2020届高三化学一轮复习讲义：原子的结构与性质

原子的结构与性质1.（08全国卷）下列各组给定原子序数的元素，不能形成原子数之比为11稳定化合物的是 （ ）A3和17B1和8C1和6D7和122.（09年安徽理综7）石墨烯是由碳原子构成的单层片状结构的新材料（结构示意图如下），可由石墨剥离而成，具有极好的应用前景。下列说法正确的是A石墨烯与石墨互为同位素B0.12g石墨烯中含有6.021022个碳原子C石墨烯是一种有机物D石墨烯中的碳原子间以共价键结合3.（09年广东文基62）碘单质及其化合物具有重要应用。下列说法正确的是A与互为同位素B加碘食盐能使淀粉溶液变蓝C从海带中提取I2的过程只发生物理变化DI和Cl是同族元素，HI比HCl稳定4. （09年全国理综9）某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是A它是副族元素B它是第六周期元素C它的原子核内有63个质子D它的一种同位素的核内有89个中子考试说明：必修部分：了解元素、核素和同位素的含义。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。了解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。选修部分：认识原子核外电子的运动状态，了解电子云、电子层(能层)、原子轨道(能级)的含义。了解多电子原子中核外电子分层排布遵循的原理，能用电子排布式表示常见元素(136号)原子核外电子的排布高考资源网命题趋向：本部分知识考查的落脚点在（1）质子数、中子数、质量数的关系，原子组成的表示：（2）同位素的判断：同位素的相对原子质量与元素相对原子质量的计算；（4）核外电子排布知识运用于元素的推断；高考预测：从08、09两年高考试题看，今后的题型会稳中有变，仍以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论，将解释现象、定性推断、归纳总结、定量计算、向多方位、多角度、多层次方向发展高考资源网知识框架一、原子的构成1原子核的构成：质量数：定义： 核电荷数（Z） 质 量 数（A） 一般用符号表示一个质量数A为、质子数为Z的原子。2. 核素 （1）元素： （2）核素： （3）同位素： 氢元素的三种核素 碳的三种核素 铀的三种核素 同位素的应用： 元素的相对原子质量：（1）定义：由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值 。（2）计算式： M M1n1 % M2n2 % M3n3 % 【例1】（09广东化学1） 我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素与的说法正确的是.w.w.k.s.5.u.c.o.mA. 与互为同位素 B. 与的质量数相同C. 与是同一种核素 D. 与的核外电子数和中子数均为62解析与评价：由稀土元素可知，该元素是含有相同质子不同中子的同种元素；其中的质量数为144，中子数为82；的质量数为150，中子数为88；故B、D项错；根据核素的定义“含有一定数目的质子和一定数目的中子”可知为两种核素，故C错高考资源网答案：A【变式训练1】（08广东卷）2020年诺贝尔化学奖得主GerhardErtl对金属Pt表面催化CO氧化反应的模型进行了深入研究。下列关于Pt的说法正确的是 （ ）A Pt和Pt的质子数相同，互称为同位素B Pt和Pt的中子数相同，互称为同位素C Pt和Pt的核外电子数相同，是同一种核素D Pt和Pt的质量数不同，不能互称为同位素【例2】（08全国卷）某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1 H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是( ) A(ANm)mol B(AN)mol C(AN)mol D(ANm)mol解析与评价：X原子的质子数为(AN)个，一个HmX中所含的质子数为(ANm)个，HmX的摩尔质量为(Am)gmol1，所以agHmX中所含质子的物质的量为(ANm)mol。答 案：A。【变式训练2】（08北京卷）X、Y均为元素周期表中前20号元素，其简单离子的电子层结构相同，下列说法正确的是 ( ) A由mXa与nYb得，ma=nbBX2的还原性一定大于YCX、Y一定不是同周期元素D若X的原子半径大于Y，则气态氢化物的稳定性HmX一定大于HnY二核外电子的排布电子层n1234567符 号KLMNOPQ由内到外， 能量逐渐（ ）必修部分：1.核外电子是分层排布的2电子总是由（ ）向（ ）排布，先排布离核最（ ）的电子层，然后依次往（ ）。3每个电子层最多容纳（ ）个电子，最外层不超过（ ）个（K层不超2个），次外层不超（ ）个。4核外电子排布的表示方法：用原子结构示意图表示，写出钠的原子结构示意图（ ）5. 元素的化学性质与原子的最外层电子排布的关系：金属元素最外层电子数4；稀有气体最外层电子数8（氦除外，最外层只有2个电子）选修部分：1. 能层与能级 对多电子原子的核外电子，按 将其分成不同的能层(n)；对于同一能层里能量不同的电子，将其分成不同的 ；能级类型的种类数与能层数相对应；同一能层里，能级的能量按 的顺序升高，即E(s)E(p)E(d)E(f)。完成下表：各能层所包含的能级类型及各能层、能级最多容纳的电子数能 层(n)一二三四五六七符 号KLNOPQ能 级(l)1s2s2p3s3p3d5s最 多 电 子 数2262218322n2由表中可知：各能层最多容纳的电子数为 。能级类型的种类数与 数相对应s p d f 能级所含轨道数分别为 ，与能级所在能层无关。2. 电子云与原子轨道电子云：电子在原子核外出现的概率密度分布。电子云是核外电子运动状态的形象化描述，小黑点的疏密表示 。原子轨道：不同能级上的电子出现概率约为 %的电子云空间轮廓图。s电子的原子轨道呈 对称， ns能级各有 个原子轨道；p电子的原子轨道呈 ，np能级各有 个原子轨道，相互垂直（用px、py、pz表示）；nd能级各有 个原子轨道；nf能级各有 个原子轨道。各轨道的的形状与所处的能层无关。3. 核外电子排布规律构造原理：绝大多数基态原子核外电子的排布都遵循下列顺序：1s、2s、2p、3s、3p、 、 、4p、5s、4d、5p、6s、4f构造原理揭示了原子核外电子的能级分布。从中可以看出，不同能层的能级有交错现象，如E(3d)E(4s)、E(4d)E(5s)、E(5d)E(6s)、E(6d)E(7s)、E(4f)E(5p)、E(4f)E(6s)等。构造原理是书写基态原子电子排布式的依据，也是绘制基态原子电子排布图（即轨道表示式）的主要依据之一高考资源网思考：如何快速判断不同能级的能量高低？能量最低原理：能量最低原理：原子核外电子遵循构造原理排布时，原子的能量处于最低状态。即在基态原子里，电子优先排布在 的能级里，然后排布在能量逐渐升高的能级里。当某能级中的原子轨道处于全充满或半充满状态时能量较低。泡利原理：每个原子轨道里最多只能容纳 个自旋方向 的电子。洪特规则：电子排布在同一能级的各个轨道时，优先占据 轨道，且自旋方向 。 思考：为什么在同一原子中不可能出现运动状态完全相同的两个电子？4. 基态、激发态、光谱 基态：最低能量状态。如处于最低能量状态的原子称为基态原子。 激发态：较高能量状态（相对基态而言）。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子高考资源网 光谱：不同元素的原子发生跃迁时会吸收（基态激发态）和放出（基态激发态）能量，产生不同的光谱原子光谱（吸收光谱和发射光谱）。利用光谱分析可以发现新元素或利用特征谱线鉴定元素高考资源网【例3】下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是（ ）A原子核外的电子象云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云Bs能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动Cp能级的原子轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p能级原子轨道也在增多D与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 解析与评价： 电子云是对电子运动的形象化描述，它仅表示电子在某一区域内出现的概率，并非原子核真被电子云雾所包裹，故选项A错误。原子轨道是电子出现的概率约为90%的空间轮廓，它表明电子在这一区域内出现的机会大，在此区域外出现的机会少，故选项B错误。无论能层序数n怎样变化，每个p能级都是3个原子轨道且相互垂直，故选项C错误。由于按1p、2p、3p的顺序，电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展，原子轨道的平均半径逐渐增大。答案： D【变式训练3】（09年上海化学2）以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是A：HeBC1s2D【例4】以下电子排布式表示基态原子电子排布的是（ ） A1s22s22p63s13p3 B1s22s22p63s23p63d104s1 4p1 C1s22s22p63s23p63d24s1 D1s22s22p63s23p63d104s2 4p1 解析与评价：A B C均不符合能量最低原理，选D 答案：D【变式训练4】以下是表示铁原子和铁离子的3种不同化学用语。结构示意图电子排布式电子排布图（轨道表示式）铁原子1s22s22p63s23p63d64s2铁离子1s22s22p63s23p63d5铁原子最外层电子数为 ，铁在发生化学反应时，参加反应的电子可能是 。请你通过比较、归纳，分别说出3种不同化学用语所能反映的粒子结构信息。【例5】下图是锂、氦、汞的吸收光谱和发射光谱。其中图_是原子由基态转化为激发态时的光谱，图_是原子由激发态转化为基态时的光谱。不同元素的原子光谱上的特征谱线不同，请在下图中用线段将同种元素的吸收光谱和发射光谱连接。答案：1.（09年重庆理综29）（15分）化合物A由周期不同的短周期元素X、Y组成，是良好的耐热冲击材料高考资源网（1）X的单质既可与盐酸反应，又可与NaOH溶液反应，X的原子结构示意图为 。（2）X的硫酸盐溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式为 。（3）一定条件下，A和水缓慢作用生成含Y的化合物Z，Z分子含有10个电子。Z与H2O2反应，其产物之一是Y的单质，Y的单质地电子式为 ；Z分子的结构呈 高考资源网A的化学式是 高考资源网（4）X的单质、石墨和二氧化钛（TiO2）按比例混合，高温下反应得到的化合物均由两种元素组成，且都是新型陶瓷材料（在火箭河导弹上有重要应用），其反应的化学方程式是 。2.（09年山东理综32）（8分）（化学物质物质性质）G和Si元素在化学中占有极其重要的地位。（1）写出Si的基态原子核外电子排布式 。从电负性角度分析，C、Si和O元素的非金属活泼性由强至弱的顺序为 。（2）SiC的晶体结构与晶体硅的相似，其中C原子的杂化方式为 ，微粒间存在的作用力是 。（3）氧化物MO的电子总数与SiC的相等，则M为 （填元素符号），MO是优良的耐高温材料，其晶体结构与NaCl晶体相似，MO的熔点比CaO的高，其原因是 。（4）C、Si为同一主族的元素，CO2和SiO2化学式相似，但结构和性质有很大不同。CO2中C与O原子间形成键和键，SiO：中Si与O原子间不形成上述健。从原子半径大小的角度分析，为何C、O原子间能形成，而Si、O原子间不能形成上述健 。3.（09年宁夏理综38）化学选修物质结构与性质（15分）已知X、Y和Z三种元素的原子序数之和等于42。X元素原子的4p轨道上有3个未成对电子，Y元素原子的最外层2p轨道上有2个未成对电子。X跟Y可形成化合物X2Y3，Z元素可以形成负一价离子。请回答下列问题：（1）X元素原子基态时的电子排布式为 ，该元素的符号是 ；（2）Y元素原子的价层电子的轨道表示式为 ，该元素的名称是 ；（3）X与Z可形成化合物XZ3，该化合物的空间构型为 ；（4）已知化合物X2Y3在稀硫酸溶液中可被金属锌还原为XZ3，产物还有ZnSO4和H2O，该反应的化学方程式是 ；（5）比较X的氢化物与同族第二、第三周期元素所形成的氢化物稳定性、沸点高低并说明理由 高考资源网感 悟：单独考查原子结构的题目连续两年出现在广东试卷上，其体都作为大题的一个问题出现，特别是选做题中书写核外电子排布式较多，这就需要记忆，记住了就会了，涉及本部分内容的试题属较容易题。1据报道，科学家发现了一种新元素，它的原子核内有161个中子，质量数272。该元素的质子数为 （ ）A. 111 B. 161 C. 272 D. 4332根据元素的核电荷数，不能确定的是 （ ）A. 原子核内质子数 B. 原子核内中子数C. 原子最外层电子数 D. 原子核外电子数3氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是 （ ）A. 一个黑点表示一个电子 B. 黑点的多少表示电子个数的多少C. 表示电子运动的轨迹 D. 电子在核外空间出现机会的多少4三种元素的微粒 都有相同的电子层结构，已知 ，则它们核内质子数（依次用 表示）的关系为 （ ）A. B. C. D. 5元素的化学性质主要决定于原子的 （ ）A. 质子数B. 中子数C. 核外电子数D. 最外层电子数6下列微粒中与 离子具有不相同的质子数和相同的电子数，该微粒可能为 （ ）A. B. C. D. 7周期表中16号元素和4号元素的原子相比较，前者的下列数据是后者的4倍的是A. 电子数 B. 最外层电子数C. 电子层数 D.次外层电子数8据报道，某些建筑材料会产生放射性氡 ，从而对人体产生伤害。该原子的中子数和质子数之差是 （ ）A. 136 B. 50 C. 86 D. 2229核内中子数为N的 离子，质量数为A，则n g它的氧化物中所含质子的物质的量是（ ）。A. B. C. D. 10下列说法中错误的是 （ ）A. 质量数相同的原子，其化学性质一定相同B. 质子数相同的微粒，其核外电子排布也相同C. 金属性越活泼，其原子在反应中越易失去电子D. 非金属性越活泼，其阴离子越难失去电子111999年4月，人类合成超重元素的努力竖立起了一个新的里程碑，美国劳仑斯柏克莱国家实验室的领导人，核化学家Kenneth E. Gregorich宣布，在该实验室的88英寸回旋加速器上，研究者用高能 离子轰击 靶，氪核与铅核融合，放出1个中子，形成了一种新元素A；120微秒后，该A元素的原子核分裂出1个粒子，衰变成另一种新元素B；600微秒后又释放出一个粒子，形成另一种新元素C的一种同位素。新元素C是在1998年末，俄美科学家小组用 核轰击 靶时得到的。（1）人们发现新元素A、B、C的时间先后顺序为 （A）A B C （B） C B A （C） B A C （D） C A B（2）人们发现的新元素A的原子序数为 （A） 112 （B） 114 （C）116 （D）118（3）在1999年4月得到的C元素的一种同位素的原子核中中子数有 （A）169 （B）171 （C） 172 （D） 175（4）下列有关B元素性质的说法错误的是 （A）B元素的单质是固体（B）B元素是金属元素（C）B元素具有放射性（D）B元素具有类似卤素的化学性质12有几种元素的微粒的最外电子层结构如图所示，其中：（1）某电中性微粒一般不如其他元素的原子反应，这种微粒符号是 。（2）某微粒的盐溶液，加入 溶液时会出现白色浑浊，这种微粒符号是 。（3）某微粒氧化性甚弱，但得到电子还原性强，且这种原子有一个单电子，这种微粒符号是高考资源网（4）某微粒具有还原性，且这种微粒失去2个电子即变为原子，这种微粒的符号是 。13A元素原子M电子层上有6个电子。B元素与A元素的原子核外电子层数相同，B元素的原子最外电子层只有1个电子高考资源网（1）B元素的原子结构示意图为高考资源网（2）A、B两元素形成的化合物的名称是 ，化学式是 ，该化合物在无色火焰上灼烧时，火焰呈 色高考资源网14有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中：X、Z是金属元素；V和Z元素原子的最外层都只有一个电子；W和Y元素原子的最外层电子数相同，且W元素原子L层电子数是K层电子数的3倍；X元素原子的最外层电子数是Y元素原子最外层电子数的一半。由此推知（填元素符号）：V是 ，W是 ，X是 ，Y是 ，Z是高考资源网15今有A、B、C、D四种元素，其中A元素是1826年一位法国青年科学家发现的。他在研究海水制盐时，往剩余的副产物苦卤中通入氯气后发现溶液颜色变深，若经进一步提取，可得一种红棕色液体，有刺鼻的臭味。B、C、D的原子电子层排布均不超过3个电子层。D原子核内的质子数正好等于C原子核内质子数的2倍，而它们最外电子层上的电子数恰好相等。D原子的最内电子层上电子数则是B原子核外电子数的2倍。四种元素分别为：A ，B ，C ，D 。由上述某元素的单质与另两种元素的化合物反应生成两种酸的化学方程式是高考资源网16化合物YX2、ZX2中，X、Y、Z的核电荷数小于18；X原子最外能层的p能级中有一个轨道充填了2个电子，Y原子的最外层中p能级的电子数等于前一能层电子总数，且X和Y具有相同的电子层数；Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题：（1）X的电子排布为_，Y的轨道表示式为_；（2）ZX2的分子式是_，YX2电子式是_ _；（3）Y与Z形成的化合物的分子式是_，该化合物中化学键的种类是_。17. A、B两元素在周期表中位于同一周期，核电荷数均小于36，最外层均为一个电子，A的次外层为8个电子，B的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1(或Ar 3d 104s1)，则A的元素符号为_，位于周期表第_周期，_族，电子排布式为_；B的元素符号为_，位于周期表第_周期，_族。课前小练：1.D。2.D3.A4.D知识