（江苏专用）高考化学大一轮总复习 第五章 物质结构 元素周期律 原子结构学案25 新人教版-新人教版高三全册化学学案

学案25原子结构[考纲要求]1.了解元素、核素、同位素的含义。2.了解原子的构成，了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子的排布。4.以IA和ⅦA族为例，掌握同一主族内元素性质递变规律与原子结构的关系。知识点一原子的组成1．原子(1)原子结构原子(eq\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子Z个,中子A—Z个)),Z个))(2)有关粒子间的关系①质量数(A)＝________＋________；②中性原子：质子数＝________＝__________；③阳离子：质子数＝核外电子数＋________；④阴离子：质子数＝核外电子数－________。2．核素、同位素、元素(1)概念①核素：具有一定数目________和一定数目________的一种________，如氢元素有三种核素，符号为__________________________________________。②同位素：________相同而________不同的同一元素的不同________互称同位素。③元素：具有相同____________的同一类__________的总称。(2)三者的关系问题思考1．(1)任何原子内都有中子吗？(2)同位素的性质相同吗？知识点二核外电子排布1．电子层的表示方法及能量变化电子层数由内向外数字表示法1234567字母表示法离核远近eq\o(――→,\s\up7(由到))电子能量eq\o(――→,\s\up7(由到))2.原子核外电子排布规律(1)能量最低原理：核外电子总是尽可能先排布在能量________的(离原子核________)的电子层里。(2)每层最多容纳的电子数为______个。(3)最外层电子数最多不超过____个(K层为最外层时不超过____个)。(4)次外层电子数最多不超过____个。(5)倒数第三层电子数最多不超过____个。问题思考2．核外电子排布的各条规律之间有怎样的关系？以19号元素K的原子结构示意图不能写成为例来说明。3．“核外电子排布相同的微粒，化学性质相同”这一说法是否正确？知识点三原子结构和性质1．碱金属元素(1)原子结构原子最外层都只有____个电子，随原子序数的递增，电子层数依次增加，原子半径逐渐________。(2)元素性质从上到下，元素原子失电子能力逐渐________，金属性逐渐________，单质的还原性逐渐________。问题思考4．最外层只有一个电子的元素是否都是碱金属元素？2．卤族元素(1)原子结构原子最外层都有____个电子，随原子序数递增加，电子层数依次增加，原子半径逐渐________。(2)元素性质从上到下，得电子能力逐渐________，非金属性逐渐________，单质的氧化性逐渐________。3．元素性质与原子结构的关系元素的性质决定于原子核外电子的排布，特别是__________。同主族元素化学性质上表现出相似性和递变性，随着原子核外电子层数的增加，它们的失电子能力逐渐增强，金属性逐渐________。一、元素、核素和同位素1.eq\o\al(A,Z)X中各符号表示的含义元素符号X的左上角的A表示该核素的质量数，它可近似地代表该核素原子的相对原子质量，左下角的Z表示该核素的核内质子数，元素的种类取决于构成该元素的原子核内的质子数，Z相同的所有核素都称为同一元素；Z相同，A不同，称为同位素——周期表中处于同一位置。Z和(A－Z)决定核素的种类，即在核素中，Z相同的不同核素称为同位素。2．元素、同位素、核素概念的辨析(见下表)元素同位素核素概念具有相同核电荷数的一类原子的总称质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子对象宏观概念，对同类原子而言；既有游离态，又有化合态微观概念，对某种元素的原子而言，因为有同位素，所以原子种类多于元素种类微观概念，指元素的具体的某种原子特征以单质或化合物形式存在，性质通过形成单质或化合物来体现同位素化学性质几乎相同，因为质量数不同，物理性质有差异，天然存在的各种同位素所占的原子个数百分比一般不变具有真实的质量，不同核素的质量不相同决定因素质子数质子数和中子数质子数和中子数特别提醒同位素是同一元素的不同核素之间的互称，大多数元素有同位数(但Na、Al、F等没有同位素)。因此目前发现的元素有一百多种，但核素有一千多种。典例导悟1下列说法正确的是()A．12C、13C、14C、金刚石、石墨都是碳元素的同位素B．同种元素的原子，质量数一定相同C．互为同位素的原子，质子数一定相同D．由一种元素组成的物质，一定是纯净物听课记录：变式演练1据报道，在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的会导致温室效应的气态化合物，它的结构式为16O===C===18O。下列说法正确的是()A．16O与18O为同种核素B．16O===C===18O与16O===C===16O互为同位素C．16O===C===18O的化学性质与16O===C===16O完全不同D．目前提出的“低碳经济”，目标是减少向环境中排放CO2，控制温室效应二、原子核外电子排布的特殊规律及电子数相等的微粒1．记住1－20号元素的特殊的电子层结构名师提醒：记熟是准确快速解题的前提(1)最外层有1个电子的元素：H、Li、Na、K；(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素：__________________________________；(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：______；(5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素：_______________________________；(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne。(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si；(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素：________；(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素：Be、S；(10)电子层数与最外层电子数相等的元素：________。2．核外电子数相等的微粒(1)“10电子”的微粒分子离子一核10电子NeN3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋二核10电子HF三核10电子NHeq\o\al(－,2)四核10电子五核10电子(2)“18电子”的微粒分子离子一核18电子ArK＋、Ca2＋、Cl－、S2－二核18电子三核18电子H2S四核18电子五核18电子六核18电子其他微粒C2H6、CH3NH2N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)(3)“14电子”微粒有Si、______、______、______等四种。典例导悟2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)D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18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________；电子式是________。(5)G分子中含有4个原子，其分子式是________。(6)H分子中含有8个原子，其分子式是________。变式演练2(2011·济南模拟)通常情况下，微粒A和B为分子，C和E为阳离子，D为阴离子，它们都含有10个电子；B溶于A后所得的物质可电离出C和D；A、B、E三种微粒反应后可得C和一种白色沉淀。请回答。(1)用化学符号表示下列四种微粒：A：________，B：________，C：________，D：________。(2)写出A、B、E三种微粒反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。1．判断正误(1)C.在氮原子中，质子数为7而中子数不一定为7()D．Cl－的结构示意图为()(2010·课标全国卷一7C、D)(2)1mol羟基中电子数为10NA()(2010·江苏－5B)(3)钠离子的结构示意图为()(2010·上海－2D)2．[2010·福建理综－23(1)]M是地壳中含量最多的金属元素，则M的离子结构示意图为__________。3．(2010·山东理综，9)16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是()A．16O2与18O2互为同分异构体B．16O与18O核外电子排布方式不同C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化D．标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含0.1NA个氧原子4．(2009·广东，1)我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素eq\o\al(144,62)Sm与eq\o\al(150,62)Sm的说法正确的是()A.eq\o\al(144,62)Sm与eq\o\al(150,62)Sm互为同位素B.eq\o\al(144,62)Sm与eq\o\al(150,62)Sm的质量数相同C.eq\o\al(144,62)Sm与eq\o\al(150,62)Sm是同一种核素D.eq\o\al(144,62)Sm与eq\o\al(150,62)Sm的核外电子数和中子数均为62题组一元素、核素、同位素1．无放射性的同位素称之为“稳定同位素”，在陆地生态系统研究中2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关一些“稳定同位素”的说法正确的是()A．34S原子核内中子数为16B．2H＋酸性比1H＋的酸性更强C．16O与18O的化学性质相同D．13C与15N原子核内的质子数相差22．下列微粒结构示意图中，不正确的是()3．放射性原子在人类生活中的很多地方有着特殊的作用，对人类的科学研究有很大的帮助，其中最主要的作用是作为示踪原子。最近医学界通过用放射性14C的羟酸衍生物在特定条件下通过断裂DNA来杀死细胞，从而抑制艾滋病。下面有关14C的叙述中正确的是()A．14C与14N含有相同的中子数B．14C与C60是同分异构体C．14C与C60中普通碳原子的化学性质不同D．14C与12C互为同位素4．(2008·全国理综Ⅱ，11)某元素的一种同位素X原子的质量数为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.eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)molB.eq\f(a,A)(A－N)molC.eq\f(a,A＋m)(A－N)molD.eq\f(a,A)(A－N＋m)mol5．据报道医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羟酸衍生物，在特定条件下可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖，则有关14C的叙述正确的是()A．与12C的化学性质不同B．与14N含的中子数相同C．14C的质子数与中子数相差1D．与12C、13C互为同位素6．(2011·武汉质检)有下列符号：35Cl和37Cl、O2和O3、1Heq\o\al(16,2)O和2Heq\o\al(18,2)O。下列有关说法正确的是()A．35Cl和37Cl互为同分异构体B．O2和O3是氧元素的两种同位素C．35和37表示的是质量数D．1Heq\o\al(16,2)O和2Heq\o\al(18,2)O表示同一种水分子7．X、Y、Z三种主族元素，X＋和Y－两种离子具有相同的电子层结构，Z原子核内质子数比Y原子核内质子数少9，Y－在一定条件下可被氧化成YZeq\o\al(－,3)。下列说法正确的是()A．离子半径X＋>Y－B．X、Y、Z均属于短周期元素C．化合物XYZ的溶液具有漂白性D．Y属于ⅤA族元素8．X、Y、Z和R分别代表四种元素，如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是()A．a－c＝m－nB．a－b＝n－mC．c－d＝m＋nD．b－d＝n＋m题组二原子结构与元素性质9．(2010·孝感质量检测)铯是一种碱金属元素，下列关于铯及其化合物的叙述不正确的是()A．硫酸铯的化学式为Cs2SO4B．氢氧化铯是一种强碱C．可以电解熔融的氯化铯制取铯D．碳酸铯受热易分解成氧化铯和二氧化碳10．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，原子核内质子数是2n2－1。下列有关元素X的说法中不正确的是()A．元素X能形成化学式为X(OH)3的碱B．元素X可能形成化学式为KXO3的含氧酸钾盐C．元素X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数D．元素X能与某些金属元素形成化合物11．下列各原子构成的单质中，肯定能与稀硫酸反应产生H2的是()A．原子核内没有中子B．M层有5个电子C．原子核外最外层电子数＝电子层数D．N层上电子数与K层电子数相等，次外层有8个电子12.有某种元素的微粒的核外电子层结构为(1)若该微粒为电中性微粒一般不和其他元素的原子反应，这种微粒的符号是________。(2)若含该微粒的溶液，能使溴水褪色，并出现浑浊，这种微粒的符号是________。(3)若该微粒氧化性很弱，但得到电子后还原性很强，且这种原子最外层有一个电子，这种微粒的符号是________。(4)若该微粒还原性很弱，但失电子后氧化性很强，且这种原子得一个电子即达稳定结构，这种微粒的符号是________。题组三综合探究13．(2011·上海调研)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)写出五种元素的元素符号：A．________，B.________，C.________，D.________，E.________。(2)画出B、C的原子结构示意图：B._______，C._______；画出D的离子结构示意图：________。(3)从原子核外电子排布的角度分析C元素的化合价为什么为＋1价？14．A、B、C、D都是短周期元素，原子半径：D>C>A>B。已知：A、B同周期，A、C处于同一主族；C原子核内的质子数等于A、B原子核内的质子数之和；C原子最外层电子数是D原子最外层电子数的3倍。试回答：(1)写出元素的名称：A__________。(2)写出由B、D组成的两种化合物的化学式：________、__________。(3)C的氧化物属于________化合物(填“离子”或“共价”)。(4)写出C的氧化物与D的氧化物对应的水化物反应的离子方程式：________________________________________________________________________。学案25原子结构【课前准备区】知识点一1．(1)原子核核外电子(2)①质子数(Z)中子数(N)②核电荷数核外电子数③电荷数④电荷数2．(1)①质子中子原子eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H②质子数中子数原子③核电荷数原子知识点二1.电子层数由内向外数字表示法1234567字母表示法KLMNOPQ离核远近eq\o(――→,\s\up7(由近到远))电子能量eq\o(――→,\s\up7(由低到高))2.(1)最低最近(2)2n2(3)82(4)18(5)32知识点三1．(1)1增大(2)增强增强增强2．(1)7增大(2)减弱减弱减弱3．最外层电子数增强问题思考1．(1)eq\o\al(1,1)H中无中子。(2)同位素的物理性质有差异，化学性质几乎完全相同。2．核外电子排布的几条规律之间既相互独立又相互统一，不能孤立地应用其中一条。第(3)、(4)条是对第(2)条的限制。如钾原子由于受第(3)条限制，最外层不能超过8个，故原子结构示意图为。3．不正确。核外电子排布相同可以是多种离子或原子，如S2－、Cl－、Ar、K＋、Ca2＋的核外电子排布都是，但它们的化学性质不同。若属于同位素的不同核素，化学性质相同，如eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。4．不是，氢元素原子最外层也只有1个电子，但是碱金属元素不包括氢元素。【课堂活动区】二、1.(2)Be、Ar(4)O(5)Li、P(8)Li、Mg(10)H、Be、Al2．(1)分子离子一核10电子NeN3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋二核10电子HFOH－三核10电子H2ONHeq\o\al(－,2)四核10电子NH3H3O＋五核10电子CH4NHeq\o\al(＋,4)(2)分子离子一核18电子ArK＋、Ca2＋、Cl－、S2－二核18电子F2、HClOeq\o\al(2－,2)、HS－三核18电子H2S四核18电子PH3、H2O2五核18电子SiH4、CH3F、NH2OH六核18电子N2H4、CH3OH其他微粒C2H6、CH3NH2N2Heq\o\al(＋,5)、N2Heq\o\al(2＋,6)(3)“14电子”微粒有Si、CO、Ceq\o\al(2－,2)、N2等四种。典例导悟1．C[根据同位素的概念，具有相同质子数、不同中子数的同一种元素的不同原子互为同位素，12C、13C、14C是碳元素的三种同位素，而金刚石和石墨是碳元素的两种不同形式的单质(同素异形体)，A项错；同种元素可以有中子数不相同的几种原子，其质量数必不相同，B项错；由于互为同位素的原子属同种元素，它们的质子数一定相同，C项正确；由一种元素组成的物质，由于原子种类、个数、排列方式不同可组成多种物质，如氢元素可组成H2、D2、T2三种分子，氧元素可组成O2、O3两种分子，碳原子由于排列方式不同可构成石墨和金刚石，D项错。]2．(1)KClS(2)HCl(3)F2(4)H2S(5)H2O2(或PH3)(6)C2H6解析18电子微粒来源大体分为三个部分：一是第三周期的气态氢化物及失去H＋的对应阴离子；二是第四周期的金属阳离子；三是由第二周期气态氢化物去掉一个氢原子后，两两结合得到的分子，共16种：阴离子P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，结合题目所给条件，不难确定所需答案。变式演练1．D[A项两种原子互为同位素；B项两种分子均为化合物，不属于同位素范畴；C项两种分子的化学性质应几乎相同。]2．(1)H2ONH3NHeq\o\al(＋,4)OH－(2)Al3＋＋3NH3＋3H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)解析本题主要考查原子、分子和离子的核外电子的结构特征。常见的核外电子总数为10个电子的微粒有：阳离子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋；阴离子有N3－、O2－、F－、OH－；分子有Ne、HF、H2O、NH3、CH4。显然结合题目所给的其他条件可知：A：H2O，B：NH3，C：NHeq\o\al(＋,4)，D：OH－，E：Al3＋或Mg2＋；A、B、E反应的离子方程式：3H2O＋3NH3＋Al3＋===Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(＋,4)或Mg2＋＋2NH3＋2H2O===Mg(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)。【课后练习区】高考集训1．(1)√×解析C项，N－14的质子数和中子数均为7，但氮原子还有其他的核素，质量数不等于14，中子数也就不等于7；D项，该示意图为氯原子的结构示意图，Cl－的结构示意图的最外电子层上的电子数应该为8。(2)×解析羟基是9电子式，应为9NA。(3)×2.3．D[16O2和18O2是由氧元素的两种不同核素分别构成的两种不同的分子，二者相对分子质量不同，不属于同分异构体，A错误；16O和18O的核外电子数都是8，且核外电子排布式相同，B错误；16O与18O是同种元素的不同核素，16O与18O之间的转化属于物理变化，C错误；根据阿伏加德罗定律，标准状况下1.12L16O2中含有0.1NA个16O原子，1.12L18O2中也含有0.1NA个18O原子，D正确。]4．A[eq\o\al(144,62)Sm和eq\o\al(150,62)Sm是同一种元素的不同核素，质量数、中子数均不同，互为同位素。]考点集训1．C2.B3．D[14C和14N中14表示质量数，而C和N的质子数分别为6和7，因此，它们的中子数不可能相等，A错；14C是原子，C60是单质，二者不可能是同分异构体，B错；自然界中，同一种元素的化学性质是相同的，14C和C60中的C原子都是碳元素的原子，故化学性质相同，C错；剩下的D是正确的。]4．A[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eq\o\al(1,1)H，故agHmX中所含质子的物质的量为：eq\f(a,m＋A)×(A＋m－N)mol。]5．D[14C是碳元素的一种同位素，原子核内中子数为14－6＝8，而14N的中子数为14－7＝7，故B、C项不正确；12C与14C互为同位素，最外层电子数相同，故化学性质几乎相同，A项不正确、D项正确。]6．C[35Cl和37Cl是氯元素的两种同位素，A错；同位素研究的对象是原子，而O2和O3是氧元素形成的两种性质不同的单质，B错；1Heq\o\a