2019届一轮复习人教版第14讲原子结构核外电子排布学案

2019届一轮复习人教版第14讲原子结构核外电子排布学案

第五章　物质结构　元素周期律 第14讲　原子结构　核外电子排布 考纲要求 学法点拨 ‎1.了解元素、核素和同位素的含义。‎ ‎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．了解原子核外电子排布规律。‎ ‎　　在探究元素及其化合物知识告一段落之后，本讲内容将是中学化学重要的基本理论之一，是学习元素周期表、元素周期律知识的重要基础，这一部分需要记忆的东西很多。预计今后高考考查的重点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。‎ 考点一　原子构成　同位素 Z ‎ ‎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__＝__Z－n__‎ ‎(4)阴离子Xm－的核外电子数＝质子数＋__阴离子所带的电荷数__＝__Z＋m__‎ ‎3．一个信息丰富的符号 ‎4．元素、核素、同位素、同素异形体 ‎(1)同素异形体。‎ 同种元素组成的不同__单质__，比如白磷与红磷，石墨、金刚石与C60，O2与O3等。‎ ‎(2)元素、核素、同位素。‎ ‎①关系图示：‎ ‎②同位素的特征。‎ 相同存在形态的同位素，化学性质__相同__，物质性质__不同__。‎ 天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般__保持不变__。‎ ‎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 ‎5.“四量”比较 原子质量 原子的相对原子质量 元素的相对原子质量 质量数 定义 指某元素某种核素的一个原子的真实质量 一个原子的真实质量与一个__12_6C原子质量__的的比值 该元素各种核素原子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 一个原子核内__质子数__与__中子数__之和 实例 一个16 8O原子的质量是2.657×10－26 kg ‎16 8O的相对原子质量约为16‎ Ar＝Ar‎1a%＋Ar2b%＋……(其中a%＋b%＋……＝1)‎ ‎18 8O的质量数为18‎ 备注 某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量 X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)中子数为10的氧原子：O(　×　)‎ ‎(2)质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl(　×　)‎ ‎(3)Cl与Cl得电子能力相同(　√　)‎ ‎(4)质子数为35、中子数为45的溴原子：Br(　√　)‎ ‎(5)所有的原子中都含有质子和中子。(　×　)‎ ‎(6)2H＋核外电子数为2。(　×　)‎ ‎(7)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。(　√　)‎ ‎(8)H3O＋和OH－中具有相同的质子数和电子数。(　×　)‎ ‎(9)质子数就是元素的相对原子质量。(　×　)‎ ‎(10)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。(　×　)‎ ‎2．问题思考： ‎(1)H、H、H与16O、17O、18O能组成__18__种不同的水分子？‎ ‎(2)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__3__种。‎ ‎(3)1H、2H、3H三种微粒都属于__氢元素__，因为它们是具有相同__质子数__的同一类原子。‎ ‎(4)在H、H、H、C、、C、、C、、N、、N中，核素、元素的种数分别为__8__种、__3__种 ‎。‎ ‎(5)C、C、C的关系为__同位素__，因为它们是具有__相同的质子数和不同的中子数__的同一元素的不同原子，它们的化学性质几乎完全相同。‎ 题组一　原子中各种微粒数目之间的关系及计算 ‎1．(2018·陕西西安期末)YBa2Cu8Ox(Y为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料，关于Y的说法中正确的是(　B　)‎ A.Y的质子数与中子数之差为50‎ B.Y和Y互为同位素 C.Y和Y的核外电子数不相等 D.Y和Y是钇元素的两种不同的核素，具有不同的化学性质 ‎[解析]　中子数＝89－39＝50，中子数与质子数之差＝50－39＝11，故A错误；Y和Y是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素，互为同位素，故B正确；Y和Y质子数相同，核外电子数相同，故C错误；Y和Y具有相同的化学性质，故D错误。‎ ‎2．(2018·山东潍坊检测)某元素的一种核素X的质量数为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　)‎ A.(A－N＋m) mol　 B．(A－N) mol C.(A－N) mol　 D．(A－N＋m) mol ‎[解析]　X原子的质子数为(A－N)，一个HmX分子中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX的摩尔质量为(A＋m) g·mol－1，所以a g HmX中所含质子的物质的量为(A－N＋m) mol。‎ 萃取精华：‎ ‎(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和OH－等。‎ 题组二　核素与同位素 ‎3．(2018·安徽合肥期末)最近医学界通过用放射性‎14C标记C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病(AIDS)。下列有关‎14C的叙述正确的是(　D　)‎ A．‎14C与C60中普通碳原子的化学性质不同 B．‎14C与14N含的中子数相同 C．‎14C是C60的同素异形体 D．‎14C与‎12C互为同位素 ‎[解析]　‎14C与C60中普通碳原子，为同种元素的原子，其化学性质相同，A错误；‎14C的中子数为14－6＝8,14N的中子数为14－7＝7，B错误；‎14C是原子，不是单质，与C60不是同素异形体，C错误；‎14C与‎12C的质子数均为6，中子数分别为8、6，二者互为同位素，D正确。‎ ‎4．(2018·经典习题选萃)下列说法正确的是(　C　)‎ ‎①1H、2H、3H为三种不同的核素 ‎②1H、2H、3H互为同位素 ‎③1H、2H、3H互为同素异形体 ‎④114号元素位于周期表第七周期ⅤA族 ‎⑤氢元素质量数为1‎ ‎⑥同位素的“同位”指核素的质子数相同，在元素周期表中占相同的位置 ‎⑦互为同位素的原子性质相同 A．①②④⑥⑦　 B．①②③⑤⑥‎ C．①②⑥　 D．①②③⑥⑦‎ ‎[解析]　1H、2H、3H，质子数均为1，中子数分别为0、1、2，是氢元素的三种不同的核素，故①正确；1H、2H、3H是氢元素的三种不同的核素，互为同位素，故②正确；1H、2H、3H是三种不同的核素，不是单质，因此不是同素异形体，故③错误；114号元素位于周期表第七周期ⅣA族，故④错误；质量数是指某种原子的质子数与中子数之和，对元素无意义，⑤错误；同位素的“同位”指核素的质子数相同，在元素周期表中占相同的位置，故⑥正确；互为同位素的原子化学性质相同，物质性质不同，故⑦错误。‎ 萃取精华：‎ ‎(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，原子的种类大于元素的种类。‎ ‎(2)同位素的研究对象是原子，“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，是同种物质。‎ ‎(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。‎ ‎(5)同位素的“6同3不同”(辨析点)‎ 题组三　相对原子质量的概念辨析 ‎5．(2018·天津高三检测)铟产业被称为“信息时代的朝阳产业”。元素周期表中的铟的数据如图，下列说法中完全正确的是(　D　)‎ A．铟元素的质量数是114.8‎ B．铟元素的相对原子质量是114‎ C．铟元素是一种副族元素 D．铟原子最外层有3个电子 ‎[解析]　该元素的原子序数为49，位于第五周期，第ⅢA族和Al处于同一主族，故D正确。‎ ‎6．(2018·河北衡水检测)已知硒酸钠中各元素的质量分数为Na—a、Se—b，其余为氧；硫酸钠中各元素的质量分数为Na—c、S—d，其余为氧。用以上数据测定Se元素的相对原子质量时，还需要用到的数据是(　B　)‎ A．Na元素的相对原子质量 B．S元素的相对原子质量 C．O元素的相对原子质量 D．Se元素各同位素的丰度 ‎[解析]　M(Na2SeO4)＝，M(Na2SO4)＝，－＝M(Se)－M(S)，所以M(Se)＝－＋M(S)，只要知道S元素的相对原子质量，就可以求得Se元素的相对原子质量。‎ 考点二　原子核外电子排布的规律 Z ‎ ‎1．电子的运动特征 运动速度__很快__，与宏观物体的运动有极大不同：不能同时确定__速度__和__位置__，不能描绘__运动轨迹__。‎ ‎2．电子层的表示方法及能量变化 ‎3．核外电子排布规律 ‎4．核外电子排布的表示方法(原子或离子结构示意图)‎ ‎5．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。‎ ‎6．1～20号元素原子核外电子排布的特点与规律 ‎(1)原子核中无中子的原子：H。‎ ‎(2)最外层只有一个电子的原子：H、Li、Na、K；‎ 最外层有两个电子的原子：He、Be、Mg、Ca。‎ ‎(3)最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar；‎ 最外层电子数是次外层电子数2倍的原子：C；‎ 最外层电子数是次外层电子数3倍的原子：O。‎ ‎(4)电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al；‎ 最外层电子数是电子层数2倍的原子：He、C、S；‎ 最外层电子数是电子层数3倍的原子：O。‎ ‎(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子：Li、Si。‎ ‎(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子：Li、P。‎ ‎7．核外等电子微粒 ‎(1)10电子微粒。‎ ‎10电子微粒间的转化。‎ 若A、B、C、D均为10电子微粒，且它们之间存在如图转化：‎ 图中的常见转化一定是NH＋OH－NH3↑＋H2O，即A为NH、B为OH－、C为NH3、D为H2O。‎ ‎(4)18电子微粒。‎ ‎①‎ ‎②“双九”微粒。‎ ‎—F、—OH、—NH2、—CH3的相互组合，如：‎ F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH‎3F、CH3OH、CH3NH2‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)M层是最外层时，最多能容纳18个电子(　×　)‎ 提示：最外层最多只能容纳8个电子。‎ ‎(2)原子最外层电子数相同的元素，其化学性质一定相似(　×　)‎ 提示：由H、Na可知错误。‎ ‎(3)地壳中含量最多的金属元素为O(　×　)‎ 提示：“金属元素”，O不属于金属元素。‎ ‎(4)LiCl中各原子均满足8电子的稳定结构(　×　)‎ 提示：1～5号元素原子H、He、Li、Be、B与其他原子结合后，一定达不到8电子稳定结构，所在判断最外层是否达到8电子结构时，一定要注意这几种原子。‎ ‎(5)最外层有5个电子的原子都是非金属原子。(　×　)‎ ‎(6)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。(　×　)‎ ‎(7)NH与PH3均是10电子微粒。(　×　)‎ ‎2．下图为几种粒子结构示意图，完成以下填空。 ‎①　　②　　③　　④‎ ‎⑤　　⑥　　⑦　　⑧‎ ‎(1)属于阳离子结构的粒子是__③⑤⑧__(填编号，下同)。‎ ‎(2)具有稳定性结构的原子是__②__。‎ ‎(3)只能得电子的粒子是__③⑤__；只能失电子的粒子是__①④⑥__；既能得电子，又能失电子的粒子是__⑦⑧__。‎ ‎3．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__H、Li、Na__(填元素符号，下同)。‎ ‎(2)最外层电子数为2的元素有__He、Be、Mg__。‎ ‎(3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有__Be、Ar__。‎ ‎(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是__C__。‎ ‎(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是__O__。‎ ‎(6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有__Li、Si__。‎ ‎(7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有__Li、P__。‎ ‎(8)电子层数与最外层电子数相等的元素有__H、Be、Al__。‎ ‎(9)最外层电子数是电子层数2倍的元素有__He、C、S__。‎ ‎(10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有__O__。‎ ‎4．已知某粒子的结构示意图为。试回答： ‎(1)当x－y＝10时，该粒子为__原子__(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。‎ ‎(2)当y＝8时，粒子可能为(填粒子符号)__Ar__、__Cl－__、__S2－__、__K＋__、__Ca2＋__。(合理即可)‎ ‎(3)写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式：__Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O__。‎ 题组一　核外电子排布规律 ‎1．(2018·试题调研)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(　C　)‎ A．K层　 B．L层　‎ C．M层　 D．N层 ‎[解析]　原子最外层(第n电子层)最多容纳电子数是8个，即第(n－1)层容纳8个电子，那么第(n－1)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．(2018·经典习题选萃)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(　B　)‎ A．1对　 B．2对　‎ C．3对　 D．4对 ‎[解析]　前10号元素的核外电子层数与最外层电子数分别为：1H：1,1；2He；1,2；3Li：2,1；4Be：2,2；5B：2,3；‎6C：2,4；7N：2,5；8O：2,6；‎9F：2,7；10Ne：2,8。核外电子层数之比与最外层电子数之比相同的为H和Be(1?1)与He和C(1?2)，共2对，B项符合题意。‎ 题组二　根据核外电子排布推断元素 ‎3．(2018·山东滨州高三检测)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(　D　)‎ 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。‎ ‎4．(2018·山东潍坊检测)短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大。W原子的最外层电子数是X原子最外层电子数的两倍，质子数比X原子少5个，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Z和W在同一主族。下列说法正确的是(　C　)‎ A．原子半径：WS>O>H，C项正确；H2S在溶液中部分电离而使溶液呈弱酸性，D项正确。‎ ‎6．(2018·东北三省四市联合体一模)现有部分元素的原子结构特点如表： X L层电子数是K层电子数的3倍 Y 核外电子层数等于原子序数 Z L层电子数是K层和M层电子数之和 W 最外层电子数是次外层电子数的2.5倍 ‎(1)画出W原子结构示意图____。‎ ‎(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是__氧__(填元素名称)，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式__2H2S＋O22H2O＋2S↓(其他合理答案亦可 ‎)__。‎ ‎(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为__NH4HSO4__。‎ ‎(4)元素X和元素Y以原子个数比1：1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式__N2H4＋2H2O2N2＋4H2O__。‎ ‎[解析]　X元素原子的L层电子数是K层电子数的3倍，根据核外电子排布规律，可知L层为6个电子，所以X为氧元素。Y元素原子的核外电子层数等于原子序数，Y只能是氢元素。Z元素原子的L层电子数是K层和M层电子数之和，L层有8个电子，则其M层电子数为6，所以Z是硫元素。W元素原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，其次外层只能是K层有2个电子，所以W为氮元素。(2)能说明氧元素比硫元素非金属性强的事实很多，但是单质之间的置换反应生成S比较直观。(3)H、N、O、S四种非金属元素形成离子化合物只能是铵盐，其水溶液显强酸性应是强酸的酸式盐，因为铵盐水解酸性不如其酸式盐溶液酸性强，故应为NH4HSO4。(4)H和O按原子个数比1?1化合形成的化合物为H2O2共有18个电子，则H和N形成的18电子微粒只能是N2H4，根据信息写出方程式即可。‎ 题组三　等电子粒子的判断与应用 ‎7．(2018·经典习题选萃)下列各组中两种微粒所含电子数不相等的是(　D　)‎ A．H3O＋和OH－　 B．CO和N2‎ C．HNO2和NO　 D．CH和NH ‎[解析]　H3O＋的电子数为11－1＝10，OH－的电子数为9＋1＝10，故A不符合题意；CO的电子数为14，N2的电子数为14，故B不符合题意；HNO2的电子数为24，NO的电子数为14，故B不符合题意；HNO2的电子数为24，NO的电子数为23＋1＝24，故C不符合题意；CH的电子数为9－1＝8，NH的电子数为11－1＝10，电子数不同，故D符合题意。‎ ‎8．(2018·佛山模拟)设X、Y、Z代表元素周期表中前四周期的三种元素，已知X＋和Y－具有相同的电子层结构；Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9；Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是(　D　)‎ A．元素Z的简单氢化物分子中含有10个电子 B．元素Y的气态氢化物分子中含有18个电子 C．元素Z与元素X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构 D．元素Y、Z组成的化合物属于离子化合物 ‎[解析]　由X＋和Y－具有相同的电子层结构知X＋和Y－的最外层都有8个电子，推知X为ⅠA族元素，Y为ⅦA族元素；又因Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9，故Y为氯、Z为氧、X为钾。水分子中含有10个电子，氯化氢分子中含有18个电子，K2O中的钾离子、氧离子均达到最外层8电子稳定结构，氯、氧元素组成的化合物为共价化合物，故选D。‎ ‎9．(2018·山东潍坊高三检测)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－离子的电子式是__[H]－__。‎ ‎(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式__NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋__、__H3O＋＋NH3===NH＋H2O__。‎ ‎(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式__CH4、Ne__。‎ ‎(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子__Na＋、Mg2＋__。‎ ‎[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＋。‎ ‎10．(2018·山东潍坊高三检测)已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)： ‎(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A__ __；D__HH__。‎ ‎(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：‎ ‎①A与B在溶液中反应的离子方程式为__HS－＋OH－===S2－＋H2O__。‎ ‎②根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是__OH－>S2－__(‎ 用化学式或离子符号表示)。‎ 要点速记：‎ ‎1．牢记的一个符号：X。A表示质量数，Z表示质子数，X表示元素符号，m表示化合价数，a表示电荷数，b表示粒子中所含原子数。‎ ‎2．熟记“两素”“三同”：元素、核素；同位素、同素异形体、同分异构体。‎ ‎3．理解三条原子核外电子排布的规律 ‎(1)能量最低原则。‎ ‎(2)每层最多容纳2n2个电子。‎ ‎(3)最外层电子数不超过8(K层为最外层不超过2)，次外层电子数不超过18，倒数第三层电子数不超过32。‎ ‎4．掌握原子中的两个关系 ‎(1)质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数 ‎(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)‎