2021版高考化学一轮复习 第5章 物质结构 元素周期律 第17讲 原子结构 化学键学案 新人教版

1 第第 1717 讲讲 原子结构原子结构 化学键化学键 考点一 原子结构 核外电子排布 知识梳理 一 原子构成 1 构成原子的微粒及其作用 原子核 质子 z个 决定元素的种类 中子 a z 个 在质子数确定后 决定原子种类 同位素 核外电子 z个 最外层电子数决定元素 的化学性质 2 微粒之间的关系 1 原子中 质子数 z 核电荷数 核外电子数 2 质量数 a 质子数 z 中子数 n 3 阳离子的核外电子数 质子数 阳离子所带的电荷数 4 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 1 原子 即核素 的相对原子质量 一个原子 即核素 的质量与一个 12c 原子质量的 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 1 12 2 元素的相对原子质量 按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比 丰度 算出 的平均值 例如 ar cl ar 35cl a ar 37cl b 二 元素 核素 同位素 1 元素 核素 同位素的关系 2 同位素的研究对象是原子 不同核素之间的转化属于核反应 不属于化学反应 2 同位素的特征 1 同一元素的各种核素的中子数不同 质子数相同 化学性质几乎相同 物理性质差 异较大 2 同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分比 丰度 不变 同位素的 六同三不同 3 氢元素的三种核素 h 用字母 h 表示 名称为氕 不含中子 1 1 h 用字母 d 表示 名称为氘或重氢 含有 1 个中子 2 1 h 用字母 t 表示 名称为氚或超重氢 含有 2 个中子 3 1 4 几种重要核素的用途 核素 u 23592 c 14 6 h 2 1 h 3 1 o 18 8 用途核燃料考古断代制氢弹示踪原子 三 核外电子排布 1 核外电子排布规律 2 原子结构示意图 3 3 核外电子排布与元素性质的关系 1 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 2 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 表现出氧化性 在化合物中主要显负化合价 3 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 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 2018 高考全国卷 10b 22 4l 标准状况 氩气含有的质子数为 18na 2 2018 高考全国卷 8a 24g 镁与 27g 铝中 含有相同的质子数 3 2018 高考海南卷 18g 的 d2o 中含有的质子数为 10 4 2018 高考全国卷 8c 1mol 重水与 1mol 水中 中子数之比为 2 1 5 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 6 核聚变如 h h he n 因为有新微粒生成 所以该变化是化学变化 2 13 14 21 0 7 cl 与cl 得电子能力几乎相同 35173717 8 一种核素只有一种质量数 9 硫离子的结构示意图 10 最外层电子数为 8 的粒子一定是稀有气体元素原子 11 核外电子排布相同的微粒化学性质也一定相同 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 2 下图为几种粒子的结构示意图 完成以下填空 4 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 3 现有下列 9 种微粒 h h c c n fe2 fe3 o2 o3 按 1 12 113 614 614 75626562616 816 8 要求完成以下各题 1 h h h 分别是氢元素的一种 它们互称为 1 12 13 1 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 5626 4 上述 9 种微粒中有 种核素 种元素 答案 1 核素 同位素 2 o2和o3 3 30 24 4 7 5 16 816 8 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 1 1 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 和 na f 等 nh与 4 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 1 13 1 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 14 616 814 614 7 不相同 如 h 与c 1 112 6 演练一 原子结构 核素 同位素 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 解析 选 c 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 核外电子排布相同 所以化学性质相同 但物 理性质不同 d 项错误 5 2 2020 上海奉贤区一模 我国导航卫星的 心脏 使用的是铷原子钟和氢原子钟 下列关于铷的说法正确的是 a rb 和rb 互为同素异形体 85378737 b rb 和rb 具有相同的中子数 86378737 c rb 原子的核外电子数是 37 8537 d rb 的质子数是 87 8737 解析 选 c rb 和rb 的质子数均为 37 中子数分别为 48 50 互为同位素 同 85378737 素异形体指同种元素形成的不同单质 a 项错误 rb 和rb 的中子数分别为 49 50 b 86378737 项错误 原子中 核外电子数 质子数 rb 原子的核外电子数是 37 c 项正确 rb 的 85378737 质子数是 37 质量数是 87 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 用na表示阿伏加德罗常数的值 答案 m 1 mol nmol m a n na m a n a a m a a m a a m a a m na 求一定质量的某物质中微粒数的思维模板 物质的质量物质的量 摩尔质量 来自质量数 指定粒子的物质的量粒子数 一个分子或离子中所含某粒子个数 na 演练二 核外电子排布 4 教材改编题 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 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 时即达稳定结构 解析 选 c a 项 原子形成简单离子 最外层应满足稳定结构 最外层电子数可为 2 或 8 如 li cl 等 不能超过 8 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 试回答下列问题 1 当x y 10 时 该粒子为 填 原子 阳离子 或 阴离子 2 当y 8 时 该粒子可能为 6 填名称 3 写出y 3 与y 7 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 解析 1 当x y 10 时 x 10 y 说明核电荷数等于核外电子数 所以该粒子应 为原子 2 当y 8 时 应为含有 18 个电子的单核粒子 所以可能为氩原子 氯离子 硫 离子 钾离子 钙离子 3 y 3 时为铝原子 y 7 时为氯原子 其最高价氧化物对应的 水化物分别为氢氧化铝和高氯酸 二者反应的离子方程式为 al oh 3 3h al3 3h2o 答案 1 原子 2 氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子 3 al oh 3 3h al3 3h2o 考点二 化学键 物质构成 知识梳理 一 化学键 1 化学键的定义及分类 2 化学反应的本质 反应物中旧化学键的断裂与生成物中新化学键的形成 二 离子键与共价键的比较 共价键 离子键 非极性键极性键 概念 阴 阳离子通过静电作用所 形成的化学键 原子间通过共用电子对 电子 云重叠 而形成的化学键 成键粒子阴 阳离子原子 续表 共价键 离子键 非极性键极性键 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 共用电子对偏向一方 原子 形成条件活泼金属元素与活泼非金属元同种元素原子之间成不同种元素原子之间 7 素经电子得失 形成离子键键成键 形成的物 质 离子化合物 非金属单质 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 三 化学键与物质类别 1 化学键的存在 2 化学键与物质类别的关系 1 只含有共价键的物质 同种非金属元素原子构成的单质 如 i2 n2 p4 金刚石 晶体硅等 不同非金属元素原子构成的共价化合物 如 hcl nh3 sio2 cs2等 2 只含有离子键的物质 活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物 如 na2s cscl k2o nah 等 但 alcl3内部含共价键 3 既含有离子键又含有共价键的物质 如 na2o2 nh4cl naoh na2so4等 4 无化学键的物质 稀有气体分子 单原子分子 如氩气 氦气等 四 物质的溶解或熔化与化学键变化的关系 1 离子化合物的溶解或熔化过程 离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴 阳离子 离子键被破坏 2 共价化合物的溶解过程 1 有些共价化合物溶于水后 能与水反应 其分子内的共价键被破坏 如 co2和 so2 等 2 有些共价化合物溶于水后 发生电离 其分子内的共价键被破坏 如 hcl h2so4 等 3 有些共价化合物溶于水后 其分子内的化学键不被破坏 如蔗糖 c12h22o11 酒精 c2h5oh 等 3 单质的溶解过程 某些活泼的非金属单质溶于水后 能与水反应 其分子内的共价键被破坏 如 cl2 f2等 8 五 化学键对物质性质的影响 1 对物理性质的影响 金刚石 晶体硅 石英 金刚砂等物质硬度大 熔点高 就是因为其中的共价键很强 破坏时需消耗很多的能量 nacl 等部分离子化合物 也有很强的离子键 故熔点也较高 2 对化学性质的影响 n2分子中有很强的共价键 故在通常状况下 n2很稳定 h2s hi 等分子中的共价键 较弱 故它们受热时易分解 六 电子式 1 电子式的概念 在元素符号周围 用 或 来表示原子的最外层电子 价电子 的式子 2 电子式的书写 粒子的 种类 电子式的 表示方法 注意事项举例 原子 元素符号周围标明 价电子 价电子数少于 4 时 以单电子分布 多 于 4 时多出部分以 电子对分布 单核离子符号右上方标明电荷na 阳离 子多核 元素符号紧邻铺开 周围标明电子分布 用 括起来 其右上方标明电荷 单核 元素符号周围合理 分布价电子及所得 电子 将得到的电子也都 标在元素符号周围 用 括起来 其右上方标明电荷 阴离 子 多核 元素符号紧邻铺开 合理分布价电子及 所得电子 相同原子不得加和 用 括起来 其右上方标明电荷 离子 化合 物 由阳离子电子式和 阴离子电子式组成 同性不相邻 离子 合理分布 单质 及化 合物单质 及共 各原子紧邻铺开 标明价电子及成键 书写时将共用电子 对写在两原子之间 9 价化 合物 电子情况每个原子的未成键 电子也应标出 相 同原子不得加和 无 不标明 电荷 七 用电子式表示化合物的形成过程 1 离子化合物 如 nacl 2 共价化合物 如 hcl 自主检测 1 判断正误 正确的打 错误的打 1 2018 高考全国卷 11a 常温常压下 124gp4中所含 p p 键数目为 4na 2 2018 高考全国卷 8d 1mol 乙烷和 1mol 乙烯中 化学键数相同 3 2018 高考江苏卷 hcl 的电子式 4 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 5 所有物质中都存在化学键 6 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 7 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 8 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 9 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 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 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 4 离子化合物 mgcl2 na2o na2o2 5 非金属单质及共价化合物 n2 h2o h2o2 nh3 ccl4 10 答案 1 1 化学键是离子或原子间的一种作用力 既包括静电吸引力 又包括静电排斥力 2 物质中并不一定都存在化学键 如单原子分子 he 等稀有气体分子中就不含化学键 3 由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键不一定都是离子键 如 alcl3中 al cl 键为共价键 4 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 如 nh4cl 等 5 电子式书写的注意事项 同一原子的电子式最好不要既用 又用 表示 在化合物中 或 最好也不要混用 若特殊需要可标记 可将电子全部标成 或 单一原子形成的简单阳离子 其离子符号就是该阳离子的电子式 如 al3 就可以表 示铝离子的电子式 在所有的阴离子 复杂的阳离子中出现 在化合物中 如果具有多个阴 阳离子 要注意每一个离子都与带相反电荷的离子 直接相邻的事实 所以阴 阳离子必须是相邻的 即不能将两个阴离子或两个阳离子写在 一起 如 caf2要写成 不能写成 也不能写成 在用电子式表示物质形成的过程时 由于不是化学方程式 所以不能出现 左侧是原子的电子式 右侧是物质的电子式 如 na2o 的形成过程可表示为 nh3的形成过程可表示为 11 演练一 电子式的规范书写及其正误判断 1 1 oh h3o 2 hclo co2 cs2 n2h4 3 na2s nah 离子化合物 nh4h 离子化合物 nacn 离子化合物 nabh4 离子化合物 答案 2 下列有关电子式的叙述正确的是 a h he li 的电子式分别为 h he li 12 b c 钠离子 镁离子 铝离子的电子式分别为 na mg2 al3 d na2o 的电子式为 h2o 的电子式为 解析 选 c 锂原子的电子式应为 li a 错误 cl 的电子式应为 b 错误 金属阳离子的电子式与离子符号相同 c 正确 h2o 的电子式应为 d 错误 电子式书写常见的四大误区 演练二 化学键类型与物质类别及物质变化 3 下列化合物中 既有离子键又有共价键的是 a mgcl2 b na2o2 c h2o2 d nh3 h2o 解析 选 b a 项中 两个 cl 与 mg2 之间以离子键结合 b 项中 na 与 o之间 2 2 以离子键结合 o中两个氧原子之间以共价键结合 c d 项中 h2o2 nh3 h2o 均为共 2 2 价化合物 不含离子键 4 一定条件下 氨与氟气发生反应 4nh3 3f2 nf3 3nh4f 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中只含有极性共价键 d nh4f 中既含有离子键又含有共价键 解析 选 a nh3 nf3为共价化合物 nh4f 为离子化合物 13 判断离子化合物和共价化合物的三种方法 5 下列化学反应中 既有离子键 极性键 非极性键断裂 又有离子键 极性键 非 极性键形成的是 a 2na2o2 2h2o 4naoh o2 b mg3n2 6h2o 3mg oh 2 2nh3 c cl2 h2o hclo hcl d nh4cl naohnacl nh3 h2o 解析 选 a 注意 na2o2中 o内部存在非极性键 2 2 化学键断裂或形成与物质变化理解中的易错点 1 化学变化中一定既有化学键的断裂 又有化学键的形成 2 只有化学键断裂或只有化学键形成的变化不一定是化学变化 如 nacl 熔化 hcl 溶于水等 只有旧化学键的断裂 没有新化学键的形成 从溶液中析出晶体时 只有新化 学键的形成 没有旧化学键的断裂 均未发生化学变化 演练三 8 电子稳定结构的判断 6 2020 贵阳模拟 下列物质中所有原子均满足最外层 8 电子稳定结构的化合物是 a pcl5 b p4 c ccl4 d nh3 解析 选 c 判断原子满足最外层 8 电子稳定结构的方法为最外层电子数 所成价键 数 8 a d 项错误 p4为单质 而非化合物 b 项错误 c 项中 5 个原子最外层均为 8 电 子稳定结构 c 项正确 7 下列说法正确的是 a 1 个乙烷子中存在 8 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分子中所有原子最外层都达到 8 电子稳定结构 解析 选 b a 项 乙烷分子中含 6 个 c h 共价键和 1 个 c c 共价键 所以 1 个乙烷 14 分子中存在 7 对共用电子对 错误 b 项 naoh 的氢氧根离子中氢原子与氧原子之间存在 共价键 na2o2的过氧根离子中氧原子与氧原子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分子中每个原子最外层都达 到 8 电子稳定结构 bcl3分子中氯原子最外层达到 8 电子稳定结构 硼原子最外层只达到 6 电子结构 错误 8 电子稳定结构的判断方法 1 经验规律法 凡符合最外层电子数 化合价 8 的皆为 8 电子稳定结构 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 例如 h2o 中 o 原子最外层有 8 个电子 但 h 原子最外 层只有 2 个电子 cocl2可根据结构式判断各原子最外层均为 8 电子稳定结 构 n2的电子式为n n 则两氮原子最外层均满足 8 电子稳定结构 1 2019 高考全国卷 9 6 分 x y z 均为短周期主族元素 它们原子的最外层 电子数之和为 10 x 与 z 同族 y 最外层电子数等于 x 次外层电子数 且 y 原子半径大于 z 下列叙述正确的是 a 熔点 x 的氧化物比 y 的氧化物高 b 热稳定性 x 的氢化物大于 z 的氢化物 c x 与 z 可形成离子化合物 zx d y 的单质与 z 的单质均能溶于浓硝酸 解析 选 b x y z 均为短周期主族元素 它们原子的最外层电子数之和为 10 x z 同主族 y 最外层电子数等于 x 次外层电子数 则 x 的次外层电子数为 2 设 x 的最外层电子数为a 有a a 2 10 解得a 4 又 y 原子半径大于 z 则 x 为 c 元素 y 为 mg 元素 z 为 si 元素 mgo 为离子晶体 碳的氧化物为分子晶体 故 mg 的氧化物的 熔点高于碳的氧化物 a 错误 非金属性 c si 故氢化物的热稳定性 ch4 sih4 b 正确 c si 形成的化合物 sic 为共价化合物 c 错误 mg 能溶解在浓硝酸中 si 不与浓硝酸反 应 d 错误 2 2019 高考北京卷 2019 年是元素周期表发表 150 周年 期间科学家为完善周期 15 表做出了不懈努力 中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟 49in 等 9 种元素相对原 子质量的新值 被采用为国际新标准 铟与铷 37rb 同周期 下列说法不正确的是 a in 是第五周期第 a 族元素 b in 的中子数与电子数的差值为 17 11549 c 原子半径 in al d 碱性 in oh 3 rboh 解析 选 d rb 为碱金属 属于第五周期元素 故 in 亦为第五周期元素 in 与 al 同 主族 即为第 a 族元素 a 项正确 in 的中子数为 115 49 66 质子数为 49 质子 11549 数等于核外电子数 故中子数与电子数之差为 17 b 项正确 同主族元素 从上到下 原 子半径逐渐增大 故原子半径 in al c 项正确 同周期主族元素从左到右 金属性逐渐 减弱 故其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱 即碱性 in oh 3o na cl 错误 c 项 化合物 na2o 中只存在离子键 而化合物 naclo3中存在离子键和共价键 错误 d 项 o3 cl2 clo2等均可做水的消毒剂 正确 10 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 径是第三周期中最小的 稀有气体元素除外 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 d 的最高价氧化物对应水化物的酸性强于 c 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 解析 选 b a 的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 故 b 为铝 第三周期主族元素中原子半径最小的是氯 故 d 为氯 a c 同主 族 且 c 的原子序数小于 d 则 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 b 错误 11 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 电子稳定结构 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 1 1 解析 选 c 如果 x 为 h 则 x 的原子半径一定小于 y 的原子半径 且由 x y 形成的 共价化合物中 h 原子不是 8 电子稳定结构 a b 项错误 化学式为 x2y 的有 h2o 或 na2o h2o 为共价化合物 na2o 为离子化合物 c 项正确 x y 组成的化合物可以是 h2o2 或 na2o2 其 x y 的原子个数之比均为 1 1 d 项错误 二 非选择题 12 经典题 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 20 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 a g 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 f b b 和 g c d 和 g d b 和 e 写出 a g 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 解析 2 1 2 型离子化合物中通常 x 为 2 价 y 为 1