第四章　第一节　第1课时　原子结构

第四章物质结构元素周期律第一节原子结构与元素周期表第1课时原子结构课后·训练提升合格考过关检验1.下列说法正确的是()。A.所有原子都是由质子、中子和核外电子构成的B.只要知道粒子的质子数,就一定能确定它是什么元素C.由于质量数=质子数+中子数,所以电子是没有质量的D.分子的质子数等于该分子中各原子的质子数之和答案:D解析:一般说来,原子是由质子、中子和核外电子构成的,但是质量数为1的氢原子(1H)的中子数为0,A项错误。粒子包括原子、分子(单原子分子或多原子分子)、离子等,B项错误。在计算质量数时,由于电子的质量比质子、中子的质量小得多而被忽略,不是电子没有质量,C项错误。2.某元素的离子Am-核内有n个中子,核外有x个电子。该原子的质量数是()。A.x-m+n B.x+m+nC.m+n-x D.x-n+m答案:A解析:某元素的离子Am-核内有n个中子,核外有x个电子,则该元素原子的核内质子数为x-m,因此该原子的质量数=质子数+中子数=x-m+n。3.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较,下列数据中前者是后者4倍的是()。①核外电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数A.①④ B.①③④C.①②④ D.②③答案:A解析:核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子,核外电子数分别是16和4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8和2,A项正确。4.原子核外电子是分层排布的,下列关于L层与M层的比较不正确的是()。A.L层离核比M层离核近B.M层上电子所具有的能量高于L层上的电子C.当L层上的电子数为奇数时,M层上不可能有电子D.当L层上的电子数为偶数时,M层上一定有电子答案:D解析:L层离核比M层离核近,A项正确。离核越远,电子能量越高,M层离核的距离大于L层离核的距离,B项正确。L层最多可容纳8个电子,当L层上的电子数为奇数时,说明L层上电子未填满,M层上不可能有电子,C项正确。由氖原子的L层上有8个电子而其M层上无电子可知,D项错误。5.某元素的原子核外有三个电子层,M层的电子数是L层电子数的14A.Li B.Mg C.Al D.Si答案:B解析:根据原子核外电子的排布规律可知,K层排满2个电子后再排L层,L层需排满8个电子后再排M层,M层的电子数是L层电子数的14,即M层电子数为2,则该元素原子的核外电子数是2+8+2=12,即原子序数为12,该元素是Mg6.下列粒子中,各电子层电子数都达到2n2(n为电子层序数)的是()。A.Ne、Ar B.Al3+、S2-C.F-、Na+ D.Ne、Cl-答案:C解析:A项,Ar不符合条件,故错误。B项,S2-不符合条件,故错误。C项,F-、Na+核外各电子层电子数都能达到2n2,故正确。D项,Cl-不符合条件,故错误。7.核电荷数小于或等于18的元素中,原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有()。A.1种 B.2种C.3种 D.4种答案:B解析:在核电荷数为1~18的元素中,符合题述要求的元素原子的电子排布分别为2、1和2、8、5。8.已知下列原子或离子的结构示意图,回答下列问题。(1)电子层排布相同的是(填字母,下同);

(2)属于同一种元素的是;

(3)属于金属元素的是;

(4)属于稀有气体元素的是。

答案:(1)BC(2)AB(3)D(4)C解析:(1)由结构示意图可知,B和C的电子层排布相同。(2)核内质子数相等的A和B属于同一种元素。(3)金属元素原子的最外层电子数一般少于4,D为Na,属于金属元素。(4)稀有气体元素原子的最外层电子数一般为8(He为2)。9.用A+、B-、C2-、D、E、F和G分别表示含有18个电子的七种粒子(离子或分子),请回答下列问题:(1)A元素是,B元素是,C元素是。(用元素符号表示)

(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是。

答案:(1)KClS(2)HCl解析:常见的18e-粒子中,阳离子有K+、Ca2+等;阴离子有P3-、S2-、HS-、Cl-等;分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。结合题目所给条件可确定答案:。等级考素养提升1.根据下列元素原子某层的电子数,能确定该元素原子序数的是()。A.K层有2个电子 B.L层有3个电子C.次外层有8个电子 D.最外层有5个电子答案:B解析:A、C、D三项均无法确定相应元素原子的电子层数,也就无法求其质子数;L层上有3个电子的原子对应元素的原子序数为5,B项正确。2.1~18号元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同,则4种元素核电荷数关系中正确的是()。A.C>D>B>A B.D>B>A>CC.A>D>C>B D.B>A>C>D答案:A解析:A元素原子的次外层电子数只能是2,最外层电子数是4,A的核电荷数为6;B元素的内层电子总数只能是2,最外层电子数为6,B的核电荷数为8;C元素原子有3个电子层,L层必有8个电子,M层有4个电子,C的核电荷数为14;D的阳离子与B的阴离子(即O2-)电子层结构相同,D为Na,核电荷数为11;故核电荷数:C>D>B>A。3.根据下列叙述,画出对应粒子的结构示意图。(1)A元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍:。

(2)与Ar原子电子层结构相同的-1价阴离子:。

(3)质量数为23、中子数为12的原子:。

(4)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图是。

答案:解析:(1)根据核外电子排布规律可知,原子的最外层电子数不超过8,A元素原子的最外层电子数为电子层数的3倍,则A只能是O元素,其原子结构示意图为。(2)与Ar原子的电子层结构相同的-1价阴离子为Cl-,Cl-的结构示意图为。(3)质量数为23、中子数为12的原子,质子数为23-12=11,即为Na原子,其原子结构示意图为。(4)设核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为x,最外层电子数为y,依题意:a=5x,a=3y,则5x=3y,x=3y5。因原子的最外层电子数不超过8,即y为1~8的正整数,故仅当y=5,x=3合理,该元素的核电荷数为4.某简单粒子的结构示意图为,且x、y均为不大于20的正整数,据此回答下列问题:(1)若该粒子一般情况下不与其他元素的原子反应,这种粒子的符号是。

(2)若该粒子有很强的氧化性,且只需得到一个电子就能达到稳定结构,这种粒子的结构示意图为。

(3)若该粒子为正一价阳离子,且对应的碱为可溶性强碱,则x=,y=。

(4)当x-y=10时,该粒子为(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。

(5)当y=8时,粒子可能为(填粒子符号)、、、、。

答案:(1)Ar(2)(3)198(4)原子(5)ArCl-S2-K+Ca2+(合理即可)解析:(1)依据题目所给的结构示意图可知,若粒子性质稳定,则为稀有气体Ar。(2)若该粒子有很强的氧化性,且只需得到一个电子就能达到稳定结构,则该粒子是最外层电子数为7的氯原子。(3)若该粒子为正一价阳离子,且对应的碱为可溶性强碱,则该粒子是K+,其原子核内有19个质子,其离子最外层电子数为8。(4)当x-y=10时,x=10+y,说明核内质子数等于核外电子数,所以该粒子应为原子。(5)当y=8时,应为含18个电子的粒子,可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。阶段限时检测一、选择题(本大题共8个小题，每小题3分，共24分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的)1．在短周期元素中，原子最外电子层只有1个或2个电子的元素是()A．金属元素 B．稀有气体元素C．非金属元素 D．无法确定为哪一类元素【答案】D【解析】在短周期元素中，原子最外电子层只有1个或2个电子的元素可以是第ⅠA、ⅡA元素，也可能是0族元素，D正确。2．下列有关现在的长式元素周期表的判断中正确的是()A．从左向右数第7纵行是ⅦA族B．从左向右数第11纵行是ⅠB族C．ⅠA族全部是金属元素D．第ⅦA族元素从上到下，其氢化物的稳定性逐渐增强【答案】B【解析】从左向右数第七纵行是ⅦB族，A错误；从左向右数第十一纵行是ⅠB族，B正确；ⅠA族为碱金属元素和H元素，C错误；ⅦA族从上到下非金属性逐渐减弱，其气态氢化物稳定性逐渐减弱，D错误。3．下列叙述正确的是()A．铅位于周期表中金属与非金属元素的交界处，可做半导体材料B．若存在简单阴离子R2－，则R一定属于第ⅥA族元素C．S和Se属于第ⅥA族元素，H2S的还原性比H2Se的强D．元素原子最外层电子数较少的金属一定比最外层电子数较它多的金属活泼【答案】B【解析】铅位于周期表中金属元素区，具有典型的金属元素的性质，A错误；S和Se属于第ⅥA族元素，由于元素的非金属性S>Se，所以H2S的还原性比H2Se的弱，C错误；Li最外层只有1个电子，Ba最外层有2个电子，但是金属的活动性：Ba>Li，D错误。4．最近，我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所构成的单质气体。18O是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是()A．1.8g18O2的物质的量是0.05molB．0.1molH218O中所含的中子数约为6.02×1023C．0.2mol18O2的体积约为4.48LD．18O2的摩尔质量为36g/mol【答案】C5.eq\o\al(13,6)C－NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，eq\o\al(13,6)C表示的碳原子()A．核外有13个电子，核内有13个质子B．核内有6个质子，核外有7个电子C．质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子D．质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子【答案】D6．下列化学用语使用正确的是()A．离子结构示意图可以表示16O2－，也可以表示18O2－B．中子数为117、质子数为116的Lv原子：eq\o\al(117,116)LvC．HCl的电子式：－D．CO2的结构式：O—C—O【答案】A【解析】离子结构示意图，质子数是8，电子数是10，因此是O2－离子，可以表示16O2－，也可以表示18O2－，A正确；中子数为117、质子数为116的Lv原子表示为eq\o\al(233,116)Lv，B错误；HCl中只含共价键，HCl的电子式为，C错误；CO2分子中碳元素与两个氧原子形成四对共用电子，因此其结构式为O=C=O，D错误。7．NH3在NH4Cl存在条件下，以活性炭为催化剂，用H2O2氧化CoCl2溶液制备化工产品[Co(NH3)6]Cl3，下列表述正确的是()A．中子数为32，质子数为27的钴原子：3227CoB．H2O2的电子式：C．NH3和NH4Cl化学键类型相同D．[Co(NH3)6]Cl3中Co的化合价是＋3【答案】D【解析】中子数为32，质子数为27的钴原子的质量数为59，应该表示为eq\o\al(59,)27Co，A错误；H2O2为共价化合物，原子间形成共用电子对，没有电子的得失，B错误；NH3存在氮氢共价键，NH4Cl存在铵根离子和氯离子间的离子键，氮氢原子间的共价键，C错误；[Co(NH3)6]Cl3中NH3整体为0价，Cl为－1价，所以Co的化合价是＋3价，D正确。8．下表为元素周期表的一部分，其中X、Y、Z、W为短周期元素，W元素的核电荷数为X元素的2倍。下列说法正确的是()XYZWTA．X、W、Z元素的原子半径及它们的气态氢化物的热稳定性均依次递增B．Y、Z、W元素在自然界中均不能以游离态存在，它们的最高价氧化物的水化物的酸性依次递增C．YX2晶体熔化、液态WX3气化均需克服分子间作用力D．根据元素周期律，可以推测T元素的单质具有半导体特性，T2X3具有氧化性和还原性【答案】D【解析】根据信息知X是O元素，Y是Si元素，Z是P元素，W是S元素，T是As元素。同一周期的元素原子序数越大，原子半径越小；不同周期的元素，原子核外电子层数越多，原子半径越大，故原子半径Z>W>X，元素的非金属性越强，其氢化物的稳定性越强，由于元素的非金属性X>W>Z，所以气态氢化物的热稳定性：X>W>Z，A错误；S元素在自然界中存在游离态的硫单质，B错误；YX2晶体是原子晶体，物质熔化破坏的是共价键，而WX3是分子晶体，物质气化需克服分子间作用力，C错误；根据元素周期律，可以推测T元素在元素周期表处于金属与非金属交界区，因此其单质具有半导体特性，在T2X3中T元素的化合价是＋3价，处于该元素的中间价态，因此T2X3具有氧化性和还原性，D正确。二、选择题(本大题共4个小题，每小题6分，共24分，在每小题给出的四个选项中，有一项或两项是符合题目要求的，全都选对得6分，选对但不全得2分，有选错的得0分)9．Q、X、Y和Z为短周期元素，它们在周期表中的位置如图所示，这4种元素的原子最外层电子数之和为22。下列说法正确的是()XYQZA．Y的原子半径比X的小B．Q的最高价氧化物的水化物的酸性比Z的强C．X、Y和氢3种元素形成的化合物中都只有共价键D．Q的单质具有半导体的性质，Q与Z可形成化合物QZ4【答案】AD【解析】设Q、X、Y、Z的最外层电子数分别为x、x＋1、x＋2、x＋3，则x＋x＋1＋x＋2＋x＋3＝22，解得x＝4，Q、X、Y、Z分别为硅元素、氮元素、氧元素、氯元素。同周期元素核电荷数越大半径越小，Y的原子半径比X的小，A正确；非金属性越强其最高价氧化物对应的水化物的酸性越强，Q的最高价氧化物的水化物的酸性比Z的弱，B错误；X、Y和氢3种元素形成的化合物可能是铵盐，铵盐有共价键和离子键，C错误；硅单质具有半导体的性质，硅元素和氯元素可形成SiCl4，D正确。10．W、X、Y和Z是原子序数依次增大的四种短周期主族元素。W的氢化物水溶液呈碱性；Y的周期数是其最外层电子数的3倍；Z是其所在周期非金属性最强的元素，X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物。下列叙述正确的是()A．四种元素的简单离子的半径大小顺序为W>X>Y>ZB．四种元素形成的氢化物中一定只含有共价键C．Z的最高价氧化物对应的水化物是强酸D．W的氧化物对应的水化物可能为强酸【答案】CD11．下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是()①CO2②XeF6③PCl3④SO2⑤BF3⑥N2⑦P4⑧PCl5A．①③⑥⑦ B．①④⑤C．①④⑥ D．②③④⑤【答案】A【解析】化合物中元素化合价的绝对值与最外层电子数之和是8，则该元素满足最外层8电子结构，则①CO2、③PCl3中均满足最外层8电子结构。②XeF6、④SO2、⑤BF3、⑧PCl5中Xe、S、B、P均不能满足最外层8电子结构，⑥N2和⑦P4均是共价键形成的单质，均满足最外层8电子结构，答案选A。12．下列有关化学键和化合物的叙述正确的有几个()①共价化合物中只有共价键，离子化合物中一定有离子键②只含共价键的物质一定是共价化合物③离子化合物中一定有非金属元素④离子键和极性键只存在于化合物中⑤非金属原子间不可能形成离子键⑥稀有气体中不存在共价键A．2个 B．3个C．4个 D．5个【答案】C【解析】①共价化合物中只有共价键，离子化合物中一定有离子键，可能含有共价键，正确；②只含共价键的物质不一定是共价化合物，可能是单质，如氢气、氮气等，错误；③离子化合物中一定有非金属元素，可能不含金属元素，如铵盐，正确；④离子键和极性键只存在于不同元素之间，所以只存在于化合物中，正确；⑤非金属原子间可能形成离子键，如氯化铵，错误；⑥稀有气体是单原子分子，不存在共价键，正确。三、非选择题(本大题共4个小题，共52分，请按要求作答)13．(10分)用eq\o\al(A,Z)X表示原子：(1)中性原子的中子数：N＝__________。(2)阳离子的中子数：AXn＋共有x个电子，则N＝________。(3)阴离子的中子数：AXn－共有x个电子，则N＝________。(4)中性分子的中子数：12C16O2分子中，N＝________。(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则ngA2－所含电子的物质的量为________________mol。【答案】(10分，每空2分)(1)A－Z(2)A－n－x(3)A－x＋n(4)22(5)eq\f(nm－x＋2,m)14．(12分)4种相邻的主族短周期元素的相对位置如表，元素x的原子核外电子数是m的2倍，y的氧化物具有两性。回答下列问题：mnxy(1)元素x在周期表中的位置是第__________周期第__________族，其所在周期原子半径最大的元素的单质与氧气加热的化学方程式______________________________，产物与水反应的化学方程式为______________________________。(2)m、n、x、y三种元素最高价氧化物的水化物中，酸性最强的是__________，碱性最强的是__________。(填化学式)(3)x与n形成的化合物的化学式为___________________________。(mn)2称为拟卤素，性质与卤素类似，其与氢氧化钠溶液反应的化学方程式是__________________________________。【答案】(12分)(1)三(1分)ⅡA(1分)2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(△))Na2O2(2分)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(2分)(2)HNO3(1分)Mg(OH)2(1分)(3)Mg3N2(1分)(CN)2＋2NaOH=NaCN＋NaCNO＋H2O(3分)15．(14分)下面是元素周期表的一部分，参照元素①～⑧在表中的位置，请用化学用语回答下列问题：周期族ⅠAⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA01①2②③④3⑤⑥⑦⑧(1)④、⑤、⑦的原子半径由大到小的顺序为(填元素符号)________________。(2)②、⑦、⑧的最高价含氧酸的酸性由强到弱的顺序是(填化学式)________________________________________________________________________。(3)在①、④、⑤、⑧中的某些元素之间可形成既含离子键又含非极性共价键的离子化合物，写出其中一种化合物的电子式：________________。(4)由②和④组成的化合物与⑤的同周期相邻主族元素的单质反应的化学方程式为________________________________________。(5)⑧单质与⑤的最高价氧化物的水化物反应的离子方程式为________________________________________________________________________。【答案】(14分，未标注的每空3分)(1)Na＞Si＞O(2分)(2)HClO4＞H2CO3＞H2SiO3(4)2Mg＋CO2eq\o(=,\s\up7(点燃))2MgO＋C(5)Cl2＋2OH－=Cl－＋ClO－＋H2O【解析】根据元素所在周期表中的位置，可知元素的种类，①为H元素，②为C元素，③为N元素，④为O元素，⑤为Na元素，⑥为Al元素，⑦为Si元素，⑧为Cl元素，据此解答。(1)先看电子层数，电子层数越多，原子半径一般越大；对于同周期元素，原子序数越