2022届高考化学（人教版）一轮总复习课件：第13讲　原子结构　化学键

这是一份2022届高考化学（人教版）一轮总复习课件：第13讲　原子结构　化学键，共60页。PPT课件主要包含了高考备考导航，核心知识梳理，A－Z，质子数核电荷数，最外层电子数，质子数和中子数，核电荷数，核外电子数，质子数，中子数等内容，欢迎下载使用。
第13讲　原子结构　化学键
考试要求：1.认识原子结构，了解原子的组成。2.能画出1～20号元素的原子结构示意图。3.了解元素、核素、同位素的含义，了解同位素的相关应用。4.了解离子键、共价键的形成，会判断简单化合物中化学键的类型，掌握电子式的书写。5.认识构成物质微粒间的相互作用，了解简单分子的空间结构。6.认识化学键的断裂和形成是化学变化中物质变化、能量变化的实质，解释化学反应的热效应。
名师点拨：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、多层次方向延伸，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；
四是化学键类型的判断与化合物类型的判断；五是电子式的书写，结合其他化学用语一起考查。考查方式有选择题和填空题，选择题测试角度主要考查学生对原子结构，核外电子排布规律、化学键类型判断等的认识和理解能力。在填空题中常常和元素推断的内容结合起来，借以考查学生对元素或物质微观结构的认识。
考点一　原子构成　核素同位素
考点二　原子核外电子排布的规律
考点三　化学键　分子间作用力
(1)决定元素种类的是___________________。(2)决定元素化学性质的是_______________。(3)决定原子种类的是_________________。(4)决定原子相对质量的是_________________。
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_______，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：
(1)由于同位素的存在，核素的种数远大于元素的种类。(2)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；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)“同”字概念的区分区分时抓住概念的关键点——研究对象：同位素——原子，同素异形体——单质，同分异构体——化合物。
2．(2021·三亚模拟)中国计量科学研究院研制的NIM5铯原子喷泉钟，2 000万年不差1秒，目前成为国际计量局认可的基准钟之一，参与国际标准时间修正。关于Cs元素，下列说法错误的是(　　)A．137Cs和133Cs互为同位素B．单质Cs与水反应非常缓慢C．137Cs比133Cs多4个中子D．137Cs最外层只有1个电子
[提示]　137Cs和133Cs质子数相同，质量数不同，中子数不同，前者比后者多4个中子，所以两者互为同位素，A、C两项正确；Cs位于周期表中第6周期ⅠA族，其原子最外层只有1个电子，Cs金属性很强，能与水剧烈反应，B项错误，D项正确。
相同的质子数和不同的中子数　
微考点1　原子结构相关概念辨析
[解析]　A正确；同位素是同种元素不同种原子间的互称，B正确；同素异形体是同一元素的不同单质，C错误；D正确，相对分子质量都是20。
(2)(2021·衡阳模拟)32S与33S互为同位素，下列说法不正确的是(　　)A．32S与33S具有相同中子数B．32S与33S具有相同质子数C．32S与33S的化学性质相同D．32S与33S在元素周期表中的位置相同
[解析]　32S中子数为16,33S中子数为17，A错误；32S与33S具有相同质子数，均为16，B正确；32S与33S核外电子排布完全相同，化学性质相同，C正确；32S与33S质子数相同，因此在元素周期表中的位置相同，D正确。
微考点2　原子中各种微粒数目之间的关系与计算
萃取精华：元素、核素、同位素及同素异形体的比较
1．电子的运动特征运动速度_______，与宏观物体的运动有极大不同：不能同时确定_______和_______，不能描绘___________。
2．电子层的表示方法及能量变化
4．核外电子排布的表示方法[原子(或离子)结构示意图]如Na原子结构示意图：
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_______电子，形成阳离子，表现出_______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_______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。
(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有：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元素：Be、S。
7．等电子微粒(1)10电子微粒。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(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，所以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。(　　)
(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_______。(4)③粒子半径_______(填“大于”“小于”或“等于”)④粒子半径。(5)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_____。
Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O　
(2)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a>1)，则该原子的核内质子数是多少？[提示]　(2)2＋2a，次外层只有2个电子。
(2021·河南信阳调研)现有部分元素的原子结构特点如表：
微考点1　核外电子排布规律的理解与应用
核外电子排布相同的微粒可能为阳离子与阴离子，如钠离子与氧离子，二者核外电子排布相同，但质子数不同，微粒化学性质不同，故⑤错误。氮原子最外层电子数为5，还需要3个电子(或形成3对共用电子对)达到8电子稳定结构，所以两个氮原子共用3对电子，氮气的结构式为N≡N，故⑥错误。
萃取精华：简单离子的结构特点——“阴上阳下稀居中”
(2021·经典习题汇编)短周期元素甲和乙，甲原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；乙原子的M层电子数为(a－b－1)，L层电子数为(a＋b)。则甲、乙两元素形成的化合物具有的性质是(　　)①与水反应　②与硫酸反应　③与氢氧化钠溶液反应　④与氯气反应A．①②　　　　B．②③　　　　C．②④　　　　D．③④
微考点2　根据核外电子排布规律推断元素
[解析]　短周期元素甲和乙，甲原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；乙原子的M层电子数为(a－b－1)，L层电子数为(a＋b)，则a＋b＝8，所以甲原子有2个电子层，故b＝2，a＝6，故甲为氧元素；乙原子的M层电子数为(a－b－1)＝6－2－1＝3，则乙为铝元素。则甲、乙两元素形成的化合物为氧化铝。氧化铝不溶于水，不与水反应，故①不符合题意。氧化铝是两性氧化物，能与硫酸反应，故②符合题意。氧化铝是两性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，故③符合题意。氧化铝不能与氯气反应，故④不符合题意。综上可知②③符合题意。故B项正确。
〔对点集训2〕(1)(2021·江西赣州模拟)R、Q为短周期中的两种元素，R元素原子的最外层电子数与次外层电子数之差的绝对值等于电子层数；Q元素的原子比R元素的原子多2个核外电子，则下列叙述中肯定不正确的是(　　)A．原子半径：R>QB．R和Q可形成离子化合物RQC．R和Q可形成共价化合物RQ2D．R和Q可形成共价化合物RQ3[解析]　R可能是碳或磷元素，则对应的Q是氧或氯元素，碳和氧或磷和氯均不可能形成离子化合物。
(2)(2021·山东滨州高三检测)①已知：原子序数依次增大的元素a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为1、6、7、1。a－的电子层结构与氦相同，b和c的次外层有8个电子，c－和d＋的电子层结构相同。推断可知：a为_____元素：b为_____元素；c为_____元素；d为_____元素。
②已知：有a、b、c、d四种元素，它们均为原子序数依次增大的前20号元素。a存在a＋和a－两种离子，b和c为同一主族元素，c的次外层有8个电子，c2－和d2＋的电子层结构相同。推断可知：a为_____元素；b为_____元素；c为_____元素：d为_____元素。
(1)(2021·天津十二重点中学高三联考)短周期主族元素R、X、Y、Z的原子序数依次增大，由这些元素组成的物质之间的转化关系如图所示，其中c、d为单质，a、b、g为二元化合物。b是10电子分子，g是18电子分子。下列说法正确的是(　　)A．同温同浓度的e和f溶液，后者pH较大B．含X、R、Z三种元素的化合物只有一种C．0.1 ml的d与足量的e溶液反应转移电子数约为1.204×1023D．e和f所含化学键类型相同
微考点3　等电子粒子的判断与应用
[解析]　由题中转化关系和条件可知，a应为氯化钠，b是10电子分子，则b为H2O；题中通电过程实际是电解饱和氯化钠溶液生成H2、Cl2和NaOH，c、d为单质，且两者能反应生成18电子的物质g，g应为HCl；d还可以与e反应，由此推出d应是Cl2，c是H2；Cl2可与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，所以f为NaClO；则短周期主族元素R、X、Y、Z分别是H、O、Na、Cl。e为NaOH，其水溶液呈强碱性，而f为NaClO，水解使溶液显碱性，则同温同浓度的两种溶液中，前者pH大，A项错误；
含O、H、Cl三种元素的化合物有很多，如HClO、HClO3、HClO4等，B项错误；Cl2与NaOH反应生成NaCl、NaClO和H2O，则0.1 ml的Cl2参加反应时，转移电子数为0.1NA，即6.02×1022个电子，C项错误；e为NaOH，f为NaClO，两者所含化学键均为离子键与极性共价键，D项正确。
(2)(2021·经典习题汇编)已知A、B、C、D分别是中学化学中常见的四种不同微粒，它们之间有如下图所示反应关系：
①如果A、B、C、D均是10电子微粒，请写出A的化学式_____________；A和B反应生成C、D的离子反应方程式____________________________________________________。②如果A、C均是18电子微粒，B、D均是10电子微粒，请写出C的电子式__________________________。
〔对点集训3〕(2021·福建漳州高三起点检测)如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，且分子中所含原子个数：d>e，f为离子化合物。则下列说法错误的是(　　)A．常温下，单质a呈气态B．单质c具有强氧化性C．稳定性：d>eD．f受热易分解为d和e
[解析]　非金属单质形成的含有10个电子的共价化合物有CH4、NH3、H2O、HF。由于f为离子化合物且分子中所含原子个数d>e，则d是NH3，e是HF，f是NH4F。因此a、b、c分别是N2、H2、F2。根据非金属性F>N可知，HF的稳定性强于NH3，故C错误。
萃取精华：核外电子数相等的微粒的书写方法
18电子微粒：以Ar为核心，推断同周期的非金属元素的阴离子和下一周期金属元素的阳离子
1．化学键(1)化学键的定义及分类。(2)化学反应的本质：反应物的旧化学键_______与生成物的新化学键_______。
2．离子键(1)定义：带___________________的相互作用。(2)成键微粒：_____________。(3)成键元素：通常为___________元素与_______________元素。[易错警示]　由活泼金属与活泼非金属形成化学键，不一定是离子键。如AlCl3中Al—Cl键为共价键。
(4)表示方法：①用电子式表示：如NaCl：_______________。②用电子式表示形成过程：如MgCl2：________________________________。
3．共价键(1)定义：原子间通过_____________所形成的相互作用。(2)成键微粒：_______。(3)成键元素：通常是不活泼金属元素与非金属元素或_________元素与_________元素。
(4)表示方法：①用电子式表示：如N2：_____________。②用电子式表示形成过程：如HCl：_______________________。③用结构式表示：如H2O：__________，CO2__________________。(5)分类：①非极性键：共用电子对不偏向任何原子；②极性键：共用电子对有偏向。
4．电子式(1)定义：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的_____________ (价电子)的式子。(2)电子式的书写
(3)用电子式表示化合物的形成过程：①离子化合物：左边是原子的电子式，右边是离子化合物的电子式，中间用“—→”连接，相同的原子或离子不合并。如Na2S___________________________________。②共价化合物：左边是原子的电子式，右边是共价化合物的电子式，中间用“—→”连接。如_______________________________。
④离子化合物MgCl2：______________________；Na2O2：______________________；NaOH：______________________；NH4Cl：______________________。
⑤非金属单质及共价化合物Cl2：_________；N2：_____________；H2O2：_______________CO2：_______________HClO：___________CCl4：_____________
(5)用电子式表示化合物的形成过程Na2S：______________________________________；CaCl2：______________________________________；CH4：______________________________________CO2：______________________________________
5．离子化合物与共价化合物的比较
6．离子化合物和共价化合物的判断方法(1)根据化学键的类型判断凡含有_______键的化合物，一定是离子化合物；只含有_______键的化合物，是共价化合物。(2)根据化合物的类型来判断大多数金属氧化物、强碱和大多数盐属于离子化合物；非金属氢化物、非金属氧化物、含氧酸、有机物(有机盐除外)属于共价化合物。
(3)根据化合物的性质来判断一般熔点、沸点较低的化合物是_______化合物。(4)根据实验看化合物是否导电来判断熔融状态下能导电的化合物是_______化合物，如NaCl；熔融状态下不能导电的化合物是_______化合物，如HCl。
7．化学键类型与物质类别的判断
除稀有气体中没有化学键外，其他物质都存在化学键。化学键与物质的类别之间的关系可概括为：(1)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素形成的共价化合物，如SiO2、HCl、CH4等。(2)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素形成的单质，如Cl2、P4、金刚石等。(3)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如H2O2、C2H4等。
(4)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。(5)既有离子键又有极性共价键的物质，如NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共价键的物质，如Na2O2等。(6)仅由非金属元素形成的离子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。(7)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如AlCl3等。
8．化学键对物质性质的影响(1)对物理性质的影响①金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度_____、熔点_____，就是因为其中的共价键很强，破坏时需消耗很多的能量。②NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也______。(2)对化学性质的影响①N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2性质很_______。②H2S、HI等分子中的共价键较弱，故它们受热时易_______。
(3)物质熔化、溶解时化学键的变化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A．有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内共价键被破坏，如CO2和SO2等。
B．有些共价化合物溶于水后，与水分子作用形成水合离子，从而发生电离，形成阴、阳离子，其分子内的共价键被破坏，如HCl、H2SO4等。C．某些共价化合物溶于水后，其分子内的共价键不被破坏，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，其分子内的共价键破坏，如Cl2、F2等。
9．分子间作用力(1)定义：把_______聚集在一起的作用力，又称___________。(2)特点①分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的_______、_______等物理性质。而化学键主要影响物质的化学性质。②分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子和绝大多数气态、液态、固态非金属单质分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质，微粒之间不存在分子间作用力。
(3)变化规律一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力_______，物质的熔、沸点也_______。例如熔、沸点：I2_____Br2_____Cl2_____F2。
10．氢键(1)定义：分子间存在的一种比范德华力_______的相互作用，但比化学键弱。(2)形成条件：除H外，形成氢键的原子通常是__________。(3)存在：氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之间。分子间氢键会使物质的熔点和沸点_______。这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，消耗较多能量。
(4)氢键_________化学键，其强度比化学键_____得多，但它比分子间作用力_______，通常把氢键看作是一种较强的分子间作用力。有氢键的物质，分子间也有范德华力，但有范德华力的物质分子间_________有氢键。
11．化学键、分子间作用力和氢键的对比
化学键判断常见错误(1)认为有化学键破坏的变化一定是化学变化，如HCl溶于水破坏共价键是物理变化。(2)认为物质在熔化时都破坏化学键，如HCl、S等熔化时不破坏化学键。(3)认为物质中均含化学键，如稀有气体中不含化学键。
(4)认为只含非金属元素的化合物不存在离子键，如NH4NO3中存在离子键。(5)认为金属与非金属之间不能形成共价键，如AlCl3中存在共价键。(6)认为离子化合物中不存在共价键，如NaOH中存在共价键。(7)认为共价化合物中存在离子键，根据离子化合物定义若含离子键一定是离子化合物。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)形成离子键的阴、阳离子间只存在静电吸引力。(　　)(2)非金属元素组成的化合物中只含共价键。(　　)(3)原子最外层只有一个电子的元素跟卤素结合时，所形成的化学键一定是离子键。(　　)(4)所有的物质中均含化学键，因此有化学键断裂的一定是化学变化。(　　)(5)ⅠA族与ⅦA族元素间可形成共价化合物或离子化合物。(　　)
(6)不同元素的原子构成的分子只含极性共价键。(　　)[提示]　H2O2中既含极性键又含非极性键。(7)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。(　　)(8)在水溶液中能导电的化合物一定是离子化合物。(　　)(9)含有离子键的化合物中，一个阴离子可同时与几个阳离子形成静电作用。(　　)
(11)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。(　　)(12)ⅠA族元素与ⅢA族元素形成的化学键一定是离子键。(　　)(13)1 ml KHSO4加热熔化可电离出2NA阳离子。(　　)(14)共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏。(　　)(15)分子内共价键越强，分子越稳定，其熔、沸点也越高。(　　)(16)由非金属元素组成的化合物中可能含有离子键。(　　)(17)不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键。(　　)
√　×　×　×　×　√　×　
(18)H2O的稳定性大于H2S，是因为水分子间存在氢键。(　　)(19)F2、Cl2、 Br2、I2的熔沸点逐渐升高，是因为分子间作用力越来越大。(　　)(20)HF、HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，其熔沸点逐渐升高。(　　)
3．深度思考：(1)金属元素和非金属元素一定形成离子键吗？(2)非金属元素之间只形成共价键吗？(3)写出羟基与甲基的电子式：羟基______________；甲基_____________。(4)①NaOH熔化，②HCl溶于水，③碘升华，④冰熔化破坏的作用力各是什么？_______________________________________________
①离子键；②共价键；③分子间作用力；④氢键。　
(5)有化学键断裂的变化一定是化学变化吗？举例说明。_______________________________________________________________________
不一定。NaCl晶体加热熔化破坏离子键，没有新物质生成，不属于化学变化。　
(6)氢键属于化学键吗？范德华力、氢键、化学键三者的强弱关系如何？_______________________________________________________________________[提示]　(1)不一定。铝元素和氯元素形成的AlCl3中的化学键是共价键。(2)不一定。NH4Cl中存在离子键。
氢键不属于化学键，应属于分子间作用力，范德华力