高三化学一轮 第5章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构 大纲人教版

1、第五章物质结构元素周期律第五章物质结构元素周期律第一节原子结构第一节原子结构1了解原子的结构及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质了解原子的结构及同位素的概念。理解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及质量数与质子数、中子数之间的相互关子数、中子数、核外电子数以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。系。2以第以第1、2、3周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。周期的元素为例，了解原子核外电子排布规律。一、原子的组成、核素、同位素一、原子的组成、核素、同位素2构成原子的各微粒间关系构成原子的各微粒间关系( (1) )质子数质子数 数数 数数 数。数。( (2) )离子电荷数

2、离子电荷数 。( (3) )质量数质量数( (A) ) 。( (4) )质子数质子数( (Z) ) 。( (5) )质子数质子数( (Z) ) 。( (6) )AZXn的电子数的电子数 。( (7) )质量数近似质量数近似 该同位素相对原子质量。该同位素相对原子质量。 核电荷核电荷核外电子核外电子原子序原子序质子数核外电子数质子数核外电子数质子数质子数( (Z) )中子数中子数( (N) )阳离子的核外电子数阳离子的电荷数阳离子的核外电子数阳离子的电荷数阴离子的核外电子数阴离子的电荷数阴离子的核外电子数阴离子的电荷数Z( (n) ) 等于等于3元素、核素、同位素元素、核素、同位素4原子结构的表

3、示方法原子结构的表示方法( (1) )原子结构示意图：表示原子的原子结构示意图：表示原子的 排布的图示。排布的图示。如：钠原子、镁离子、氯离子的原子结构示意图分别为如：钠原子、镁离子、氯离子的原子结构示意图分别为核外电子在各电子层上核外电子在各电子层上( (2) )电子式：用电子式：用“”或或“”在元素符号周围表示在元素符号周围表示 的图的图示。示。如碳原子、钠离子、氧离子的电子式分别为：如碳原子、钠离子、氧离子的电子式分别为：最外层电子最外层电子(3)原子组成表示式：若某一原子原子组成表示式：若某一原子X的的 为为A， 为为Z，该原，该原子组成符号可表示为子组成符号可表示为质量数质量数质子数

4、质子数【自我检测自我检测】有几种元素微粒的核外电子层结构如图所示有几种元素微粒的核外电子层结构如图所示 ，请回答下列问题。，请回答下列问题。( (1) )若该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是若该微粒是中性微粒，这种微粒的符号是_。( (2) )若该微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是若该微粒的盐溶液能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是_。( (3) )若该微粒的氧化性很弱，得到若该微粒的氧化性很弱，得到1个电子后变为原子，其单质的还原性很个电子后变为原子，其单质的还原性很强，这种微粒的符号是强，这种微粒的符号是_。( (4) )若该微粒的还原性很弱，失去若该微粒的还原性

5、很弱，失去1个电子后变为原子，其单质的氧化性很个电子后变为原子，其单质的氧化性很强，这种微粒的符号是强，这种微粒的符号是_。答案：答案：( (1) )Ar( (2) )S2( (3) )K( (4) )Cl 二、原子核外电子排布二、原子核外电子排布1电子层的表示方法电子层的表示方法电子层序数1234567符号能量高低2.核外电子排布规律核外电子排布规律( (1) )核外电子总是尽量排布在能量核外电子总是尽量排布在能量 的电子层，然后由里向外，依的电子层，然后由里向外，依次排布在能量次排布在能量 的电子层里。的电子层里。( (2) )原子核外各电子层最多容纳原子核外各电子层最多容纳 个电子。个电

6、子。( (3) )原子最外层电子数不能超过原子最外层电子数不能超过 个个( (K层为最外层时不能超过层为最外层时不能超过 个个) )。( (4) )次外层电子数不能超过次外层电子数不能超过 个，倒数第三层不超过个，倒数第三层不超过 个。个。逐渐升高逐渐升高2n2821832较低较低【自我检测自我检测】根据下列叙述推断元素的名称。根据下列叙述推断元素的名称。( (1) )A元素原子核外元素原子核外M层电子数是层电子数是L层电子数的一半层电子数的一半_。( (2) )B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍倍_。( (3) )C元素的单质在常温下可与水

7、剧烈反应，产生的气体能使带火星的元素的单质在常温下可与水剧烈反应，产生的气体能使带火星的木条复燃木条复燃_。( (4) )D元素的次外层电子数是最外层电子数的元素的次外层电子数是最外层电子数的1/4_。( (5) )E元素原子的元素原子的L层比层比F元素的元素的L层少层少3个电子。个电子。F元素原子核外电子总元素原子核外电子总数比数比E元素原子核外电子总数多元素原子核外电子总数多5个，则二者形成的化学式个，则二者形成的化学式_。答案：答案：( (1) )硅硅( (2) )硼硼( (3) )氟氟( (4) )氖氖( (5) )Mg3N2 同分异构体同系物同素异形体同位素定义对象化合物化合物单质原

8、子结构相似、分子组成相差一个或若干个CH2原子团同分异构体同系物同素异形体同位素化学性质可能相似也可能不同相似相似，一定条件下可以相互转变几乎完全相同实例CH3COOH与HCOOCH3CH3OH与C2H5OH金刚石与石墨、C60；红磷与白磷；O2与O3 ( (1) )对同位素的理解要抓住对同位素的理解要抓住“两同两同”( (同质子数、同一元同质子数、同一元素素) )“两不同两不同”( (不同中子数、不同原子不同中子数、不同原子) )。( (2) )H2、D2、T2之间既不是同位素关系，也不是同素异形体关系。之间既不是同位素关系，也不是同素异形体关系。 ( (2010山东山东) )16O和和18

9、O是氧元素的两种核素，是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是下列说法正确的是( () )A16O2与与18O2互为同分异构体互为同分异构体B16O与与18O核外电子排布方式不同核外电子排布方式不同C通过化学变化可以实现通过化学变化可以实现16O与与18O间的相互转化间的相互转化D标准状况下，标准状况下，1.12 L 16O2和和1.12 L18O2均含均含0.1NA个氧原子个氧原子解析：解析：A A项，项，1616O O2 2与与1818O O2 2都是氧气单质；都是氧气单质；B B项，项，1616O O与与1818O O核外均是核外均是8 8个电子，

10、核个电子，核外电子排布方式相同；外电子排布方式相同；C C项，化学变化中元素原子的个数和种数不变；项，化学变化中元素原子的个数和种数不变；D D项，标准项，标准状况下，状况下，1.12 L 1.12 L 1616O O2 2和和1.12 L 1.12 L 1818O O2 2的物质的量均为的物质的量均为0.05 mol0.05 mol，含氧原子个数均为，含氧原子个数均为0.1NA0.1NA。答案：答案：D变式训练变式训练1.下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )AO2和和O3互为同素异形体互为同素异形体B. 的核外电子数相同，是同一种核素的核外电子数相同，是同一种核素C. 互为同位素互为

11、同位素DCH3CH2Cl与与CH3CH2CHCl2互为同系物互为同系物解析：解析：A A项：同种元素的不同单质，正确；项：同种元素的不同单质，正确；B B项：质子数相同、中子项：质子数相同、中子数不同，互为同位素，错误；数不同，互为同位素，错误；C C项：项： 为一种核素，为一种核素， 为单质，错误为单质，错误；D D项：组成不同，不是同系物，错误。项：组成不同，不是同系物，错误。答案：答案：A( (1) )短周期元素原子结构的特殊性短周期元素原子结构的特殊性原子核中无中子的原子是原子核中无中子的原子是H。最外层有最外层有1个电子的元素是个电子的元素是H、Li、Na。最外层有最外层有2个电子的

12、元素是个电子的元素是Be、Mg、He。最外层电子数是次外层电子数最外层电子数是次外层电子数2倍的是倍的是C,3倍的是倍的是O。电子层数与最外层电子数相等的元素是电子层数与最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。次外层电子数是最外层电子数次外层电子数是最外层电子数2倍的元素是倍的元素是Li和和Si。内层电子总数是最外层电子数内层电子总数是最外层电子数2倍的元素是倍的元素是Li和和P。最外层电子数等于次外层电子数的元素是最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar。电子总数为最外层电子数电子总数为最外层电子数2倍的元素是倍的元素是Be,3倍是倍是Li、P。与稀有气体电子层结构相同的离子：与稀有气

13、体电子层结构相同的离子：a同周期非金属元素形成的阴离子，如同周期非金属元素形成的阴离子，如O2、F与与Ne。b下一周期金属元素形成的阳离子下一周期金属元素形成的阳离子( (20号以前的元素号以前的元素) )如：如：Na、Mg2、Al3与与Ne。( (2) )等电子微粒等电子微粒电子数微粒分子阳离子阴离子2电子 H2、HeLi、Be2H10电子Ne、HF、H2O、NH3、CH4Na、Mg2、Al3+、 、H3ON3、O2、F、OH( (1) )若若ABCD中各微粒均含中各微粒均含10e，则应为，则应为 OH=NH3H2O。( (2) )对部分对部分18e微粒的分子，可用两个微粒的分子，可用两个9

14、e微粒组合，如微粒组合，如FF、HOOH、H2NNH2、CH3CH3、CH3NH2等。等。 ( (原创题原创题) )A、B、C、D、E是原子序数依次增大的短周期元素。是原子序数依次增大的短周期元素。A元素元素组成的同素异形体中，组成的同素异形体中， 有分子晶体和原子晶体；有分子晶体和原子晶体；C元素组成的同素异形体在紫元素组成的同素异形体在紫外光作用下或氟利昂存在下发生转化。外光作用下或氟利昂存在下发生转化。D元素在周期表中族序数等于周期数。元素在周期表中族序数等于周期数。工业上用热还原法冶炼工业上用热还原法冶炼E单质。单质。( (1) )A、B、C的氢化物中属于等电子粒子的有的氢化物中属于等

15、电子粒子的有( (写一组写一组) )：_。A、B、C三种元素可以组成具有等电子数、等原子数的粒子有三种元素可以组成具有等电子数、等原子数的粒子有_。( (2) )新型无机非金属材料新型无机非金属材料DB广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。制备广泛应用于电子、陶瓷等工业领域。制备DB物物质方法：在高温下，质方法：在高温下，D2C3、B2和和A反应生成反应生成DB和和AC，写出化学方程式：，写出化学方程式：_。( (3) )B和和E元素组成物质是一种结构材料，耐高温、耐磨。它的化学式为元素组成物质是一种结构材料，耐高温、耐磨。它的化学式为_。解析：解析：依题意，依题意，A A元素组成的同素异形体中，有

16、分子晶体和原子晶体，元素组成的同素异形体中，有分子晶体和原子晶体，A A为碳元素，金刚石为原子晶体，为碳元素，金刚石为原子晶体，C C6060等为分子晶体；紫外光或氟利昂使等为分子晶体；紫外光或氟利昂使O O3 3转化成转化成氧气，氧气，C C是氧元素；由于原子序数依次增大，是氧元素；由于原子序数依次增大，B B为氮元素。周期表中，周期数等为氮元素。周期表中，周期数等于主族序数的元素有三种：氢、铍、铝，根据原子序数依次增大限制于主族序数的元素有三种：氢、铍、铝，根据原子序数依次增大限制D D为铝元为铝元素。素。E E的原子序数大于的原子序数大于1313，且工业上用热还原法冶炼，且工业上用热还原

17、法冶炼E E的单质，的单质，E E为硅元素。工为硅元素。工业上，用焦炭还原二氧化硅制粗硅。业上，用焦炭还原二氧化硅制粗硅。(1)(1)等电子粒子，可以从等电子粒子，可以从1010电子、电子、1818电子角度思考；等电子数、等原子数电子角度思考；等电子数、等原子数的粒子有的粒子有COCO和和N N2 2，COCO2 2和和N N2 2O O。(2)(2)根据推断元素易得出：氧化铝、碳、氮气在高根据推断元素易得出：氧化铝、碳、氮气在高温下反应生成氮化铝和一氧化碳。温下反应生成氮化铝和一氧化碳。(3)(3)硅与氮形成的新型无机非金属材料是氮硅与氮形成的新型无机非金属材料是氮化硅。化硅。答案：答案：(

18、 (1) )NH3、H2O、CH4( (10电子组电子组) )或或N2H4、H2O2、CH3CH3( (18电子组电子组) )CO、N2( (14电子组电子组) )或或CO2、N2O( (22电子组电子组) )( (2) )Al2O3N23C 2AlN3CO( (3) )Si3N4变式训练变式训练2.用用A、B、C2、D、E、F、G和和H分别表示含有分别表示含有18个电子的个电子的八种微粒八种微粒( (离子或分子离子或分子) )，请回答：，请回答：( (1) )A元素是元素是_、B元素是元素是_、C元素是元素是_( (用元素符号用元素符号表示表示) )。( (2) )D是由两种元素组成的双原子

19、分子，其分子式是是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是_。( (3) )E是所有含是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是_。( (4) )F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是_；电子式是；电子式是_。( (5) )G分子中含有分子中含有4个原子，其分子式是个原子，其分子式是_。( (6) )H分子中含有分子中含有8个原子，其分子式是个原子，其分子式是_。解析：解析：1818电子的微粒有电子的微粒有分子：分子：SiHSiH4 4、PHPH3 3、H H2 2S S、HClHCl、ArAr

20、、F F2 2、H H2 2O O2 2、C C2 2H H6 6、CHCH3 3OHOH等；等；离子：离子：S S2 2、HSHS、ClCl、P P3 3、 、K K、CaCa2 2等。等。总结出了以上规律，各小问自然能够顺利解出。总结出了以上规律，各小问自然能够顺利解出。答案：答案：( (1) )KClS( (2) )HCl( (3) )F2( (4) )H2S ( (5) )H2O2( (或或PH3) )( (6) )C2H6原子结构内容是中学化学重要的基本理论之一，在每年高考中都占有原子结构内容是中学化学重要的基本理论之一，在每年高考中都占有一定的分值，主要以选择题或填空题的形式出现。

21、主要考查内容有：一定的分值，主要以选择题或填空题的形式出现。主要考查内容有：( (1) )以高科技、新成果、诺贝尔奖等为载体的组成原子的各种量以高科技、新成果、诺贝尔奖等为载体的组成原子的各种量( (质量质量数、质子数、电子数和中子数数、质子数、电子数和中子数) )关系的考查。关系的考查。( (2) )同位素、核素、同分异构体、同素异形体等概念的辨析。同位素、核素、同分异构体、同素异形体等概念的辨析。( (3) )通过等电子体通过等电子体( (10电子、电子、18电子电子) )的推断考查微粒间的转化关系及相的推断考查微粒间的转化关系及相应化学用语。应化学用语。1( (2009广东卷广东卷) )

22、我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素 与与 的说法正确的是的说法正确的是( () ) 解析：解析：选项选项A A， 与与 具有相同的质子数、不同的中子数，具有相同的质子数、不同的中子数，二者互为同位素；选项二者互为同位素；选项B B， 的质量数为的质量数为144144， 的质量数为的质量数为150150，二，二者的质量数不同；选项者的质量数不同；选项C C， 与与 不是同一种核素；选项不是同一种核素；选项D D， 的中子数为的中子数为8282， 的中子数为的中子数为8888，二者的中子数不相等。答案为，二者的中子数不相等。答案为A A。答案：答案：A2( (20

23、09全国全国理综理综) )某元素只存在两种天然同位素，且在自然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，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是。下列叙述中错误的是( () )A它是副族元素它是副族元素B它是第六周期元素它是第六周期元素C它的原子核内有它的原子核内有63个质子个质子D它的一种同位素的核内有它的一种同位素的核内有89个中子个中子解析：解析：根据题意，用质子数分别减去各周期所含有的元素种类，根据题意，用质子数分别减去各周期所含有的元素种类，63632 28 88 8181818189 9

24、，属于第六周期从左到右的第，属于第六周期从左到右的第9 9种元素，而第六种元素，而第六周期中包含镧系，所以它属于副族，周期中包含镧系，所以它属于副族，A A、B B均正确；因原子核外电子数等均正确；因原子核外电子数等于质子数，于质子数，C C正确；因其两种同位素的百分含量相同，且平均相对原子质正确；因其两种同位素的百分含量相同，且平均相对原子质量为量为152.0152.0，所以两种同位素的相对原子质量一个比，所以两种同位素的相对原子质量一个比152.0152.0大，一个比大，一个比152.0152.0小，即中子数一个比小，即中子数一个比8989大，一个比大，一个比8989小，小，D D错误。错

25、误。答案：答案：D3( (2008全国全国理综理综) )Q、R、X、Y、Z为前为前20号元素中的五种，号元素中的五种，Q的低价氧的低价氧化物与化物与X单质分子的电子总数相等，单质分子的电子总数相等，R与与Q同族，同族，Y和和Z的离子与的离子与Ar原子的电子层原子的电子层结构相同且结构相同且Y的原子序数小于的原子序数小于Z。( (1) )Q的最高价氧化物，其固态属于的最高价氧化物，其固态属于_晶体，俗名叫做晶体，俗名叫做_；( (2) )R的氢化物分子的空间构型是的氢化物分子的空间构型是_，属于，属于_分子分子( (填填“极性极性”或或“非极性非极性”) )；它与；它与X形成的化合物可作为一种重

26、要的陶瓷材料，其化学式是形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式是_。( (3) )X的常见氢化物的空间构型是的常见氢化物的空间构型是_；它的另一氢化物；它的另一氢化物X2H4是一种火箭是一种火箭燃料的成分，其电子式是燃料的成分，其电子式是_；( (4) )Q分别与分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是形成的共价化合物的化学式是_和和_；Q与与Y形形成的分子的电子式是成的分子的电子式是_，属于，属于_分子分子( (填填“极性极性”或或“非极性非极性”) )。解析：解析：由由X X2 2H H4 4是一种火箭燃料的成分，可推出是一种火箭燃料的成分，可推出X X为为N N；由；由Q Q的低价

27、的低价氧化物与氧化物与X X单质分子的电子总数相等，推出单质分子的电子总数相等，推出Q Q为为C C；由；由R R与与Q Q同族，推出同族，推出R R为为SiSi；由于；由于Y Y和和Z Z的离子与的离子与ArAr原子的电子层结构相同，可推出原子的电子层结构相同，可推出Y Y和和Z Z为为S S、ClCl、K K、CaCa中的两种，又因中的两种，又因Q(Q(即即Si)Si)能与能与Y Y、Z Z形成共价化合物，可得形成共价化合物，可得Y Y、Z Z为为S S、ClCl，且，且Y Y的原子序数小于的原子序数小于Z Z，所以，所以Y Y为为S S，Z Z为为ClCl。答案：答案：( (1) )分子

28、干冰分子干冰( (2) )正四面体形非极性正四面体形非极性Si3N4( (3) )三角锥形三角锥形( (4) )CS2CCl4 非极性非极性12010年我国第二颗探月卫星年我国第二颗探月卫星“嫦娥二号嫦娥二号”发射成功，发射成功，“嫦娥嫦娥”奔月可以较为准确地获得能源氦奔月可以较为准确地获得能源氦3的资源量和分布特征。这对人类未来和的资源量和分布特征。这对人类未来和平开发利用月球能源有着重要意义，下列有关氦平开发利用月球能源有着重要意义，下列有关氦3的说法正确的是的说法正确的是( () )3He、4He的化学性质基本相同的化学性质基本相同3He、4He具有相同的中子数具有相同的中子数3He核聚

29、变是化学变化核聚变是化学变化3He液化是物理变化液化是物理变化A BC D解析：解析：3 3HeHe和和4 4HeHe互为同位素，同位素的化学性质相同，二者互为同位素，同位素的化学性质相同，二者质量数不同，中子数不相同，核聚变是物理变化，所以答案为质量数不同，中子数不相同，核聚变是物理变化，所以答案为B B。答案：答案：B2( (2009江苏单科江苏单科) )下列有关化学用语使用正确的是下列有关化学用语使用正确的是( () ) 解析：解析：A A项，硫原子核外只有项，硫原子核外只有1616个电子；个电子；B B项，离子化合物中阴离项，离子化合物中阴离子应用中括号括起来，还要标出最外层的电子；子

30、应用中括号括起来，还要标出最外层的电子；C C项正确；项正确；D D项，对位与项，对位与邻位搞混。邻位搞混。答案：答案：C3( (2008全国全国理综理综) )某元素的一种同位素某元素的一种同位素X的原子质量数为的原子质量数为A，含，含N个中子，它与个中子，它与1H原子组成原子组成HmX分子。在分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是中所含质子的物质的量是( () ) 解析：解析：HmXHmX的相对分子质量为的相对分子质量为A Am m，每分子中含质子个数为，每分子中含质子个数为(A(AN Nm)m)个，故个，故a g HmXa g HmX中含质子的物质的量为中含质子的物质的量为 (A(AN Nm) molm) mol。答案：答案：A4( (2009上海单科上海单科) )9.2 g金属钠投入到足量的重水中，则产生的金属钠投入到足量的重水