江苏省高考化学专题5微观结构与物质的多样性第15讲原子结构化学键讲义（含解析）苏教版.docx

第15讲原子结构化学键考纲要求1.理解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子的构成。知道原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的数量关系。3.掌握118号元素的原子核外电子排布，能用原子结构示意图表示原子和简单离子的结构。4.知道化学键的含义。能用电子式表示一些常见物质的结构。5.能识别典型的离子化合物和共价化合物。考点一原子结构、核素1.原子构成(1)构成原子的微粒及作用原子(X)(2)微粒之间的关系原子中：质子数(Z)核电荷数核外电子数；质量数(A)质子数(Z)中子数(N)；阳离子的核外电子数质子数阳离子所带的电荷数；阴离子的核外电子数质子数阴离子所带的电荷数。(3)微粒符号周围数字的含义(4)两种相对原子质量原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)Ar(35Cl)a%Ar(37Cl)b%。2.元素、核素、同位素(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系(2)同位素的特征同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数(丰度)不变。(3)氢元素的三种核素H：名称为氕，不含中子；H：用字母D表示，名称为氘或重氢；H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。(4)几种重要核素的用途核素UCHHO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子3.核外电子排布(1)核外电子排布规律(2)原子结构示意图(3)核外电子排布与元素性质的关系金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子()(2)核聚变如HHHen，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化()(3)Cl与Cl得电子能力几乎相同()(4)一种核素只有一种质量数()(5)硫离子的结构示意图：()(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子()(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同()1.下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。(1)属于阴离子结构的粒子是_(填编号，下同)。(2)形成物质种数最多的元素的原子是_。(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是_。(4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是_。答案(1)(2)(3)(4)2.现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2、Fe3、O2、O3。按要求完成以下各题：(1)H、H分别是氢元素的一种_，它们互称为_。(2)互为同素异形体的微粒是_。(3)Fe2的中子数为_，核外电子数为_。(4)上述9种微粒中有_种核素，含有_种元素。答案(1)核素同位素(2)O2和O3(3)3024(4)75原子结构与同位素的认识误区(1)原子不一定都有中子，如H。(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH。(3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3与Na、F等，NH与OH等。(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如H与H；也可能具有相同的中子数，如C与O；也可能具有相同的质量数，如C与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H与C。(5)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。题组一元素、核素、同位素的含义及数量关系1.下列叙述正确的是()A.40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等B.某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素C.任何原子或离子的组成中都含有质子D.同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同答案C解析40K的质子数是19，中子数是21,40Ca的质子数是20，中子数是20，A项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，电子层排布相同，所以化学性质相同，但物理性质不同，D项错误。2.放射性元素碘-131(I)和铯-137(Cs)是核反应物中的主要元素。下列叙述正确的是()A.I和I的所有性质都相同B.Cs中含有的中子数比质子数多27C.Cs与I的中子数不同D.I与I是同素异形体答案BC解析I与I的物理性质不同，化学性质几乎相同，A项错误；Cs中含有的中子数比质子数多137555527，B项正确；Cs与I的中子数不同，分别是1375582、1315378，C项正确；I与I的质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项错误。3.某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在agHmX中所含原子的物质的量为_，所含中子的物质的量为_，所含质子数为_，所含电子数为_。答案(m1) molNmol(mAN)NA(mAN)NA求一定质量的某物质中粒子数的答题模板物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数题组二核外电子排布规律4.下列有关短周期元素原子的说法正确的是()A.当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个B.原子最外层上的电子数少于4个时，电子数越多，还原性越强C.原子核外电子中，最外层上的电子能量最高D.当最外层上的电子数变为4个时即达稳定结构答案C解析A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定的结构，可为2或8等，如He、Ar等，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子轨道全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。5.已知某粒子的结构示意图为。试回答：(1)当xy10时，该粒子为_(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。(2)当y8时，粒子可能为(填名称)：_、_、_、_、_。(3)写出y3与y7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：_。答案(1)原子(2)氩原子氯离子硫离子钾离子钙离子(答案合理即可)(3)Al(OH)33H=Al33H2O解析(1)当xy10时，x10y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y8时，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。(3)y3时粒子为铝原子，y7时粒子为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。考点二化学键、物质构成1.化学键(1)化学键的定义及分类(2)化学反应的本质：反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。2.离子键、共价键的比较离子键共价键非极性键极性键概念带相反电荷离子之间的相互作用原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子对不偏向任何一方原子共用电子对偏向一方原子形成条件活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键形成的物质离子化合物非金属单质(稀有气体除外)；某些共价化合物或离子化合物共价化合物或某些离子化合物3.电子式的书写方法(1)概念在元素符号周围用“”或“”来表示原子的最外层电子的式子。(2)书写方法(3)用电子式表示化合物的形成过程离子化合物如NaCl：。共价化合物如HCl：4.化学键与化合物的关系(1)化学键是相邻离子或原子间的一种强作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力()(2)所有物质中都存在化学键()解析惰性气体单原子分子中不存在化学键。(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键()解析AlCl3中Al与Cl形成共价键。(4)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键()解析卤化氢都是共价化合物，分子内都是共价键。(5)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键()(6)离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含离子键()请写出下列微粒的电子式(1)原子：Na_，Cl_。(2)简单离子：Na_，F_。(3)复杂离子：NH_，OH_。(4)离子化合物：MgCl2_，Na2O_，Na2O2_。(5)非金属单质及共价化合物：N2_，H2O_，H2O2_。答案(1)Na(2)Na(3)(4)(5)题组一规范书写电子式1.下列化学用语表示正确的是()A.F的结构示意图为B.CO2的电子式为C.NaCl的电子式为D.N2的结构式为NN答案AD解析CO2的电子式为，B项错误；NaCl的电子式为，C项错误；N2的结构式为NN，D项正确。2.下列电子式书写正确的是()A.NH3B.OHC.HClD.Na2O2答案D解析NH3的电子式为，A项错误；OH的电子式为，B项错误；HCl是共价化合物，电子式为，C项错误；Na2O2是离子化合物，电子式为，D项正确。3.已知NaH、NaCN、NaBH4均为离子化合物，分别写出三者的电子式：(1)NaH_；(2)NaCN_；(3)NaBH4_。答案(1)NaH(2)NaCN(3)4.根据下列几种共价化合物的结构式，书写电子式：(1)次氯酸(ClOH)_。(2)二硫化碳(S=C=S)_。(3)甲醛()_。(4)肼()_。答案(1)(2)(3)(4)电子式书写常见的四大误区题组二化学键类型与物质类别的关系5.下列化合物中，既有离子键，又有共价键的是()A.MgCl2B.Na2O2C.Cl2D.NH3H2O答案B解析A项中两个Cl与Mg2之间以离子键结合；B项中，Na与O之间以离子键结合，O中两氧原子之间以共价键结合；D项，NH3H2O是共价化合物。6.下列关于NaHSO4的说法中正确的是()A.因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是21C.NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键D.NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键答案D解析虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因而不能导电；NaHSO4固体中阳离子和阴离子(HSO)的个数比是11；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na、H和SO，破坏的是离子键和共价键。7.一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH33F2=NF33NH4F，其中NF3空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是()A.除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物B.NF3中各原子均满足8电子稳定结构C.NF3中只含极性共价键D.NH4F中既含有离子键又含有共价键答案A解析NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。判断离子化合物和共价化合物的三种方法题组三“8”电子稳定结构的判断8.下列分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是()A.C6H6B.HCNC.CO2D.N2答案C解析氢原子不满足8电子稳定结构，A、B项错误；N2是单质，不是化合物，D项错误。9.下列说法正确的是()A.1个乙烷分子中存在7对共用电子对B.NaOH和Na2O2中均含共价键和离子键C.将NaH溶于水，得到的水溶液能导电说明NaH是离子化合物D.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构答案AB解析A项，乙烷分子中含6个CH共价键和1个CC共价键，所以1个乙烷分子中存在7对共用电子对，正确；B项，NaOH的氢氧根离子中氢与氧之间存在共价键，Na2O2的过氧根离子中氧与氧之间存在非极性共价键，所以两者都是含共价键和离子键的离子化合物，正确；C项，NaH与水反应生成氢氧化钠和氢气，不是NaH本身发生电离，不能说明NaH是离子化合物，错误；D项，PCl3的分子中每个原子都达到8电子稳定结构，BCl3中，氯原子最外层达到8电子结构，硼原子只达到6电子结构，错误。8电子结构的判断方法(1)经验规律法凡符合最外层电子数|化合价|8的皆为8电子结构。原子序数5的原子不能形成8电子稳定结构。(2)试写结构法判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如COCl2可根据结构式判断各原子均为8电子稳定结构。N2，写出其电子式NN，判断两氮原子均满足8电子稳定结构。1.正误判断，正确的打“”，错误的打“”(1)中子数为10的氧原子：O()(2016江苏，2A)(2)Mg2的结构示意图：()(2016江苏，2B)(3)硫化钠的电子式：()(2016江苏，2C)(4)质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl()(2015江苏，2A)(5)氯离子(Cl)的结构示意图：()(2015江苏，2B)(6)氯分子的电子式：()(2015江苏，2C)(7)过氧化钠的电子式：()(2014江苏，2A)(8)质子数为35、中子数为45的溴原子：Br()(2014江苏，2B)(9)氢氧根离子的电子式：()(2013江苏，2B)(10)氯原子的结构示意图：()(2013江苏，2C)(11)中子数为146、质子数为92的铀(U)原子：U()(2013江苏，2D)(12)F的结构示意图：()(2012江苏，2B)(13)NH3的电子式：()(2012江苏，2D)2.(2018江苏，2)用化学用语表示NH3HCl=NH4Cl中的相关微粒，其中正确的是()A.中子数为8的氮原子：NB.HCl的电子式：C.NH3的结构式：D.Cl的结构示意图：答案C解析C项，NH3的结构式正确；A项，中子数为8的氮原子为N；B项，HCl是共价化合物，电子式为；D项，Cl的结构示意图为。3.(2017江苏，2)下列有关化学用语表示正确的是()A.质量数为31的磷原子：PB.氟原子的结构示意图：C.CaCl2的电子式：D.明矾的化学式：Al2(SO4)3答案A解析B项，氟原子的结构示意图为，错误；C项，CaCl2的电子式为，错误；D项，明矾化学式为KAl(SO4)212H2O，错误。一、单项选择题1.(2018盐城市高三上学期期中)下列有关化学用语表示正确的是()A.葡萄糖的结构简式：C6H12O6B.BCl3的电子式：C.硫离子的结构示意图：D.质量数为44，中子数为24的钙原子：Ca答案B解析A项，葡萄糖的结构简式：CH2OH(CHOH)4CHO，C6H12O6是葡萄糖的分子式，错误；B项，B最外层只有三个电子，BCl3的电子式：，正确；C项，硫离子核外有18个电子、最外层有8个电子，其离子结构示意图为，错误；D项，质量数为44，中子数为24的钙原子：Ca，错误。2.(2019苏州市高三期初调研)下列有关化学用语表示正确的是()A.含78个中子的碘原子：IB.氮原子的结构示意图：C.Na2S的电子式：D.乙醇的结构简式：C2H6O答案A解析A项，含78个中子的碘原子：I，正确；B项，氮原子的结构示意图：，错误；C项，Na2S是离子化合物，电子式：，错误；D项，乙醇的结构简式：CH3CH2OH，错误。3.下列化学用语表述正确的是()A.核内质子数为117、中子数为174的核素Ts可表示为：TsB.氯离子的结构示意图：C.COCl2的结构式为：D.CaO2的电子式为：答案C解析A项，核内质子数为117、中子数为174的核素Ts应表示为：Ts；B项，氯离子的结构示意图为；D项，CaO2的电子式为：。4.下列有关C、C、C说法错误的是()A.三者互为同位素B.是不同的核素C.化学性质完全不同D.其中的C和14N所含的质量数相等答案C解析A项，同位素是质子数相同，中子数不同的同种元素的不同核素，因此三者互为同位素，正确；C项，核外电子排布相同，即最外层电子数相同，化学性质相同，错误；D项，两者质量数相等，正确。5.北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。下列有关分析正确的是()A.K3C60中只有离子键B.K3C60中不含共价键C.该晶体在熔融状态下能导电D.C60与12C互为同素异形体答案C解析C60中两个碳原子之间含有共价键，A、B项错误；C项，该晶体属于离子化合物，熔融状态下能够导电，正确；D项，同素异形体研究的对象是单质，12C是原子，故错误。6.同主族元素形成的同一类型化合物，往往其结构和性质相似。PH4I是一种白色晶体，下列对PH4I的叙述中，正确的是()A.它是一种共价化合物B.它受热时，可能会分解产生有色气体C.它不可能与NaOH溶液反应D.它只含离子键答案B解析PH4I类比NH4Cl，不同点是分解产生HI，受热还会继续分解产生H2和I2(紫色)。7.月球上的每百吨He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素主要以He的形式存在。已知一个12C原子的质量为ag，一个He原子的质量为bg，NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是()A.He比He多一个中子B.氦元素的近似相对原子质量为3C.He的相对原子质量为D.He的摩尔质量为2bNA答案C解析He比He少一个中子，A错误；地球上氦元素主要以He的形式存在，所以氦元素的近似相对原子质量更接近4，B错误；He的相对原子质量为，C正确；He的摩尔质量为bNAgmol1，D错误。8.三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如图所示，已知其燃烧时P被氧化为P4O10，下列有关P4S3中的说法不正确的是()A.P4S3中磷元素为3价B.P4S3属于共价化合物C.P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S38O2P4O103SO2D.1molP4S3分子中含有9mol共价键答案A解析由题图可知只有一个P与3个S形成共价键，其余三个P只与1个S形成共价键，而每个S都与两个P形成共价键，则P4S3中S为2价，磷元素分别为3价、1价，故A错误；只含共价键的化合物为共价化合物，则P4S3属于共价化合物，故B正确；充分燃烧生成稳定的氧化物，则P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S38O2P4O103SO2，故C正确；由题图可知，1个P4S3分子中有6个PS、3个PP共价键，则1molP4S3分子中含有9mol共价键，故D正确。二、不定项选择题9.近年来，科学家合成了一系列具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n，常用作还原剂。已知最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6，它的熔点为150且熔融状态不导电，燃烧时放出大量的热量。Al2H6的球棍模型如图所示。下列说法正确的是()A.Al2H6中Al元素为3价，H元素为1价B.Al2H6中含有离子键和极性共价键C.Al2H6为离子化合物D.Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水答案AD解析在Al2H6中Al元素为3价，H元素为1价，A项正确；Al2H6中含有的化学键都是极性共价键，B项错误；Al2H6为共价化合物，C项错误；Al2H6在空气中完全燃烧，根据元素守恒可知燃烧产物为氧化铝和水，D项正确。10.下列各图中的大灰球代表原子序数从118号元素的原子实(原子实是原子除外最层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表共价键。下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是()ABCDNH3C2H4CCl4CO2答案C解析Cl原子核外最外层有7个电子，只有1个电子形成了共价键，还有6个电子未形成共用电子对，故CCl4的正确图示为。11.前四周期主族元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。已知：a、c同主族，a的原子最外层电子数是次外层的3倍，b的氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱，d的原子半径是第3周期中最小的，e是形成骨骼和牙齿的主要元素，且e单质能和水反应。下列分析错误的是()A.a的离子结构示意图为B.d与e形成化合物的电子式为C.c的最高价氧化物对应水化物的酸性强于d的最高价氧化物对应水化物的酸性D.b的氧化物为离子化合物，只含离子键，其晶体为离子晶体答案BC解析a原子最外层电子数是次外层的3倍，即a为氧；b的氧化物有两性，应为Al2O3，b为铝；第3周期中原子半径最小的是氯，进而确定d为氯，c为硫；形成骨骼和牙齿的主要元素是钙，据此可知e为钙。CaCl2的电子式为。12.X、Y均为短周期元素，且X为第A族元素，Y为第A族元素。下列说法正确的是()A.X的原子半径一定大于Y的原子半径B.由X、Y形成的共价化合物中所有原子都满足最外层为8电子结构C.X2Y既可能是离子化合物，也可能是共价化合物D.由X、Y组成的化合物中X、Y的原子个数之比不可能是11答案C解析如果X为H，则X的原子半径一定小于Y的原子半径，A、B两项均错误；X、Y组成的化合物，可以是H2O2、Na2O2，其原子个数之比为11，D项错误，C项正确。三、非选择题13.(1)现有下列10种物质：O2；H2；NH4NO3；Na2O2；Ba(OH)2；CH4；CO2；NaF；NH3；I2。其中既含离子键又含非极性键的是_(填序号，下同)；既含离子键又含极性键的是_；只含共价键的是_；只含离子键的是_。(2)X、Y两种主族元素能形成XY2型化合物，已知XY2中共有38个电子。若XY2为常见元素形成的离子化合物，则其电子式为_；若XY2为共价化合物，则其结构式为_。(3)氯化铝的物理性质非常特殊，如氯化铝的熔点为190，但在180就开始升华。据此判断，氯化铝是_(填“共价化合物”或“离子化合物”)，可以证明该判断正确的实验依据是_。(4)现有ag七种短周期元素，它们在元素周期表中的位置如图所示，请据此回答下列问题：元素的原子间最容易形成离子键的是_(填字母，下同)，容易形成共价键的是_。A.c和fB.b和gC.d和gD.b和e写出ag七种元素形成的所有原子都满足最外层为8电子结构的任意一种分子的分子式：_。答案(1)(2)S=C=S(3)共价化合物氯化铝在熔融状态下不能导电(4)BCCCl4(或PCl3，答案合理即可)解析(2)12型离子化合物中通常X为2价，Y为1价，故X可能是Mg2或Ca2，Y可能是H、F或Cl，结合XY2中含有38个电子可推出XY2为CaF2。12型共价化合物一般是碳族元素与氧族元素化合形成的，如CO2、CS2等，再由XY2中共有38个电子，可推出XY2为CS2。14.A、B、C、D、E五种粒子(分子或离子)