2021版浙江高考选考化学一轮复习教师用书：专题51　第一单元　原子结构

第一单元　原子结构

[考点分布]

　原子结构　原子核外电子排布

一、原子结构

1．原子结构模型的演变

道尔顿原子结构模型→汤姆生原子结构模型→卢瑟福原子结构模型→玻尔原子结构模型→电子云模型

2．构成原子的微粒及作用

原子(X)

3．微粒之间的关系

(1)质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。

(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

(3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。

(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。

4．一个信息丰富的符号

规避4个易失分点

(1)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、阳离子中。

(2)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＋。

(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。

(4)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋与Na＋、F－，NH与OH－等。

二、原子核外电子排布

1．电子层的表示方法及能量变化

2．核外电子排布规律

(1)能量最低原则

核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。

(2)分层排布原则

①每层最多容纳的电子数为2n2个。

②最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。

③次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。

　核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。

题组一有关原子结构的计算

1．(2020·金华高一期中)某元素离子Am－ 的核内有n个中子，核外有x个电子。该元素原子的质量数为(　　)

A．x－m＋n　　　　　　　　 B．x＋m＋n

C．m＋n－x   D．x－n＋m

解析：选A。由Am－核外有x个电子可知，其核电荷数为x－m，由质量数＝质子数＋中子数。

2．某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在a g HmX中所含质子的物质的量是(　　)

A.(A－N＋m) mol   B.(A－N) mol

C.(A－N) mol   D.(A－N＋m) mol

解析：选A。X原子的质子数为(A－N)，一个HmX中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX的摩尔质量为(A＋m) g·mol－1，所以a g HmX中所含质子的物质的量为(A－N＋m) mol。

题组二核外电子排布规律的判断和应用

3．在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n－1)层相同。当它作为原子的次外层时，其电子数比(n－1)层多10个，则此电子层是(　　)

A．K层   B．L层

C．M层   D．N层

答案：C

4．原子的核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数为2n2－1。下列有关X的说法中不正确的是(　　)

A．X能形成化学式为X(OH)3的碱

B．X能与某些金属元素形成化合物

C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数

D．X可能形成化学式为KXO3的盐

解析：选A。符合题意的元素X可能是氮或氯，A项不正确。

题组三破解“10电子”“18电子”微粒的应用

5．(2020·嘉兴校级期末)A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子，已知：

①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋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：________________。

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－、NH，阳离子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有：①A＋＋C－===D＋E↑，推知A＋应为NH、C－为OH－、D为H2O、E为NH3，将其结果代入②B＋＋C－===2D，推知B＋应为H3O＋。

答案：(1)[H]－　(2)109.5°

(3)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　H3O＋＋NH3===NH＋H2O　(4)CH4、Ne(答案合理即可)

(5)Na＋、Mg2＋(答案合理即可)

6．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(反应条件已经略去)：

(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A________；D________。

(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：

①A与B在溶液中反应的离子方程式为________________________________

________________。

②根据上述离子方程式，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)。

答案：(1)

(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O(或H2S＋OH－===HS－＋H2O)

②OH－>S2－(或OH－＞HS－)

1．寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法

(1)“10电子”微粒

(2)“18电子”微粒

2．记忆其他等电子微粒

(1)“14电子”微粒：Si、N2、CO、C2H2、C。

(2)“16电子”微粒：S、O2、C2H4、HCHO。

　元素　核素　同位素

1．元素、核素、同位素的概念及相互关系

2．同位素的性质

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。

3．几种重要的核素

4.“四量”比较

题组一以同位素为核心的概念辨析

1．(2016·浙江4月选考，T10)下列说法不正确的是(　　)

A.C和C是同一种核素

B．红磷和白磷互为同素异形体

C．CH3COOCH2CH3和CH3CH2COOCH3是不同种物质

D．CH3CH2OH可看成是由—C2H5和—OH两种基团组成

解析：选A。C和C是两种不同的核素，它们互为同位素。

2．具有广泛用途的Co放射源已实现了国内批量生产。另外，钴还有多种原子，如 Co、Co、Co和 Co。下列关于钴原子的说法正确的是(　　)

A.Co、Co、Co、Co和 Co是摩尔质量不同的五种同素异形体

B.Co放射源可以用来治疗癌症，其中子数与电子数之差等于6

C.Co、Co、Co、Co和 Co互为同位素，物理性质几乎相同，化学性质不同

D.Co、Co、Co、Co和 Co互为同分异构体

解析：选B。 Co、Co、Co、Co和 Co互为同位素，物理性质不同，化学性质几乎完全相同，A、C、D错误；Co的中子数为60－27＝33，与电子数之差为33－27＝6，B正确。

(1)同位素是指具有相同的质子数、不同的中子数原子之间的互称。由于它们在周期表中的位置相同，占据同一空格，故有“同位”之称。同位素的化学性质相似，物理性质不同。

(2)同位素针对的对象是同种元素的不同原子，而同素异形体针对的对象是同种元素的不同单质。

题组二相对原子质量的含义及辨析

3．(2020·嘉兴一中高一期中)230Th和 232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成 233U。下列有关Th的说法正确的是(　　)

A．Th元素的质量数是232

B．Th元素的相对原子质量是231

C．232Th转换成 233U是化学变化

D．230Th和 232Th的化学性质相同

解析：选D。232Th、230Th的质量数分别是230、232，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量取得的平均值，B项错误；同位素原子之间的变化属于核聚变，不属于化学变化，C项错误；同位素的物理性质不同，化学性质几乎相同，D项正确。             

课后达标检测

一、选择题

1．下列各组中，互为同位素的是(　　)

A．氕(H)和氘(H)

B．O2和O3

C．碘晶体和碘蒸气

D．SO2和SO3

答案：A

2．(2020·温州选考模拟)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是(　　)

A．重水是原子反应堆的导热剂

B．氘(D)原子核内有1个中子

C．H2O与D2O的物理性质不相同

D．1H、D与16O、18O形成的水分子，有5种不相同的相对分子质量

解析：选A。原子反应堆的导热剂是钠钾合金；D项，1HO(18)、1HO(20)、DO(20)、DO(22)、HD16O(19)、HD18O(21)，有5种不相同的相对分子质量。

3．科研人员最近发现放射性元素钬(Ho)可有效治疗肝癌。下列说法正确的是(　　)

A．该原子的相对原子质量为166

B．该原子中含有的质子数为99

C．该原子含有的电子数为67

D．该原子的质子数比中子数多32

解析：选C。该原子的质量数为166，为该原子的相对原子质量近似整数值，A错误；该原子中含有的质子数为67，中子数为99，中子数比质子数多32，B、D错误；由原子中，原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数，可知钬原子含有的电子数为67，C正确。

4．下列说法不正确的是(　　)

①质子数相同的粒子一定是同种元素

②同位素的性质几乎相同

③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

④电子数相同的粒子不一定是同一种元素

⑤一种元素只能有一种质量数

⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是质量数

A．②③⑤⑥　　　　　　　　 B．①②④⑤

C．①②⑤⑥   D．③④⑤⑥

解析：选C。粒子包括分子、离子、原子、质子、中子等，如H2O与Ne电子数、质子数均相同，故①错，④对；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，故③对；同位素化学性质几乎相同，物理性质不相同，故②错；针对某原子而言，一种元素往往有几种同位素原子，它们的质量数各不相同，故⑤、⑥错。

5．(2020·温州选考模拟)医学界通过用14C标记的C60发现一种羧酸衍生物，在特定条件下，它可以通过断裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖。下列有关叙述中，正确的是(　　)

A．14C与 12C的化学性质完全不同

B．14C与 14N含有的中子数相同

C．14C60和 12C60是碳元素的同素异形体

D．14C与 12C、13C互为同位素

解析：选D。A项，化学性质取决于最外层电子数，14C与12C的最外层电子数相同，两者化学性质相同，错误。B项，前者中子数为8，后者为7，错误。C项，同素异形体指的是同种元素形成的结构不同的单质，14C60和 12C60是由两种不同碳原子形成的结构相同的碳单质，错误。

6．(2020·浙江1月选考,T6)下列表示不正确的是(　　)

A．羟基的电子式：

B．乙烯的结构简式：CH2CH2

C．氯原子的结构示意图：

D．NH3分子的球棍模型：

答案：B

7．下列关于原子结构的说法正确的是(　　)

A．质子数为17、中子数为20的氯原子：Cl

B.U和U的中子数相同

C．13C和15N核内中子数相差1

D．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化

答案：C

8．(2020·金华东阳二中选考模拟)雷雨天闪电时空气中有臭氧(O3)生成，下列说法正确的是(　　)

A．O2和O3互为同位素

B．O2和O3的相互转化是化学变化

C．O3是由3个氧原子构成的化合物

D．等物质的量的O2和O3含有相同的质子数

答案：B

9．元素X的一种核素的质量数为A，中子数为N，下列推断中不正确的是(　　)

A．这种核素的符号可表示为X

B．A可以表示这种核素的近似相对原子质量

C．A可能小于X元素的相对原子质量

D．A可表示X元素的近似相对原子质量

解析：选D。A只能表示该核素的近似相对原子质量，元素的近似相对原子质量是根据各同位素计算的平均值。故D不正确。

10．同温同压下，等容积的两个密闭容器中分别充满了12C18O 和14N2两种气体。关于这两个容器中气体的说法正确的是(　　)

A．质子数、原子数相等，质量不相等

B．分子数和质量均不相等

C．质量、分子数、原子数均相等

D．原子数、中子数和质子数都相等

解析：选A。因两个容器容积相等且同温同压，根据阿伏加德罗定律可知，它们所含的分子数相同，因均为双原子分子，原子数也相同。12C18O和14N2分子里的质量数之和分别为30和28，12C18O分子中的质子数为14，中子数为16，而14N2分子中质子数、中子数均为14，故选A。

11．(2020·台州选考模拟)已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是(　　)

A. mol   B. mol

C．w() mol   D.(m－n＋2) mol

解析：选D。R原子的质子数为(m－n)，其核外电子数也为(m－n)，所以R2－的核外电子数为(m－n＋2)，而w g R原子的物质的量为 mol，所以形成的R2－含有的电子的物质的量为(m－n＋2) mol，故选D。

12．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＞e

D．f受热易分解为d和e

解析：选C。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。根据元素周期律可知HF的稳定性大于NH3，故C错误。

二、非选择题

13．用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的八种微粒(离子或分子)，请回答：

(1)A元素是________，B元素是________，C元素是______。(用元素符号表示)

(2)D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是________。

(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子，其分子式是________。

(4)F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是______，电子式是________。

(5)G分子中含有4个原子，其分子式是________________________________。

(6)H分子中含有8个原子，其分子式是____________。

解析：18电子微粒来源大体分为三个部分：一是第3周期元素的气态氢化物及其氢化物失去H＋的对应离子；二是第4周期的金属阳离子；三是由第2周期元素气态氢化物去掉氢原子后，两两结合得到的分子。阳离子有K＋、Ca2＋；阴离子有P3－、S2－、HS－、Cl－；分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等，结合题目所给条件，不难确定所需答案。

答案：(1)K　Cl　S　(2)HCl　(3)F2

(4)H2S　

(5)H2O2(或PH3)　(6)C2H6

14．(2020·舟山校级期末)已知元素周期表中，四种非金属元素a、b、c、d均与元素e相邻，其原子序数按a、b、e、c、d的顺序依次增大，a元素的原子结构示意图可表示为。

请回答下列问题：

(1)请用元素符号表示a、b、c、d在元素周期表中的相对位置。

(2)写出b2H6的结构式：__________________(用元素符号表示)。

(3)e的单质与氯气反应可生成化合物Z，Z分子中各原子都达到8电子稳定结构，Z与水反应可生成两种酸，该反应不属于氧化还原反应。写出Z与水反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

解析：(1)由a的原子结构示意图可知a为N，四者均与e相邻，则分别在e的上、下、左、右，e为P，b、c、d分别为Si、S、As。(2)类比C2H6，可写出Si2H6的结构式。(3)P与氯气反应可生成PCl3和PCl5，PCl3各原子均达到8电子稳定结构，其中P显＋3价，Cl显－1价，PCl3与水反应相当于PCl3发生水解反应。

答案：(1)

 (2)

(3)PCl3＋3H2O===H3PO3＋3HCl

15．原子序数依次增大的五种短周期元素X、Y、Z、Q、R，已知X与Q同主族，Y、Z原子序数之比为3∶4，Z的最外层电子数是Q的最外层电子数的6倍，R为同周期中原子半径最小的元素(稀有气体元素除外)，X与R形成的化合物常温下为气态。

(1)Q与Z形成的原子个数比为1∶1的化合物的电子式是____________。

(2)A＋B―→C＋D＋H2O为中学化学常见的反应形式，A、B、C、D均为由上述五种元素组成的单质或化合物。

①如A为NaOH、B为CO2时，可写成aNaOH＋bCO2===cNa2CO3＋dNaHCO3＋nH2O，a与b的物质的量之比应满足的关系是________。现向100 mL 3 mol·L－1的NaOH溶液中缓慢通入标准状况下4.48 L的CO2气体，用一个化学方程式表示以上反应：________________________________________________________________________

________________________(化学计量数为最简整数)。

②请任写一个符合A＋B―→C＋D＋H2O形式的氧化还原反应方程式，其中C、D均为盐：________________________________________________________________________

________________________。

解析：Z的最外层电子数是Q的最外层电子数的6倍，则Q最外层为1个电子，Z最外层为6个电子，由原子序数关系可知，Z为氧，Q为钠，则R为氯，X为氢，Y为碳。(2)①若只生成Na2CO3，a∶b＝2∶1；若只生成NaHCO3，则a∶b＝1∶1；若两者均有，则a∶b介于1～2之间。

答案：(1)

(2)①1＜a∶b＜2　3NaOH＋2CO2===Na2CO3＋NaHCO3＋H2O

②2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O(其他合理答案也可)

16．X、Y、Z、M、Q均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知：Y的最高价氧化物对应的水化物与其氢化物反应能生成一种盐；Z原子的最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4；M可与Z形成阴、阳离子个数之比均为1∶2的两种化合物；Q原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4；YX3常温下为气体。

(1)化合物A、B均是由X、Z、M、Q四种元素中的三种元素组成的强电解质，且这两种物质水溶液的酸碱性相同，组成元素的原子数目之比为1∶1∶1，若A能抑制水的电离，B能促进水的电离，则化合物A的化学式为________，化合物B的化学式为________________。

(2)X与Z、X与Q分别形成18电子分子甲和乙，写出甲、乙两种分子在水溶液中反应生成Q单质的化学方程式：________________________，X和Y也可形成具有18电子的分子丙，它是一种液态火箭燃料。25 ℃、常压下，3.2 g丙在氧气中完全燃烧并生成稳定的化合物，放出的热量为62.4 kJ，请写出丙完全燃烧的热化学方程式：________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)X、Y两种元素形成的离子化合物的电子式为____________________。

解析：由题意可知Y为N元素，形成的盐为NH4NO3；Z原子的核外电子排布式为，Z为O元素；Na2O和Na2O2中阴、阳离子个数之比均为1∶2，则M为Na元素；Q原子的核外电子排布式为，为S元素；X的原子序数最小，由题意知X为H元素。

(1)由H、O、Na、S四种元素中的三种元素形成两种物质的水溶液酸碱性相同，则确定溶液为碱性。组成元素的原子数目之比为1∶1∶1，抑制水电离的是碱，化合物A为NaOH；促进水电离的为弱酸强碱盐，确定化合物B为NaHS。

(2)甲、乙、丙分别为H2O2、H2S、N2H4；H2O2能将H2S氧化为S。

(3)N和H形成的离子化合物为NH4H。其中阳离子为NH，阴离子为H－。

答案：(1)NaOH　NaHS　(2)H2O2＋H2S===S↓＋2H2O　N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－624 kJ·mol－1

(3)

17．(2020·温州月考)A、B、C、D、E、F、G、L、I九种主族元素分别位于三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，其中B、C、D位于同一周期，A与E、B与G、D与L分别位于同一主族，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，C和D的最外层电子数之和为11。请回答下列问题：

(1)以上元素中非金属所形成的最简单气态氢化物稳定性最弱的是__________(填化学式)，E、F、L所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为________________________________________________________________________

(用离子符号表示)。

(2)L、I两元素可按原子个数比1∶1组成化合物X，化合物X中各原子均满足8电子的稳定结构，则X的电子式为____________________。

(3)固体化合物E2D2投入到化合物E2L的水溶液中，只观察到有沉淀产生，写出该反应的离子方程式：___________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：由于九种主族元素位于三个不同的短周期，而B、C、D位于同一周期，可以知道A为氢元素，B、C、D位于第2周期，E、F、G、L、I则位于第3周期；由A与E为同一主族元素，可确定E为钠元素；由F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，可推知D、F为氧元素和铝元素；由C、D、F三种元素的原子序数之和为28，可推知C为氮元素；由D与L位于同一主族，可推知L为硫元素；由其原子序数关系和B与G位于同一主族可知，I只能是氯元素，B、G分别为碳元素和硅元素。即A、B、C、D、E、F、G、L、I分别对应H、C(碳)、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)题述非金属元素除H外，C(碳)、N、O、Si、S、Cl中硅元素的非金属性最弱，故形成的最简单的气态氢化物中SiH4的稳定性最弱。E、F、L所形成的简单离子中S2－与氩原子的核外电子排布相同，而Na＋和Al3＋则与氖原子核外电子排布相同，故离子半径大小顺序为S2－＞Na＋＞Al3＋。(2)L、I两元素按原子个数比1∶1组成的化合物应该是S2Cl2，其中硫原子和硫原子之间、硫原子和氯原子之间均以共价单键的形式结合。(3)Na2O2和Na2S的水溶液发生氧化还原反应，生成NaOH，同时有S沉淀析出。

答案：(1)SiH4　S2－＞Na＋＞Al3＋

(2)

(3)Na2O2＋S2－＋2H2O===S↓＋2Na＋＋4OH－