专题27　构成物质的微粒、元素、化合价（解析版）

专题27构成物质的微粒、元素、化合价【思维导图】【知识点回顾】一、物质的微粒eq\a\vs4\al(考点1说出物质由分子、原子或离子构成)构成物质的微粒有分子、原子和离子。________是保持物质化学性质的一种微粒；________是化学变化中的最小的微粒；________是得失电子的原子或原子团。二、原子的构成考点2说出原子由原子核和电子构成；说出原子核由质子和中子构成eq\a\vs4\al(原子,（不显电性）)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(原,子,核)\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(质子：每个质子带一个单位的正电荷,中子：不带电（普通氢原子中没有中子）,,,))\a\vs4\al(由夸克,构成),,,,,\a\vs4\al(核外电子：每个电子带一个单位的负电荷)))原子中：核电荷数＝________＝核外________在原子结构中，要搞清楚下列问题：(1)质子数(核电荷数)＝核外电子数，因而原子________。(2)原子核中质子数不一定等于中子数，普通氢原子的原子核内________。(3)原子核在整个原子中所占的体积很小，但原子的质量主要集中在________上。(4)原子核内________决定了元素种类，同种元素的原子和离子具有相同的________。三、原子结构模型的发展过程考点3知道对原子结构的探索过程；体验建立模型的思想与方法1．道尔顿——实心球模型——首先提出原子论。2．汤姆生——枣糕模型(西瓜模型)——发现电子。3．卢瑟福——________结构模型—α粒子散射实验，原子核。4．玻尔——________模型。5．现代——电子云模型。从原子结构模型建立的过程中，我们可以发现建立模型往往需要有一个不断完善、不断修正的过程，使模型更接近事物的本质。四、物质由元素组成eq\a\vs4\al(考点4指认具体物质的元素组成)1．元素是具有相同的________(质子数)的同一类原子的总称，例如，H－1、H－2、H－3分属不同原子，但均属氢元素。2．原子和元素的区别与联系原子元素区别(1)粒子(成员)(2)既讲________，又讲________(3)从________角度描述分子的构成或物质的构成(1)粒子的总称(集体)(2)只讲________，不讲________(3)从________角度描述物质的组成联系化学反应前后元素和原子的种类都不会改变考点5列举重要化肥的有效元素(N、P、K)a植物生长过程中需要量较多的是含________元素的无机盐。植物生长缺乏氮元素时，植株矮小，叶色发黄；缺乏磷元素时，植株暗绿带红；缺乏钾元素时，植株矮小，叶片上带许多褐斑。五、元素符号考点6认识常见元素的符号(H、O、C、N、S、P、Cl、I、Si、Na、Fe、Cu、Ca、Ag、Al、K)，查阅元素符号；说明元素符号所表示的含义1．元素符号的表示方法用该元素的拉丁文的第一个________字母来表示，若有重复则取前两个字母，第二个字母________。2．元素符号表示的意义宏观意义：表示一种________；微观意义：表示这种元素的一个________。注意：当元素符号前面加上________时，就只具有微观意义。如“2H”只表示2个氢原子。六、元素的化合价eq\a\vs4\al(考点7知道一些常见元素的化合价)1．常见元素化合价口诀氢钾钠银________；镁锌钡钙________；氟氯溴碘________；通常氧显________；铜________铝________；铁有________和________；单质元素为________。2．常见原子团化合价口诀________硝酸氢氧根，________硫酸碳酸根，________记住磷酸根，________价的是铵根。3．化合价的一般规律(1)在化合物里氢元素通常显________价、氧元素显________价。(2)金属元素在化合物中通常显________。(3)单质里元素的化合价为________。(4)在化合物里，元素正负化合价的代数和为________。eq\a\vs4\al(考点8运用化合价表述出简单的化学式)根据元素的化合价正确写出化合物的化学式的步骤：①按一定顺序写出元素符号；②在元素符号的上方标出化合价；③再根据元素化合价代数和为________的原则写出分子中各元素的原子个数。eq\a\vs4\al(考点9根据化学式推断元素的化合价)标出已知元素化合价，根据“________”列式求解。考点1分子原子离子考点2质子数电子数(1)不显电性(2)无中子(3)原子核(4)质子数目核电荷数考点33.核式4.分层考点41.核电荷数2.种类个数微观种类个数宏观考点5氮、磷、钾考点61.大写小写2.元素原子系数考点71.正一价正二价负一价负二价正一二正三正二正三零价2.负一负二负三正一3.(1)＋1－2(2)正价(3)零(4)零考点8零考点9正负化合价的代数和为0【例题精析】（2022•杭州）某团队研究证明了PtO42+离子能够稳定存在（Pt是铂的元素符号），已知该离子中氧元素显﹣2价，则该离子中铂元素的化合价为（）A．+2 B．+4 C．+8 D．+10【解答】解：化合价的数值等于离子所带电荷的数值，且符号一致。由PtO42+，则该离子的化合价为+2价。原子团中元素的化合价代数和等于原子团的化合价，已知该离子中氧元素显﹣2价，设铂元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：x+（﹣2）×4＝+2，则x＝+10价。故选：D。（2022•温州）我国很早就使用朱砂作为红色颜料。朱砂的主要成分是硫化汞（HgS），硫化汞中Hg的化合价为+2，则S的化合价是（）A．﹣1 B．﹣2 C．+1 D．+2【解答】解：硫化汞中Hg的化合价为+2，设硫元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+2）+x＝0，则x＝﹣2价。故选：B。（2022•舟山）我国科学家发现千金藤素能抑制冠状病毒的复制，它的化学式为C37H38N2O6。下列有关千金藤素的说法正确的是（）A．含有氮分子 B．由碳、氢、氮、氧四种元素组成 C．是一种无机物 D．碳、氢两种元素的质量比为37：38【解答】A、千金藤素是由千金藤素分子构成的，不含氮分子，故A错误；B、千金藤素由碳、氢、氮、氧四种元素组成，故B正确；C、千金藤素是含碳元素的化合物，属于有机物，故C错误；D、碳、氢两种元素的质量比为（12×37）：（1×38）≠37：38，故D错误。故选：B。（2021•温州）氮化锶（Sr3N2）是生产高端荧光粉的主要原料。已知Sr3N2中N的化合价为﹣3，则Sr的化合价为（）A．﹣3 B．+3 C．+2 D．﹣2【解答】解：已知Sr3N2中N的化合价为﹣3，化合物中元素化合价代数和为零，则Sr的化合价为+2.故选：C。（2021•衢州）2021年4月13日，日本政府正式决定将福岛第一核电站的上百万吨核污水排入大海，多国对此表示反对。核污水中含有氚，如图为氚原子结构示意图，由图可知氚原子（）A．含有2个质子 B．核电荷数为1 C．相对原子质量为4 D．质子数和中子数相等【解答】解：A、根据图示可知，氚原子含有1个质子，故错误；B、核电荷数＝质子数，据图可知氚原子含有1个质子，因此核电荷数为1，故正确；C、相对原子质量≈质子数+中子数，据图可知氚原子含有1个质子、2个中子，因此相对原子质量＝3，故错误；D、据图可知氚原子含有1个质子、2个中子，因此质子数和中子数不相等，故错误；故选：B。（2021•杭州）有一种人造氢原子（可表示为14H）的原子核中有3个中子，它可以结合成14H2分子。A．原子 B．质子 C．中子 D．电子【解答】解：A、由H2分子构成可知一个分子中含有2个氢原子，故等于2，故A不符合题意；B、该分子中有2个氢原子，此氢原子的原子核中有一个质子，2个氢原子中含有2个质子，故等于2，故B不符合题意；C、该分子中有2个氢原子，此氢原子的原子核中有3个中子，2个氢原子中含有6个中子，故不等于2，故C符合题意；D、该分子中有2个氢原子，此氢原子的原子核中有一个质子，2个氢原子中含有2个质子，核内质子数＝核外电子数＝2，故等于2，故D不符合题意。故选：C。（2022•温州）“原子﹣分子”学说的建立经历了曲折的过程。材料一：1803年，道尔顿在原子论中提出元素由微小的不可分的原子组成；不同元素的原子以简单数目比例形成不可再分的原子——“复杂原子”。材料二：1809年，盖•吕萨克认同道尔顿的原子论，并提出自己的假说：在同温同压下，相同体积的不同气体中含有相同数目的原子（包括“复杂原子”）。道尔顿反对盖•吕萨克的假说，他认为若该假说成立，解释化学反应时，有些反应会推导出“半个原子”，与原子论矛盾。材料三：1811年，阿伏加德罗提出分子学说，解决了道尔顿和盖•吕萨克的矛盾。随后科学家们确立并逐步完善了“原子﹣分子”学说。（1）1897年，汤姆生发现原子内有带负电的电子，否定了“原子不可再分”的观点。（2）道尔顿原子论中“复杂原子”构成的物质，按现在物质的组成分类，属于纯净物中的化合物。（3）依据道尔顿的原子论和盖•吕萨克的假说，下列反应能推导出“半个原子”的是ABD。（可多选）A．1升氢气和1升氯气化合成2升氯化氢气体B．2升氢气和1升氧气化合成2升水蒸气C．木炭与1升氧气化合成1升二氧化碳D．木炭与1升二氧化碳化合成2升一氧化碳E．硫与1升氢气化合成1升硫化氢气体【解答】解：（1）1897年，汤姆生发现原子内有带负电的电子，得出了原子可以继续再分的结论，否定了“原子不可再分”的观点；（2）道尔顿原子论中“复杂原子”——不同元素的原子以简单数目比例形成不可再分的原子，即为不同原子构成的分子，按现在物质的组成分类，属于纯净物中的化合物；（3）A、1升氢气和1升氯气化合成2升氯化氢气体，在同温同压下，相同体积的不同气体中含有相同数目的原子（包括“复杂原子”），（由于在当时还没有提出分子概念）则每一个氯化氢“原子”（在此实为分子，而道尔顿称它为“复杂原子”）中就应只含有半个氯“原子”和半个氢“原子”，即“半个原子”，故正确；B、2升氢气和1升氧气化合成2升水蒸气，则每一个水“原子”中就应只含有半个氧“原子”和一个氢“原子”，即“半个原子”，故正确；C、木炭与1升氧气化合成1升二氧化碳，则每一个二氧化碳“原子”中就应只含有一个氧“原子”，故错误；D、木炭与1升二氧化碳化合成2升一氧化碳，则每一个一氧化碳“原子”中就应只含有半个二氧化碳“原子”，即“半个原子”，故正确；E、硫与1升氢气化合成1升硫化氢气体，则每一个氯化氢“原子”中就应只含有一个氢“原子”，故错误。故答案为：（1）电子；（2）化合物；（3）ABD。（2022•绍兴）如图是教材中元素周期表的一部分，除标出的元素外，表中的数字编号①～③各表示一种元素。请回答问题。（1）①表示的元素是氢。（2）1个铝原子的核外电子有13个。（3）元素硅比第2周期、第ⅥA族的元素在地壳中的含量低（选填“高”或“低”）。【解答】解：（1）①表示的元素原子序数为1，为氢元素。（2）铝元素的原子序数为13，原子中原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，则该元素的原子核外电子数为13。（3）第2周期、第ⅥA族的元素是氧元素，元素硅比第2周期、第ⅥA族的元素在地壳中的含量低。故答案为：（1）氢；（2）13；（3）低。（2022•台州）玫瑰花中含有丁香油酚（C10H12O2）等有机物，可用于提炼精油。（1）丁香油酚的一个分子中共有24个原子。（2）用如图所示的①②③表示丁香油酚中各元素的质量分数，请判断①代表碳（或C）元素。（3）丁香油酚容易挥发，用于提炼精油的玫瑰花需要在气温较低的日出之前采摘完成，其可能原因是气温低，分子运动慢，油质不易挥发。【解答】解：（1）由化学式（C10H12O2）可知，丁香油酚的一个分子中含有10个碳原子、12个氢原子和2个氧原子，共有24个原子；故答案为：24；（2）丁香油酚中碳、氢、氧元素的质量比为：（12×10）：（1×12）：（16×2）＝120：12：32，可见①代表碳元素；故答案为：碳（或C）；（3）丁香油酚容易挥发，用于提炼精油的玫瑰花需要在气温较低的日出之前采摘完成，其可能原因是气温低，分子运动慢，油质不易挥发；故答案为：气温低，分子运动慢，油质不易挥发。【习题巩固】一．选择题（共12小题）1．（2022•鹿城区校级模拟）小海他利用凹角和凸角的模型作为教具，如图所示。甲、乙模型分别NaCl、MgCl2的形成，下列物质可以用丙模型表示的是（）A．CO2 B．Mg3N2 C．Al2O3 D．CaCO3【解答】解：甲、乙模型分别NaCl、MgCl2的形成，由图示可知，凹角和凸角的模型分别表示阳离子和阴离子，则丙由2个带正电荷的阳离子和3个带负电荷的阴离子构成，其化学式为Al2O3。故选：C。2．（2022•龙湾区校级模拟）医学上用碘的同位素治疗甲亢已非常普遍。从1942年第一例放射性元素碘﹣131治疗甲亢以来有效性和安全性就得到了充分的证实。已知碘﹣131原子的核电荷数为53，中子数为78，则该原子核外电子数为（）A．25 B．53 C．78 D．131【解答】解：在原子中，核内质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数，碘﹣131原子的核电荷数为53，原子核外电子数为53。故选：B。3．（2022•温州模拟）如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子。下列说法正确的是（）A．决定该原子种类的粒子是b B．原子中b与c的数目一定相同 C．原子中a与c的数目一定相同 D．原子的质量集中在a和c上【解答】解：A．质子数决定元素的种类，决定该原子种类的粒子是c，故错误；B．质子数和中子数不一定相等，原子中b与c的数目不一定相同，故错误；C．原子中质子数＝电子数，a与c的数目一定相同，故正确；D．原子的质量主要集中在原子核上，集中在b和c上，故错误。故选：C。4．（2022•云和县模拟）小科学完杠杆知识后，发现非金属元素化合价也能用类似杠杆的方式来呈现，每根杠杆代表一种元素的化合价，0价为支点，杠杆的最左端表示该元素的最高价，最右端表示该元素的最低价，杠杆定长为8，即最高价与最低价的绝对值之和为8。甲图是Cl元素的定长杠杆，则图乙某元素的最低化合价为（）A．+1价 B．0价 C．﹣1价 D．﹣3价【解答】解：因为杠杆定长为8，即最左端到最右端的长度是8，并且左大右小，所以图乙某元素的最低化合价为+5﹣8＝﹣3。故选：D。5．（2022•金华模拟）科学家发现，在液晶电视等制造过程中使的三氟化氮（NF3）的温室效应是二氧化碳的1.7万倍。NF3中氟元素为﹣1价，则氮元素的化合价是（）A．﹣3 B．0 C．+1 D．+3【解答】解：根据在化合物中正负化合价代数和为零，可知：NF3中氟元素为﹣1价，则氮元素的化合价为：x+（﹣1）×3＝0，则x＝+3，故选：D。6．（2022•镇海区一模）市售的加碘食盐是在食盐中加入一定量的碘酸钾（KIO3），碘酸钾中碘元素的化合价是（）A．﹣2 B．﹣3 C．+1 D．+5【解答】解：钾元素显+1价，氧元素显﹣2价，设碘元素的化合价是x，根据在化合物中正负化合价代数和为零，可得：（+1）+x+（﹣2）×3＝0，则x＝+5价。故选：D。7．（2022•台州模拟）“超临界水”（H2O）因具有许多优良特性而被科学家追捧，它是指当温度和压强达到一定值时，水的液态和气态完全交融在一起的状态，用“〇”表示氢原子，“”表示氧原子，下列模型能表示“超临界水”分子的是（）A． B． C． D．【解答】解：“超临界水”（H2O）是水的液态和气态完全交融在一起的状态，还是属于水，所以分子模型就是水分子模型。故选：C。8．（2022•淳安县校级一模）有3种不同的原子，甲原子核内有6个质子和6个中子，乙原子核内有6个质子和8个中子，丙原子核内有7个质子和7个中子。下列说法正确的是（）A．甲和乙是同一种元素 B．甲和乙的核电荷数不同 C．乙和丙核外电子数相等 D．乙和丙互为同位素原子【解答】解：A．质子数相同的原子属于同一种元素，由题中甲和乙原子的质子数都是6，所以甲和乙是同一种元素，故A正确；B．在原子中质子数等于核电荷数，由甲和乙质子数相等可知甲和乙的核电荷数相同，故B不正确；C．在原子中质子数等于核外电子数，由题中乙和丙质子数不同，所以二者的核外电子数不同，故C不正确；D．质子数相同中子数不同的原子互为同位素原子，由题中乙和丙的质子数不同，所以乙和丙不是互为同位素，故D不正确。故选：A。9．（2022•瑞安市二模）如图是某催化反应的微观过程模型。该模型中表示催化剂的是（）A． B． C． D．【解答】解：由微观反应示意图可知，在化学反应前后，质量和化学性质均没有改变，是该反应的催化剂。故选：A。10．（2022•桐庐县一模）2022年冬奥会闭幕式上放满了中国红灯笼，全硼富勒烯团簇（B40）的分子结构像中国红灯笼。B40中的40表示一个分子中有40个（）A．原子 B．质子 C．离子 D．电子【解答】解：化学式右下角的数字表示该物质的一个分子中所含该原子的数目，因此B40中的40表示一个分子中有40个硼原子。故选：A。11．（2022•西湖区校级二模）为减少温室气体排放，人们积极寻找不含碳的燃料，其中NH3燃烧前后分子种类变化的微观示意图如图。下列说法正确的是（）A．该反应属于置换反应 B．NH3中氮元素的化合价为+3价 C．17g甲完全燃烧至少需要32g乙 D．生成的丙与丁的分子个数比为1：1【解答】解：由反应的结构示意图和模型表示的原子种类，可判断甲为NH3，乙为O2，丙为N2，丁为H2O，反应的化学方程式为：4NH3+3O2点燃¯2N2+6H2A、置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，由化学方程式可知，该反应属于置换反应，故A正确；B、NH3中氢元素的化合价为+1价，则氮元素的化合价为﹣3价，故B错误；C、由化学方程式可知，反应中甲、乙的质量比：（4×17）：（3×32）＝17：24；故17g甲完全燃烧至少需要24g乙，故C错误；D、由化学方程式可知，生成的丙与丁的分子个数比为1：3；故D错误；故选：A。12．（2022•宁波三模）科研人员成功研制出新型催化剂，可将二氧化碳转化成液体燃料，反应的微观示意图如图所示。下列说法正确的是（）A．反应前后分子的种类和数目都不变 B．反应前碳元素的化合价为﹣2 C．该反应的基本反应类型为置换反应 D．反应物与生成物的各粒子个数比为1：1：1【解答】解：由微观反应示意图可知，该反应的化学方程式为：CO2+H2催化剂¯CH2O2A、由方程式的意义和物质的变化可知，反应前后分子的种类和数目都发生了变化，故A错误；B、由化合价原则可知，反应前在二氧化碳中碳元素的化合价为+4价，故B错误；C、该反应由两种物质生成了一种物质，属于化合反应，不属于置换反应，故C错误；D、由方程式的意义可知，反应物与生成物的各粒子个数比为1：1：1，故D正确。故选：D。二．填空题（共3小题）13．（2022•余杭区二模）要使H2O和H2O2（过氧化氢）中，含有相同质量的氧元素，则H2O与H2O2的质量比是18：17；mH2O和mH2O2（过氧化氢）中，含有相同质量的氢元素，则n：m为9：17；相同质量的H2O和H2O2（过氧化氢）中，氧元素的质量比为：17：18。【解答】解：设氧元素的质量为16g，则水的质量为16g÷1618×100%=18g，过氧化氢的质量为16g÷3234×100%=17g，则H2O与H2O2的质量比是18g：17g＝18：17，ng水中氢元素的质量为ng×218×100%，mg过氧化氢中氢元素的质量为mg×故答案为：18：17；9：17；17：18。14．（2022•瑞安市二模）科学家为了揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探索过程。原子结构模型发展过程可表示如下：（1）阴极射线管是能放出阴极射线的仪器，如图甲。汤姆生在1897年提出阴极射线是从阴极放出的带负电的粒子。若把阴极射线AB看成电荷的定向移动，其电流方向为B→A。（2）1910年卢瑟福进行了著名的α粒子（a粒子带正电）轰击金箔实验，发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来，如图乙。①α粒子实质是氦原子核，可由铀、镭等元素得到。在太阳内部，质量较小的氘核和氚核在超高温下可以聚合成氦核，这种反应称为核聚变。②在分析实验结果的基础上，卢瑟福提出核式结构模型：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动，就像行星绕太阳运动那样。人们掌握的下列事实或原理，有助于当时建立该模型的是ABE。A.同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引B.力能改变物体的运动状态C.电荷的定向移动形成电流D.有些原子内没有中子E.电子由于质量太小无法阻挡α粒子轰击【解答】解：（1）电流的方向与带负电荷的粒子定向移动方向相反，因此该实验中电流方向为B→A；（2）①根据“质量较小的氘核和氚核在超高温下可以聚合成氦核”，可知这种反应称为核聚变；②A、由带正电的a粒子被带正电荷的原子核推离了原来的运动方向，可知带同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引，故正确；B、由于带正电的a粒子被带正电荷的原子核推离了原来的运动方向，可知力能改变物体的运动状态，故正确；C、本实验没有产生电流，因此无法确定电流的方向，故错误；D、本实验中原子核没有被破坏，不能得出原子核的结构，故错误；E、电子的质量远小于a粒子，由于原子核外的电子没有改变a粒子的运动方向，因此电子质量太小无法阻挡α粒子轰击，故正确。故选：ABE。故答案为：（1）B→A；（2）①核聚变；②ABE。15．（2022•温州模拟）考古时常用死亡生物体内碳﹣14的含量减少一半所需的时间来推测生物的死亡年代。（1）碳﹣14与碳﹣12属于同位素原子，它们的原子核内中子数不相同。（2）大气中的氮﹣14在宇宙射线的作用下会变成碳﹣14，使地球上碳﹣14总量能基本保持不变。从氮﹣14变成碳