2019届一轮复习人教版第五章第18讲原子结构　化学键学案

2019届一轮复习人教版第五章第18讲原子结构　化学键学案

第18讲　原子结构　化学键 考纲要求　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，掌握原子结构示意图的表示方法。4.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。5.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。‎ 考点一　原子结构、核素 ‎1．原子构成 ‎(1)构成原子的微粒及作用 原子(X) ‎(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12C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：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%。‎ ‎2．元素、核素、同位素 ‎(1)元素、核素、同位素的关系 ‎(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，化学性质几乎完全相同，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数(丰度)不变。‎ ‎(3)氢元素的三种核素 H：名称为氕，不含中子；‎ H：用字母D表示，名称为氘或重氢；‎ H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。‎ ‎(4)几种重要核素的用途 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)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(√)‎ ‎(2)不同的核素可能具有相同的质子数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同(√)‎ ‎(3)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(×)‎ ‎(4)中子数不同而质子数相同的微粒一定互为同位素(×)‎ ‎(5)通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化(×)‎ ‎(6)Cl与Cl得电子能力几乎相同(√)‎ 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，含有________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。‎ ‎(5)同位素的物理性质不同但化学性质几乎相同。‎ ‎(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。‎ ‎1．(2018·北京海淀区练习)铁60同位素的现身，揭秘了超新星爆炸历史真相。下列说法中正确的是(　　)‎ A．铁元素的质量数为60‎ B.Fe的核内质子数比中子数多8‎ C.Fe与Fe的核外电子数相同，属于同一种核素 D.Fe与Fe的化学性质相似，互为同位素 答案　D 解析　Fe这种铁原子的质量数为60，而不是铁元素的质量数，A错误；Fe的核内质子数(26)比中子数(34)少，B错误；Fe与Fe的质子数相同但中子数不同，是两种不同的核素，C错误；Fe与Fe是同种元素的不同核素，互为同位素，化学性质相似，D正确。‎ ‎2．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a g HmX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________。‎ 答案　 (m＋1) mol　N mol　×(m＋A－N)NA　(m＋A－N)NA 求一定质量的某物质中微粒数的答题模板 物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数 考点二　核外电子排布规律 ‎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。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。‎ ‎(1)硫离子的结构示意图：(×)‎ ‎(2)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子(×)‎ ‎(3)非金属元素原子的核外电子数一般大于或等于4(√)‎ ‎(4)核外电子首先占据能量较高的电子层(×)‎ ‎(5)某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍(×)‎ ‎(6)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同(×)‎ ‎(7)NH与Na＋的质子数与电子数均相同(√)‎ ‎(8)16O与18O是氧元素的两种核素，16O与18O核外电子排布方式相同(√)‎ 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)⑤⑧‎ ‎1．在短周期元素中，若某元素原子的最外层电子数与其电子层数相等，则符合条件的元素有(　　)‎ A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 答案　C 解析　第一周期H；第二周期Be；第三周期Al。‎ ‎2．(2017·厦门第一中学高三模拟)某元素X，其原子的电子层数为(n－1)，最外层电子数为(2n－1)。下列有关元素X的说法中正确的是(　　)‎ A．X可能是金属元素 B．由X形成的含氧酸均为强酸 C．X不能形成化学式为KXO4的含氧酸盐 D．元素X的气态氢化物一定极易溶于水 答案　D 解析　由X原子的最外层电子数为(2n－1)可以推知n≤4，则X的电子层数≤3，X为短周期元素。当n＝4时，X为Cl元素；当n＝3时，X为N元素；当n＝2时，不符合题意，A错误；HNO2和HClO均为弱酸，B错误；Cl元素能形成KClO4，C错误；NH3和HCl均极易溶于水，D正确。‎ ‎3．已知某离子的结构示意图为。‎ 试回答：‎ ‎(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，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：________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 答案　(1)原子 ‎(2)氩原子　氯离子　硫离子　钾离子　钙离子(答案合理即可)‎ ‎(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O 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，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。(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，反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。‎ 考点三　化学键、物质构成 ‎1．化学键 ‎(1)概念：使离子相结合或原子相结合的作用力。‎ ‎(2)分类 ‎2．离子键、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 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 同种元素原子之间成键 不同种元素原子之间成键 活泼金属元素与活泼非金属元素经电子得失，形成离子键 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 共价化合物或离子化合物 ‎3.化学键与物质类别的关系 ‎(1)‎ ‎(2)判断离子化合物和共价化合物的三种方法 ‎4．微粒电子式的书写 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 书写 粒子的种类 电子式的表示方法 注意事项 举例 原子 元素符号周围标有价电子 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，周围标清电子分布 用“[]”，右上方标明电荷 阴 单核 元素符号周围合理分布价电子及所得电子 用“[]”，右上方标明电荷 离子 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“[]”，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 单质及共价化合物 各原子紧邻铺开，标明价电子及成键电子情况 原子不加和，无“[]”，不标明电荷 ‎(1)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(√)‎ ‎(2)所有物质中都存在化学键(×)‎ 解析　惰性气体单原子分子中不存在化学键。‎ ‎(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键(×)‎ 解析　AlCl3中Al与Cl形成共价键。‎ ‎(4)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(×)‎ 解析　卤化氢都是共价化合物，分子内都是共价键。‎ ‎(5)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(√)‎ ‎1．有以下8种物质：①Ne　②HCl　③P4　④H2O2　⑤Na2S　⑥NaOH　⑦Na2O2　⑧NH4Cl 请用上述物质的序号填空：‎ ‎(1)不存在化学键的是__________________________________________________。‎ ‎(2)只存在极性共价键的是____________________________________________________。‎ ‎(3)只存在非极性共价键的是___________________________________________________。‎ ‎(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是_____________________________________。‎ ‎(5)只存在离子键的是_________________________________________________________。‎ ‎(6)既存在离子键又存在共价键的是________________________________________________。‎ ‎(7)属于离子化合物的是______________________________________________________。‎ 答案　(1)①　(2)②　(3)③　(4)④　(5)⑤ (6)⑥⑦⑧　(7)⑤⑥⑦⑧‎ ‎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_________________________。‎ 答案　(1) 　(2) (3) ‎ ‎(4) ‎ ‎(5)　 ‎ 题组一　对比书写电子式 ‎1．(1)—OH________________，OH－__________________________________，‎ H3O＋__________________，NH________________________________________，‎ N2H__________________。‎ ‎(2)HClO_______________，CCl4___________________________________________________，‎ CO2____________________，CS2__________________________________________________，‎ COS____________________，HCHO________________________________________________，‎ C2H4__________________，(CN)2___________________________________________________，‎ ‎(SCN)2________________，COCl2__________________________________________________，‎ N2H4__________________。‎ ‎(3)Na2S________________，NaH___________________________________________________，‎ NH4H__________________，NaCN________________________________________________，‎ NaSCN________________，NaBH4_______________________________________________。‎ 答案　(1) ‎ ‎(2)　　 　　‎ ‎ 　 ‎ ‎ ‎ ‎(3)　 　‎ ‎ 　‎ 电子式书写常见的四大误区 题组二　物质变化与化学键 ‎2．下列关于NaHSO4的说法中正确的是(　　)‎ A．因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电 B．NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1‎ C．NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键 D．NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键 答案　D 解析　虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因而不能导电；NaHSO4固体中阳离子和阴离子(HSO)的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SO，破坏的是离子键和共价键。‎ ‎3．(2017·大同高三月考)化学反应的本质是反应物化学键断裂和生成物化学键形成的过程，下列关于化学反应2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2的叙述正确的是(　　)‎ A．反应过程中只涉及离子键和极性共价键的断裂 B．反应过程中只涉及离子键和非极性共价键的形成 C．反应过程中既涉及离子键和极性共价键的断裂，又涉及离子键和非极性共价键的形成 D．反应过程中既涉及及离子键、极性和非极性共价键的断裂，又涉及离子键、极性和非极性共价键的形成 答案　D 解析　Na2O2中存在离子键和非极性共价键，CO2中存在极性共价键，Na2CO3中存在离子键和极性共价键，O2中存在非极性共价键，D项符合题意。‎ 化学键断裂或形成与物质变化理解中的易错点 ‎(1)化学变化中一定有化学键的断裂和形成。‎ ‎(2)有化学键断裂或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，无化学键的断裂但有化学键的形成，均未发生化学变化。‎ 题组三　“8”电子稳定结构的判断 ‎4．下列分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是(　　)‎ A．C6H6 B．HCN C．CO2 D．N2‎ 答案　C 解析　氢原子不满足8电子稳定结构，A、B项错误；N2是单质，不是化合物，D项错误。‎ ‎5．(2018·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 答案　C 解析　判断原子满足最外层8电子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原子最外层均为8电子稳定结构，C项正确。‎ ‎6．含有极性键且分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是(　　)‎ A．CH4 B．CH2==CH2‎ C．CO2 D．O2‎ 答案　C 解析　A、B两项中的氢原子都只满足2电子稳定结构；D项，O2是单质而不是化合物。‎ ‎8电子结构的判断方法 ‎(1)经验规律法 凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子结构。‎ ‎(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，如①H2O中O最外层有8个电子，而H最外层只有2个电子，②N2中N原子最外层有5个电子，N与N之间形成3个共价键，所以N2中的N原子最外层达到8电子稳定结构。‎ 微专题　寻找“等电子”微粒的思维方法及应用 ‎1．寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法 ‎(1)“10电子”微粒 ‎ ‎ ‎(2)“18电子”微粒 ‎ ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　 ↓(9电子微粒×2)—F、—OH、—NH2、—CH3‎ CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……‎ ‎2．记忆其他等电子微粒 ‎(1)“14电子”微粒：Si、N2、CO、C2H2、C。‎ ‎(2)“16电子”微粒：S、O2、C2H4、HCHO。‎ ‎3．质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系 ‎(1)可以是两种原子，如同位素原子 ‎(2)可以是两种分子，如CH4、NH3等 ‎(3)可以是两种带电荷数相同的阳离子，如NH、H3O＋‎ ‎(4)可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－‎ 专题训练 ‎1．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：________________。‎ ‎(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子：________。‎ 答案　(1)　(2)NH＋H2O??NH3·H2O＋H＋　H3O＋＋NH3===NH＋H2O　(3)CH4、HF(答案合理即可)　(4)Na＋、Mg2＋(答案合理即可)‎ 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＋。‎ ‎2．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：‎ ‎(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，其分子式为__________________________________。‎ ‎(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式为________。‎ ‎(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式为____________________________________。‎ ‎(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________。‎ 答案　(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)F2　(4)H2S (5)H2O2(或PH3)　(6)C2H6‎ 解析　(1)因A＋、B－、C2－都含有18个电子，故A为钾(K)、B为氯(Cl)、C为硫(S)。‎ ‎(2)D是由两种元素组成的双原子分子，则其分子式应为HCl。‎ ‎(3)因为E是所有含18个电子微粒中氧化能力最强的分子，根据元素周期律知识知E应是氟气(F2)。‎ ‎(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式为H2S。‎ ‎(5)G分子中含有4个原子，其分子式为PH3或H2O2。‎ ‎(6)H分子中含有8个原子，其分子式为C2H6。‎ ‎3．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____________。‎ ‎(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____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎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______________________________________________________(用化学式或离子符号表示)。‎ 答案　(1) ‎ ‎(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O　②OH－>S2－‎ ‎1．电子式的书写与判断 ‎(1)[2016·全国卷Ⅱ，26(1)]联氨分子的电子式为____________________________________，其中氮的化合价为________。‎ 答案　　－2价 ‎(2)[2017·天津理综，7(1)]NaOH的电子式为___________________________________________。‎ 答案　‎ ‎2．(2017·海南，3)下列分子中，其中子总数为24的是(　　)‎ A．18O3 B．2H217O2 C．14N16O2 D．14C16O2‎ 答案　D 解析　A项，1 mol 18O中含有中子的物质的量为(18－8) mol＝10 mol，即1 mol 18O3中含有中子的物质的量为3×10 mol＝30 mol，错误；B项，1 mol 2H217O2中含有中子的物质的量为(2×1＋2×9) mol＝20 mol，错误；C项，1 mol 14N16O2中含有中子的物质的量为(7＋2×8) mol＝23 mol，错误；D项，1 mol 14C16O2中含有中子物质的量为(8＋2×8) mol＝24 mol ‎，正确。‎ ‎3．(2013·新课标全国卷Ⅰ，9)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是(　　)‎ A．W2－、X＋ B．X＋、Y3＋ C．Y3＋、Z2－ D．X＋、Z2－‎ 答案　C 解析　根据题意及选项中W、X、Y、Z所形成的简单离子，可确定W、X、Y、Z分别为O、Na、Al、S四种元素，能发生水解的离子为Al3＋、S2－，故C项正确。‎