2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第5章 第1节　原子结构　化学键教案

这是一份2022届高考统考化学人教版一轮复习教师用书：第1部分 第5章 第1节　原子结构　化学键教案，共22页。
第一节 原子结构 化学键
原子结构 同位素
知识梳理
1．原子构成
(1)原子符号与构成
(2)粒子中的“各数”间的关系
①质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
②电性关系eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子\\al(A,Z)X：核外电子数＝质子数Z＝,核电荷数＝原子序数,阴离子\\al(A,Z)Xn－：核外电子数＝Z＋n,阳离子\\al(A,Z)Xn＋：核外电子数＝Z－n))
2．元素、核素、同位素
(1)“三素”关系及含义
(2)几种重要的核素及其应用
(3)氢元素的三种核素
eq \\al(1,1)H：用字母H表示，名称为氕，不含中子。
eq \\al(2,1)H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含1个中子。
eq \\al(3,1)H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含2个中子。
注意：相对原子质量的分类
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eq \f(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%。
③核素的近似相对原子质量＝质量数。
④元素的近似相对原子质量＝A1×a%＋A2×b%＋……
[辨易错]
(1)任何原子都有质子、中子和电子。( )
(2)质子数相同的粒子相应的元素一定是同一种元素。( )
(3)任何阴、阳离子中均含有电子。( )
(4)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。( )
(5)核聚变如eq \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，因为有新粒子生成，所以该变化是化学变化。( )
(6)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体。( )
[答案] (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
3．核外电子排布
(1)核外电子排布规律
(2)原子或离子结构示意图
(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，表现出金属性，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。
[深思考]
结构示意图为的粒子有哪几种？讨论说明。
[答案] 当x＝18时，代表原子(氩原子)；
当x>18时，代表的是阳离子(K＋、Ca2＋等)；
当xBr2>Cl2>F2。
(2)氢键
①定义：分子间存在的一种比范德华力大的分子间作用力，不是化学键。
②存在与特点：分子间存在氢键的物质(如H2O、HF、NH3)在同主族氢化物中熔、沸点反常的高，如H2O>H2S，HF>HCl。
[辨易错]
(1)任何分子之间均存在范德华力和氢键。( )
(2)干冰升华克服了范德华力。( )
(3)熔点Cl2X，因此X、Y、Z为第二周期元素，W为第三周期元素，结合(ZXY)2的结构式可知，X为C，Y为N，Z为O，X最外层电子数为4，故W为Al。X的氢化物很多，沸点可能大于Z的氢化物，C项错误。]
物质结构确定元素的思维模板
结构化学用语的规范书写
最新考试大纲明确要求考生：“熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号；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”。所以对“一图五式”的强化，符合学科素养和考试说明的要求，是学生规范答题的重要一环。 体现了“微观探析与模型认知”的核心素养。
1．结构示意图
(1)原子结构示意图：如
(2)离子结构示意图：如
2．电子式
(1)电子式
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子的式子。
(2)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，相同原子电子式可以合并，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接。如NaCl：。
②共价化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可合并，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。
如。
3．结构式
用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。结构式用“—”“===”“≡”分别表示1、2、3对共用电子，结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，但不能表示空间构型，如甲烷分子是正四面体，而结构式为，但不能认为碳原子和四个氢原子都在同一平面上。
4．结构简式
对于有机物，结构式比较复杂，可将结构式进行简化，简化原则①同一个碳上的氢原子合并，②依次相连的相同基团可以合并，③连同一个碳上的相同基团可以合并，④官能团不能省略。如葡萄糖：CH2OH(CHOH)4CHO。
题型1 原子符号与结构示意图
1．写出下列原子符号：
中子数为18的氯原子 ，氘 ，无中子的原子 。
[答案] eq \\al(35,17)Cl eq \\al(2,1)H或D eq \\al(1,1)H
2．写出下列结构示意图
Cl ；Cl－ ；
Ca ；Ca2＋ 。
题型2 电子式的书写
3．书写下列物质的电子式：
(1)Mg ，S 。
(2)Na＋ ，Cl－ ，NHeq \\al(＋,4) ，H3O＋ ，OH－ ，—OH ，—NH2 ，SCN－ 。
(3)Cl2 ，N2 。
(4)Na2S ，Na2O2 ，NaOH ，NH4Cl ，NaH ，CaF2 ，NaBH4 。
(5)NH3 ，CO2 ，CH3Cl ，H2O2 ，C2H4 ，PCl3 ，CS2 ，HCN ，N2H4 ，COCl2 。
(6)化合物乙的球棍模型为“”，写出乙的电子式： 。
4．用电子式表示下列物质的形成过程：
(1)MgBr2： 。
(2)H2O： 。
(3)H2： 。
(4)Na3N： 。
5．下列粒子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构的是 (填序号)。
①BF3 ②NCl3 ③H3O＋ ④SiCl4 ⑤PCl3 ⑥PCl5 ⑦NO2 ⑧XeF4 ⑨SO2 ⑩HClO ⑪N2 ⑫N2H4 ⑬CO2
[答案] ②④⑤⑪⑬
(1)电子式书写“六项”注意
①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。“[ ]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。
②在化合物中，如果有多个阴、阳离子，阴、阳离子必须是相隔的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。
③不要漏写未成键的电子。
④不要弄错原子间的连接。
⑤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“===”。“―→”前是原子的电子式，“―→”后是物质的电子式。
(2)“8e－”结构的判断技巧
①最外层电子数＋|化合价|＝8的原子均达到8e－稳定结构。
②含氢化合物中的氢原子一定不是8e－稳定结构。
③含稀有气体元素的化合物中不是8e－稳定结构。
题型3 共价分子结构式、结构简式和空间构型名称书写
6．(1)CH4、NH3、H2O2、N2H4的结构式分别为
、 、 、 。
(2)乙酸的结构式为 ，结构简式为 ；次氯酸的结构式为 。
(3)乙烯、乙醇的结构简式分别为 、 。
(4)苯、硝基苯的结构简式分别为 、 。
(5)葡萄糖的分子式为 ，结构简式为 。
(6)CO2、H2O、CH4、NH3的空间构型分别为 、 、 、 。
(7)淀粉的分子通式为 ，聚乙烯的结构简式为 。
[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅰ，T11)1934年约里奥­居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轰击金属原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al(30,Z＋2)Y，开创了人造放射性核素的先河：
eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al(30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n
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.eq \\al(W,Z)X的相对原子质量为26 B．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
B [由eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al(30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又由X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。
eq \\al(27,13)Al的相对原子质量为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。]
2.(2020·全国卷Ⅱ，T13)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是( )
A．该化合物中，W、X、Y之间均为共价键
B．Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应
C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D．X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
D [由题意，4种短周期主族元素中，Z的原子序数最大，且能形成Z＋，则Z为钠元素，W的原子序数最小，且形成一个化学键，则W为氢元素，再由4种元素的原子序数之和为24，可知X与Y的原子序数之和为12，结合题给化合物中X与Y的成键数，可知X为硼元素，Y为氮元素。
从该化合物的成键情况可确定H、B、N之间均为共价键，A项正确；Na为活泼金属，既能与水反应，又能与CH3OH发生置换反应生成H2，B项正确；氮元素的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，是典型的强酸，C项正确；BF3中硼原子不满足8电子稳定结构，D项错误。]
3．(2019·全国卷Ⅰ)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，下列叙述正确的是( )
A．WZ的水溶液呈碱性
B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
C [W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A项，WZ为NaCl，其水溶液呈中性，错误；B项，元素非金属性：Cl>P>Si，错误；C项，P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，正确；D项，P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，错误。]
4．(2018·全国卷Ⅱ)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是( )
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
A [根据W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，可知该气体为NO2，因原子序数递增可知W和X分别为N元素和O元素；结合Y的周期数是族序数的3倍，且Y为短周期元素，则Y只能为Na元素；根据Z原子最外层的电子数与W原子的电子总数相同，且Z为短周期元素可知Z为Cl元素。]
[新题预测]
萝卜硫素(结构如图所示)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一。该物质由H(氢)、W、X、Y、Z五种短周期主族元素构成，已知这五种元素的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等。下列有关说法正确的是( )
A．Y与Z具有相同的最高正化合价
B．X和Z的简单氢化物水溶液均呈酸性
C．WYZ分子中各原子最外层都满足8电子稳定结构
D．W、X、Y三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是W的最简单氢化物
C [由萝卜硫素的名称及题给萝卜硫素的结构简式可知，萝卜硫素中含有H、C和S元素，结合题给结构简式中各原子形成的化学键数目和题给信息，可知Z为S，Y为O，W为C，X为N。选项A，O元素无最高正价，A说法错误；选项B，NH3的水溶液呈碱性，H2S的水溶液呈酸性，B说法错误；选项C，COS的结构式为O===C===S，各原子最外层均达到8电子稳定结构，C说法正确；选项D，C、N、O为同一周期主族元素，其非金属性依次增强，最简单氢化物的热稳定性依次增大，D说法错误。]
考纲定位
要点网络
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、电子式、结构式的表示方法。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。
核素
eq \\al(235, 92)U
eq \\al(14, 6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\al(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
同位素
同素异形体
同分异构体
研究对象
核素原子
单质
化合物
“同”含义
质子数相同
元素相同
分子式相同
“异”含义
中子数不同
性质不同
结构不同
X
L层电子数是K层电子数的3倍
Y
核外电子层数等于原子序数
Z
L层电子数是K层和M层电子数之和
W
最外层电子数是次外层电子数的2.5倍
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用
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原子
共用电子对偏向一方原子
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键；或者铵根离子与酸根离子之间
同种元素原子之间成键(X—X)
不同种元素原子之间成键(X—Y)
化合物类型
定义
与物质分类的关系
举例
离子化合物
含有离子键的化合物
包括强碱、绝大多数盐及活泼金属的氧化物和过氧化物
NaCl、Na2O2、NaOH、Na2O、NH4Cl等
共价化合物
只含有共价键的化合物
包括酸、弱碱、极少数盐、气态氢化物、非金属氧化物、大多数有机物等
H2S、SO2、CH3COOH、H2SO4、NH3·H2O等