2017高考化学一轮复习 第5章 物质结构 元素周期律 第1节 原子结构学案

1、原子结构明考纲1了解原子结构示意图、分子式、结构式和结构简式的表示方法。2了解相对原子质量、相对分子质量的定义，并能进行有关计算。3了解元素、核素和同位素的含义。4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。5了解原子核外电子排布。析考情高考对本节内容的考查仍会以元素及其化合物知识为载体，用物质结构理论来解释现象、定性推断、定量计算，向多方位、多角度、多层次方向发展，主要表现在以下几个方面：一是元素、核素和同位素的概念及性质；二是原子结构及各粒子“量”之间的关系；三是8e结构判断及等电子微粒的判断及应用，如10e、18e微粒。考点原子构成及微粒间的

2、数量关系1原子的构成(1)决定元素种类的是质子数(核电荷数)。(2)决定元素化学性质的是最外层电子数。(3)决定原子种类的是质子数和中子数。(4)决定原子相对质量的是质子数和中子数。2原子结构中微粒之间的关系(1)X中，质子数(Z)核电荷数核外电子数(2)质量数(A)质子数(Z)中子数(N)(3)阳离子Xn的核外电子数质子数阳离子所带的电荷数Zn(4)阴离子Xm的核外电子数质子数阴离子所带的电荷数Zm3元素符号周围数字的意义易错警示(1)并不是所有的原子都由质子和中子构成，如H中不含中子。(2)质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如Ne和H2O。(3)任何微粒中，质量数质子数中子数，但质子数与

3、电子数不一定相等，如阴、阳离子。(4)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3和Na、F等，NH与OH等。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)最外层只有1个电子的原子一定是金属元素的原子。()(2)34S原子核内中子数为16。()(3)D3O有11个质子、10个电子、8个中子。()(4)O和S2具有相同的质子数和电子数。()(5)20 g HO中含有的中子数目为10NA。()(6)H3O与OH具有相同的质子数和电子数。()(7)两种微粒的质子数和核外电子数分别相等，二者性质相同。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)12015天津模拟月球表面土壤里的一种非常有用的

4、资源可控核聚变的原料3He，关于3He的叙述正确的是()A3He和4He是同种原子B3He和4He互为同位素C核聚变时，原子核发生了变化，发生了化学反应D在3He中存在：质子数中子数核外电子数答案B解析3He和4He为氦元素的两种核素，中子数不相等，二者互为同位素，A、D项错误，B项正确；核聚变不属于化学变化，C项错误。2中新网2013年5月3日报道，Fe的现身揭秘了超新星爆炸历史真相。下列说法中正确的是()A铁原子的质量数均为60B.Fe的核内质子数比中子数多8C1 mol Fe与1 mol Fe与足量盐酸反应时均可得到1 mol H2D等物质的量的Fe与Fe，前者质量比后者多2 g答案C解

5、析60只是“Fe”这种铁原子的质量数，而铁有多种原子，A错误；Fe的核内质子数(26)比中子数(34)少8，B错误；Fe、Fe与盐酸反应时均被氧化成Fe2，C正确；只有当Fe与Fe均为1 mol时，前者质量才比后者多2 g，D错误。32015济南模拟某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在a g HmX中所含质子的物质的量是()A.(ANm) mol B.(AN) molC.(AN) mol D.(ANm) mol答案A解析X原子的质子数为(AN)，一个HmX分子中所含的质子数为(ANm)，HmX的摩尔质量为(Am) gmol1，所以a g HmX中所含

6、质子的物质的量为(ANm) mol。考点元素核素同位素1元素、核素、同位素的概念及相互关系2同位素的性质“同位”即核素的质子数相同，在元素周期表中占相同的位置。(1)当某种元素具有多种天然、稳定的核素时，无论是游离态还是化合态，其各核素的原子个数百分比一般是不变的。(2)同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。3几种重要的核素4四种量的比较 易错警示(1)一种元素可以有若干种不同的核素，也可以只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。因此，核素的种类大于元素的种类。(2)在区别同位素、同素异形体的概念时，可从概念的字面加深理解。同位素的研究对象是原子

7、，“同位”是指同一种元素的几种核素在元素周期表中的位置相同，即质子数相同，中子数不同；同素异形体的研究对象为单质，“同素”是指元素种类相同。(3)2H2和3H2既不是同位素，也不是同素异形体，看成同种分子，同位素是原子的互称。(4)核聚变、核裂变属于核反应，既不是物理变化，也不是化学变化。判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)核素原子一定含有质子和中子。()(2)任何粒子的质子数都等于电子数。()(3)中子数不同而质子数相同的粒子一定是同种元素的不同核素。()(4)H、H和H互称为同位素。()(5)H3O和OH中具有相同的质子数和电子数。()(6)O和S2具有相同的质子数和电子数。()提

8、示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 元素、核素、同位素的概念辨析1.具有广泛用途的Co放射源首次实现了国内批量生产。另外，钴还有多种原子，如Co、Co、Co和Co。下列关于钴原子的说法正确的是()A.Co、Co、Co、Co和Co是摩尔质量不同的五种同素异形体B.Co放射源可以用来治疗癌症，其中子数与电子数之差等于6C.Co、Co、Co、Co和Co互为同位素，物理性质几乎相同，化学性质不同D.Co、Co、Co、Co和Co互为同分异构体答案B解析Co、Co、Co、Co和Co的质子数、核外电子数相同，中子数不同，互为同位素，物理性质不同，化学性质几乎相同，故A、C、D错；Co核内有27个质

9、子，核外有27个电子，中子数602733，中子数与电子数之差6，故B正确。2下列说法中，正确的是()16 8O与18 8O是不同的核素，因此分别由这两种原子构成的16 8O2与18 8O2化学性质不同O2与O3互为同分异构体C60与12C、14C互为同位素科学家已发现了H3分子，H2与H3互为同素异形体稀土元素144 62Sm与150 62Sm 的质量数不同，属于两种元素H2O与D2O互称同素异形体Ti和Ti质子数相同，互为同位素H2、H2、H2互为同位素A BC D答案D解析16 8O2与18 8O2物理性质不同，化学性质相同，错；O2与O3互为同素异形体，错；C60是单质，12C、14C是

10、两种不同的核素，错；H2与H3是H元素形成的两种不同单质，正确；144 62Sm与150 62Sm质子数相同，是同种元素，错；同素异形体是对单质而言的，错；Ti和Ti质子数相同，质量数不同，互为同位素，正确；H2、H2、H2是单质而不是核素，错。总结提升同位素、同素异形体、同分异构体、同系物同位素同素异形体同分异构体同系物概念质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同原子之间互为同位素同种元素组成的结构不同的单质之间互为同素异形体分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称同系物对象原子之间单质之间一般为有机化合物之间有机化合物之间化学性

11、质几乎完全相同相似，一定条件下可以相互转变可能相似也可能不同相似实例H、H、H金刚石与石墨、C60；红磷与白磷CH3COOH与HCOOCH3甲烷、乙烷、丙烷；乙烯、丙烯；甲酸、乙酸题组二 相对原子质量的概念辨析3.2016安徽巢湖联考设某元素原子的核内质子数为m，中子数为n，则下列说法正确的是()A不能由此确定该元素的相对原子质量B这种元素的相对原子质量为mnC若碳原子质量为w g，此原子的质量为(mn)wD核内中子的总质量小于质子的总质量答案A解析元素的相对原子质量由同位素的相对原子质量和丰度(同位素在自然界的百分数)决定，故B错；由于不能确定m、n的大小，故不能确定质子和中子的质量关系，D

12、错；若碳原子的质量为w g，此原子的质量近似为(mn)，故C错；因为不能确定该元素是否存在同位素，故不能确定其相对原子质量，A项正确。4氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.96975.77%36.96624.23%35.453中()A75.77%表示35Cl的质量分数B24.23%表示35Cl的丰度C35.453表示氯元素的相对原子质量D36.966表示37Cl的质量数答案C解析元素的相对原子质量等于该元素各种核素的相对原子质量与其在自然界中所占原子个数百分比的乘积之和，所以34.969是35Cl的相对原子质量，75.77%是35Cl的丰度，36.966是37Cl的相对

13、原子质量，24.23%是37Cl的丰度，C项正确。总结提升几种相对原子质量的比较(1)核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12 的比值。一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量，如35Cl为34.969,37Cl为36.966。(2)核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该核素的质量数相等。如：35Cl为35,37Cl为37。(3)元素的相对原子质量：是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。如：Ar(Cl)Ar(35Cl)a%Ar(37Cl)b%。(4)元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子

14、质量与其丰度的乘积之和。考点原子核外电子的排布1在同一原子中各电子层之间的关系电子层数(n)1234567符号KLMNOPQ电子层能量的关系 (由低到高)从KQ能量逐渐升高电子层离核远近的关系(由近到远)从KQ离核越来越远2.原子核外电子排布规律(1)核外电子一般总是尽先排布在能量较低的电子层里。(2)每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。(3)最外层最多容纳电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。(4)次外层最多容纳的电子数目不超过18个，倒数第三层不超过32个。3核外电子排布与元素性质的关系(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中

15、显正化合价。(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子。在化合物中主要显负化合价。(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。4核外电子排布的表示方法：原子或离子结构示意图例： 易错警示(1)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。如当M层不是最外层时，最多排布的电子数为23218个；而当它是最外层时，则最多只能排布8个电子。(2)核外电子排布相同的微粒，其化学性质不一定相同，如S2、Cl。若属于同位素的不同核素，其化学性质是相同的，如H、H、H。判断正误，正

16、确的画“”，错误的画“”。(1)M层是最外层时，最多能容纳18个电子。()(2)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a1)，则该原子核外电子排布只有两层。()(3)最外层电子数相同的元素，其化学性质一定相同。()(4)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。()(5)1.00 mol NaCl中，所有Na的最外层电子总数为86.021023。()(6)多电子原子中，在离核较近的区域内运动的电子能量较高。()提示(1)(2)(3)(4)(5)(6)题组一 核外电子排布规律1.2015临沂模拟在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n1)层相同。当它作为原子的次外层时，其容纳电

17、子数最多比(n1)层多10个，则此电子层是()AK层BL层CM层 DN层答案C解析原子最外层(第n电子层)最多容纳电子数是8个，即第(n1)层容纳8个电子，那么第(n1)层为L层，第n电子层为M层；再对照M层作为次外层时最多可容纳18个电子，比L层多10个电子。2两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有()A1对 B2对C3对 D4对答案B解析符合条件的有HBe，HeC两组。题组二 核外电子排布规律的应用元素推断3.现有前20号的A、B、C、D、E五种元素，相关信息见下表：元素信息A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富

18、的元素BB原子最外层电子数比次外层电子数多5个CC原子组成的单质可用作保护气，其气态氢化物在水中的溶解度在同族元素所形成的氢化物中最大DD的最高化合价和最低化合价的代数和为4，其最高价氧化物中含D的质量分数为40%，且其核内质子数等于其中子数EE和B具有相同的电子层结构(1)B原子的结构示意图为_，CB3的晶体类型为_。(2)B、C、D三元素的原子半径大小顺序为_(填元素符号)。(3)C的氢化物的空间构型为_，其氢化物在同族元素所形成的氢化物中沸点最高的原因是_。(4)E2D的水溶液呈_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，用离子方程式解释理由：_。(5)已知：12.8 g液态C2A4与足量A2O

19、2反应生成C2和气态A2O，放出256.65 kJ的热量。A2O(l)=A2O(g)H44 kJmol12A2O2(l)=2A2O(l)O2(g)H196.4 kJmol1则液态C2A4与足量O2反应生成C2和液态A2O的热化学方程式为_。答案(1)分子晶体(2)SNF(3)三角锥形氨分子间形成氢键(4)碱性S2H2OHSOH(5)N2H4(l)O2(g)=N2(g)2H2O(l)H621.23 kJmol1解析首先从题目所给信息推导出各元素，A元素的核外电子数和电子层数相等，也是宇宙中最丰富的元素，A是氢元素；B应为F元素；单质可用作保护气，又其氢化物溶解性为同族中最大，则应为N元素；D为S

20、元素；因E和B具有相同的电子层结构，则E为Na元素。CB3(NF3)属于分子晶体；C的氢化物是NH3，空间构型是三角锥形；由于其分子间能形成氢键，因而沸点高；B、C、D三元素的原子半径大小顺序为SNF；Na2S的水溶液水解呈碱性；联氨与过氧化氢反应的化学方程式为N2H42H2O2=N24H2O，再根据盖斯定律求出联氨燃烧的热化学方程式。总结提升1118号元素原子结构的特点归纳(1)原子核中无中子的原子：H。(2)最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有Be、Ar。(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；3倍的是O；4倍的是Ne；的是 Li、Si。(4)电子层数跟最外层电子数相等的原子有H

21、、Be、Al。(5)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；3倍的是O。(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。2核电荷数为118的元素的特征性质(1)气态密度最小，原子核中只有质子没有中子，原子序数、电子层数、最外层电子数三者均相等的是H。(2)单质硬度最大，熔沸点最高，形成化合物种类最多，正负化合价代数和为零且气态氢化物中含氢百分率最高的元素是C。(3)原子半径最大的是Na，最小的是H。(4)地壳中含量最多的元素为氧，其次是硅；地壳中含量最多的金属元素是铝。(5)一些元素的应用：Li、H常用于高能电池，Si是制造光电池、半导体的常用材料；Al是应用最广泛的短周期金属元

22、素；14C常用于文物的年代鉴定。特色专题的归纳整合：等电子粒子的判断与应用 等电子微粒的内容经常出现在原子结构推断、元素周期表与元素周期律的综合推断题中，规律性强，是学习化学必须掌握的基础知识。专题归纳110电子微粒(请注意箭头方向)(1)若10电子的粒子满足关系的一定是NHOHNH3H2O。(2)若10电子粒子中满足关系：BC=2D的只有H3OOH=2H2O。218电子微粒(请注意箭头方向)CH3CH3、H2NNH2、HOOH、FF、FCH3、CH3OH3其他等电子数的粒子“2电子”的粒子：He、H、Li、Be2、H2。“9电子”的粒子：F、OH、NH2、CH3(取代基)。“14电子”的粒子

23、：Si、N2、CO、C、CN。“16电子”的粒子：S、O2、C2H4、HCHO。4质子数及核外电子总数均相等的粒子Na、NH、H3O；HS、Cl；F、OH、NH；N2、CO等。典例用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_，含有的化学键是_。(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_，其与水反应的化学方程式为_。(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是_，其电子式和电离方程式分别为_。(5)G分子中

24、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_。答案(1)KClS(2)HCl极性共价键(3)F22F22H2O=4HFO2(4)H2SHH；H2SHHS、HSHS2(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。阴离子有P3、S2、HS、Cl；阳离子有K、Ca2；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。考题集训12015

25、宁德质检 已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的微粒，C是一种含有10电子的微粒。请完成下列各题：(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学反应方程式：_。(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：_。(3)若B是一种四核含18电子的分子，D是一种气态单质分子，则A的化学式为_，B的结构式为_。(4)若A、B均是含2个原子核的微粒，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生的离子反应方程式为_。(5)若D是一种含有22电子的分子，则符合如图关系的A的物质有_(写物质的化学式，如果是有机

26、物则写相应的结构简式)。答案(1)2F22H2O=4HFO2(2)HH(3)N2H4HOOH(4)HSOH=S2H2O(5)CH3CH3、CH3OH解析(1)含18e的单质分子有Ar、F2，Ar一般不参与化学反应，故A为F2，则B为H2O，C为HF，D为O2。(2)若B、D为同主族元素的单质分子，则A为H2S，B为O2，C为H2O，D为S。(3)含四核18电子的分子有H2O2、PH3，结合元素化合物知识可知B为H2O2，能与H2O2反应生成单质分子的18e的微粒是N2H4，故A为N2H4，B为H2O2，C为H2O，D为N2。(4)含两个原子核的18e微粒有HCl与HS，再结合B中含有10个中子

27、，D中含有18个电子，C中含有10个电子，可以推断出该反应为HSOH=S2H2O。(5)含有22电子的分子是CO2，则A中含有碳元素，应是有机物分子，则A为CH3CH3或CH3OH，B为O2，C为H2O，D为CO2。22015重庆模拟有X、Y、Z、W四种含14电子的粒子，其结构特点如下：粒子代码XYZW原子核数单核不同元素构成的两核同元素构成的两核同元素构成的两核粒子的电荷数00两个负电荷0(1)A原子核外比X原子多3个电子，A的原子结构示意图是_。含1 mol X的氧化物晶体中含有共价键数目为_。(2)Z与钙离子组成的化合物的电子式为_。(3)14 g Y完全燃烧放出的热量是141.5 kJ

28、，写出Y燃烧的热化学方程式_。(4)组成W的元素最高价氧化物对应的水化物甲有如图所示转化关系(反应条件和其他物质已略)写出丁在高温下与水反应的化学方程式_。组成W的元素的简单氢化物极易溶于水的主要原因是_，该氢化物与空气可构成一种燃料电池，电解质溶液是KOH，其负极的电极反应式为_。答案(1)4NA(2)Ca2CC2(3)2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1(4)3Fe4H2O(g)Fe3O44H2或CH2O(g)COH2NH3和H2O分子间能形成氢键2NH36e6OH=N26H2O解析X、Y、Z、W四种含14个电子的粒子中，X为单核，电荷数为0，故X的质子数为14，X

29、为Si原子；Y为不同元素构成的两核粒子，粒子电荷数为0，故Y为CO；Z为同元素形成的两核粒子，粒子电荷数为2，故形成Z元素的原子质子数为6，故Z为C；W为同元素构成的两核粒子，粒子电荷数为0，故形成W元素的原子质子数为7，为N元素，W为N2。(1)A原子核外比Si原子多3个电子，A为Cl原子，原子核外电子数为17，有3个电子层，各层电子数为2、8、7，原子结构示意图为，SiO2晶体中每个Si原子与4个O原子之间形成4个SiO键，则1 mol SiO2晶体中含有4NA个共价键。(2)碳化钙为离子化合物，由钙离子与C离子构成，C中碳原子之间形成3对共用电子对，故碳化钙的电子式为Ca2CC2。(3)

30、14 g CO的物质的量为0.5 mol，故2 mol CO燃烧放出的热量为141.5 kJ566 kJ，CO燃烧的热化学方程式为2CO(g)O2(g)=2CO2(g)H566 kJmol1。(4)组成W的元素的最高价氧化物对应的水化物甲为HNO3，由转化关系分析可知丁为Fe或C，若丁为Fe，则乙为Fe(NO3)3，丙为Fe(NO3)2；若丁为C，则乙为CO2，丙为CO。组成W的元素的简单氢化物为NH3，NH3与水分子间能形成氢键，NH3极易溶于水；NH3与空气构成燃料电池时，NH3在负极失电子，碱性条件下生成N2和H2O。1.高考集萃判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)2015江苏高

31、考质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl。()(2)2014江苏高考质子数为35、中子数为45的溴原子可表示为Br。()(3)2014江苏高考硫离子的结构示意图为。()(4)2014山东高考Cl与Cl得电子能力相同。()(5)2014山东高考核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。()(6)2013江苏高考氯原子的结构示意图：。()(7)2012天津高考235 92U与238 92U是中子数不同，质子数相同的同种核素。()(8)2012山东高考同种元素的原子均有相同的质子数和中子数。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)解析(1)元素的左上角表示质量数，应为172037，错误；(2)质量数质子数中子数，正确；(3)硫离子的结构示意图为，错误；(4)同位素的化学性质相同，正确；(5)Na、Mg2、Al3与Ne核外电子排布相同，但化学性质不同，错误；(6)氯原子的结构示意图为，错误；(7)235 92U与238 92U是两种不同的核素，错误；(8)同种元素的不同核素中子