高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质优秀课堂检测
展开第一章 第1节 原子结构与元素性质
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内容要求
学业要求
学法指导
1.认识原子结构、元素性质以及元素在元素周期表中位置的关系。
2.知道元素、核素、同位素的含义,了解原子核外电子的排布。
3.知道元素原子得失电子能力的判断依据。
1.认识原子的结构,质量数和X的含义。
2.掌握构成原子的微粒间的关系。
3.能画出1~20号元素的原子结构示意图;
4.能用原子结构解释元素性质及其递变规律,并能结合实验及事实进行说明。
1. 通过对“联想·质疑”,引导学生认识原子的结构;
2.通过“活动·探究”、“观察·思考”等栏目的学习,明确X的含义,理解、掌握原子内部各微粒之间的关系;
3.比较钠、镁、钾元素的性质比较建立原子结构与元素原子得失电子能力之间的关系。
知识精讲
知识点1、原子结构
1.原子及构成的微粒
1911年英国科学家卢瑟福通过α粒子散射实验以及理论分析,提出了核式原子模型,形象地描述了原子结构。当一束做变速运动的a粒子射向一片极薄的金箔,卢瑟福惊奇地发现,绝大多数α粒子通过金箔,少数a粒子转向,个别α粒子反弹。(α粒子是一种不带电子、带有2个单位正电荷、质量数等于4的微粒。)
【名师提醒】①原子由原子核和核外电子构成,其中原子核带正电荷,核外电子带负电荷,原子核由质子和中子构成;由于中子不带电,原子呈电中性,所以原子的核电荷数=质子数=核外电子数。
②原子结构中的核电荷数决定了元素的种类,质子数与中子数决定原子的种类,原子核决定原子的质量。
2.质量数
原子的质量可以看做原子核中质子的质量和中子的质量之和。
(1)定义:质量数即原子核中质子数(Z)和中子数(N)之和,用符号A表示。
(2)计算式:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
名师提醒:质量数可用于计算微粒中中子的个数,也可以代替原子的相对原子质量进行粗略计算。
3.原子构成的表示
【名师提醒】关于原子结构的几个易错点
(1)原子中一定含有质子,但不一定含有中子,如1H。
(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同,但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。
(3)对离子进行电子数与质子数换算时,应该注意阳离子和阴离子的区别。
4.原子结构中的微粒关系
(1)原子 质量数=中子数+质子数
质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
(2)离子的核外电子数
核外电子数
名师提醒:
(1)原子中不一定含有中子,且中子数不一定等于质子数,如H。
(2)同种元素的原子与其相应离子的质量数相等,如23Na与23Na+。
【思考】(1)原子为什么显电中性?而离子带有电荷?
提示:因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。离子是原子通过得失电子形成的,核外电子数不再等于质子数,因此离子是带电荷的。
(2)决定原子质量的主要因素是什么?
提示:因为电子的质量很小,可以忽略不计,所以主要取决于质子和中子的质量。
【跟踪练习】
1. (2023·福建福州·高一上期中)下列说法不正确的是( )
A.原子结构模型的演变为:希腊哲学家提出原子概念→道尔顿原子学说→汤姆生葡萄干面包式→卢瑟福带核原子模型→玻尔电子轨道理论→量子力学
B.人类对原子结构的认识过程,启示了微观结构也要通过实验验证,同时要付出很大心血
C.在原子结构分层排布中,M层(第三层)容纳电子数最多为18,最少为8
D.在化学反应过程中,原子核不发生变化,但原子外层电子可能发生变化
【答案】C
【解析】A.原子结构模型的演变,是从猜想到理论分析,再到实验探究的过程,所以原子结构模型的演变为:希腊哲学家提出原子概念→道尔顿原子学说→汤姆生葡萄干面包式→卢瑟福带核原子模型→玻尔电子轨道理论→量子力学,故A正确;
B.原子的微观结构,肉眼难以观察,研究更加困难,所以微观结构也要通过实验验证,同时要付出很大心血,故B正确;
C.在原子结构分层排布中,每个电子层最多容纳2n2电子,则M层(第三层)容纳电子数最多为18,最少为0,故C错误;
D.化学变化中最小的微粒是原子,在化学反应过程中,原子核不发生变化,故D正确。
2. (2022·甘肃·张掖二中高一下月考)下列关于元素和元素周期表的叙述正确的是( )
A.周期表包含元素最多的族是第Ⅷ族
B.质子数相同的粒子一定是同种元素
C.两粒子,若核外电子排布相同,则一定是同一种元素
D.用中文“镆”命名的第115号元素在周期表中位于第七周期第15列
【答案】D
【解析】A.第六、第七周期ⅢB族分别含有镧系元素、锕系元素,各有15种元素,周期表包含元素最多的族是第ⅢB族,故A错误;
B.质子数相同的粒子若为原子,它们互为同位素,属于同种元素,也可能是分子等,如H2O、NH3,故B错误;
C.两粒子核外电子排布相同,若是中性原子,则二者互为同位素,属于同种元素,但也可能阳离子或阴离子,如Na+、O2-,故C错误;
D.用原子序数减去各周期容纳元素种数:115-2-8-8-18-18-32=29,故处于第七周期,而第七周期容纳32种元素,则第29个元素处于第15列,即115号元素在周期表中位于第七周期第15列,故D正确。
3.已知元素的原子序数,不可以推断元素原子的( )
A.质子数 B.核电荷数
C.核外电子数 D.离子所带的电荷数
【答案】D
【解析】根据原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数,故选D。
易错警示:如果是离子,核外电子数与原子序数不相等。阳离子的质子数大于其核外电子数,阴离子的质子数小于其核外电子数。如Na:质子数=核外电子数,Na+:质子数>核外电子数,Cl-:质子数<核外电子数。
4.(2022·安徽合肥·高一月考)已知元素A、B的质子数分别是a和b,它们的离子Am+和Bn-的核外电子排布相同,则下列关系式中正确的是( )
A.a=b+m-n B.a=b-m+n
C.a=b+m+n D.a=b-m-n
【答案】C
【解析】由题意离子Am+和Bn-的核外电子排布相同,两者的核外电子数为a-m=b+n,则a=b+m+n,所以C正确。
知识点2.元素、核素、同位素
1.概念及关系
(1)概念
名师提醒:
a.互为同位素的原子化学性质几乎完全相同,物理性质有一定差异。
b.由互为同位素的不同原子构成的单质(或化合物),化学性质几乎相同而物理性质有所不同。
c.在天然存在的某种元素中,不论是游离态还是化合态,各种核素原子所占的原子个数百分比一般是不变的。
(2)关系
①两同两不同
a.质子数相同、元素种类相同;
b.中子数不同、原子种类不同。
②原子种类数大于元素种类数,因为同种元素可以有多种不同的核素,即有多种不同的原子。
③多数元素具有多种核素,个别元素只有一种核素。
④一种核素就是一种原子;不同核素间的转化不属于化学变化,而属于核反应。
2.几种常见的同位素
(1)氢元素的同位素
(2)其他几种常见元素的同位素
(3)几种元素的同位素及对应用途
同位素分为稳定同位素和放射性同位素两种。放射性同位素最常见的应用是进行同位素示踪和用作放射源。
a.C在考古工作中用于测定文物的年代;C是相对原子质量的计算标准。
b.U用做核反应堆的燃料;
c.H、H用做制造氢弹的原料;
d.O常用做同位素示踪原子。
e. 放射性同位素发射出的射线可进行金属制品探伤、人体疾病诊断、食品保鲜和肿瘤治疗等。
【跟踪练习】
1.下列说法错误的是 ( )
A. 11H、12H、H+和H2是氢元素的四种不同微粒
B.2040Ca和 2042Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
C.11H和 12H是不同的两种核素
D.612C和 614C互为同位素,物理性质不同,但化学性质几乎相同
【答案】B
【解析】A项,是氢元素的四种不同微粒,正确;B项,金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质,它们互为同素异形体,错误;C项,11H和 12H是氢元素的两种不同核素,正确;D项,两者互为同位素,其物理性质不同,化学性质几乎完全相同,正确。
2.(教材改编)含有镭或其他某些元素的固体物质向外部介质自发地或人为地释放放射性气体的过程,称为射气作用。86222Rn称为镭射气,86220Rn称为钍射气,86219Rn称为锕射气,则关于 86222Rn、86220Rn、86219Rn的说法中不正确的是( )
A.三者属于同种元素
B.三者互为同位素
C.三者的质子数相同,中子数不同
D.三者属于同素异形体
【答案】D
【解析】三者的质子数相同属于同种元素,三者的质量数不同故中子数不同,属于不同的核素,故三者互为同位素。
【思维建模】解答构成原子微粒间的关系思路如下:
3.下列有关碘—131(I)和碘—127(I)的说法正确的是( )。
A. I和I的中子数相同,是同一种核素
B. I和I的质子数相同,互为同位素
C. I和I的核外电子数不同
D. I有放射性而I无放射性,说明两者化学性质不同
【答案】B
【解析】I和I的质子数相同而中子数不同,二者互为同位素,是碘元素的两种核素,A项错误,B项正确,3I和I的质子数相同,所以核外电子数相同,C项错误;同位素的化学性质相同,D项错误。
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
知识点3.核外电子排布
一、电子层
1.电子的能量及运动区域
(1)在含有多个电子的原子里,电子的能量不同,运动区域也不相同。
(2) 能量较低的电子在离核较近的区域运动,能量较高的电子在离核较远的区域运动。
2.电子层
(1)概念:在多电子原子里,把核外电子运动的能量不同区域看作为不连续的壳层,称作电子层。通常把能量最低、离原子核最近的电子层叫第一层;能量稍高、离核稍远的电子层叫第二层;由内向外编号依次为1、2、3、、、n层。
(2)电子层的表示及能量关系
各电子层由内到外
电子层数
1
2
3
4
5
6
7
字母代号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近到远
能量高低
由低到高
洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜,洋葱切开后,我们会看到里面一层一层的呈现,电子层模型类似于切开的洋葱。
①原子核周围是否真实存在这样的壳层?
提示:电子层不是真实存在的,是科学家为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
②电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转?
提示:电子在某一区域内做无规则运动。
3.原子核外电子的排布规律
(1)能量规律:不同电子层上的电子能量不同,离核越近,能量越低。
(2)数量规律:(一低、四不超)
①电子首先排布在能量较低的电子层里,排满能量较低的电子层后,再排能量较高的电子层。
②每层最多容纳2n2个电子(n为电子层数)。
③最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2)。
④次外层电子数目不超过18个。
⑤倒数第三层电子数目不超过32个。
名师提醒
(1)核外电子的排布规律是相互联系的,不能孤立地理解和应用其中的一项,必须同时满足各项要求。如当M层不是最外层时,最多可以排18个电子,而当它是最外层时,最多可以排8个电子。
(2)电子不一定排满M层才排N层。如K和Ca的核外电子排布情况分别为 、 。
4.核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图
原子结构示意图能够较直观地表示出电子在不同电子层上的情况,以及原子核内的质子数和核外电子的分层排布情况,根据原子结构示意图可以判断相应的元素。但是,由于原子结构示意图未表明原子核内的中子数,所以不能根据原子结构示意图确定核素种类。
氯原子的结构示意图如下:
(2)原子结构示意图中,核内质子数等于核外电子数,而离子结构示意图中,二者则不相等。如:
Na+;Cl-。
(3)离子结构示意图:离子结构示意图就是指原子得失电子以后的结构示意图。阳离子结构示意图与其原子结构示意图相比,少了一个电子层,核电荷数不变;阴离子结构示意图与其原子结构示意图相比,核电荷数、电子层数相同,但最外层电子数增加为8。
阳离子:核外电子数小于核电荷数。
阴离子:核外电子数大于核电荷数。
5.原子的最外层电子排布与元素化学性质的关系
元素
结构与性质
金属元素
非金属元素
一般非金属元素
稀有气
体元素
最外层电子数
一般小于4
一般大于
或等于4
8(He为2)
单质氧化性(还原性)
只具有还原性
既具有氧化性又具有还原性
一般不与其他物质反应
得失电子能力
易失电子
易得电子
不易得、失电子
化合价
只显正价和0价
既有正价,又有负价和0价
0价
名师提醒:元素显示正价还是负价及其数值与其原子的最外层电子数关系密切。如稀有气体元素原子最外层电子数为8(He为2),已达稳定结构,既不易失电子也不易得电子,稀有气体元素的化合价通常为零。金属元素原子最外层电子数较少,只能失去电子而显正价。非金属元素原子的最外层电子数较多,易获得电子或电子发生偏移,既可显正价又可显负价。
金属元素,正价一般等于元素原子的最外层电子数;非金属元素,最高正价=最外层电子数,负价=最外层电子数-8。
思考:(1)M层上最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外电子排布不是 、而是 呢?
提示:若钾原子的M层排布9个电子,此时M层就成为最外层,这与电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过8个”相矛盾,不符合电子排布的规律,即M层不是最外层时最多可排18个电子,而它作为最外层时最多只能排8个电子。
(2)1~20号元素形成稳定结构后最外层一定是8个电子的稳定结构吗?举例说明。
提示:不一定。如Li+和H+等在形成离子变成稳定结构之后均不是8电子稳定结构。
【跟踪练习】
1.下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是( )
①核外电子是分层运动的 ②所有电子在同一区域里运动 ③能量高的电子在离核近的区域内运动 ④能量低的电子在离核近的区域内运动
A.①④ B.②③
C.①③ D.②④
【答案】A
【解析】原子核外电子是分层运动的,能量越低离核越近,能量越高离核越远。
2.( 2021·河北邢台·名校联盟高一下联考)下列元素的最高价氧化物溶于水一定能生成强碱的是 ( )
A.最外层电子数为1的元素
B.原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
C.原子次外层电子数是最外层电子数4倍的元素
D.原子次外层电子数是最外层电子数8倍的元素
【答案】D
【解析】A中元素可能为H,B中元素为Li或Si,C中元素为Mg或Ca,D中元素为Na。
3.下列有关原子或离子的结构示意图表示正确的是( )
【答案】D
【解析】A.K层排满才能排L层,K层最多排2个电子,故A错误;B.最外层最多排8个电子,故B错误;C.S2-得到2个电子后,最外层为8个电子,故C错误;D.Mg2+失去2个电子后,最外层为8个电子,D正确。
4.下列说法正确的是 ( )
A.最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体元素的原子
B.最外层电子多于4个的元素一定是非金属元素
C.F-、Na+、Mg2+与Ne原子具有相同的电子层结构
D.同种元素的原子和离子,电子层数一定相同
【答案】C
【解析】最外层达到稳定结构的微粒包括稀有气体元素的原子、金属阳离子、非金属阴离子,A不正确;最外层电子数多于4个的原子也可能是金属元素的原子,如铋元素原子最外层有5个电子,B不正确;F-、Na+、Mg2+与氖原子核外均有10个电子,C正确;同种元素的原子和离子,如Na与Na+电子层数不同,D不正确。
知识点4 原子结构与元素原子得失电子能力
1.实验探究
比较钠、镁、钾元素原子的失电子能力
基于对原子结构与元素原子失电子能力之间关系的认识,完成下列活动。
1.预测钠、镁两种元素原子失电子能力的强弱,并从原子结构的角度说明理由。
2.预测钠、钾两种元素原子失电子能力的强弱,并从原子结构的角度说明理由。
【实验1】用小刀切下一小块金属钠,用滤纸吸干表面的煤油,放入盛有水并滴加有几滴酚酞溶液的烧杯中,立即盖上表面皿;取一小段镁条,用砂纸除去表面的氧化膜,放入盛有等量水并滴加有几滴酚酞溶液的另一只烧杯中,立即盖上表面皿。分别观察现象
【实验2】取两只烧杯,向其中加入等量的水并加入几滴酚酞溶液。用小刀分别切下大小相似的一小块金属钠和一小块金属钾,用滤纸吸干表面的煤油,同时将金属钠和金属钾分别放入上述两只烧杯中,立即盖上表面皿,观察现象。
实验记录:
元素
现象及方程式
钠
钠浮在水面上,熔成一个闪亮的小球,小球向四周移动,发出“嘶嘶”的响声,酚酞变红
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
镁
镁片没有变化,加热时,镁片上有气泡冒出,酚酞溶液变红
Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
钾
钾与水立即剧烈反应,放出的热使钾立即燃烧起来,酚酞溶液变红
2K+2H2O=2KOH+H2↑
结论:与水反应的剧烈程度:K > Na>Mg。
判断依据:
原因解释
(1)在电子层数相同时,核电荷数越大,对外层电子的吸引能力增强,失电子能力减小。
(2)最外层电子数相同,电子层数越大,最外层电子离核越远,原子越易失去。
2.原子结构与元素性质的关系
(1)原子结构与元素性质、元素化合价的关系
原子类别
与元素性质的关系
与元素化合价的关系
稀有气体
最外层电子数为8(He为2),结构稳定,性质不活泼
原子结构为稳定结构,常见化合价为零
金属元素
原子
最外层电子数一般小于4,较易失去电子
易失去最外层电子,达到稳定结构,其最高正价为+m(m为最外层电子数)
非金属
元素原子
最外层电子数一般大于或等于4,较易获得电子,形成8电子稳定结构
得到一定数目的电子,达到稳定结构,其最低负价为m-8(H为m-2)
(2)元素原子失电子能力的判断依据
可以根据元素单质与水或酸反应放出氢气的剧烈程度来判断元素失电子能力的强弱,一般与水或酸反应越剧烈,失电子能力越强。
关于原子结构与元素性质的主要易错点
(1)最外层电子数小于4的不一定为金属元素,如H、He等;最外层电子数大于4的不一定为非金属元素,如Po等。
(2)氟没有正价;氧没有最高正价,只有在OF2中表现正价。
(3)活泼金属易形成阳离子,活泼非金属易形成阴离子,但是碳难以形成C4-、C4+;硅难以形成Si4+和Si4-;硼难以形成B3+;氢元素可以形成H+和H-。
(4)金属元素只有正化合价不能说明金属元素不能形成阴离子,如[Al(OH)4]-等,但在这些离子中,金属元素仍为正价。
【跟踪练习】
1.下列描述的一定是金属元素的是( )
A.易失去电子的物质
B.能与酸反应的物质
C.原子的最外电子层只有1个电子的元素
D.原子核内有13个质子的元素
【答案】D
【解析】A.氢易失去电子,但属于非金属元素,故A错误;B.碱能与酸反应的物质,但不是金属元素,故B错误;C.最外层只有一个电子的元素如氢元素,属于非金属元素,故C错误;D.原子核内有13个质子的元素是铝,铝是金属元素,故D正确;
【名师提醒】金属元素和非金属元素的区别是:金属元素的原子最外层电子数<4(氢和氦除外),且金属元素的原子易失电子形成阳离子;而非金属元素的原子一般最外层电子数≥4,且非金属元素的原子易得电子形成阴离子。
2. 核电荷数为1~20的元素中,下列叙述正确的是 ( )
A.原子最外层只有1个或2个电子的元素一定是金属元素
B.核外电子排布完全相同的两种微粒化学性质一定相同
C.原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D.核电荷数为17的元素容易获得1个电子
【答案】D
【解析】H为非金属元素最外层只有1个电子,He为稀有气体元素,最外层有2个电子,A项错误;S2-和K+核外电子排布完全相同,化学性质不相同,S2-具有还原性,K+不具有还原性,B项错误;原子核外各层电子数相等的只有Be,它是金属元素,C项错误;核电荷数为17的元素的原子结构示意图为 ,很容易获得1个电子而成为8个电子的稳定结构,D项正确。
3.( 2022·云南玉溪·峨山一中高一下月考)下列事实不能作为实验判断依据的是
A.钠和镁分别与冷水反应,判断金属活动性强弱:Na>Mg
B.铁投人CuSO4溶液中,能置换出铜,钠投入CuSO4溶液中不能置换出铜,判断钠与铁的金属活动性强弱:Fe>Na
C.酸性:H2CO3
D.F2和Cl2分别与H2反应,判断F和Cl元素的非金属性强弱:F>Cl
【答案】B
【解析】钠与冷水反应剧烈,镁与冷水反应时现象不明显,则金属活动性:Na>Mg,A正确;钠投入CuSO4溶液中不能置换出铁,是因为Na与水反应生成NaOH和H2,金属活动性:Na>Fe,B错误;最高价含氧酸的酸性:H2CO3
知识点5 元素、核素、同位素、同素异形体辨析
1.联系
2.区别
名称
内容
项目
元素
核素
同位素
同素
异形体
概念
质子数相同的同一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素
同种元素形成的不同的单质
范围
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
由同位素组成的单质,化学性质几乎相同,物理性质不同
由一种元
素组成,可独立存在
决定
因素
质子数
质子数、
中子数
质子数、
中子数
组成元素、
结构
举例
H、C、N
三种元素
H、H、H
三种核素
U、U、U互为同位素
石墨与
金刚石互为同素异形体
【跟踪练习】
1. 13C﹣NMR(核磁共振)、15N﹣NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构,Kurt Wüthrich等人为此获得了2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是( )
A.15N2与14N2互为同位素
B.13C与15N有相同的中子数
C.13C转化为12C不是化学变化D.13C与C60互为同素异形体
【答案】C
【解析】A、同位素是同种元素形成的不同种原子间的互称,而15N2与14N2均为单质,故两者不是同位素,故A错误;B、中子数=质量数﹣质子数,故13C与15N的中子数分别为7和8,故B错误;C、原子是化学反应中的最小微粒,故原子间的转化不是化学变化,13C转化为12C是核变化,故C正确;D、同种元素形成的不同种单质间互为同素异形体,而13C与C60分别为碳原子和单质,故两者不是同素异形体,故D错误。
2. 1020Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素,汤姆逊(J·J·Thomson)和阿斯通(F·W·Aston)在1913年发现了 1022Ne。下列有关说法正确的是 ( )
A.1022Ne和 1020Ne是同素异形体
B.1022Ne和 1020Ne属于不同的核素
C.1022Ne和 1020Ne的性质完全相同
D.1022Ne转变为 1020Ne为化学变化
【答案】B
【解析】Ne和 1020Ne的质子数相同,中子数不同,互为同位素,A错误;1022Ne和 1020Ne的质子数相同,中子数不同,属于不同的核素,B正确;1022Ne和 1020Ne的化学性质完全相同,物理性质不同,C错误;1022Ne转变为 1020Ne中没有新物质生成,不是化学变化,D错误。
知识点6、元素的相对原子质量
元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度(某种核素在这种元素的所有元素中所占的比例)的乘积之和。
同位素的相对原子质量:
Ar(X)=m(X)m(612C)/12
同位素的近似原子量=质量数
元素相对原子质量
若某元素的各种同位素相对原子质量为Ar1、Ar2、Ar3,它们在自然界的丰度分别为a%、b%、c%,则元素相对原子质量= Ar1×a% + Ar2× b% + Ar3×c%。
元素的近似相对原子质量
元素的近似相对原子质量也称元素的近似平均原子量。它是用某元素各种天然同位素的质量数代替同位素相对原子质量来和其在自然界的丰度的乘积之和。
元素的近似相对原子质量= Ar1×a% + Ar2× b% + Ar3×c%
符号
同位素的原子量
在自然界中各同位素原子的含量(丰度)
1735Cl
34.969
75.77%
1737Cl
36.966
24.23%
氯元素的原子量(平均原子量 )=34.969×0.7577+36.966 ×0.2423 =35.453。
氟元素的近似原子量= 35×0.7577+37×0.2423 =35.485
( 用同位素原子的质量数代替原子量进行计算 )
【跟踪练习】
1.(2023·上海·晋元高级中学高一上期中)已知铜有63Cu与65Cu两种同位素,铜元素的近似相对原子质量为63.5,则在铜元素中,同位素63Cu的质量百分数约为( )
A.25.0%B.25.6%C.74.4%D.75.0%
【答案】C
【解析】设同位素63Cu的原子百分数约为x,则同位素65Cu的原子百分数约为(1-x),则63x+65(1-x)=63.5,解得x=0.75,同位素63Cu的原子百分数约为75%,则同位素63Cu的
,故选:C。
2. 铜有两种天然同位素Cu和Cu,已知铜元素的近似相对原子质量为63.5,则Cu的原子个数百分数是( )。
A.75% B.25%
C.50% D.45%
【答案】A
【解析】法一 代数法
设Cu的原子个数百分数为x,则Cu的原子个数百分数为(1-x)。根据元素近似相对原子质量的定义得
63×x+65×(1-x)=63.5
x=75%。
法二 十字交叉法
因为平均相对原子质量是介于两种同位素的质量数之间,且是根据一定质量分数求和所得,所以可以根据十字交叉法求解。根据题意有
则两种同位素63Cu与65Cu的原子个数比为1.5∶0.5=3∶1,所以63Cu的原子个数百分数为×100%=75%。
知识点6、推断“10电子微粒”“18电子微粒”的方法
1.方法与技巧
(1)以10电子微粒—Ne和18电子微粒—Ar为基准,找出同周期非金属元素的阴离子、氢化物,及其下一周期金属元素的阳离子。
(2)将“10电子微粒”或“18电子微粒”加减H+后,核外电子总数不变,由氢化物分子可推出相应的阴离子或阳离子。如NH3和NH4+、NH2-。
(3)根据10电子微粒,减去一个H原子后剩余的原子或原子团,如“-CH3"有9个电子。自身结合或与其他9电子原子或原子团两两结合得到的分子均为18电子微粒。
比如:10电子微粒推导
18电子微粒推导
2.常见的10电子和18电子微粒
(1)常见“10e-”微粒:
分子
Ne、HF、H2O、NH3、CH4;
阳离子
Na+、Mg2+、Al3+、H3O+、NH;
阴离子
F-、O2-、OH-、NH
(2)常见“18e-”微粒:
分子
Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH;
阳离子
K+、Ca2+;
阴离子
Cl-、S2-、HS-
(3)其他等电子微粒:
①“14e-”:Si、N2、CO、C2H2、C;
②“16e-”:S、O2、C2H4、HCHO。
【跟踪练习】
1.与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是( ) A.H2O B.F- C.Na+ D.NH3
【答案】B
【解析】OH-是10电子微粒,其核内有9个质子,所以B正确。
2.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NOD.CH和NH
【答案】B
【解析】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。
3.A+、B+、C-、D、E五种微粒(分子或离子)中,每个微粒均有10个电子,已知:
①A++C-D+E↑;②B++C-===2D。
请回答:
(1)C-的离子符号是__________。
(2)分别写出A+和C-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__________________。
【答案】(1)OH- (2)NH+OH-NH3↑+H2O H3O++NH3===NH+H2O
(3)CH4、HF、Ne(其中的两种即可)。
【解析】因A+、C-、D、E均为10电子微粒,且A++C-===D+E↑,则通过分析10电子微粒的性质可知,该反应为NH+OH-NH3↑+H2O,即A+为NH、C-为OH-、D为H2O、E为NH3;由B++C-===2D可知B+为H3O+。
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