微粒之间的相互作用力

专题5物质结构和元素周期律第一单元原子结构微粒之间的相互作用力考点一原子结构同位素【核心知识通关】1.原子结构:(1)原子的构成。原子元素化学(2)微粒中各粒子间的数量关系。①质子数(Z)=_________=___________;②质量数(A)=__________+__________;③阳离子的核外电子数=_______-所带电荷数;④阴离子的核外电子数=质子数+___________。核电荷数核外电子数质子数(Z)中子数(N)质子数所带电荷数(3)符号中各数字的含义。2.元素、核素、同位素:(1)“三素”概念的辨析。质子数质子中子质子中子(2)同位素的性质。同位素的物理性质_____,化学性质_____。不同相同(3)几种重要的核素及其应用。核素____用途核燃料用于考古断代制_____示踪原子氢弹3.原子核外电子排布:(1)核外电子排布规律。电子层的表示方法1234567KLMNOPQ能量规律数量规律①每层最多容纳的电子数为___②最外层电子数不超过____(K层为最外层时电子数不超过____)③次外层电子数不超过_____低高2n28个2个18个(2)原子结构示意图。原子核核电荷数电子层层内电子数【特别提醒】(1)并非所有的原子都含有中子,原子核中只有一个质子,没有中子。(2)一种元素可有若干种不同的核素,也可只有一种核素,因此,核素的种类大于元素的种类。(3)不同的核素可能具有相同的质子数,如;也可能具有相同的中子数,如。(4)核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Na+和F-。【方法规律】寻找10e-微粒和18e-微粒的方法(1)10电子微粒:以Ne为核心,推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。(2)18电子微粒:以Ar为核心,推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。【高考模拟精练】1.(2015·上海高考)中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为。关于的叙述错误的是()A.原子序数116 B.中子数177C.核外电子数116 D.相对原子质量293【解析】选D。元素符号左下角数字表示的是该元素原子核内的质子数,原子核内的质子数等于该元素的原子序数,所以该元素的原子序数是116,A正确;元素符号左上角数字表示的是该元素原子的质量数,质量数就是质子数与中子数的和,所以该原子的中子数是293-116=177,B正确;对于元素的原子来说,原子核内的质子数等于原子核外的电子数,等于元素的原子序数,所以该原子的核外电子数是116,C正确;293只表示该同位素原子的质量数,由于不知道该元素有几种同位素原子,各种同位素原子的含量是多少,因此不能确定该元素的相对原子质量,D错误。2.(2016·梅州模拟)金属钛对人体体液无毒且有惰性,能与肌肉和骨骼生长在一起,有“生物金属”之称。下列有关的说法中正确的是()A.的质量数相同,互称为同位素B.的质子数相同,互称为同位素C.的质子数相同,是同一种核素D.核外电子数相同,中子数不同,不能互称为同位素【解析】选B。同位素的质子数和电子数相等,但中子数和质量数不同。的质子数均为22,中子数分别为26和28,二者是不同的核素。3.(2016·湛江模拟)化学上将质量数相同而质子数不同的原子称为同量素,如40K和40Ca。下列关于40K和40Ca的叙述中正确的是()A.40K和40Ca具有相同的中子数B.40K+和40Ca2+具有相同的电子层结构C.39K和40K互为同素异形体D.40K和40Ca互为同位素【解析】选B。40K的中子数为21,40Ca的中子数为20,A错;同素异形体是指同种元素的不同单质,C错;同位素是指质子数相同但中子数不同的同一元素的不同原子,D错。4.(2016·保定模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的说法中,不正确的是()A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂C.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)D.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用【解析】选C。当a=1,2a+1=3,舍弃;当a=2,2a+1=5,元素X为N;当a=3,2a+1=7,元素X为Cl;原子核内质子数为7或17,符合2a2-1,A正确;Cl2既有氧化性又有还原性,B正确;HClO具有强氧化性,具有杀菌消毒的作用,D正确。【加固训练】1.(2014·上海高考)“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法正确的是()A.Pu与U互为同位素B.Pu与Pu互为同素异形体C.Pu与U具有完全相同的化学性质D.Pu与Pu具有相同的最外层电子数【解析】选D。Pu与U的质子数不同,不是同位素,A错误；Pu与Pu互称同位素,最外层电子数相同,因为不是单质所以不是同素异形体,B错误、D正确；Pu与U中电子数不同,最外层电子数也不同,化学性质不同,C错误。2.(2016·梧州模拟)质子数与中子数互换的核互为镜像核,例如，He是H的镜像核,同样H也是He的镜像核。下列说法不正确的是()A.N和C互为镜像核B.N和O互为镜像核C.N和O互为镜像核D.互为镜像核的两个核质量数相同【解析】选B。N的质子数为7、中子数为6，C的质子数为6、中子数为7,二者互为镜像核,A选项正确；N的质子数为7、中子数为8，O的质子数为8、中子数为8,B选项错误；N的质子数为7、中子数为8，O的质子数为8、中子数为7,C选项正确;互为镜像核的核素的质子数与中子数互换,但是质子数与中子数之和相等,即质量数相同,D选项正确。3.(2016·海口模拟)重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是()A.氘(D)原子核外有1个电子B.1H与D互称同位素C.H2O与D2O互称同素异形体D.

的相对分子质量相同【解析】选C。氘(H)是氢元素的一种核素,含有一个质子、一个中子和一个电子,与1H互为同位素,A项、B项正确;由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体,C项错误;

的相对分子质量均为20,D项正确。4.(2016·保定模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),原子核内质子数为(2n2-1)。下列关于元素X的说法中,不正确的是()A.其最高化合价为+3价B.可以形成化学式为KXO3的盐C.其氢化物可以用来做喷泉实验D.其最高价氧化物对应水化物是强酸【解析】选A。由于核电荷数小于18,n≤3。n=2或3时,符合题意。X为N或Cl。N和Cl的最高化合价分别为+5和+7价,A错误;X可以形成化学式为KNO3或KClO3的盐,B正确;HCl和NH3都极易溶于水,可以用来做喷泉实验,C正确;HNO3和HClO4都是强酸,D正确。考点二根据原子结构特点推断元素

【核心知识通关】短周期元素原子的特殊结构:(1)原子核中无中子的原子:__。(2)最外层有1个电子的元素:__________。(3)最外层有2个电子的元素:___________。

HH、Li、NaHe、Be、Mg(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素:_______。(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:__;是次外层3倍的元素:__;是次外层4倍的元素:___。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素:__________。(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素:___。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:_______。Be、ArCNeH、Be、AlBeLi、SiO(9)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素:______。(10)电子层数是最外层电子数2倍的原子:___。(11)最外层电子数是电子层数2倍的原子:_________。(12)最外层电子数是电子层数3倍的原子:__。Li、PLiHe、C、SO【特别提醒】(1)注意看清是“最外层电子数”“次外层电子数”还是“内层电子数”。(2)最外层电子数为次外层电子数的2倍以上时,次外层一定是K层。(3)符合某种描述的元素不一定是一种。【高考模拟精练】1.(2014·大纲版全国卷节选)A、B、D、E、F为短周期元素,非金属元素A最外层电子数与其周期数相同,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍。B在D中充分燃烧能生成其最高价化合物BD2。E+与D2-具有相同的电子数。A在F中燃烧,产物溶于水得到一种强酸。回答下列问题:(1)A在周期表中的位置是________,写出一种工业制备单质F的离子方程式_______________。(2)B、D、E组成的一种盐中,E的质量分数为43%,其俗名为________,其水溶液与F单质反应的化学方程式为____________________________________________;在产物中加入少量KI,反应后加入CCl4并振荡,有机层显________色。(3)由这些元素组成的物质,其组成和结构信息如下表:物质组成和结构信息a含有A的二元离子化合物b含有非极性共价键的二元离子化合物,且原子数之比为1∶1c化学组成为BDF2a的化学式为________;b的化学式为________;c的电子式为________。【解析】A为非金属元素,其最外层电子数与其周期数相等,为H,B的最外层电子数是其所在周期数的2倍,为C或S,根据B在D中燃烧生成最高价化合物BD2,知B为C,D为O,则E为Na,氢气在F中燃烧,生成物溶于水生成强酸,则F是Cl。(1)H在周期表的第1周期ⅠA族,工业制取氯气可采取电解方法,如2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑。(2)C、O、Na组成的盐,Na的质量分数为43%,则是碳酸钠,俗称纯碱或苏打,碳酸钠溶液与氯气反应为2Na2CO3+Cl2+H2O====NaClO+NaCl+2NaHCO3,生成的NaClO有强氧化性,可将碘化钾氧化为I2,而后加入四氯化碳,有机层呈紫色。(3)含H的二元离子化合物,即H形成H-,a是NaH,含非极性键的离子化合物,而且原子个数比为1∶1,是过氧化钠或Na2C2;c为COCl2,电子式是。答案:(1)第1周期第ⅠA族2Cl-+2H2O2OH-+H2↑+Cl2↑(2)纯碱(或苏打)2Na2CO3+Cl2+H2O====NaClO+NaCl+2NaHCO3紫(3)NaHNa2O2(或Na2C2)2.(2016·承德模拟)原子的核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为(2n+1),原子核内质子数为(2n2-1)。下列有关X的说法中不正确的是()A.X能形成化学式为X(OH)3的碱B.X可能形成化学式为KXO3的含氧酸钾盐C.X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数D.X能与某些金属元素形成化合物【解析】选A。1～18号元素最多有3个电子层,最外层电子数不超过8个,讨论如下:n2n+12n2-1元素131不存在257N3717Cl所以该元素可能是N或Cl,都是非金属元素,不可能形成碱,A选项错误;N的最外层电子数为5、核电荷数为7,Cl的最外层电子数为7、核电荷数为17,都是奇数,C选项正确;N和Cl形成的常见的含氧酸钾盐分别是KNO3和KClO3,B选项正确;N和Cl都是比较活泼的非金属,能够与某些金属元素形成化合物,如NaCl、Mg3N2等,D选项正确。考点三微粒之间的相互作用力【核心知识通关】1.化学键:(1)概念与分类。共价键极性键(2)化学反应的本质:反应物的旧化学键_____与生成物的新化学键_____。2.离子键和共价键:(1)离子键与共价键。①概念。断裂形成共用电子对②对比。离子键共价键成键粒子________________成键方式得失电子形成阴、阳离子形成___________成键条件活泼金属元素与活泼非金属元素一般在_______原子之间作用力实质_____作用阴、阳离子原子共用电子对非金属静电离子键共价键存在举例存在于离子化合物中,如NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、ZnSO4、NaOH等①非金属单质,如H2、O2等;②共价化合物,如HCl、CO2、CH4等;③某些离子化合物,如NaOH、Na2O2等(2)离子化合物与共价化合物。阴、阳离子离子共价原子共价离子3.电子式:(1)概念:在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的___________(价电子)的式子。最外层电子(2)电子式的书写。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:_________,OH-________。Na·Na+④离子化合物。MgCl2__________________,Na2O______________,Na2O2_________________。⑤非金属单质及共价化合物。N2_________,H2O_________,CO2__________。4.结构式:(1)概念:用_________表示共价分子中原子间的一对共用电子对的式子。(2)实例:氨气________,氮气_____。一条短线N≡N5.分子间作用力:(1)分子间作用力。①概念:分子间存在的将分子聚集在一起的作用力。②程度:分子间作用力比化学键___得多(填“强”或“弱”)。③影响:对由分子构成的物质,影响物质的熔沸点和溶解性。弱(2)水分子间的氢键。①形成:一个水分子中的氢原子与另一个水分子中的氧原子间所形成的分子间作用力。②影响:水分子间氢键的存在,使水有较高的_____,冰的密度比水___。沸点小【特别提醒】(1)物质中不一定含有化学键,如单原子分子He等稀有气体分子中不含化学键。(2)并非活泼金属与活泼非金属互相化合一定形成离子键,如AlCl3中没有离子键,只有共价键。(3)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键,但多个非金属原子间可以形成离子键,如NH4Cl。(4)存在离子键的化合物一定是离子化合物,但存在共价键的化合物不一定是共价化合物,如NaOH、Na2O2等。(5)化学键被破坏的变化,不一定是化学变化,如NaCl、SiO2受热熔化、NaCl溶于水等。【典题技法归纳】考向1:化学键与物质类型的关系(2016·沧州模拟)下列有关化学键的叙述,正确的是()A.离子化合物中一定含有离子键B.单质分子中均不存在化学键C.非金属元素组成的化合物中只含共价键D.含有共价键的化合物一定是共价化合物【解析】选A。有些单质分子,如Cl2,H2等存在共价键,B错误;由非金属元素组成的化合物中也可能含有离子键,如NH4Cl,C错误;含有共价键的化合物也可能属于离子化合物,如NaOH,D错误。考向2:化学键与物质变化、化学反应的关系(2016·邯郸模拟)从化学键的观点看,化学反应的实质是“旧键的断裂,新键的形成”,据此你认为下列变化属于化学变化的是()①对空气进行降温加压②金刚石变成石墨③NaCl熔化④碘溶于CCl4中⑤HCl溶于水电离出H+和Cl-⑥电解熔融的Al2O3制取AlA.②③⑤B.②⑤⑥C.②⑥D.②③⑤⑥【解析】选C。只有②、⑥中既有旧键的断裂,又有新键的形成。【母题变式】(1)上题变化中破坏离子键的是______。提示:③⑥。③NaCl和⑥Al2O3属于离子化合物,熔化(或熔融)时破坏离子键。(2)上题中所提到的物质中含有共价键的是________。提示:金刚石、石墨、碘、CCl4和HCl。金刚石、石墨、碘属于非金属单质,分子中含有非极性键;CCl4和HCl属于共价化合物,分子中含有极性键。考向3:电子式(2016·莆田模拟)下列电子式或结构式错误的是()A.OH-的电子式:B.NH4Br的电子式:C.四氯化碳的电子式:D.H2O的结构式:H—O—H【解析】选C。氢氧根离子中氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对,带1个单位的负电荷,电子式为,故A正确;NH4Br是离子化合物,由铵根离子与溴离子构成,电子式为,故B正确;氯原子未成键的孤电子对未画出,四氯化碳是共价化合物,碳原子与每个氯原子之间形成1对共用电子对,电子式为,故C错误;水是共价化合物,水分子是氧原子与氢原子之间形成1对共用电子对,H2O的结构式为H—O—H,故D正确。【母题变式】(1)用电子式表示上题D中水的形成过程。提示:

(2)上题四个选项的微粒中都含有共价键吗?其中所有原子都满足最外层8电子稳定结构的是什么?提示:都含有共价键。A、B、D中都含有氢原子,只能满足最外层2电子的稳定结构,只有四氯化碳分子中碳、氯原子满足最外层8电子稳定结构。【归纳总结】1.化学键与物质类型的关系:2.化学键与物质变化、化学反应的关系:(1)化学键与化学反应。旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质,是反应中能量变化的根本。(2)化学键与物质的熔化、溶解。①离子化合物熔化、溶解:离子键被破坏。②共价化合物。a.部分共价化合物溶于水后,与水反应,共价键被破坏,如CO2、SO2等。b.部分共价化合物溶于水后,发生电离,共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。c.部分共价化合物溶于水后,与水不反应,化学键不被破坏,如葡萄糖、乙醇等。③某些活泼非金属单质溶于水后,与水反应,共价键被破坏,如Cl2等。【高考模拟精练】1.(2015·上海高考改编题)某物质中含有极性键,关于该物质的说法错误的是()A.可能有很高的熔、沸点 B.可能是单质C.可能是有机物 D.可能是离子化合物【解析】选B。单质是同种元素组成的纯净物,没有极性键,B错误;物质中含有极性键,可能是离子化合物,如KOH,D正确;也可能是共价化合物,如C2H4、SiO2、H2O;SiO2有很高的熔、沸点,C2H4是有机物,A、C正确。2.(2016·莆田模拟)下列各组物质中,化学键类型相同、物质发生状态变化所克服的化学键也相同的是()A.SO3和HCl B.KCl和CO2C.NaCl和H2O D.CCl4和SiO2【解析】选A。CCl4、HCl、H2O、CO2、SO3发生状态变化需要克服分子间作用力,不破坏化学键;SiO2发生状态变化克服共价键;NaCl、KCl含有离子键,发生状态变化克服离子键。3.(2016·延安模拟)下列有关氯元素及其化合物的表示正确的是()A.质子数为17、中子数为20的氯原子:B.氯离子(Cl-)的结构示意图:C.氯分子的电子式:D.氯乙烯分子的结构简式:H3C—CH2Cl【解析】选C。A项,质子数为17、中子数为20的氯原子的质量数为37,可表示为,错误;B项,Cl-核外有18个电子,离子结构示意图为,错误;C项,氯分子中两个氯原子间形成一个共用电子对,从而达到8电子稳定结构,正确;D项,氯乙烯分子中含有碳碳双键,其结构简式为CH2＝CHCl,错误。4.(2016·泉州模拟)下列叙述正确的是()A.NaHCO3、HCOOH均含有离子键和共价键B.氯化氢和氯化钠的溶解克服相同类型作用力C.短周期ⅣA族与ⅦA族元素的原子间构成的分子,均满足原子最外层8电子结构D.C、H、O、N四种元素形成的化合物一定既有离子键又有共价键【解析】选C。NaHCO3属于盐,是离子化合物,含有离子键,其中的非金属元素之间的化学键是共价键,而HCOOH为共价化合物,只有共价键,A错误;HCl溶解破坏的是共价键,NaCl溶解破坏的是离子键,B错误;短周期ⅣA族的元素为C、Si,和ⅦA族元素(X)的原子构成的分子是CX4和SiX4,均满足原子最外层8电子结构,C正确;C、H、O、N形成的化合物只含共价键,D错误。【加固训练】1.下列关于离子键、共价键的叙述中,正确的是()A.在离子化合物里,只存在离子键,没有共价键B.非极性键只存在于双原子的单质分子(如Cl2)中C.在共价化合物分子内,一定不存在离子键D.由多种元素组成的多原子分子里,一定只存在极性键【解析】选C。A项,NH4Cl中存在共价键;B项,如H2O2、CH3CH3等分子中存在非极