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文档介绍
2021届一轮复习人教版第17讲 原子结构 化学键学案
第17讲 原子结构 化学键 考点一 原子结构 核外电子排布 [知识梳理] 一、原子构成 1．构成原子的微粒及其作用 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－阳离子所带的电荷数。 (4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。 3．微粒符号周围数字的含义 4．两种相对原子质量 (1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C原子质量的的比值。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：按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比(丰度) 算出的平均值。例如：Ar(Cl)＝Ar(35Cl)×a%＋Ar(37Cl)×b%。 二、元素、核素、同位素 1．元素、核素、同位素的关系 同位素的研究对象是原子；不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。 2．同位素的特征 (1)同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎相同，物理性质差异较大。 (2)同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分比(丰度)不变。 同位素的“六同三不同” 3．氢元素的三种核素 H：用字母H表示，名称为氕，不含中子； H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含有1个中子； H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含有2个中子。 4．几种重要核素的用途 核素 U C H H O 用途 核燃料 考古断代 制氢弹 示踪原子 三、核外电子排布 1．核外电子排布规律 2．原子结构示意图 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，表现出氧化性，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。 [自主检测] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2018·高考全国卷Ⅰ，10B)22.4L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA。( ) (2)(2018·高考全国卷Ⅲ，8A)24g镁与27g铝中，含有相同的质子数。( ) (3)(2018·高考海南卷)18g的D2O中含有的质子数为10。( ) (4)(2018·高考全国卷Ⅲ，8C)1mol重水与1mol水中，中子数之比为2∶1。( ) (5)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。( ) (6)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。( ) (7)Cl与Cl得电子能力几乎相同。( ) (8)一种核素只有一种质量数。( ) (9)硫离子的结构示意图：( ) (10)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子。( ) (11)核外电子排布相同的微粒化学性质也一定相同。( ) 答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ (6)× (7)√ (8)√ (9)× (10)× (11)× 2．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。 (1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号，下同)。 (2)形成物质种数最多的元素的原子是________。 (3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。 (4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。 答案：(1)② (2)① (3)②③⑦ (4)⑤ 3．现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题： (1)H、H、H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。 (2)互为同素异形体的微粒是________。 (3)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为________。 (4)上述9种微粒中有________种核素，________种元素。 答案：(1)核素 同位素 (2)O2和O3 (3)30 24 (4)7 5 原子结构与同位素的认识误区 (1)原子不一定都有中子，如H。 (2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。 (3)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。 (4)不同的核素可能具有相同的质子数，如H与H；也可能具有相同的中子数，如C与O；也可能具有相同的质量数，如C与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H与C。 演练一 原子结构 核素 同位素 1．下列叙述正确的是( ) A．40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等 B．某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素 C．任何原子或离子的组成中都含有质子 D．同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同 解析：选C。40K的质子数是19，中子数是21，40Ca的质子数是20，中子数是20，A项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，核外电子排布相同，所以化学性质相同，但物理性质不同，D项错误。 2．(2020·上海奉贤区一模)我国导航卫星的“心脏”使用的是铷原子钟和氢原子钟，下列关于铷的说法正确的是( ) A．Rb和Rb互为同素异形体 B．Rb和Rb具有相同的中子数 C.Rb原子的核外电子数是37 D.Rb的质子数是87 解析：选C。Rb和Rb的质子数均为37，中子数分别为48、50，互为同位素，同素异形体指同种元素形成的不同单质，A项错误；Rb和Rb的中子数分别为49、50，B项错误；原子中：核外电子数＝质子数，Rb原子的核外电子数是37，C项正确；Rb的质子数是37，质量数是87，D项错误。 3．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原子构成HmX分子，在agHmX中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________，所含电子数为________。(用NA表示阿伏加德罗常数的值) 答案：×(m＋1) mol ×Nmol ×(m＋A－N)×NA ×(m＋A－N)×NA 求一定质量的某物质中微粒数的思维模板 物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数 演练二 核外电子排布 4．(教材改编题)下列有关短周期元素原子的说法正确的是( ) A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个 B．原子最外层上的电子数少于4时，电子数越多，还原性越强 C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高 D．当最外层上的电子数变为4时即达稳定结构 解析：选C。A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定结构，最外层电子数可为2或8，如Li＋、Cl－等，不能超过8，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。 5．已知某粒子的结构示意图为。试回答下列问题： (1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。 (2)当y＝8时， 该粒子可能为__________、__________、__________、__________、__________。(填名称) (3)写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y＝8时，应为含有18个电子的单核粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子。(3)y＝3时为铝原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，二者反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。 答案：(1)原子 (2)氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子 (3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 考点二 化学键 物质构成 [知识梳理] 一、化学键 1．化学键的定义及分类 2．化学反应的本质：反应物中旧化学键的断裂与生成物中新化学键的形成。 二、离子键与共价键的比较 离子键 共价键 非极性键 极性键 概念 阴、阳离子通过静电作用所形成的化学键 原子间通过共用电子对(电子云重叠)而形成的化学键 成键粒子 阴、阳离子 原子 续表 离子键 共价键 非极性键 极性键 成键实质 阴、阳离子的静电作用 共用电子对不偏向任何一方 共用电子对偏向一方原子 形成条件 活泼金属元素与活泼非金属 同种 不同种 元素经电子得失，形成离子键 元素原子之间成键 元素原子之间成键 形成的物质 离子化合物 非金属单质；某些共价化合物或离子化合物 共价化合物或某些离子化合物 三、化学键与物质类别 1．化学键的存在 2．化学键与物质类别的关系 (1)只含有共价键的物质 ①同种非金属元素原子构成的单质，如I2、N2、P4、金刚石、晶体硅等。 ②不同非金属元素原子构成的共价化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等。 (2)只含有离子键的物质 活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等；但AlCl3内部含共价键。 (3)既含有离子键又含有共价键的物质 如Na2O2、NH4Cl、NaOH、Na2SO4等。 (4)无化学键的物质 稀有气体分子(单原子分子)，如氩气、氦气等。 四、物质的溶解或熔化与化学键变化的关系 1．离子化合物的溶解或熔化过程 离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。 2．共价化合物的溶解过程 (1)有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如CO2和SO2等。 (2)有些共价化合物溶于水后，发生电离，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。 (3)有些共价化合物溶于水后，其分子内的化学键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。 3．单质的溶解过程 某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如Cl2、F2等。 五、化学键对物质性质的影响 1．对物理性质的影响 金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。 2．对化学性质的影响 N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易分解。 六、电子式 1．电子式的概念 在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。 2．电子式的书写 粒子的 种类 电子式的 表示方法 注意事项 举例 原子 元素符号周围标明价电子 价电子数少于4时以单电子分布，多于4时多出部分以电子对分布 阳离子 单核 离子符号 右上方标明电荷 Na＋ 多核 元素符号紧邻铺开，周围标明电子分布 用“[]”括起来，其右上方标明电荷 阴离子 单核 元素符号周围合理分布价电子及所得电子 将得到的电子也都标在元素符号周围，用“[]”括起来，其右上方标明电荷 多核 元素符号紧邻铺开，合理分布价电子及所得电子 相同原子不得加和，用“[]”括起来，其右上方标明电荷 单质及化合物 离子 化合 物 由阳离子电子式和阴离子电子式组成 同性不相邻，离子合理分布 单质 及共 价化 各原子紧邻铺开，标明价电子及成键电子情况 书写时将共用电子对写在两原子之间， 合物 每个原子的未成键电子也应标出，相同原子不得加和，无“[ ]”，不标明电荷 七、用电子式表示化合物的形成过程 1．离子化合物 如NaCl：。 2．共价化合物 如HCl： [自主检测] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)(2018·高考全国卷Ⅱ，11A)常温常压下，124gP4中所含P—P键数目为4NA。( ) (2)(2018·高考全国卷Ⅲ，8D)1mol乙烷和1mol乙烯中，化学键数相同。( ) (3)(2018·高考江苏卷)HCl的电子式：。( ) (4)化学键是相邻离子或原子间的一种强作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力。( ) (5)所有物质中都存在化学键。( ) (6)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。( ) (7)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键。( ) (8)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键。( ) (9)离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含离子键。( ) 答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)√ 2．请写出下列微粒的电子式。 (1)原子：Na____________，Cl____________。 (2)简单离子：Na＋____________，F－____________。 (3)复杂离子：NH____________，OH－____________。 (4)离子化合物：MgCl2____________，Na2O____________，Na2O2____________。 (5)非金属单质及共价化合物：N2________________，H2O__________________，H2O2__________________，NH3______________，CCl4______________。 答案：(1) (1)化学键是离子或原子间的一种作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力。 (2)物质中并不一定都存在化学键，如单原子分子He等稀有气体分子中就不含化学键。 (3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键不一定都是离子键，如AlCl3中Al—Cl键为共价键。 (4)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键，如NH4Cl等。 (5)电子式书写的注意事项 ①同一原子的电子式最好不要既用“·”又用“×”表示；在化合物中“·”或“×”最好也不要混用(若特殊需要可标记)，可将电子全部标成“·”或“×”。 ②单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式，如Al3＋就可以表示铝离子的电子式。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。 ③在化合物中，如果具有多个阴、阳离子，要注意每一个离子都与带相反电荷的离子直接相邻的事实。所以阴、阳离子必须是相邻的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起，如CaF2要写成，不能写成，也不能写成。 ④在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”左侧是原子的电子式，右侧是物质的电子式，如Na2O的形成过程可表示为；NH3的形成过程可表示为。 演练一 电子式的规范书写及其正误判断 1．(1)—OH________________，H3O＋___________________________________________。 (2)HClO________________，CO2________________________________________________________________________， CS2__________________，N2H4_________________________________________________。 (3)Na2S________________， NaH(离子化合物)________________， NH4H(离子化合物)________________， NaCN(离子化合物)________________， NaBH4(离子化合物)________________。 答案： 2．下列有关电子式的叙述正确的是( ) A．H、He、Li的电子式分别为H·、·He·、·Li B． C．钠离子、镁离子、铝离子的电子式分别为Na＋、Mg2＋、Al3＋ D．Na2O的电子式为，H2O的电子式为 解析：选C。锂原子的电子式应为Li·，A错误；Cl－的电子式应为，B错误；金属阳离子的电子式与离子符号相同，C正确；H2O的电子式应为，D错误。 电子式书写常见的四大误区 演练二 化学键类型与物质类别及物质变化 3．下列化合物中，既有离子键又有共价键的是( ) A．MgCl2 B．Na2O2 C．H2O2 D．NH3·H2O 解析：选B。A项中，两个Cl－与Mg2＋之间以离子键结合；B项中，Na＋与O之间以离子键结合，O中两个氧原子之间以共价键结合；C、D项中，H2O2、NH3·H2O均为共价化合物，不含离子键。 4．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是( ) A．除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物 B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构 C．NF3中只含有极性共价键 D．NH4F中既含有离子键又含有共价键 解析：选A。NH3、NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。 判断离子化合物和共价化合物的三种方法 5．下列化学反应中，既有离子键、极性键、非极性键断裂，又有离子键、极性键、非极性键形成的是( ) A．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ B．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ C．Cl2＋H2OHClO＋HCl D．NH4Cl＋NaOHNaCl＋NH3↑＋H2O 解析：选A。注意：Na2O2中O内部存在非极性键。 化学键断裂或形成与物质变化理解中的易错点 (1)化学变化中一定既有化学键的断裂，又有化学键的形成。 (2)只有化学键断裂或只有化学键形成的变化不一定是化学变化。如NaCl熔化、HCl溶于水等，只有旧化学键的断裂，没有新化学键的形成；从溶液中析出晶体时，只有新化学键的形成，没有旧化学键的断裂，均未发生化学变化。 演练三 8电子稳定结构的判断 6．(2020·贵阳模拟)下列物质中所有原子均满足最外层8电子稳定结构的化合物是( ) A．PCl5 B．P4 C．CCl4 D．NH3 解析：选C。判断原子满足最外层8电子稳定结构的方法为最外层电子数＋所成价键数＝8，A、D项错误；P4为单质，而非化合物，B项错误；C项中5个原子最外层均为8电子稳定结构，C项正确。 7．下列说法正确的是( ) A．1个乙烷子中存在8对共用电子对 B．NaOH和Na2O2中均含共价键和离子键 C．将NaH溶于水，得到的水溶液能导电，说明NaH是离子化合物 D．PCl3和BCl3分子中所有原子最外层都达到8电子稳定结构 解析：选B。A项，乙烷分子中含6个C—H共价键和1个C—C共价键，所以1个乙烷分子中存在7对共用电子对，错误；B项，NaOH的氢氧根离子中氢原子与氧原子之间存在共价键，Na2O2的过氧根离子中氧原子与氧原子之间存在非极性共价键，所以两者都是含共价键和离子键的离子化合物，正确；C项，NaH与水反应生成氢氧化钠和氢气， 不是NaH本身发生电离，不能说明NaH是离子化合物，错误；D项，PCl3分子中每个原子最外层都达到8电子稳定结构，BCl3分子中氯原子最外层达到8电子稳定结构，硼原子最外层只达到6电子结构，错误。 8电子稳定结构的判断方法 (1)经验规律法 ①凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子稳定结构。 ②原子序数≤5的原子不能形成8电子稳定结构。 (2)试写结构法 判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断。例如：①H2O中O原子最外层有8个电子，但H原子最外层只有2个电子；②COCl2可根据结构式判断各原子最外层均为8电子稳定结构；③N2的电子式为N⋮⋮N，则两氮原子最外层均满足8电子稳定结构。 1．(2019·高考全国卷Ⅲ，9，6分)X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10。X与Z同族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，且Y原子半径大于Z。下列叙述正确的是( ) A．熔点：X的氧化物比Y的氧化物高 B．热稳定性：X的氢化物大于Z的氢化物 C．X与Z可形成离子化合物ZX D．Y的单质与Z的单质均能溶于浓硝酸 解析：选B。X、Y、Z均为短周期主族元素，它们原子的最外层电子数之和为10，X、Z同主族，Y最外层电子数等于X次外层电子数，则X的次外层电子数为2，设X的最外层电子数为a，有a＋a＋2＝10，解得a＝4，又Y原子半径大于Z，则X为C元素，Y为Mg元素，Z为Si元素。MgO为离子晶体，碳的氧化物为分子晶体，故Mg的氧化物的熔点高于碳的氧化物，A错误；非金属性：C>Si，故氢化物的热稳定性：CH4>SiH4，B正确；C、Si形成的化合物SiC为共价化合物，C错误；Mg能溶解在浓硝酸中，Si不与浓硝酸反应，D错误。 2．(2019·高考北京卷)2019年是元素周期表发表150周年，期间科学家为完善周期表做出了不懈努力。中国科学院院士张青莲教授曾主持测定了铟(49In)等9种元素相对原子质量的新值，被采用为国际新标准。铟与铷(37Rb)同周期。下列说法不正确的是( ) A．In是第五周期第ⅢA族元素 B.In的中子数与电子数的差值为17 C．原子半径：In>Al D．碱性：In(OH)3>RbOH 解析：选D。Rb为碱金属，属于第五周期元素，故In亦为第五周期元素，In与Al同主族，即为第ⅢA族元素，A项正确；In的中子数为115－49＝66，质子数为49，质子数等于核外电子数，故中子数与电子数之差为17，B项正确；同主族元素，从上到下，原子半径逐渐增大，故原子半径：In>Al，C项正确；同周期主族元素从左到右，金属性逐渐减弱，故其最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，即碱性In(OH)3查看更多