mmol，正確答案為A。

二、外延概念的關系辨析

質子數相同的同類原子稱之為元素，而與元素相關的外延概念包括核素和同位素，理解上述三者之間的相互關系，并能靈活運用分析是對該章節內容的基本要求。其中核素是具有一定數目質子和中子的一種原子，可用符號AZX來表示;而同位素指的是質子數相同但中子數不同，由同一種元素構成的不同原子，因此可將具有該特點的不同原子互稱為同位素。在分析該類外延概念問題時要嚴格按照概念定義，結合特點來辨析。

例2 下列選項是關于幾種微粒的說法，其中敘述錯誤的是（ ?）。

A. 13C和14C同屬一種元素，可以互稱為同位素

B. 1H和2H屬于不同的核素，但兩者的質子數相等

C. 14C和14N的質量數相等，但兩者的中子數不相等

D. 6Li和7Li的電子數和中子數均相等

解析 上述是分析微粒數關系和相關概念的考題，首先需要理解對應原子內部的組成，然后基于元素、核素和同位素的概念來分析。A選項中的13C和14C均為同一種碳元素，因此含有的質子數相等，只是中子數不相同，故為同位素關系;B選項中的1H和2H同樣為同一種元素組成，則質子數相同，因此可以稱之為H的兩種不同的核素;C選項中的14C和14N的質量數均為14，但由于是不同的元素組成，則質子數不等，根據數量關系“A（質量數）=Z（質子數）+N（中子數）”可知兩者的中子數不相等;D選項的6Li和7Li為鋰元素的兩種不同核素，兩者的質子數相等，核外電子數均為3，而中子數分別為3和4，故中子數不相等。根據上述分析可知選項D錯誤。

三、核外電子的排布規律

原子有原子核和核外電子兩部分組成，而電子在原子核外部并不是雜亂排布的，而是具有一定的規律性，掌握其排布規律對于微粒的性質研究極為重要。總體來說其排布規律分為三部分，即最內層的排布、中間層的排布和最外層的排布，其中最內層K層最多排2個，中間層最多容納2n2個（n表示電子層數，n>2），但次外層不超過18個，倒數第三層不超過32個，最外層電子數則不超過8個，K層為最外層時除外。因此在分析核外電子排布規律時需要嚴格按照排布規律進行。

例3 下列關于核外電子排布敘述一定不正確的是（ ?）。

A. 某一原子的K層上只存在一個電子

B. 某一原子的M層和L層上的電子數存在如下關系：n（M）=4n（L）

C. 某一離子的M層和L層與K層上的電子數有如下關系：n（M）=n（L）=4n（K）

D. 某一離子的核外電子數與最外層電子數之間存在相等關系

解析 本題目為核外電子排布規律的應用分析題，需要結合上述總結的三部分規律來分析。A選項中若K層為最外層，其上只有1個電子的形式是存在的，此時為氫原子;B選項中M層是L層上電子數的4倍，L層若排8個，則M層上就有32個，超過了18個，不符合中間層的排布規律，一定錯誤;C選項分析M層、L層與K層的電子數排布，若K層有兩個電子，則為2、8、8排布結構，可以為K+、Ca2+、Cl-等離子;D選項分析核電核數與最外層電子數關系，當離子為O2-時，則均為8，存在該對應關系。故選項B一定不正確。

四、電子層結構與元素周期表

微粒的核外電子排布與元素在周期表中的位置之間具有對應的關系，通過分析其電子排布可以確定元素的主族，進而確定元素的金屬或非金屬性，在學習該部分知識時除了需要利用電子的核外排布規律外，還需要綜合利用元素周期表中元素的分布規律和遞變規律。

例4 下列關于核電荷數為1～18的元素的敘述正確的是（ ?）。

A. 若元素最外層只有1個電子，則該元素必定不為非金屬元素

B. 若元素最外層有2個電子，則該元素必為金屬元素

C. 若原子核外各層的電子數均相等，則該元素必為非金屬元素

D. 若原子核外電子數為17，則更容易獲得電子，性質活潑

解析 上述分析元素核外電子排布和元素周期表的關系，A選項若為氫原子則其為非金屬，錯誤;B選項若為氦原子，則其為非金屬，錯誤;C選項若為2、2排布，則為鈹原子，錯誤;D選項為元素氯，容易獲得電子。所以正確選項為D。

（收稿日期：2018-12-10）