化学大一轮优选（全国通用）讲义：第19讲 原子结构 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第五章物质结构元素周期律第19讲原子结构考纲要求考情分析命题趋势1.了解元素、核素和同位素的含义.2.了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子排布。2017，海南卷，3T2016，全国卷甲，9T2016,四川卷，4T2016，江苏卷,2T预计2019年高考对本部分的考查仍将集中在各微粒数量间的关系，元素、核素、同位素三个基本概念的辨析,核外电子排布的表示方法，应用核外电子排布规律进行元素推断等。分值：2～3分考点一原子结构1．原子的构成2．原子中的等量关系（1）质量数(A)＝__质子数(Z）__＋__中子数(N）__。（2）质子数＝__原子序数__＝__核电荷数__＝__核外电子数__。3．同位素、核素（1)概念辨析:（2）同位素的特征：①相同存在形态的同位素，化学性质__几乎完全相同__,物理性质__不同__。②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般__不变__。（3)常见的重要核素及其应用核素eq\o\al(235，92)U__eq\o\al(14,6）C__eq\o\al(2，1)Heq\o\al(3，1)Heq\o\al(18，8）O用途核燃料用于考古断代制__氢弹__示踪原子eq\o（\s\up7(±x），\s\do5（\o\al（A,Z)X\o\al（n±，m）))中各符号的含义及应用1．判断正误，正确的划“√"，错误的划“×”。（1)34S原子核内中子数为16.(×）(2)D3O＋有11个质子、10个电子、8个中子.(×）(3)Oeq\o\al（2－,2）和S2－具有相同的质子数和电子数。(√）(4)eq\o\al（235,92)U和eq\o\al(238，92）U互为同位素,核反应属于化学变化。(×）(5)Heq\o\al（18，2)O的摩尔质量为20g·mol－1。（√）(1)并不是所有的原子核都由质子和中子构成，如：eq\o\al(1，1）H中不含中子.(2)只有核素才有质量数，质量数不适用于元素。质量数可以视为核素的近似相对原子质量。一同位素、同素异形体、同分异构体、同系物等“四同”的比较1．“四同"的比较同位素同素异形体同分异构体同系物概念质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同原子之间互为同位素同种元素组成的结构不同的单质之间互为同素异形体分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体结构相似,在分子组成上，相差一个或若干个CH2原子团的物质互称同系物对象原子之间单质之间一般为有机化合物之间有机化合物之间化学性质几乎完全相同相似,一定条件下可以相互转变可能相似也可能不同相似实例eq\o\al（1,1）H、eq\o\al(2，1）H、eq\o\al（3,1)H金刚石与石墨、C60乙酸与甲酸甲酯甲烷、乙烷、丙烷;乙烯、丙烯2．同位素的“六同三不同”[例1]下列说法中，正确的是(D）①eq\o\al（16,8）O与eq\o\al（18,8）O是不同的核素，因此分别由这两种原子构成的eq\o\al(16,8)O2与eq\o\al(18，8)O2化学性质不同②O2与O3互为同分异构体③C60与12C、14C互为同位素④科学家已发现了H3分子，H2与H3互为同素异形体⑤稀土元素eq\o\al(144,62）Sm与eq\o\al(150,62）Sm的质量数不同,属于两种元素⑥H2O与D2O互称同素异形体⑦eq\o\al（48，22）Ti和eq\o\al(50，22)Ti质子数相同，互为同位素⑧eq\o\al（1，1)H2、eq\o\al（2,1）H2、eq\o\al(3，1）H2互为同位素A．④⑥ B．③⑦C．②⑧ D．④⑦解析①eq\o\al(16,)8O2与eq\o\al（18，）8O2物理性质不同，化学性质相似，错误；②O2与O3互为同素异形体，错误；③C60是单质，12C、14C是两种不同的核素,错误；④H2与H3是H元素形成的两种不同单质，正确；⑤eq\o\al(144,62）Sm与eq\o\al(150，62)Sm质子数相同，是同种元素，错误；⑥同素异形体是对单质而言的,错误；⑦eq\o\al（48，22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti质子数相同，质量数不同，互为同位素，正确；⑧eq\o\al（1，1)H2、eq\o\al（2,1)H2、eq\o\al（3,1)H2是单质而不是核素，错误。二关于微粒数目及“量”的计算1．四“量”的比较原子质量原子的相对原子质量元素的相对原子质量质量数定义指某元素某种核素的一个原子的真实质量一个原子的真实质量与一个eq\o\al（12,6)C原子质量的eq\f(1,12)的比值该元素各种核素原子的相对原子质量与其在自然界中所占原子个数百分比的乘积之和一个原子核内质子数与中子数的和实例一个eq\o\al（16,8)O原子的质量是2。657×10－26kgeq\o\al（16，8）O的相对原子质量约为16M＝M1a％＋M2b％＋…(其中a%＋b%＋…＝1eq\o\al（18,8)O的质量数为18备注某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量2．原子、离子中粒子间的数量关系（1）质子数＝核电荷数＝原子序数。（2）离子电荷＝质子数－核外电子数。(3）质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数（N）.（4）阳离子的质子数（Z）＝阳离子的核外电子数＋阳离子的电荷数。(5)阴离子的质子数(Z)＝阴离子的核外电子数－阴离子的电荷数。［例2]某元素的一种原子X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是(A）A．eq\f（a，A＋m)（A－N＋m)mol B．eq\f（a,A）（A－N)molC．eq\f（a，A＋m)（A－N)mol D．eq\f（a,A)(A－N＋m)mol［例1]中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为。关于eq\o\al（293，116）Lv的叙述错误的是(）A．原子序数116 B．中子数177C．核外电子数116 D．相对原子质量293［答题送检］来自阅卷名师报告错误致错原因扣分B对原子组成中eq\o\al(A，Z)X的A、Z的含义混淆不清－6[解析］由原子结构表达式的含义知：eq\o\al(293,116)Lv的原子序数、核外电子数均为116,中子数为293－116＝177，293是该原子的质量数而非相对原子质量。[答案］D1．重水（D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是(C)A．氘(D)原子核外有1个电子B．H与D互称同位素C．H2O与D2O互称同素异形体D．Heq\o\al（18,2)O与D2O的相对分子质量相同1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。（1)（2017·江苏卷）质量数为31的磷原子：eq\o\al（31,15)P。(√）（2)(2017·北京卷）中子数为176的Ts核素符号是eq\o\al（176,117）Ts.(×）(3）质子数为17、中子数为20的氯原子：eq\o\al（20,17）Cl。(×）(4)eq\o\al（35,17)Cl与eq\o\al（37,17)Cl的得电子能力相同。（√)2．（双选）下列指定微粒的数目相等的是(BD)A．等物质的量的水与重水含有的中子数B．等质量的乙烯和丙烯中含有的共用电子对数C．同温、同压、同体积的CO和NO含有的质子数D．等物质的量的铁和铝分别与足量氯气完全反应时转移的电子数3．（2017·海南卷)下列分子中，其中子总数为24的是（D）A．18O3 B．2H217O2C．14N16O2 D．14C16O解析A项，18O3分子中含有的中子数为（18－8）×3＝30,错误；B项，2Heq\o\al(17,2)O2分子中含有的中子数为(2－1)×2＋(17－8)×2＝20，错误；C项，14N16O2分子中含有的中子数为（14－7)＋（16－8)×2＝23,错误;D项,14C16O2分子中含有的中子数为(14－6)＋(16－8）×2＝24，正确.考点二原子核外电子的排布1．同一种原子中各电子层之间的关系电子层数(n）1234567符号KLMNOPQ电子层能量的关系（由低到高）从K→Q能量逐渐__升高__电子层离核远近的关系（由近到远)从K→Q离核越来__越远__2．原子核外电子排布规律（1）核外电子一般总是尽先排布在__能量较低__的电子层里。（2)每个电子层最多容纳的电子数为__2n2__个。(3）最外层最多容纳电子数不超过__8__个（K层为最外层时不超过__2__个)。(4)次外层最多容纳的电子数目不超过__18__个，倒数第三层不超过__32__个。3．核外电子排布的表示方法：原子或离子结构示意图1．判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”。(1）电子的能量越低，运动区域离核越远。（×）(2)稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子。（×）(3)硫离子的结构示意图：。(×）(4)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍（a>1),则该原子核外电子排布只有两层。(√)（5）最外层电子数相同的元素，其化学性质一定相同。（×）2．两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，则在周期表的前10号元素中,满足上述关系的元素共有（B)A．1对 B．2对C．3对 D．4对核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一，不能孤立地应用其中一条。如当M层不是最外层时，最多排布的电子数为2×32＝18个；而当它是最外层时，则最多只能排布8个电子.寻找10电子和18电子微粒的思维模板1．10电子微粒：以Ne为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的金属元素形成的微粒。2．18电子微粒：以Ar为核心，推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的金属元素形成的微粒.CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……分子离子一核18电子ArK＋、Ca2＋、Cl－、S2－二核18电子F2、HClOeq\o\al（2－,2)、HS－三核18电子H2S—四核18电子PH3、H2O2—五核18电子SiH4、CH3F、NH2O—六核18电子N2H4、CH3OH—其他微粒C2H6、CH3NH2N2Heq\o\al（＋,5）、N2Heq\o\al(2＋，6)［例1]已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)：(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,请写出A、D的电子式：A____，D__H∶eq\o（O，\s\up4（··），\s\do5(··))∶H__。（2）如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。①A与B在溶液中反应的离子方程式为__HS－＋OH－=S2－＋H2O__。②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是__OH－〉S2－__(用化学式或离子符号表示）。［例1］(2016·全国卷甲)a、b、c、d为短周期元素，a的原子中只有1个电子,b2－和c＋离子的电子层结构相同，d与b同族。下列叙述错误的是（）A．a与其他三种元素形成的二元化合物中其化合价均为＋1B．b与其他三种元素均可形成至少两种二元化合物C．c的原子半径是这些元素中最大的D．d与a形成的化合物的溶液呈弱酸性[答题送检]来自阅卷名师报告错误致错原因扣分BO与H形成的化合物最易想到就是H2O,忽略了H2O2－6[解析］根据a原子中只有1个电子可确定a为H元素,由b2－和c＋电子层结构相同，可知b和c分别位于第二、三周期，则b、c分别为O元素和Na元素，d与b同族,则d为S元素。二元化合物H2O、H2S中H均为＋1价，而NaH中H为－1价，A项错误;O与其他三种元素可分别形成H2O和H2O2、Na2O和Na2O2、SO2和SO3，B项正确；根据四种元素在周期表中的位置可确定原子半径：Na>S>O>H,C项正确；H2S在溶液中部分电离而使溶液呈弱酸性,D项正确。[答案］A1．（2016·江苏卷)下列有关化学用语表示正确的是(B)A．中子数为10的氧原子：eq\o\al(10,8）OB．Mg2＋的结构示意图：C．硫化钠的电子式：Na∶eq\o(S，\s\up4（··）,\s\do5（··)）∶NaD．甲酸甲酯的结构简式：C2H4O21．原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c－和d＋的电子层结构相同。下列叙述错误的是(B）A．元素的非金属性次序为c〉b>aB．a和其他3种元素均能形成共价化合物C．d和其他3种元素均能形成离子化合物D．元素a、b、c各自最高和最低化合价的代数和分别为0、4、62．下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是（D)A．H3O＋和OH－ B．CO和N2C．HNO2和NOeq\o\al（－,2) D．CHeq\o\al（＋,3）和NHeq\o\al（＋,4）3．W、X、Y、Z均为短周期主族元素,原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8,它们的最外层电子数之和为18，则W、X、Y、Z分别为__H__、__N__、__P__、__Cl__。课时达标第19讲1．下列化学用语的表达正确的是（D)A．中子数为22的钙原子：22CaB．S2Cl2的结构式:S—Cl-Cl—SC．可表示CH4或CCl4分子D．氟离子的结构示意图：解析钙原子的质子数为20,中子数为22的钙原子表示为eq\o\al(42，20)Ca，A项错误;根据S2Cl2中S、Cl原子最外层电子数及成键规律可知,其结构式为Cl—S—S—Cl，B项错误；根据比例模型，中间原子半径大，外面四个原子半径小,能表示CH4或CF4分子，不能表示CCl4分子,C项错误。2．下列关于指定粒子构成的几种描述不正确的是(C）A．37Cl与39K具有相同的中子数B．第114号元素的一种核素eq\o\al（298,114)X与82Pb具有相同的最外层电子数C．H3O＋与OH－具有相同的质子数和电子数D．Oeq\o\al(2－，2）和S2－具有相同的质子数和电子数3．长征2号火箭承担运载“神六"的使命，氕化锂、氘化锂、氚化锂可以作为启动长征2号（CZ2F)火箭的优良炸药。下列说法正确的是(A．LiH、LiD、LiT的摩尔质量之比为1：2：3B．它们都是强氧化剂C．H、D、T之间互称为同素异形体D．它们都是强还原剂解析LiH、LiD、LiT的摩尔质量之比等于它们的相对分子质量之比,应为8：9：10，A项错误；氕化锂、氘化锂、氚化锂中氕、氘、氚均为－1价，处于最低价态，具有强还原性，是强还原剂，B项错误,D项正确；H、D、T之间互称为同位素，C项错误。4．X和Y均为短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2。5倍，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的分子式可表示为(C)A．XY B．XY2C．XY3 D．XY45．现有部分短周期主族元素的性质与原子（或分子）结构如下表：元素编号元素性质与原子（或分子)结构T最外层电子数是次外层电子数的3倍X常温下单质为双原子分子，分子中含有3对共用电子对YM层电子数与K层电子数相同Z第三周期元素的简单离子中半径最小下列说法正确的是(C）A．Z的氧化物对应的水化物可以溶于氨水B．T与氢形成的化合物中不可能含非极性键C．Y与Z的单质分别与相同浓度的盐酸反应，Y的反应要剧烈些D．X和Y两元素之间有可能形成共价键解析T的最外层电子数是次外层电子数的3倍，次外层电子数为2，最外层电子数为6，所以T为O元素;常温下X的单质为双原子分子,分子中含有3对共用电子对，则X为N元素；Y的M层电子数与K层电子数相同，所以质子数为12，即Y为Mg元素；Z是第三周期元素的简单离子中半径最小,所以Z为Al元素。A项,Z的氧化物对应的水化物为Al(OH)3，不能溶于氨水，错误；B项，T与氢形成的化合物H2O2中含有非极性键,错误;C项，金属性:Mg>Al，则Y与Z的单质分别与相同浓度的盐酸反应，Y的反应要剧烈些，正确;D项，不存在共价键，错误.6．下列粒子中，与NHeq\o\al（＋，4)具有相同质子数和电子数的是（C)A．OH－ B．F－C．Na＋ D．NH3解析NHeq\o\al（＋，4)与Na＋均是一个含有11个质子和10个电子的微粒。7．已知aAn＋、bB(n＋1）＋、cCn－、dD(n＋1)－具有相同的电子层结构，关于A、B、C、D四种元素叙述正确的是（B)A．气态氢化物的稳定性：D〉C B．原子序数:b>a>c〉dC．离子的还原性：cCn－〉dD(n＋1）－ D．离子的氧化性:aAn＋>bB(n＋1)＋8．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（A)A．NCl3 B．SF6C．CH3Cl D．BF3解析A项，NCl3中，N元素位于第VA族，则5＋3＝8,分子中所有原子满足最外层8电子结构,正确；B项,SF6中,S元素位于第ⅥA族，则6＋6≠8，不满足分子中所有原子最外层8电子结构，错误；C项，CH3Cl中，H元素最外层最多有2个电子，则不满足分子中所有原子最外层8电子结构，错误;D项，BF3中，B元素位于第ⅢA族,则3＋3≠8，不满足分子中所有原子最外层8电子结构,错误.9．(2018·武汉平原中学高三月考）核内中子数为N的R2＋离子，质量数为A，则ng它的氧化物所含电子的物质的量为(A）A．eq\f（n，A＋16)（A－N＋8）mol B．eq\f（n，A＋16)（A－N＋10)molC．（A－N＋2)mol D．eq\f(n，A)(A－N＋6)mol解析氧化物的化学式为RO，则ng它的氧化物所含电子的物质的量为eq\f(n，A＋16）×（A－N＋8)mol。10．A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素且B、C相邻，A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质，且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物,D元素的最外层电子数与核外电子层数相等。已知:甲＋E2=丙＋B2,甲＋丙=丁，下列说法正确的是(B)A．离子半径：D〉C>BB．A与C两种元素共同形成的10电子粒子有3种C．D元素在周期表中的位置可以是第二周期第ⅡA族D．丁物质均由非金属元素组成，只含共价键11．下列表达式正确的是（D)A．HClO的电子式为H∶eq\o（Cl，\s\up5（··）,\s\do5（··）)∶eq\o(O，\s\up4（··），\s\do5(··)）∶B．H2S的电子式可表示为H＋［∶eq\o（S，\s\up6(··),\s\do4（··））∶］2－H＋C．用电子式表示Na2O的形成过程为2Naeq\a\vs4\al\co1(×)＋·eq\o（O,\s\up4(··）,\s\do5(··)）·→2Na＋[eq\a\vs4\al\co1（\o（\s\up3（·),\s\do3(×)))eq\o(O,\s\up4(··），\s\do5（··))eq\a\vs4\al\co1(\o(\s\up3(·），\s\do3(×）））］2－D．MgCl2的电子式为[∶eq\o(Cl,\s\up5(··),\s\do5(··）)∶］－Mg2＋［∶eq\o(Cl,\s\up5(··),\s\do5（··))∶］－12．下列过程中,共价键被破坏的是（D)A．碘升华 B．溴蒸气被木炭吸附C．酒精溶于水 D．HCl气体溶于水13．下列说法正确的是(D）①离子化合物一定含离子键,也可能含极性键或非极性键;②共价化合物一定含共价键，也可能含离子键；③含金属元素的化合物不一定是离子化合物；④由非金属元素组成的化合物一定是共价化合物；⑤由分子组成的物质中一定存在共价键；⑥熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物A．①③⑤ B．②④⑥C．②③④ D．①③⑥解析①离子化合物一定含离子键，也可能含极性键或非极性键，如NaOH中含有极性键，Na2O2中含有非极性键，正确;②共价化合物一定含共价键，一定没有离子键，错误；③含金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3，正确；④由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物,如NH4Cl，错误;⑤由分子组成的物质中不一定存在共价键，如稀有气体，稀有气体是单原子分子，不存在化学键，错误；⑥熔融状态能导电的化合物一定是离子化合物,只有离子化合物在熔融状态下能电离出自由移动的离子,正确。14．下列有关物质结构和化学用语的说法正确的是（B）A．78gNa2O2晶体中所含阴、阳离子个数为4B．1个乙醇分子中存在8对共用电子对C．NaOH和Na2O中所含的化学键类型完全相同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15．下列有关说法正确的是（D）A．该组化合物中只含有共价键：H2O、NH4Cl、H2O2B．非金属原子间以共价键结合的物质都是共价化合物C．Na2O、NaOH和Na2SO4为离子化合物，HCl、NH3、NH4NO3、H2SO4为共价化合物D．共价化合物是由不同种非金属原子间通过共用电子对形成的16．X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期元素.其形成的小分子化合物Y2X2、Z2X4、X2W2中，分子内各原子最外层电子都满足稳定结构.下列说法正确的是(C）A．X、Y、Z、W的原子半径的大小关系为W〉Y>Z>XB．在Y2X2、Z2X4、X2W2的一个分子中，所含的共用电子对数相等C．X、Y、Z、W四种元素可形成化学式为X7Y2ZW2的化合物D．与元素Y、Z相比，元素W形成的简单氢化物最稳定，是因为其分子间存在氢键17．下图中每条折线表示元素周期表中第ⅣA~ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化.每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是（D）A．H2S B．HClC．PH3