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2021届高考化学一轮复习 第5章 物质结构 元素周期律 第18讲 原子结构教案 新人教版

2021届高考化学一轮复习 第5章 物质结构 元素周期律 第18讲 原子结构教案 新人教版

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第18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　原子结构、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X中各数字的含义

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)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)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．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(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(　　)
答案：　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
2．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、6C、6C、6C、7N、7N中，核素、元素的种数分别为________种、________种。
(4)6C、6C、6C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

1．(2019·贵州织金一中月考)由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的Fe原子，下列说法不正确的是(　　)
A．可以用KSCN溶液鉴别FeCl3和FeCl3
B.Fe与Fe的电子数相同
C.Fe与Fe互为同位素
D.Fe的中子数小于质子数
A　[同位素的化学性质基本相同，无法用KSCN溶液鉴别FeCl3和FeCl3，A错误；Fe和Fe的电子数均为26，B正确；Fe和Fe的质子数相同，中子数不同，所以互为同位素，C正确；Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，中子数小于质子数，D正确。]
2.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
D　[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。]
3．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
C　
4．(2019·河北武邑中学月考)某元素的一种核素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，a g HmX中所含质子的物质的量是(　　)
A.mol B.mol
C.mol D．mol
A　[HmX的相对分子质量为A＋m，a g HmX分子的物质的量n＝；X原子的质量数为A，含N个中子，则质子数为A－N，所以a g HmX分子中含质子的物质的量为mol×(A－N＋m)＝mol，A正确。]

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　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

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

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．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(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(　　)
答案：　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× (7)√　(8)√
2．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
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________(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

题组一　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
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
B　[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。]
题组二　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
D　[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。]
4．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
　寻找“等电子”粒子的思维方法
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

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－。
[集训1]　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
D　[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。]
[集训2]　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＋H2O⇌NH3·H2O＋H＋　H3O＋＋NH3===NH＋H2O　(3)CH4、Ne、HF(任选两种)
[集训3]　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__________。
(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
[集训4]　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：　
(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O　②OH－>S2－

1．(2018·全国卷Ⅲ，8)下列叙述正确的是(　　)
A．24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数
B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同
C．1 mol重水与1 mol水中，中子数比为2∶1
D．1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同
B　[B对：等质量的氧气和臭氧，所含氧原子数相等，故电子数相同。
A错：24 g Mg、27 g Al的物质的量均为1 mol,1个Mg原子和1个Al原子所含的质子数分别为12、13，故24 g镁与27 g铝中含有的质子数分别为12 mol和13 mol。
C错：1个D2O分子含有10个中子，1个H2O分子含有8个中子，1 mol重水与1 mol水中含有的中子数之比为10∶8(5∶4)。
D错：1个乙烷分子中含有7对共用电子，而1个乙烯分子中含有6对共用电子，故1 mol乙烷与1 mol乙烯中，含有的化学键数不相同。]
2．(2017·海南，3)下列分子中，其中子总数为24的是(　　)
A．18O3　　　　　　　 B．2HO2
C．14N16O2 D．14C16O2
D　[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 2HO2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．(2017·北京，7)2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“”，tián)，Ts的原子核外最外层电子数是7。下列说法不正确的是(　　)
A．Ts是第七周期第ⅦA族元素
B．Ts的同位素原子具有相同的电子数
C．Ts在同族元素中非金属性最弱
D．中子数为176的Ts核素符号是Ts
D
4．(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－
C　[根据“短周期元素”“原子序数依次增大”和选项中离子所带的电荷数，可以判断出四种元素对应的离子分别是O2－、Na＋、Al3＋和S2－，其中Na＋对水的电离平衡无影响，故排除A、B、D，选C。]