1、第五单元原子结构与元素周期律第1节原子结构备考要点素养要求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.了解相对原子质量、相对分子质量的含义,并能进行有关计算。4.了解原子核外电子排布规律。5.掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法。1.证据推理与模型认知:能运用原子结构模型解释化学现象,揭示现象的本质与规律。2.科学探究与创新意识:能发现和提出有探究价值的原子结构的问题,确定探究目的,设计研究方案。考点一原子构成必备知识自主预诊知识梳理1.原子构成(1)构成原子的微粒及作用。原子(A
2、ZX)原子核质子(Z个)决定的种类中子(A-Z)个在质子数确定后,决定种类同位素核外电子(Z个)最外层电子数决定元素的性质(2)微粒之间的关系。原子中:质子数(Z)=核电荷数=。质量数(A)=(Z)+(N)。阳离子的核外电子数=质子数-。阴离子的核外电子数=质子数+。(3)微粒符号周围数字的含义。2.两种相对原子质量(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质量的112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(37C
3、l)b%。3.元素核素同位素(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系。(2)同位素的特征。同一元素的各种核素的不同,相同,化学性质,物理性质。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。11H:名称为,不含中子;12H:用字母表示,名称为或重氢;13H:用字母表示,名称为或超重氢。(4)几种重要核素的用途。核素92235U614C12H13H818O用途用于制氢弹示踪原子微点拨(1)原子不一定都有中子,如11H。(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。(3)现行元素周期表已发现的元素有118种,由于同位素的存在,故核素的种数远大于11
4、8种。(4)不同核素可能具有相同的质子数,如12H、13H;也可能具有相同的中子数,如614C、816O;也可能具有相同的质量数,如614C、714N。(5)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。(6)同位素之间的转化,既不是物理变化也不是化学变化,是核反应。(7)同位素是指同一元素的不同核素之间的关系,同素异形体是指同一元素的不同单质间的关系。自我诊断1.所有的原子中都含有质子和中子吗?符号612C表示的含义是什么?2.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)核聚变如12H+13HHe+01n,因为有
5、新微粒生成,所以该变化是化学变化。()(3)1735Cl与1737Cl得电子能力几乎相同。()(4)一种核素只有一种质量数。()(5)硫离子的结构示意图为。()(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素的原子。()(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。()3.(1)现有下列9种微粒:11H、12H、613C、614C、714N、2656Fe2+、2656Fe3+、816O2、816O3。按要求完成以下填空:11H、12H分别是氢元素的一种,它们互称。互为同素异形体的微粒是。2656Fe2+的中子数为,核外电子数为。上述9种微粒中有种核素,含有种元素。(2)某元素的一种核素X原子的质量
6、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。关键能力考向突破考向1核素、同位素等易混概念辨析【典例1】(2020浙江7月选考,7)下列说法正确的是()A.35Cl和37Cl是两种不同的元素B.单晶硅和石英互为同素异形体C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物D.H与Na在元素周期表中处于同一主族对点演练1(2020辽宁锦州期末)地表水和地下水都来源于大气降水,但重水和轻水中同位素的含量不同。氢包括两种稳定核素:H和D,氧常见的核素包括:16O、17O和18O,下列有关说法正确的是()A.H2和D2互
7、为同分异构体,其化学性质完全相同B.H216O、H217O、H218O互为同位素,都能与金属钠发生反应C.18O2和18O3互为同素异形体,其密度之比一定为23D.电解一定量的D218O时,阴、阳两极所得气体的质量之比约为29易混辨析元素、核素、同位素、同素异形体的辨析概念元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的一种原子质子数相同、中子数不同的核素之间的互称同种元素形成的不同单质之间的互称研究对象同类原子原子原子单质特性只有种类,没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同组成元素相同、物理性质差异较大决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数构成和结构举例H
8、、C、O三种元素1H、2H、3H三种核素12C、14C互称同位素O2与O3互为同素异形体考向2各种微粒数目之间的关系及计算【典例2】(2020全国1,11)1934年约里奥-居里夫妇在核反应中用粒子(即氦核24He)轰击金属原子ZWX,得到核素Z+230Y,开创了人造放射性核素的先河:ZWX+24HeY+01n其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是()A.ZWX的相对原子质量为26B.X、Y均可形成三氯化物C.X的原子半径小于Y的D.Y仅有一种含氧酸对点演练2(2020四川成都质检)我国科技工作者发现铂的一种原子78202Pt。下列说法正确的是()A.78202Pt原子质量为2
9、02 gB.78202Pt的核外电子数是124C.78202Pt原子中子数与质子数之差为78D.78202Pt核内的中子数是124对点演练3下列说法不正确的是()质子数相同的粒子一定是同种元素同位素的性质几乎完全相同质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子电子数相同的粒子不一定是同一种元素一种元素只能有一种质量数某种元素的相对原子质量取整数,就是质量数A.B.C.D.深度指津(1)微粒符号周围数字的含义。(2)求一定质量的某物质中粒子数的答题模板。物质的质量物质的量指定粒子的物质的量指定粒子数(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,如阴离子、
10、阳离子中质子数与电子数不相等。有质子的微粒不一定有中子,如1H;有质子的微粒不一定有电子,如H+。质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F-与OH-。核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+和Na+,F-、NH4+和OH-等。考点二原子核外电子排布必备知识自主预诊知识梳理1.同一原子中的电子层电子层序数(n)1234567符号KLMNOPQ电子层离核距离从KQ离核越来2.核外电子排布规律3.原子(或离子)结构示意图如Na的原子结构示意图:4.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,活泼金属原子较易电子形成阳离子,表现出性,在化合物中显正化合价。(2
11、)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4,活泼非金属原子较易电子形成阴离子,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。微点拨(1)核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Al3+与Na+、F-等,NH4+与OH-等。(2)某元素的原子最外层只有一个电子,不一定是金属元素。自我诊断1.某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a1),则该原子的核内质子数是多少?2.判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)元素原子的多样性是由构成原子的质子和中子数目引起的。()(2)元素的化学性质主要取决于元素原子的最外
12、层电子数。()(3)92235U和92238U互为同位素,核反应属于化学变化。()(4)2H+核外电子数为2。()(5)两种粒子,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同。()3.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(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)、。(3)写出y=3与y=7原子对应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:。关键能力考向突破考向1核外电子排布规律及其应用【典例1】(2020山东青岛二中模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的
13、说法不正确的是()A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素X的原子半径一定小于钠的原子半径C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数)对点演练1两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,则在元素周期表的前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对归纳总结120号元素原子核外电子排布的特点(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:B
14、e、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)与He原子电子层结构相同的离子:H-、Li+、Be2+。(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的原子:Li、Mg。(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的原子:Be、S。考向2等电子微粒及应用【典例2】A+、B+、C-、D、E五种粒子(分子或离
15、子)中,每个粒子均有10个电子,已知:A+C-D+E;B+C-2D。请回答:(1)C-的电子式是。(2)A+中的键角为。(3)分别写出A+和D反应、B+和E反应的离子方程式:、。(4)除D、E外,请再写出两种含10个电子的分子的分子式:。(5)除A+、B+外,请再写出两种含10个电子的阳离子:。对点演练2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(反应条件已略去):(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,且C的水溶液呈碱性,请写出A、D的电子式:、。(2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。A与B在溶液中反应的离子方程式为。根据上述离子
16、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)。归纳总结等电子微粒(1)10电子微粒。(2)18电子微粒。网络构建核心速记1.牢记的1种符号:AZXmba。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表示粒子中所含的原子数。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3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.掌握原子中的两种关系(1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数(
17、2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)第五单元原子结构与元素周期律第1节原子结构考点一原子构成必备知识自主预诊1.(1)元素原子化学(2)核外电子数质子数中子数阳离子所带的电荷数阴离子所带的电荷数3.(1)核电荷数质子中子ZAX质子数中子数(2)中子数质子数几乎完全相同差异较大(3)氕D氘T氚(4)核燃料考古断代自我诊断1.提示11H中不含中子,所有原子均含有质子。612C表示质子数为6,中子数为6的碳原子。2.答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)3.答案(1)核素同位素816O2和816O330247 5(2)aA+m(m+1) molaA+mN molaA+m(m+A-N)
18、NAaA+m(m+A-N)NA关键能力考向突破典例1D35Cl和37Cl同是氯元素,二者互为同位素的关系,A项错误;单晶硅是硅单质,石英的主要成分是SiO2,B项错误;HCOOH和HOCH2CHO不是同类物质,不是同系物的关系,C项错误。对点演练1 D同分异构体一般指分子式相同,结构不同的有机化合物,H2和D2都是无机物,A错误;16O、17O、18O互为同位素,H216O、H217O、H218O既不互为同位素,也不互为同素异形体,B错误;18O2和18O3互为同素异形体,但温度、压强未知,它们的密度之比不一定为23,C错误;电解一定量的D218O时,阴、阳两极会收集到物质的量之比为21的D2
19、和18O2,其质量之比约为29,D正确。典例2B依据题给的反应过程,可确定W=27。根据X、Y的最外层电子数之和为8,Y原子的质子数比X原子的质子数多2,可以得出X原子最外层电子数为3,Y原子最外层电子数为5,结合Y的质量数为30,可以判定X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知A项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物AlCl3和PCl3,B项正确;Al、P两元素位于同一周期且原子序数P大于Al,故原子半径Al大于P,C项错误;磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等,D项错误。对点演练2 D78202Pt原子的质量为202NAg,故A错误;78202Pt的核外电子数是78,故B错误
20、;78202Pt原子中子数与质子数之差为202-78-78=46,故C错误;78202Pt核内的中子数是202-78=124,故D正确。对点演练3 C粒子包括原子、分子、离子等。H2O与Ne的电子数、质子数均相同,故错误、正确;一种分子和一种离子,如果质子数相等,其电子数一定不相等,如O2与S2-,故正确;同位素的化学性质几乎完全相同,而物理性质有所不同,故错误;质量数是针对某原子而言的,某些元素往往有几种同位素,它们的质量数各不相同,故错误。考点二原子核外电子排布必备知识自主预诊1.越远2.低高2n28218323.电子层电子层上排布的电子数核电荷数4.(1)失去还原(2)得到自我诊断1.提
21、示2+2a。2.答案(1)(2)(3)(4)(5)3.答案(1)原子(2)S2-Cl-ArK+Ca2+(3)Al(OH)3+3H+Al3+3H2O解析(1)当x-y=10时,即x=10+y,该粒子质子数和核外电子数相等,即该粒子为原子。(2)当y=8时,该粒子结构示意图为,该粒子可能为S2-、Cl-、Ar、K+、Ca2+。(3)当y=3时,该元素为铝元素,其最高价氧化物的水化物为Al(OH)3,当y=7时,对应该元素为氯元素,其最高价氧化物的水化物为HClO4,二者反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+Al3+3H2O。关键能力考向突破典例1D若a=2,则X为氮元素,氮原子核内质子数为7;若
22、a=3,则X为氯元素,氯原子核内质子数为17,A正确。元素N和Cl的原子半径均小于钠的原子半径,B正确。元素Cl形成的次氯酸具有杀菌消毒的作用,C正确;氯离子最外层电子数未达到2n2个,D错误。对点演练1 B根据题意分析可知,H和Be、He和C符合题目要求,因此B项正确。典例2答案(1)OH-(2)10928(3)NH4+H2ONH3H2O+H+H3O+NH3NH4+H2O(4)CH4、Ne(合理即可)(5)Na+、Mg2+(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-、NH2-,阳
23、离子有Na+、Mg2+、Al3+、NH4+、H3O+;分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有:A+C-D+E,推知A+应为NH4+、C-为OH-、D为H2O、E为NH3,将其结果代入B+C-2D,可推知B+应为H3O+。对点演练2答案(1)HNHHH+HOH(2)HS-+OH-S2-+H2O(或H2S+OH-HS-+H2O)OH-S2-(或OH-HS-)解析(1)由C的水溶液呈碱性可知C为NH3,A为NH4+,与NH4+反应生成NH3的应为OH-,所以B、D分别为OH-、H2O。(2)在常见的18电子微粒中,由中和反应易想到H2S+OH-HS-+H2O(或HS-+OH-S2-+H2O)的反应,故B为OH-,C为HS-(或S2-),根据离子方程式,结合质子的能力:OH-HS-(或OH-S2-)。
