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文档介绍
2018届一轮复习人教版原子结构学案
第19讲 原子结构 考纲要求 1.了解元素、核素和同位素的含义。 2.了解原子构成。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.了解原子核外电子排布。 考点一 原子的构成 核素 1.原子构成 (1)构成原子的微粒及作用 (2)微粒之间的关系 ①原子中: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阳离子的核外电子数=质子数-电荷数; ④阴离子的核外电子数=质子数+电荷数。 (3)符号中各数字的含义 2.元素、核素、同位素 (1)概念辨析 (2)同位素的特征 ①相同存在形态的同位素,化学性质几乎完全相同,物理性质不同。 ②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。 (3)常见的重要核素及其应用 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 (1)并非所有的原子都含有中子,H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)1H2和2H2既不是同位素,也不是同素异形体。 3.两种相对原子质量 (1)原子(即核素)的相对原子质量:一个原子(即核素)的质量与12C质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素,就有几种不同核素的相对原子质量。 (2)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%。 1.(RJ必修2·P11,5改编)有以下六种原子:Li、Li、Na、Mg、 C、N,下列相关说法不正确的是( ) A.Li和Li在元素周期表中所处的位置相同 B.6C和N质量数相等,二者互为同位素 C.Na和Mg的中子数相同但不属于同种元素 D.Li的质量数和N的中子数相等 答案: B 2.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)核素原子一定含有质子和中子( ) (2)通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化( ) (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)核聚变如H+H―→He+n,因为有新微粒生成,所以该变化是化学变化( ) (5)H3O+和OH-中具有相同的质子数和电子数( ) (6)中子数为146、质子数为92的铀原子(U)表示为U( ) (7)Cl与Cl得电子能力相同( ) (8)H+、H+和H+互称同位素( ) 答案: (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)× 3.填空。 (1)有5种单核粒子,它们分别是、、+、2+、(“”内元素符号未写出),则它们所属元素的种类有________种。 (2)1H、2H、3H三种微粒都属于________,因为它们是具有相同________的同一类原子。 (3)在H、H、H、C、C、C、N、N中,核素、元素的种数分别为________种、________种。 (4) C、C、C的关系为________,因为它们是具有____________________的同一元素的不同原子。其化学性质几乎完全相同。 答案: (1)3 (2)氢元素 核电荷数(质子数) (3)8 3 (4)互为同位素 相同的质子数和不同的中子数 考向一 核素的表示方法及各微粒数目之间的关系 1.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Lv的叙述错误的是 ( ) A.原子序数116 B.中子数177 C.核外电子数116 D.相对原子质量293 解析: A.元素符号左下角表示的是原子核内的质子数,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,正确;B.在原子符号的左上角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,正确;C.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,所以该原子的原子核外电子数是116,正确;D.293只表示该元素的一种原子的质量数,由于不知道该元素有几种原子,各种原子的含量是多少,因此不能确定该元素的相对原子质量,错误。 答案: D 2.假设R元素无同位素,元素R原子的质量数为A,Rm-的核外电子数为x,则W g Rm-离子所含中子的物质的量为( ) A.(A-x+m)mol B.(A-x-m)mol C.(A-x+m)mol D.(A-x-m)mol 解析: 根据n(Rm-)=≈ mol,所以W g Rm-所含中子的物质的量为:(A-x+m)mol。 答案: C 考向二 以同位素为核心的概念辨析 3.H、H、H、H+、H2是( ) A.氢的五种同位素 B.五种氢元素 C.氢的五种核素 D.氢元素的五种不同粒子 解析: H、H、H三种微粒质子数相同,都为1;但中子数分别为0、1、2,它们是同一种元素的三种不同核素,互为同位素。H+是质子数为1,电子数为0,带一个单位正电荷的微粒。H2是由两个H原子构成的分子。总之,它们属于氢元素的五种不同粒子。 答案: D 4.(2016·山东乳山期中)重水(D2O)主要用于核反应堆中中子的减速剂和冷却剂,在化学和生物学中,重水常用作示踪物质来研究反应机理等。下列说法正确的是 ( ) A.D是氢的一种核素,原子核内有2个中子 B.1HO与DO的相对分子质量相同 C.3H2O与D2O互称同位素 D.通过化学变化可以直接实现普通水向重水转化 解析: 氘(D)原子的质量数为2,质子数为1,则中子数为1,A错误;1HO的相对分子质量是20,DO的相对分子质量是20,B正确;具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同核素互称同位素,3H2O与D2O是分子,不能互称同位素,C错误;化学变化不能实现原子核内的变化,D错误。 答案: B 5.氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素,在计算式34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中( ) A.75.77%表示35Cl的质量分数 B.24.23%表示35Cl的丰度 C.35.453表示氯元素的相对原子质量 D.36.966表示37Cl的质量数 答案: C 考点二 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 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q 能量规律 电子能量由低到高 数量规律 ①每层最多容纳的电子数为2n2。 ②最外层电子数不超过8(K层为最外层电子数不超过2)。 ③次外层电子数不超过18。 2.原子结构示意图 镁离子结构示意图为: 氯离子结构示意图为: 寻找等电子粒子的思维模板 (1)“10e-”粒子 (2)“18e-”粒子 1.(LK必修2·P7,图1-1-10改编)下图为几种粒子结构示意图,完成以下填空。 (1)属于阳离子结构的粒子是________ (填编号,下同)。 (2)具有稳定性结构的原子是______________。 (3)只能得电子的粒子是________;只能失电子的粒子是________;既能得电子, 又能失电子的粒子是________________。 答案: (1)③⑤⑧ (2)② (3)③⑤ ①④⑥ ⑦⑧ 2.按要求填空(均为短周期元素)。 (1)最外层电子数为1的元素有________(填元素符号,下同)。 (2)最外层电子数为2的元素有________。 (3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有________。 (4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是________。 (5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是________。 (6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有________。 (7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有________。 (8)电子层数与最外层电子数相等的元素有________。 (9)最外层电子数是电子层数2倍的元素有________。 (10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有________。 答案: (1)H、Li、Na (2)He、Be、Mg (3)Be、Ar (4)C (5)O (6)Li、Si (7)Li、P (8)H、Be、Al (9)He、C、S (10)O 考向一 核外电子排布规律 1.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(n-1)层相同;当它作为原子的次外层时,其电子数比(n-1)层多10个,则此电子层是 ( ) A.K层 B.L层 C.M层 D.N层 答案: C 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 ( ) A.1对 B.2对 C.3对 D.4对 解析: 在周期表的前10号元素中,电子层数之比和最外层电子数之比若为1∶1,则为H和Be;若为1∶2,则为He和C,故选B。 答案: B 考向二 根据核外电子排布推断元素 3.两种元素原子X和Y,X原子的M层比Y原子的M层少3个电子,Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍,则X、Y分别是 ( ) A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氮原子 C.氮原子和碳原子 D.碳原子和铝原子 解析: 由于Y原子的M层电子比X原子的M层电子多3个电子,说明Y的M层电子数至少有3个,那么Y的L层必定有8个电子,则X的L层只有4个电子,M层无电子。由此推出Y的核外电子总数为13,X的核外电子总数为6。所以X、Y的核电荷数分别是6和13,即为碳原子和铝原子,D项正确。 答案: D 4.短周期元素X和元素Y,元素X原子的最外层电子数为a,次外层电子数为b;元素Y原子的M层电子数为(a-b),L层电子数为(a+b),则X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是 ( ) A.和水反应 B.和硫酸反应 C.和氢氧化钠反应 D.和氯气反应 答案: C 考向三 等电子粒子的判断和应用 5.下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是( ) A.H3O+和OH- B.CO和N2 C.HNO2和NO D.CH和NH 解析: A.H3O+和OH-均含有10个电子;B.CO和N2均含有14个电子;C.HNO2和NO均含有24个电子;D.CH中含有8个电子,而NH含有10个电子。 答案: D 6.A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离子)中,每个粒子均有10个电子,已知: ①A++C-===D+E↑;②B++C-===2D。 请回答: (1)C-的电子式是__________。 (2)分别写出A+和D反应、B+和E反应的离子方程式__________________、________________。 (3)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子的分子式__________。 解析: 本题中五种粒子均有10个电子是解题的突破口。依据已有的元素与化合物知识可知,10个电子的粒子中,原子有Ne;阴离子有N3-、O2-、F-、OH-、NH;阳离子有Na+、Mg2+、Al3+、NH、H3O+;分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有①A++C-===D+E↑,推知A+应为NH,C-为OH-、D为H2O、E为NH3,将其结果代入②B++C-===2D,推知B+应为H3O+。 答案: (1)[H]- (2)NH+H2ONH3·H2O+H+ H3O++NH3===NH+H2O (3)CH4、Ne、HF(任选两种) 速记卡片 10电子微粒间的巧妙转化 若A、B、C、D均为10电子微粒,且它们之间存在以下转化: 如图转化一定是NH+OH-―→NH3↑+H2O 即A为NH、B为OH-、C为NH3、D为H2O。 [拓展] 记忆其他等电子微粒 写出“2电子”微粒: ________________________________________________________________________。 写出“14电子”微粒: ________________________________________________________________________。 写出“16电子”微粒: ________________________________________________________________________。 答案: H-、Li+、Be2+、H2、He Si、N2、CO、C2H2 S、O2、C2H4、HCHO [2015·全国卷Ⅱ]原子序数依次增大的元素a、b、c、d,它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a-的电子层结构和氦相同,b和c的次外层有8个电子,c-和d+的电子层结构相同 [高考还可以这样考] (1)与氦电子层结构相同的单核阴离子和单核阳离子有哪些?______________。 (2)“a”元素有三种常见的同位素,分别写出其符号:________,它们之间的化学性质是否相同?__________。 (3)“b”“c”的次外层电子数为8,它们的最外层电子数分别为6、7,则“b”元素名称是__________,“c”元素符号是__________。 (4)“c”元素的一种核素表示为c。其质量数是__________,“c-”的电子数是__________。 (5)画出“b”元素的原子结构示意图__________,“c”的离子结构示意图__________。 (6)“d+”的电子层结构与Cl-相同,则d元素是__________。 答案: (1)H-、Li+、Be2+ (2)H、H、H 相同 (3)硫 Cl (4)37 18 (5) (6)K [课堂随笔] 课时训练 原子结构 1.(2016·深圳模拟)14C的放射性可用于考古断代。下列关于14C的说法中正确的是( ) A.质量数为6 B.质子数为6 C.电子数为14 D.中子数为14 解析: 14C中含有的质子数为6,质量数为14,根据质量数=质子数+中子数可知,14C中含有的中子数=质量数-质子数=14-6=8,核外电子数=质子数=6。 答案: B 2.(2016·湖北武汉八校联考)下列属于同位素的一组是( ) A.O2、O3 B.Na2O、Na2O2 C.K、Ca D.H、D、T 解析: 同位素是具有相同质子数不同中子数的同一元素的不同核素。同位素是核素不是单质、不是化合物,A选项是单质、B选项是化合物,所以A、B错误;C选项是不同种元素的原子,所以C错误;D选项是同种元素的不同原子,所以D正确。 答案: D 3.(2016·湖北枣阳期中)金属钛对人体体液无毒且能与肌肉和骨骼生长在一起,有“生物金属”之称。下列有关48Ti和50Ti的说法正确的是 ( ) A.48Ti和50Ti的质子数相同,互称同位素 B.48Ti和50Ti的质量数不同,属于两种元素 C.48Ti和50Ti的质子数相同,是同一种核素 D.48Ti和50Ti的质子数相同,中子数不同,互称同素异形体 解析: 48Ti和50Ti的质子数相同,中子数不同,是Ti元素的不同核素,互称同位素,故A正确。 答案: A 4.(2016·辽宁鞍山期中)月球表面土壤里有一种非常有用的资源——He,它是可控核聚变的原料,关于He的叙述正确的是( ) A.3He和4He是同种原子 B.3He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 解析: 3He和4He质子数相同,中子数不同,是不同种原子,故A错误;3He与4He质子数相同,质量数不同,是氦元素的不同核素,互为同位素,故B正确;核聚变时,原子核发生了变化,不属于化学变化,故C错误;在3He中存在:质子数=核外电子数=2,而中子数是1,故D错误。 答案: B 5.下列叙述错误的是( ) A.13C和14C属于同一种元素,它们互为同位素 B.1H和2H是不同的核素,它们的质子数相等 C.U和U互为同素异形体 D.H、H、H、H+、H2是氢元素的五种不同粒子 解析: 13C、14C的质子数均为6,都属于碳元素,中子数分别为7和8,互为同位素,A项正确;1H和2H是不同的核素,质子数都是1,B项正确;同素异形体是同种元素形成的不同单质,U和U是同位素而非同素异形体,C项错误;H、H、H是氢元素的三种核素,H+为氢元素的阳离子,H2为氢气分子,它们是五种不同的粒子,D项正确。 答案: C 6.14C是12C的一种放射性同位素,在高层大气中由宇宙射线产生的中子(n)或核爆炸产生的中子轰击14N,可使14N转变为14C:14N+n―→14C+H。下列说法中正确的是( ) A.14C和14N互为同位素 B.14C和C60互为同素异形体 C.14CO和14NO中所含的中子数相同 D.14CO2的摩尔质量为46 g/mol 解析: C和N是不同的元素,14C和14N不互为同位素,A项错误;同素异形体是同种元素形成的不同单质,14C不是碳元素的一种单质,B项错误;14CO和14NO中的中子数分别为16、15,C项错误;14CO2的相对分子质量为46,摩尔质量为46 g/mol,D项正确。 答案: D 7.已知氢有3种核素(1H、2H、3H),氯有2种核素(35Cl、37Cl)。则HCl的相对分子质量可能有( ) A.1种 B.5种 C.6种 D.1 000种 解析: 1H、2H、3H与35Cl、37 Cl形成的HCl分子共有6种,计算知,其相对分子质量共有5种,分别是36、37、38、39、40。 答案: B 8.下列各微粒:①H3O+、NH、Na+;②OH-、NH、F-;③O、Na+、Mg2+;④CH4、NH3、H2O具有相同质子数和电子数的一组是( ) A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④ 解析: 第③组中,质子数分别为16、11、12,电子数分别为18、10、10。 答案: B 9.(2016·甘肃兰州模拟)下列微粒中,其最外层与最内层的电子数之和等于次外层电子数的是( ) A.S B.Mg C.Cl D.Be 解析: 硫核外电子排布为:2、8、6,符合最外层与最内层的电子数之和等于次外层电子数,故A正确;Mg核外电子排布为:2、8、2,不符合,故B错误;Cl核外电子排布为:2、8、7,不符合,故C错误;Be核外电子排布为:2、2,不符合,故D错误。 答案: A 10.(2016·福建师大附中期中)某元素B的核电荷数为Z,已知Bn-和Am+的核外具有相同的电子数,则A元素的原子序数用Z、n、m来表示,应为( ) A.Z+m+n B.Z-n+m C.Z-n-m D.Z+n-m 解析: 设元素A的质子数是x,因为B的核电荷数为Z,它的阴离子Bn-中带有Z+n个电子,因为Bn-与Am+的核外具有相同的电子层结构,即电子数相同,所以x-m=Z+n,即x=Z+n+m,故选A。 答案: A 11.(2016·福建福州八校联考)已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a,次外层电子数为a+2;Y原子的最外层电子数为b-5,次外层电子数为b。则X、Y两元素形成化合物的组成是( ) A.XY2 B.Y4X C.Y2X3 D.YX3 解析: X、Y的次外层(a≠0,a+2>2;b-5>0,b>5)不可能是K层,即最外层为M层(X、Y核电荷数小于18),从而得出X的核外电子排布为2、8、6,为硫,Y的核外电子排布为2、8、3,为铝。二者形成的化合物为Al2S3,故选C。 答案: C 12.已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn,其中A的化合价为+n。 该化合物中一个R微粒的核外电子数为a,核内中子数为b,则该同位素的原子符号是( ) A.R B.R C.R D.R 解析: 由题意可知,在化合物AmRn中,R的化合价为-m,其离子符号为Rm-,已知一个Rm-的核外电子数为a,则R元素同位素的核内质子数为a-m,质量数=质子数+中子数=a-m+b,D正确。 答案: D 13.(1)18O中的质子数为________,中子数为________。 (2)I中的中子数与质子数之差为________。 (3)D3O+中的质子数为________,电子数为________,中子数为________。 (4)CO中的质子数为________,电子数为________。 答案: (1)8 10 (2)25 (3)11 10 11 (4)30 32 14.用A.质子数,B.中子数,C.核外电子数,D.最外层电子数,E.电子层数填写下列各空格。 (1)原子种类由________决定。 (2)元素种类由________决定。 (3)元素有无同位素由________决定。 (4)同位素相对原子质量由________决定。 (5)元素的原子半径由________决定。 解析: (1)原子的种类由质子数和中子数共同决定。 (2)元素是核电荷数相同的一类原子的总称,因此元素种类只与质子数有关。 (3)对一确定的元素其同位素的中子数不同。 (4)原子的质量主要集中在原子核上,即相对原子质量取决于原子的质量数。 (5)元素的原子半径与电子层数和核电荷数有关。 答案: (1)AB (2)A (3)B (4)AB (5)AE 15.已知某微粒的结构示意图为 (y≠0)。请回答: (1)当x-y=10时,该微粒为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。 (2)当y=8时,微粒可能为(不少于5种) ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)写出x+y=12与x+y=16的元素的最高价氧化物对应的水化物相互反应的离子方程式________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析: (1)由x-y=10得x=10+y,即核内质子数等于核外电子数,该微粒为原子。 (2)y=8时,核外电子数为18,即为18电子微粒。 (3)根据题意有 解得即该元素为Na。 解得即该元素为Al。 答案: (1)原子 (2)K+、Ca2+、Ar、S2-、Cl-等 (3)Al(OH)3+OH-===AlO+2H2O 16.用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种粒子(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个电子的粒子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________。 解析: 18e-粒子来源大体分三个部分:一是第三周期元素的气态氢化物及失去H+的对应阴离子,二是第四周期的K+、Ca2+,三是由第二周期气态氢化物去掉氢原子后,两两结合得到的分子。阳离子有K+、Ca2+;阴离子有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。 答案: (1)K Cl S (2)HCl (3)F2 (4)H2S HS·· H (5)H2O2(答PH3也正确) (6)C2H6 17.现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示: 元素编号 元素性质或原子结构 X 周期序数=主族序数=原子序数 Y 原子最外层电子数为a,次外层电子数为b Z 原子L层电子数为a+b,M层电子数为a-b M 单质在自然界中的硬度最大 N 位于第三周期,最外层电子数是电子层数的2倍 (1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称:X________,Y________,Z________,N________。 (2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中,许多分子含有的电子数相等,写出符合下列要求的分子式: ①含10e-且呈正四面体结构的分子________; ②含14e-的双原子分子________; ③含16e-且能使溴水褪色的分子 ________; ④含18e-且常温下呈液态的分子________。 解析: 由题意可推得X为H元素,Y为O元素,Z为Si元素,M为C元素,N为S元素。 答案: (1)氢 氧 硅 硫 (2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2查看更多