高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第1讲原子结构化学键教案

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1．原子结构
(1)原子的构成粒子
(2)原子结构中的微粒关系
①对于电中性的原子
②离子的核外电子数
阳离子的核外电子数＝质子数－离子所带电荷数；
阴离子的核外电子数＝质子数＋离子所带电荷数。
(3)一个信息丰富的符号解读
eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) X eq \\al(\s\up1(a±),\s\d1(b)) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(A——质量数,Z——核电荷数或质子数,a——离子所带的电荷数,b——化学式中原子的个数))
①并非所有原子中都含有中子，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H中没有中子。②电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如同种元素形成的不同核素。③易失去1个电子形成＋1价阳离子的不一定是金属原子，如氢原子失去1个电子形成H＋。
2．元素、核素和同位素
(1)元素、核素和同位素的关系
①两种核素可能具有相同的质子数，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H与 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H；也可能具有相同的中子数，如 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8)) O；也可能具有相同的质量数，如 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C与 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H与 eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6)) C。
②同位素的物理性质不同，但化学性质几乎完全相同(原子核外电子排布相同)。
③不同核素之间的转化属于核反应，原子核发生了变化，故不属于化学反应。
(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)三种重要核素的应用
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·全国卷Ⅲ)1 ml重水比1 ml水多NA个质子(×)
(2)(2020·江苏卷)中子数为9的氮原子： eq \\al(\s\up1(9),\s\d1(7)) N(×)
(3)(2020·北京卷)质量相同的H2O和D2O(重水)所含的原子数相同(×)
(4)(2020.7·浙江选考)35Cl和 37Cl是两种不同的元素(×)
(5)(2019·全国卷Ⅱ)3 g 3He含有的中子数为1NA(√)
(6)(2019·江苏卷)中子数为18的氯原子： eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(17)) Cl(×)
(7)(2018·全国卷Ⅰ)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA(√)
(8)(2018·全国卷Ⅲ)1 ml重水和1 ml水中，中子数比为2∶1(×)
[通关2] (新教材链接)(人教必修第一册·P100，1题改编)在 eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li、 eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li、 eq \\al(\s\up1(23),\s\d1(11)) Na、 eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N中，下列说法正确的是( )
A． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N的质量数相等，互为同位素
B． eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li和 eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li的质子数相同，互为同位素
C． eq \\al(\s\up1(23),\s\d1(11)) Na和 eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg的中子数相等，互为同素异形体
D． eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C的一种同位素是 eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6)) C，在考古中常用于文物年代的鉴定
B [同种元素的不同核素互为同位素， eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 7)) N是两种元素形成的不同核素，A项错误； eq \\al(\s\up1(6),\s\d1(3)) Li和 eq \\al(\s\up1(7),\s\d1(3)) Li是Li元素形成的两种核素，互为同位素，B项正确； eq \\al(\s\up1(23),\s\d1(11)) Na和 eq \\al(\s\up1(24),\s\d1(12)) Mg的中子数均为12，二者是不同元素形成的核素，不互为同素异形体，C项错误；在考古中常用于文物年代鉴定的是 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C，D项错误。]
[通关3] (2017·海南卷)下列分子中，其中子总数为24的是( )
A．18O3 B．2H eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 2)) O2
C．14N16O2 D．14C16O2
D [18O3中含有的中子总数为(18－8)×3＝30，A项错误；2H eq \\al(\s\up1(17),\s\d1(2)) O2中含有的中子数为(2×1＋2×9)＝20，B项错误；14N16O2中含有的中子数为7＋2×8＝23，C项错误；14C16O2中含有的中子数为8＋2×8＝24，D项正确。]
[通关4] (2020·全国卷Ⅰ)1934年约里奥居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He)轰击金属原子 eq \\al(\s\up1(W),\s\d1(Z)) X，得到核素 eq \\al(\s\up1( 30),\s\d1(Z＋2)) Y，开创了人造放射性核素的先河： eq \\al(\s\up1(W),\s\d1(Z)) X＋ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He―→ eq \\al(\s\up1( 30),\s\d1(Z＋2)) Y＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(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(\s\up1(W),\s\d1(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 [根据核反应方程式与X、Y原子的最外层电子数之和为8可知，X、Y分别为Al、P，Al的相对原子质量为27，A项错误；Al、P可分别与Cl2反应生成AlCl3、PCl3，B项正确；Al的原子半径大于P的原子半径，C项错误；P有H3PO4、H3PO3、H3PO2等多种含氧酸，D项错误。]
[通关5] (深度思考)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 eq \f(a,A＋m) (m＋1) ml eq \f(a,A＋m) N ml
eq \f(a,A＋m) (m＋A－N)NA eq \f(a,A＋m) (m＋A－N)NA
知识点2 原子核外电子的排布
1．原子核外电子的排布规律
2．原子结构示意图
例如，Mg2＋结构示意图为，Cl－结构示意图为。
3．核外电子排布与元素性质的关系
4.常见的“10电子”和“18电子”粒子
(1)常见的“10电子”粒子
常见“10电子”微粒之间的转化：OH—＋NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) eq \(=====,\s\up15(△)) NH3↑＋H2O。
(2)常见的“18电子”粒子
[通关1] (易错排查)判断正误
(1)(2020·江苏卷)Cl－的结构示意图：(×)
(2)(2019·江苏卷)Na＋的结构示意图：(×)
(3)(2020·北京卷)33As(砷)与P为同族元素，As原子核外最外层有5个电子(√)
(4)(2020.1·浙江选考)同一原子中，在离核较远的区域运动的电子能量较高(√)
(5)(2020.1·浙江选考)原子核外电子排布，先排满K层再排L层，先排满M层再排N层(×)
(6)某原子M层电子数为L层电子数的4倍(×)
[通关2] (2021·江苏四市五区调研)反应CO2＋2NH3 eq \(=====,\s\up15(高压),\s\d12(加热)) CO(NH2)2＋H2O可应用于工业合成尿素。下列表示相关微粒的化学用语正确的是( )
A．中子数为8的碳原子： eq \\al(\s\up1(8),\s\d1(6)) C
B．NH3的电子式：
C．氧原子的结构示意图：
D． CO(NH2)2的结构简式： eq \a\vs4\al(CH2NNH2O)
D [中子数为8的碳原子的质量数为14，应表示为 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C，A错误；NH3的电子式为，B错误；氧原子核外有8个电子，原子结构示意图为，C错误。]
[通关3] (2021·江苏泰州检测)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的说法中，不正确的是( )
A．元素X的原子核内质子数为(2a2－1)
B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂
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表示电子层数)
D [若a＝1，2a＋1＝3，而第1电子层最多容纳2个电子，则a＝1不成立，若a＝2，则X为N，若a＝3，则X为Cl。若X是氮元素，2a2－1＝2×22－1＝7；若X是氯元素，2a2－1＝2×32－1＝17，A项正确；氮元素在化合物中的常见化合价有－3、＋2、＋4等多种，则N2既能作氧化剂又能作还原剂；氯元素在化合物中的常见化合价有－1、＋4、＋5等多种，则Cl2既能作氧化剂又能作还原剂，B项正确；X可能为氯元素，它形成的化合物HClO、NaClO、Ca(ClO)2等都具有杀菌、消毒作用，C项正确，X可能为氯元素，它形成的简单离子是Cl－，第3电子层有8个电子，8C>B
B．A与C两种元素共同形成的10电子粒子有3种
C．D元素在周期表中的位置是第二周期第ⅡA族
D．丁物质均由非金属元素构成，只含共价键
B [A、B、C、D、E是原子序数依次增大的五种短周期元素，A元素可以与B、C、E元素分别形成甲、乙、丙三种物质，且甲、乙均为10电子化合物，丙为18电子化合物，则A为氢元素，10电子化合物可能为CH4、NH3、H2O、HF等；已知甲＋E2―→丙＋B2，甲＋丙―→丁，则E的单质为双原子分子，故E为Cl元素，则B为N元素，因B、C相邻，则C为O元素，故甲为NH3、乙为H2O、丙为HCl、丁为NH4Cl；D元素的最外层电子数与核外电子层数相等，原子序数大于氧元素，处于第三周期，最外层电子数为3，故D为Al元素。N3－、O2－、Al3＋电子层结构相同，核电荷数越大离子半径越小，故离子半径：N3－>O2－>Al3＋，A项错误；H和O两种元素共同形成的10电子粒子有H2O、H3O＋、OH－ 3种，B项正确；Al元素在元素周期表中的位置是第三周期第ⅢA族，C项错误；丁为NH4Cl，含有离子键、共价键，D项错误。]
9．(2021·广东湛江联考)X、Y、Z、W是四种原子序数依次增大的短周期元素，W的最外层电子数为X最外层电子数的一半，X、Y、Z的原子半径依次减小，X、Y、Z组成的一种化合物(ZXY)2的结构式为Y≡X—Z—Z—X≡Y。下列说法正确的是( )
A．简单氢化物的稳定性：X>Y
B．Y的氧化物对应的水化物都是强酸
C．化合物W3Y2中只含有离子键
D．X和Z组成的化合物中不可能所有原子都达到8电子稳定结构
C [X、Y、Z的原子序数依次增大，但原子半径依次减小，则X、Y、Z处于同周期；化合物(ZXY)2中，X、Y、Z形成共价键个数分别为4、3、2，则X、Y、Z分别处于第ⅣA、ⅤA、ⅥA族；又知“W的最外层电子数为X最外层电子数的一半”，则W处于第ⅡA族，且原子序数最大，则W是Mg，从而推知X、Y、Z分别为C、N、O元素。非金属性：CCl2>F2
定义
分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用
形成
条件
除H外，形成氢键的原子通常是O、F、N
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升高
性质
影响
①存在氢键的物质，其熔、沸点明显高于同族同类物质。如H2O的熔、沸点高于H2S；
②氨极易液化，是因为NH3分子间存在氢键；NH3极易溶于水，也是因为NH3分子与H2O分子间易形成氢键；
③水结冰时体积膨胀、密度减小，是因为结冰时形成了氢键