第一节 原子结构（65张）.docx

第五章 物质结构元素周期律考点一原子构成、同位素1原子的构成(1)原子的构成粒子(2)构成原子或离子的微粒间的数量关系原子中：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电荷数。如Mg2的核外电子数是10。阴离子的核外电子数质子数阴离子所带电荷数。如Cl的核外电子数是18。(3)一个信息丰富的符号拓展归纳(1)原子结构中的“不一定”原子中不一定都含有中子，如H中没有中子。电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。易失去1个电子形成1价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H。形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如Li为2电子稳定结构。(2)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)“三素”概念辨析(2)同位素的特征与应用同位素的特征a化学性质几乎完全相同，物理性质不同。b天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。常见的重要核素及其应用核素UCHHO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子拓展归纳(1)现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。(2)不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N。(3)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素。(4)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。(5)同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系，同素异形体是指同一元素的不同“单质”间的关系。(6)同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢分子有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有：H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3618种水分子，相对分子质量不同。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。题点全练1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)31S原子核内中子数为16()(2)2H核外电子数为2()(3)13C和15N核内中子数相差1()(4)U和U是同位素，核反应属于化学变化()(5)元素原子的多样性是由构成原子的质子和中子数目引起的()(6)元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数()(7)O和S2具有相同的质子数和电子数()(8)18O2和16O2是两种不同的原子()2核泄漏地区可检测到的放射性元素有137Cs、134Cs、131I等。下列叙述正确的是()A.Cs和Cs形成的单质物理性质相同B.Cs比I多3个中子C.Cs和Cs形成的单质化学性质相同D.Cs与Cs都是铯的同素异形体解析：选C同位素原子形成的单质，化学性质几乎完全相同，但物理性质不同，A错误，C正确；Cs的中子数为1345579，I的中子数为1315378，二者中子数相差1，B错误；Cs和Cs互称同位素，而不是同素异形体，D错误。真题验收1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)(2017全国卷)0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子()(2)(2017北京高考)117号元素Ts的同位素原子具有相同的电子数()(3)(2017北京高考)中子数为176的Ts核素符号是Ts()(4)(2017江苏高考)质量数为31的磷原子：P()(5)(2016江苏高考)中子数为10的氧原子：O()(6)(2015全国卷)235 g核素U发生裂变反应：UnSrXe10n，净产生的中子(n)数为10NA()(7)(2014山东高考)Cl与Cl得电子能力相同()2(2017海南高考)下列分子中，其中子总数为24的是()A18O3B2HO2C14N16O2 D14C16O2解析：选D18O3中含有的中子总数为(188)330，故A错误；2HO2中含有的中子数为(2129)20，故B错误；14N16O2中含有的中子数为72823，故C错误；14C16O2中含有的中子数为82824，故D正确。3(2015上海高考)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解析：选D对于Lv，质子数核电荷数原子序数核外电子数116，A、C正确；中子数质量数质子数293116177，B正确；293为核素Lv的质量数，而不是相对原子质量，D错误。考点二核外电子排布核外电子排布规律及应用1.核外电子排布规律核外电子排布的几条规律之间既相互独立，又相互统一，不能独立地应用其中一条，如M层最多排18个电子，但钾原子的结构示意图为而不是。2原子结构示意图Al3结构示意图为；Cl结构示意图为。对点训练1下列微粒结构示意图正确的是()A(2017江苏高考)氟原子的结构示意图：B(2016江苏高考)Mg2的结构示意图：C(2015江苏高考)氯离子(Cl)的结构示意图：D(2014江苏高考)硫离子(S2)的结构示意图：解析：选B氟原子的结构示意图为，A错误；Cl的结构示意图为，C错误；S2的结构示意图为，D错误。2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(填粒子符号)_、_、_、_、_。(3)写出y3与y7的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式：_。解析：(1)当xy10时，即x10y，该粒子质子数和核外电子数相等，即该粒子为原子。(2)当y8时，该粒子结构示意图为，该粒子可能为S2、Cl、Ar、K、Ca2。(3)当y3时，该元素为Al，其最高价氧化物对应的水化物为Al(OH)3，当y7时，该元素为Cl，其最高价氧化物对应的水化物为HClO4。二者反应的离子方程式为Al(OH)33H=Al33H2O。答案：(1)原子(2)S2ClArKCa2(3)Al(OH)33H=Al33H2O短周期元素原子的核外电子排布及“等电子体”粒子1.短周期元素原子核外电子排布的特征最外层电子数等于次外层电子数Ar、Be电子层数与最外层电子数相等Al、Be最外层电子数是内层电子总数的一半P、Li次外层电子数是最外层电子数的2倍Si、Li电子层数是最外层电子数的2倍Li最外层电子数是电子层数的2倍S、C最外层电子数是次外层电子数的2倍C最外层电子数是次外层电子数的3倍O最外层电子数是次外层电子数的4倍Ne2寻找“10电子”粒子和“18电子”粒子的方法(1)“10电子”粒子(2)“18电子”粒子CH3CH3、H2NNH2、HOOH、FF、FCH3、CH3OH对点训练3下列各组中两种粒子所含电子数不相等的是()AH3O 和OHBCO和N2CHNO2和NO DCH和NH解析：选DCH中电子数为8，NH中电子数为10，二者不相等。4X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 ()AXY BXY2CXY3 DXY4解析：选C由题意知X是N，Y是H，C正确。5已知X、Y、Z三种元素的原子序数依次递增，X原子的电子层数与它的核外电子总数相等，而Z原子的最外层电子数是次外层的3倍，Y和Z可以形成两种以上气态化合物，则下列说法错误的是()AY和Z可以组成一种Y和Z的质量比为78的化合物BX、Y、Z组成的盐中既含离子键又含共价键CX和Z可以组成原子个数比分别为11和21，常温下为液态的两种化合物D由X、Y、Z三种元素中的任意两种组成的具有10电子的微粒仅有2种解析：选D根据题意可知，X为H，Y为N，Z为O，故Y、Z可组成NO，其质量比为78，A正确；题中三元素可组成NH4NO3，B正确；H与O可组成H2O、H2O2，C正确；H、N、O可组成的10e微粒有：H2O、NH3、NH、H3O、OH等，D错误。6.已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图中转化关系。(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒，请写出：A的化学式：_；D的化学式：_。(2)如果A和C是18电子的微粒，B和D是10电子的微粒，请写出A与B在溶液中反应的离子方程式：_。解析：(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒，结合10电子微粒的结构性质特征判断：A为NH，B为OH，C为NH3，D为H2O。(2)如果A和C是18电子的微粒， B和D是10电子的微粒，观察框图，容易想到H2SOH=HSH2O或HSOH=S2H2O，则A为H2S，B为OH，C为HS，D为H2O，所以A与B在溶液中反应的离子方程式为H2SOH=HSH2O。答案：(1)NHH2O(2)H2SOH=HSH2O真题验收1(2015全国卷)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。下列说法正确的是()A单质的沸点：WXB阴离子的还原性：WZC氧化物的水化物的酸性：YH2，A不正确。Cl元素的非金属性强于H元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越不容易失去电子，故对应阴离子的还原性：Cl弱于H，B正确。P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性，元素非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故酸性：H3PO4Mg2。(3)由X、Y、Z三种元素形成的盐类化合物为NH4NO3，NH水解使溶液显酸性：NHH2ONH3H2OH，由于NH水解，且溶液显酸性，故离子浓度大小关系为c(NO)c(NH)c(H)c(OH)。(4)YX4M为NH4Cl，其为离子化合物，电子式为；Q3Y2为Mg3N2，在水溶液中发生水解反应生成氢氧化镁和氨气。(5)X、Z两元素形成的原子个数比为11 的化合物为H2O2，为共价化合物，只含共价键。(6)M的单质(即为氯气)，与R的最高价氧化物对应水化物(即为NaOH)反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O。答案：(1)第三周期第A族(2)ClO2Mg2(3)NHH2ONH3H2OHc(NO)c(NH)c(H)c(OH)(4) Mg3N26H2O=3Mg(OH)22NH3(5)共价键(6)Cl22OH=ClClOH2O课下提能练1.元素周期表中铊元素的数据如图，下列说法正确的是()A铊元素的质量数是204.4B铊原子的中子数为81C铊对应的氢氧化物有两性D铊元素位于第A族解析：选D铊元素的相对原子质量是204.4，故A错误；铊原子的质子数为81，故B错误；铊不位于金属与非金属的分界线处，对应的氢氧化物没有两性，故C错误；铊元素最外层有3个电子，位于第A族，故D正确。2(2018重庆十八中月考)我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例来确定“北京人”年龄，这种测量方法叫铝铍测年法。关于26Al和10Be的说法不正确的是()A10Be和9Be是中子数不同质子数相同的不同原子B10Be的原子核内中子数比质子数多C5.2 g 26Al3中所含的电子数约为1.21023D26Al和26Mg的质子数、中子数和核外电子数都不相同解析：选C10Be和9Be互为同位素，中子数不同质子数相同，A项正确；10Be的原子核内，质子数为4，中子数为1046，中子数比质子数多，B项正确；5.2 g 26Al3中所含的电子数约为(133)NA mol11.21024，C项错误；26Al和26Mg的质子数分别为13、12，中子数分别为13、14，核外电子数等于质子数，故两者所含质子数、中子数和核外电子数都不相同，D项正确。3(2018泰安一检)下列有关化学用语表达正确的是()A35Cl和37Cl的结构示意图均可以表示为BHClO的结构式：HClOD质子数为92、中子数为146的U原子： U解析：选A35Cl和37Cl的核电荷数均为17，核外电子总数均为18，其结构示意图均可表示为，A项正确；次氯酸分子中O原子分别与H、Cl原子之间形成1个共用电子对，故HClO的结构式为HOCl，B项错误；HF属于共价化合物，电子式为，C项错误；质子数为92、中子数为146的U原子的质量数为238，该原子可表示为 U，D项错误。4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a g，一个He原子的质量为b g，NA为阿伏加德罗常数。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3.5C.He的相对原子质量为D.He的摩尔质量为bNA解析：选CHe比He少一个中子，A错误；不能确定核素的原子百分含量，因此不能计算氦元素的近似相对原子质量，B错误；一个原子的真实质量与一个6C原子质量的的比值是该核素的相对原子质量，因此He的相对原子质量为，C正确；He的摩尔质量为bNA gmol1，D错误。5(2018定州中学月考)科学家最近发现了一种只由四个中子构成的粒子R，这标志着人类对化学微观世界的研究又取得了新的进展。下列有关R的说法不正确的是()AR与其他原子一样呈电中性BR的质量数与4He相同C与氢原子的质子数相同DR中不含质子可称为“零号元素”解析：选C根据题意，该粒子只由四个中子构成，中子不带电，故该粒子不显电性，A正确；质量数质子数中子数044，B正确；氢原子的质子数为1，该粒子只含有中子，不含有质子，C错误；该粒子质子数为0，可称为“零号元素”，D正确。6(2018南阳一中月考)我国科研人员在兰州合成了镤元素的一种同位素镤239，并测知其原子核内有148个中子。现有A元素的一种同位素，比镤239的原子核内少54个质子和100个中子，则A元素在周期表中的位置是()A第三周期第A族 B第四周期第A族C第五周期第A族 D第二周期第A族解析：选C镤239的质子数为23914891，则A元素的一种同位素的质子数是915437，根据37288181可知，A元素位于第五周期第A族，C正确。7核内中子数为N的R2，质量数为A，则n g它的氧化物所含电子物质的量为()A.(AN8)mol B.(AN10)molC(AN2)mol D.(AN6)mol解析：选A氧化物的化学式为RO，则n g它的氧化物所含电子物质的量为(AN8)mol。8元素A和元素B的原子序数都小于18。已知A元素原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；B元素原子的M层电子数为ab，L层电子数为ab，则A、B两元素所形成的化合物的性质可能有()A能与水反应 B能与硫酸反应C不能与氢氧化钠反应 D能与碳酸钠反应解析：选D元素A和B的原子序数都小于18，B元素原子的L层电子数为ab，则ab8，A元素原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，则b2，a826，故A为O元素，B元素原子的M层电子数为ab624，故B为Si元素，A、B两元素所形成的化合物为SiO2。SiO2不与水反应，A项错误；SiO2不能与硫酸反应，B项错误；SiO2能与氢氧化钠反应，生成硅酸钠与水，C项错误；SiO2能与碳酸钠在高温下反应，生成硅酸钠与二氧化碳，D项正确。9(2018西安中学月考)X、Y、Z、W、Q都是短周期元素，其中X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍；X与Z同族，Y与Z同周期，Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍，W与X、Y既不同族也不同周期且W不为稀有气体元素；X、Y、Z三种元素的族序数之和为16。下列说法正确的是()AQ与W不能形成10电子、14电子、18电子分子BY的最高价氧化物对应水化物的化学式只能表示为H4YO4CY、Z、Q的单质分别与X的单质化合，只能形成AB2型化合物DX、Z、W中的两种或三种元素形成的钠盐溶液可能显酸性、碱性、中性解析：选DX、Y、Z、W、Q都是短周期元素，X原子的最外层电子数是内层电子数的3倍，则X为O；X与Z同族，则Z为S；Q原子的电子总数等于其电子层数的3倍，则Q为C；W与X、Y既不同族也不同周期且W不为稀有气体元素，因此W为H；X、Y、Z三种元素的族序数之和为16，Y与Z同周期，则Y为Si。C和H能形成10电子分子CH4、14电子分子C2H2、18电子分子C2H6，A项错误；Si的最高价氧化物对应水化物的化学式还能表示为H2SiO3，B项错误；C与O2化合还能形成CO，C项错误，NaHSO4溶液呈酸性，Na2SO3溶液呈碱性，Na2SO4溶液呈中性，D项正确。10.如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，且分子中所含原子个数：de，f为离子化合物。则下列说法错误的是()A常温下，单质a呈气态B单质c具有强氧化性C稳定性：deDf受热易分解为d和e解析：选Ca、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，则b一定是H2。分子中所含原子个数：de，f为离子化合物，因此f一定是铵盐，则a是N2，c是F2，d是NH3，e是HF，f是NH4F。常温下N2是气体，A正确；F是最活泼的非金属元素，因此单质氟具有强氧化性，B正确；非金属性是F强于N元素，故氢化物稳定性是HF强于NH3，C不正确；铵盐受热易分解，因此NH4F受热分解生成NH3和HF，D正确。11X、Y、Z、W均为短周期主族元素，原子序数依次增加，Z是活泼金属元素，Y的最常见单质与Z的单质在适当条件下可按物质的量之比14或12的比例恰好反应生成Q或M，X、W能形成强含氧酸。下列说法错误的是()A简单离子半径：ZYXWB简单氢化物的稳定性：YXCQ和M中的阴、阳离子个数比均为12，但化学键种类有差异DZ与W能形成ZW或Z2W型离子化合物解析：选B根据题意推知，X、Y、Z、W分别是N、O、Na、S(或Cl)元素，Q为Na2O，M为Na2O2。A项，简单离子的核外电子排布相同时，核电荷数越大，离子半径越小，则简单离子半径：ZYXW，正确；B项，O元素的非金属性比N强，简单氢化物的稳定性：H2ONH3，错误；C项，Na2O和Na2O2的阴、阳离子个数比均为12，Na2O2中含有非极性键和离子键，而Na2O中只含有离子键，正确；D项，Na与Cl能形成NaCl，Na与S能形成Na2S，二者均为离子化合物，正确。12(2018永新二中段考)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、6、8、8，它们的最外层电子数之和为10，下列说法正确的是()AW与Y可以形成离子化合物BX的简单氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最高，说明X的非金属性最强CX和Z形成的原子个数比为11的化合物中，既含有极性键又含有非极性键D工业生产中，通常用电解Z的熔融氧化物来制取Z的单质解析：选AW、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、6、8、8，则W是H元素，X是O元素，Y、Z处于第三周期，四种元素原子的最外层电子数之和为10，Y、Z最外层电子数之和是10163，最外层电子数只能为1、2，又因为Y原子序数小于Z，则Y是Na元素、Z是Mg元素。A项，W与Y可以形成NaH，属于离子化合物，正确；B项，X的简单氢化物在同主族元素的氢化物中沸点最高，是由于水分子之间存在氢键，错误；C项，X和Z形成的原子个数比为11的化合物为MgO，只含有离子键，错误；D项，工业上，通常用电解熔融氯化镁冶炼镁，错误。13X、Y、Z、W是四种短周期元素，X原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍；Y原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；Z元素的单质为双原子分子，Z的氢化物水溶液呈碱性；W元素最高正价是7价。回答下列问题：(1)元素X原子结构示意图为_。(2)元素Y的一种同位素可测定文物年代，这种同位素的符号是_。(3)元素Z能与氢元素形成一价阴离子，该阴离子的电子总数是_，与该离子电子总数相等的Z与氢形成的微粒是_。(4)ZW3常温下呈液态，可与水反应生成一种酸和一种碱，反应的化学方程式为_。(5)探寻物质的性质差异性是学习的重要方法之一。X、Y、Z、W四种元素的最高价氧化物的水化物中化学性质明显不同于其他三种酸的是_(用酸的分子式表示)。解析：(1)X、Y、Z、W均为短周期元素。X原子M层上的电子数是原子核外电子层数的2倍，说明X共有3个电子层，M层上有6个电子，为硫元素；Y原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，说明Y有2个电子层，最外层有4个电子，为碳元素；Z的氢化物水溶液显碱性，为氮元素；W的最高正价为7，而F元素无正价，则W为氯元素。(2)碳的放射性同位素6C可用于考古断代。(3)氮元素与氢元素形成1价阴离子，由于氮元素显3价，氢显1价，因此该阴离子为NH，其电子总数是10，与该离子电子总数相等的还有NH3、NH。(4)NCl3与H2O反应生成物中有碱，只能是NH3H2O，N为3价，Cl为1价，酸应为HClO，化学方程式为NCl34H2O=NH3H2O3HClO。(5)H2CO3、HNO3、H2SO4、HClO4中化学性质明显不同于其他三种酸的是H2CO3，H2CO3为弱酸。答案：(1)(2)6C(3)10NH、NH3(4)NCl34H2O=NH3H2O3HClO(5)H2CO314现有部分元素的原子结构特点如表：XL层电子数是K层电子数的3倍Y核外电子层数等于原子序数ZL层电子数是K层和M层电子数之和W最外层电子数是次外层电子数的2.5倍(1)画出W原子结构示意图_。(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是_(填元素名称)，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式：_。(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为_。(4)元素X和元素Y以原子个数比11化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式：_。解析：X元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，L层为6个电子，为氧元素；Y核外电子层数等于原子序数，Y只能是氢元素；Z元素原子L层电子数是K层和M层电子数之和，L层有8个电子，则其M层电子数为6，Z是硫元素；W元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，其次外层只能是K层，有2个电子，W为氮元素。(2)能说明氧元素比硫元素非金属性强的事实如氢硫酸与O2反应。(3)H、N、O、S四种非金属元素形成离子化合物只能是铵盐，其水溶液显强酸性应是强酸的酸式盐，应为NH4HSO4。(4)H和O按原子个数比11化合形成的化合物为H2O2共有18个电子，则H和N形成的18电子微粒是N2H4，二者反应的化学方程式为N2H42H2O2N24H2O。答案：(1)(2)氧元素2H2SO2=2H2O2S(其他合理答案亦可)(3)NH4HSO4(4)N2H42H2O2N24H2O15有A、B、C、D四种元素，它们原子的核电荷数依次递增且均小于18；A原子核内仅有1个质子；B元素在地壳中含量最高；C元素原子M电子层有1个电子，D的单质常温下是黄绿色气体且有毒。(1)画出B元素原子的结构示意图：_。(2)若C元素某原子核内中子数为12，则C元素的该核素表示为_。(3)B、C、D三种元素以原子个数比111形成的化合物的名称是_。(4)写出D的单质与A、B、C三元素所形成的化合物反应的化学方程式：_。解析：A原子核内仅有1个质子，则A应为H元素；地壳中含量最高的为O元素，B元素在地壳中含量最高，则B为O元素；C元素原子M电子层有1个电子，则其原子的核电荷数核外电子总数11，应为Na元素；D的单质是黄绿色气体且有毒，则D为Cl元素，(1)根据分析可知，B是O元素，氧原子的核电荷数核外电子总数8，最外层为6个电子，其原子结构示意图为。(2)质量数质子数中子数，若C元素某原子核内中子数为12，其质量数为111223。(3)B、C、D三种元素以原子个数比111形成的化合物为NaClO，名称为次氯酸钠。(4)D的单质为