第讲物质结构与化学键

第4讲

物质结构与化学键一、原子的构成原X原子核核外电子中子质子在质子数确定后，决定原子种类同位素（两个特性）质量数近似相对原子质量核电荷数决定元素种类最外层电子数电子层数决定主族元素的化学性质决定原子结构示意图11.核电荷数=

=2.质量数（A）=

+

。核内质子数核外电子数质子数中子数二、原子核外电子排布规律1.每一电子层所容纳的电子数最多为

。2n22.最外层电子数最多不超过

,若最外层为K层，电子数最多不超过

。823.次外层电子数最多不超过

。184.能量

的电子离原子核近，能量

的电子离原子核远。低高2三、元素与同位素的比较原子原子质子数化学1121313四、离子键与共价键的比较阴、阳离子间通过静电作用原子间通过共用电子对4成键条件

与

元素原子化合不同结合相同非金属原子结合存在

化合物中及某些中大多数单质、部分

、部分中实例NaCl、Na2CO3、NaOHH2SO4、CO2、NaOH、Na2CO3O2、H2、H2O2、Na2O2共价化合物离子化合物离子

活泼金属、活泼非金属

非金属元素原子离子共价化合物离子化合物5【例1】（2009·广州模拟）氕化锂、氘化锂、氚化锂都可作为发射“嫦娥一号”卫星的火箭引燃剂。下列说法正确的是（）A.1H、D+、T2互为同位素B.LiH、LiD、LiT含有的电子总数分别为3、4、5C.7LiH、7LiD、7LiT的摩尔质量之比为1∶1∶1D.它们都是离子化合物，常作还原剂考点一原子构成及各微粒的功能解析

本题主要考查了同位素、元素、核素的概念和质量数、质子数、中子数之间的关系及各粒子的性质。6X中各数量之间的关系一直是高考的重点和热点。此类题常考常新，常常结合新发现的元素或同位素来考查，题目翻新，但题型不变，考查的知识点不变。解答这类试题时，一是要掌握好原子的组成和表示方法；二是要掌握好各基本粒子之间的关系，即原子序数=核电荷数=核内质子数=核外电子数（原子中）、质量数=中子数+质子数。7

（2009·宣城模拟）简单原子的原子结构可用如下图的表示方法形象地表示：其中●表示质子或电子,○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是（）

A.①②③互为同位素B.①②③互为同素异形体C.①②③是三种化学性质不同的粒子D.①②③具有相同的质量数解析

从图示知①、②、③中的质子数等于电子数且都等于1，可知分别为H、H、H。112131A8某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是（）A.(A-N+m)molB.(A-N)molC.(A-N)molD.(A-N+m)mol解析

同位素X的质量数为A，中子数为N，因此其质子数为A-N。故HmX中的质子数为m+A-N，又由于HmX中H为H，故agHmX中所含质子的物质的量为：×（A-N+m）mol。11A9【例2】（2009·珠海模拟）用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒（离子或分子），请回答：（1）A元素是

、B元素是

、C元素是

（用元素符号表示）。（2）A元素的原子结构示意图为

。（3）D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是

。（4）E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是

。考点二核外电子排布及等电子数的微粒10（5）F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是

，电子式是

。（6）G分子中含有4个原子，其分子式是

。（7）H分子中含有8个原子，其分子式是

。

解析

含有18个电子的微粒：单核微粒：Ar、K+、Ca2+、Cl-、S2-,可见A+、B-、C2-分别为K+、Cl-、S2-;A、B、C元素分别为K、Cl、S。双原子分子有：HCl、F2,可见（3）、（4）分别为HCl、F2。三原子分子有：H2S。11四原子分子有：H2O2、PH3

八原子分子有：C2H6答案（1）KClS（2）（3）HCl（4）F2（5）H2SHSH（6）H2O2（答PH3同样给分）（7）C2H6·

·×····1.原子核外电子排布规律（1）能量最低原理；（2）每一电子层最多排2n2个电子，最外层不超过8个电子（K层为最外层时不超过2个），次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32个电子。×122.核外电子数相等的微粒（1）“10电子”的微粒-2+413（2）“18电子”的微粒2-2+52+614（3）其他等电子数的微粒“9电子”的微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3（取代基）“14电子”的微粒：Si、N2、CO、C2H2“2电子”的微粒：He、H-、Li+、Be2+、H2

（4）质子数及核外电子总数均相等的粒子①Na+、NH、H3O+②HS-、Cl-

③F-、OH-、NH④N2、CO、C2H2+4-215【例3】(2009·淮南模拟)下列说法正确的是

。①在水中氢、氧原子间均以化学键相结合②金属和非金属化合形成离子键③离子键是阳离子、阴离子的相互吸引④两个非金属原子间不可能形成离子键⑤非金属原子间不可能形成离子键⑥离子化合物中可能有共价键⑦共价化合物中可能有离子键

考点三离子键、共价键的形成及特征解析

看原子间是否形成化学键，需注意两个前提条件：“相邻”“强烈”。对于一个水分子内的H、O原子间以化学键结合，而水分子间相邻的H、O原子间则以分子间作用力（或氢键）结合，故①错。161.物质中化学键的存在规律（1）离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。如（NH4）2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。（2）共价化合物中只有共价键，一定没有离子键，如HCl、CH4、CO2、H2SO4等。（3）在非金属单质中只有共价键，如Cl2、O2、金刚石等。（4）构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，是单原子分子，分子中不存在化学键。（5）非金属元素的原子间也可以形成离子键，如NH4Cl中的NH与Cl-。+4172.化学键与物质类别关系（1）只含非极性共价键的物质：同种非金属元素构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。（2）只含有极性共价键的物质：一般是不同非金属元素构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等。（3）既有极性键又有非极性键的物质：如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6（苯）等。（4）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。18

（5）既有离子键又有非极性键的物质，如Na2O2、CaC2等。（6）由强极性键构成但又不是强电解质的物质：如HF。（7）只含有共价键，而无范德华力的化合物：如原子晶体SiO2、SiC等。（8）无化学键的物质为稀有气体，如Ar等。19

（2009·烟台模拟）固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外电子层结构，则下列有关说法中，不正确的是（）A.1molNH5中含有5NA个N—H键（NA表示阿伏加德罗常数）B.NH5中既有共价键又有离子键，它形成的晶体是离子晶体C.NH5的电子式为［HNH］+［H］-

D.它与水反应的化学方程式为NH5+H2ONH3·H2O+H2↑···········HH··20高考失分警示

1.高考题常以制取或发现的新物质、新元素或特征用途的物质作为背景材料，进行有关原子结构的判断和计算，考生容易出现的问题是看不到新物质与常见物质的本质的相同点，被新情境所迷惑。如:（1）O4、N5等其实它们分别属氧和氮元素的一种单质，O4与O2、O3，N5与N2属于同素异形体。（2）NH5其电子式应为［HNH］+［H］-,属离子化合物，与H2O反应生成NH3·H2O和H2。HN3与NH3同属共价化合物。········HH··21（3）氦元素在地球上主要以He形式存在，而在月球上丰富存在的是He，两种原子差别就是中子数不同，属同位素。2.由极性键所组成的分子可以是极性分子，也可以是非极性分子，这主要取决于分子的对称性，如果分子属于对称性分子，则应该为非极性分子，如CO2、CH4、BF3等；反之则应为极性分子，如NH3、H2O等。3.（1）氢键属于分子间作用力，其强度介于化学键和范德华力之间，如NH3、H2O、HF等分子间存在氢键。（2）稀有气体粒子是单原子分子、原子间作用力是范德华力。4.活泼金属与活泼非金属形成的化合物不一定属于离子化合物，如AlCl3属共价化合物。4232221.P是我国最近合成的一种新核素，P表示的磷原子是（）A.核外有25个电子，其中有5个电子能参与成键B.P是一种新元素C.核内有15个质子，核外有10个电子D.质量数为25，原子序数为15，核内有10个中子

251525152515解析

原子一般由质子、中子、电子构成，本题以P为素材，考查学生对同位素中各粒子个数关系的了解。原子结构是高考出现频率极高的内容，此类问题概念性强、计算简单，预计今年高考选择题中仍会出现这类内容。2515231.中国地质大学郑建平教授借助同位素测定方法，发现了一块来自36亿年前地球20km~30km深处的地壳岩石，为人类研究地球早期形成及演化提供了极为重要的科学依据。同位素测定方法中应用较多的是13C、15N分析方法，下列关于13C、15N的叙述中正确的是（）A.13C、15N具有相同的中子数B.0.012kg13C所含碳原子数为阿伏加德罗常数的数值C.等物质的量的13C17O和15N2两种气体具有相同的质子数、原子数和质量D.13C和C60、15N和N70分别互为同位素24解析

A项中13C、15N具有的中子数分别为7、8，故A错误；B项中应为12C，故B错误；D项中同位素针对原子而言，不是单质，故D错误。答案

C2.下列关于指定粒子构成的叙述中，不正确的是（）A.37Cl与39K具有相同的中子数B.第114号元素的一种核素X与Pb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.O与S2-具有相同的质子数和电子数2-22981142078225解析

37Cl和39K具有的中子数都是20，A正确；X与Pb的核电荷数之差为114-82=32，即相差一个电子层，属于同一主族元素，最外层有相同的电子数，B正确；H3O+与OH-具有相同的电子数但质子数不同，C错误；O与S2-的电子数都是18，质子数都是16，D正确。故选C。29811420782答案

C2-2263.A、B两原子分别获得两个电子形成8电子稳定结构时，A放出的能量大于B放出的能量。C、D两原子分别失去一个电子形成8电子稳定结构时，D吸收的能量大于C吸收的能量。则B、A和C、D分别形成的化合物，属于离子化合物的可能性最大的是（）A.C2AB.C2BC.D2AD.D2B解析

由题意可知，A、B为ⅥA族元素，且非金属性A>B。C、D为ⅠA族元素，且金属性C>D。故属于离子化合物的可能性最大的是C2A，选A项。A274.我国探月的目的之一是探测月球土壤厚度和He的储量。He是最安全最清洁的能源，地球上仅有15t左右，而月球上的He估计在1.0×106~1.5×106t。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。下列说法正确的是（）A.He和He互为同素异形体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2bNA32323242323232324228解析

A中He与He互为同位素；B中氦元素的近似相对原子质量是由各核素的质量数和各核素在自然界中的原子百分含量（丰度）共同决定的，现不知道丰度的值，因此不能计算氦元素的近似相对原子质量；D中He的摩尔质量应为bNAg/mol。324232答案

C295.（2009·安庆模拟）已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为a+2;Y原子的最外层电子数为b-5，次外层电子数为b。判断X、Y两元素形成化合物组成是（）A.XY2B.Y4XC.Y2X3D.YX3解析

X、Y的次外层（a≠0,a+2>3;b-5>0,b>5）不可能是K层，即最外层为第3层（X、Y核电荷数小于18），这样得出X核外电子排布为2、8、6，为硫，Y核外电子排布为2、8、3，为铝，形成化合物为Al2S3,所以选C。C306.在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，其最多容纳的电子数与第（n-1）层相同，当它作为原子的次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层最多能多10个，此电子层是（）A.K层B.L层C.M层D.N层

解析

第n电子层作为原子最外层时，最多容纳电子数为8（K层最多2个），作为原子次外层时，最多容纳电子数为18。根据核外电子排布规律，最外层不超过8个电子，次外层不超过18个电子，而K层最多可容纳2个电子，L层最多可容纳8个电子，31M层最多可容纳18个电子。当n层为最外层时，最多可容纳8个电子，则第（n-1）层也可容纳8个电子，而（n-1）层为次外层，则n层应为M层；当n层为次外层时，其最多容纳的电子数比（n-1）层多10个，则证明n层最多可容纳18个电子，也就为M层。7.（2009·滁州模拟）NaH是一种离子化合物，它跟水反应的方程式为：NaH+H2ONaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等发生类似的反应，并都产生氢气。下列有关NaH的叙述错误的是（）答案

C32A.跟水反应时，水作氧化剂B.NaH中H-半径比Li+半径小C.跟液氨反应时，有NaNH2生成D.跟乙醇反应时，NaH被氧化解析

将NaH+H2ONaOH+H2↑的信息上升至NaH与液氨、乙醇反应。NaH+NH3NaNH2+H2↑、NaH+C2H5OHC2H5ONa+H2↑。据NaH+H2ONaOH+H2↑化合价变化，可知A、C、D均正确。H-与Li+核外电子数相同，但H-核电荷数小，故H-半径大于Li+半径。答案

B-1+10338.R为短周期元素，其原子所具有的电子层数为最外层电子数的1/2。它可能形成的含氧酸根离子有①R2O、②RO、③R2O、④RO。下列判断正确的是（）A.当它形成①时，不可能形成④B.当它形成②时，不可能形成③④C.当它形成①时，不可能形成②③D.当它形成②时，可以形成①解析

短周期元素中，电子层数为最外层电子数的1/2的元素有碳和硫，二者有相同的化合价，但也有不同的化合价。如：碳可以形成CO、C2O(草酸根)等，而硫可以形成SO、SO和S2O(硫代硫酸根)等。2-42-42-32-32-32-42-42-32-3C349.(2009·上海，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.∶He B.C.1s2 D.↑↓1s解析

最详尽描述电子运动状态的应该描述出核外电子数目、轨道运动轨迹、排布方式等，D最符合题意。D3510.各电子层排布的总数遵循3条规律：原子的最外层电子数≤8；原子的次外层电子数≤18；原子的倒数第3层电子数≤32；决定这3条规律的电子排布规则是（）A.能量最低原理B.泡利原理C.洪特规则D.能量最低原理和泡利原理D3611.据中国石油网报道，加利福尼亚大学的研究人员发现了世界上最强的酸，这种强酸的化学式是CB11H6Cl6，结构式如图所示，由11个硼原子和1个碳原子排列成20面体。该强酸中原子间的化学键类型是（）

37A.只有共价键B.只有离子键C.既有离子键又有共价键D.是一种介于共价键与离子键之间的一种键解析

题目提示这是一种酸，联系所学酸的类型可知，酸为共价化合物，共价化合物中不可能有离子键，只有共价键。答案

A3812.（2009·济宁模拟）A、B、C、D、E五种元素，它们的核电荷数依次增大，且都小于20。其中A为非金属元素，C是金属元素；A、C元素原子的最外层都只有一个电子；B和D元素原子的最外层电子数相同，且B元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，E元素原子最外层电子数比次外层电子数少1。回答下列问题：（1）A有

种核素，其中质子数是中子数的核素名称为

,是用于制造

的原料。（2）C的离子结构示意图为

。（3）E的原子结构示意图为

。（4）A、B、C、D组成化合物的化学式为

。39解析

由A是最外层电子数为1的非金属元素，知A为氢元素；由B元素原子L层电子数是K层电子数的3倍，知B为氧元素；D和B元素原子的最外层电子数相同，核电荷数小于20，知D为硫元素；由C的核电荷数介于B（O）与D（S）之间，其原子的最外层电子数为1，知C为钠元素；由E的核电荷数大于D（S）而小于20，且该元素原子最外层电子数比次外层电子数少1，知E为氯元素。答案（1）3氚氢弹（2）（3）（4）NaHSO4(或NaHSO3)4013.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共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质41（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

，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1∶1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，可做火箭推进剂，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

。42解析

L层电子数是K层电子数的3倍，即L层有6个电子，故X为氧元素；核外电子层数等于原子序数的元素只有氢，故Y为氢元素；Z元素的K、L层分别有2个和8个电子，则M层上有6个电子，故Z为硫元素；常温下为气态双原子分子，且原子间以叁键结合的只有N2，故W为氮元素。问题（2）中能说明氧比硫非金属性强的事实有很多，其中较为直观的是O2置换H2S中的S。问题（4）中H、O形成的原子个数比为1∶1的化合物是H2O2，N、H形成的化合物分子中电子数也为18的分子只能是N2H4。答案（1）43

（2）X(或氧)2H2S+O22H2O+2S↓（3）NH4HSO4（4）N2H4+2H2O2N2↑+4H2O点燃14.科学家们在探索生命奥秘的过程中，认识到生命细胞的组成和元素周期律有着密切的关系，约占人体总质量99.97%的11种大量元素全部位于周期表前20号元素，其余0.03%是由十多种人体不可缺少的微量元素组成的。现有a~g7种短周期元素，是除氧、硫、钾、钙外

的其他大量元素,它们在周期表中的位置如下。据此完成下列问题：44（1）元素的原子间反应最容易形成离子键的是下列中的

，元素的原子间反应容易形成共价键的是下列中的

。A.c和fB.b和gC.d和gD.b和e（2）下列由a~g形成的各分子中所有原子都满足最外层为8电子结构的是（）A.ea3B.agC.fg3D.dg445（3）均由a、b、h和氧四种元素形成的两种离子化合物，相互反应可生成有刺激性气味的气体。这两种化合物中有一种式量为120，该化合物熔化时破坏的是

（填化学键类型，下同），溶于水时破坏的是

。解析

由元素在周期表中的位置可推知：a为H，b为Na,c为Mg，d为C，e为N，f为P，g为Cl,h为S。（1）非金属性最强的Cl和金属性最强的Na最易形成离子键，故选B。非金属元素间易形成共价键，而四个组合中只有碳氯完全为非金属元素，故选C。（2）写出各选项所对应的分子，其中NH3和HCl中的氢不是8电子结构，只有C、D符合题意。46（3）均由H、Na、S、O四种元素构成的能相互反应的离子化合物猜测是NaHSO3和NaHSO4，其中式量为120的为NaHSO4,熔化时破坏的是离子键,电离方程式为:NaHSO4Na++HS