2020版新一线高考化学（鲁科版）一轮复习教学案：第1部分第5章第1节原子结构核外电子排布

第1节　原子结构　核外电子排布考纲定位核心素养1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数及它们之间的相互关系。3.了解原子的核外电子排布规律。掌握原子结构示意图、原子符号、离子符号、元素符号的表示方法。1.微观探析——从核电荷数、质子数、中子数、核外电子数及其排布掌握原子的微观结构。2.模型认知——根据核外电子排布规律领会原子结构模型。3.科学探究——能发现和提出有探究价值的原子结构及核外电子排布规律。考点一| 原子结构和核素、同位素1．原子结构(1)原子的构成(2)核素(原子)符号表示X表示质子数为Z、质量数为A、中子数为A－Z的核素，如氘H。(3)微粒中的“各数”间的关系①质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②电性关系提醒：原子结构中的“不一定”(1)原子中不一定都含有中子，如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，如互为同位素的各原子；(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＋；(4)形成稳定结构的离子最外层不一定是8个电子，如Li＋为2电子稳定结构；(5)阳离子不一定均有电子，如H＋。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核素UCHHO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子(3)氢元素的三种核素H：用字母H表示，名称为氕，不含中子。H：用字母D表示，名称为氘或重氢，含1个中子。H：用字母T表示，名称为氚或超重氢，含2个中子。提醒：(1)现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种；(2)不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N；(3)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素；(4)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应；(5)同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系，同素异形体是指同一元素的不同“单质”间的关系。[深度归纳](1)相对原子质量简介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%＋……(2)同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢分子有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有：H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3×6＝18种水分子，相对分子质量可能相同。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)H2与H2互为同位素。(　　)(2)H2、D2、HD均为单质。(　　)(3)质子数为35、中子数为45的该原子符号为Br。(　　)(4)D2O与H2O中含有的质子数与中子数均不同。(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×2．(1)H的质子数为________，中子数为________，质量数为________；Fe2＋的中子数为________，质子数为________，核外电子数为________；Cl－的中子数为________，质子数为________，核外电子数为________。(2)2.0 g D2O中核外电子数为________，质子数为________，中子数为________。答案：(1)1　2　3　30　26　24　20　17　18(2)6.02×1023　6.02×1023　6.02×1023考法1　原子结构的粒子构成及数目计算1．(2019·邯郸模拟)下列说法不正确的是(　　)①质子数相同的粒子一定是同一元素　②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子　③电子数相同的粒子不一定是同种元素　④一种元素不能形成不同单质　⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数A．②④⑤　 B．①④⑤C．②③④ D．②③B　[①项，NH3与H2O均有10个质子，不是同一元素；④项，O元素可以形成O2、O3两种单质；⑤项，元素的相对原子质量是根据不同核素相对原子质量所占的原子百分比计算的平均值，不是质量数。]2．铁60同位素的现身，揭秘了超新星爆炸历史的真相。下列说法中正确的是(　　)A．铁元素的质量数为60B.Fe的核内质子数比中子数多8C.Fe与Fe的核外电子数相同，属于同一种核素D．30 g铁60中含有的中子约为17 molD　[Fe这种铁原子的质量数为60，而不是铁元素的质量数，A错；Fe的核内质子数(26)比中子数(34)少8，B错；Fe与Fe的质子数相同但中子数不同，是两种不同的核素，C错；30 g Fe中含有的中子约为×34 mol＝17 mol，D正确。]3．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 Hm X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：(m＋1) mol　N mol　(m＋A－N)NA　(m＋A－N)NA[思维建模]　求一定质量的某物质中微粒数的思维模板物质的质量物质的量指定粒子的物质的量粒子数考法2　元素、核素、同位素的判断4．(2018·锦州期末)地表水和地下水都来源于大气降水，但重水和轻水中同位素含量是不同的，有时差别还相当大，氢包括两种稳定核素：H和D，氧常见的核素16O、17O和18O，下列有关说法正确的是(　　)A．H2和D2互为同分异构体，其化学性质完全相同B．HO、HO、HO互为同位素，都能与金属钠发生反应C．18O2和18O3互为同素异形体，其密度之比为2∶3D．电解一定量的DO时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9D　[同分异构体一般指分子式相同，结构不同的有机物，H2和D2为组成和结构都相同的无机物，A错误；16O、17O、18O互为同位素，HO、HO、HO既不互为同位素，也不是同素异形体，B错误；18O2和18O3互为同素异形体，但只有在同温同压下，它们的密度之比才为2∶3，C错误；电解一定量的DO时，阴、阳两极会收集到物质的量之比为2∶1的D2和18O2，其质量之比约为2∶9，D正确。]5．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述正确的是(　　)A．14C与12C是两种不同的元素或核素B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化C．35Cl2与37Cl2互为同素异形体D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子D　[A项，14C与12C是同种元素的不同核素，错误；B项，16O与18O之间的相互转化实际上是改变原子核的结构，不属于化学变化的范围，错误；C项，35Cl2与37Cl2都是Cl2的单质，不是同素异形体，错误；D项，铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子，正确。][思维建模]　同位素的“六同”“三不同”考点二| 核外电子排布与等电子粒子 1．核外电子排布规律提醒：核外电子排布的几条规律之间既相互独立，又相互统一，不能独立地应用其中一条，如M层最多排18个电子，但钾原子的M层排8个电子。2．原子或离子结构示意图3．等电子粒子(1)2电子粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。(2)10电子粒子：(3)18电子粒子：[深度归纳](1)10电子粒子间的转化若A、B、C、D均为10电子微粒，且它们之间存在如图转化：图中常见转化是NH＋OH－△,NH3↑＋H2O，即A为NH、B为OH－、C为NH3、D为H2O。(2)10电子与18电子粒子间的转化H2S＋OH－===HS－＋H2O，HS－＋OH－===S2－＋H2O。1．在1～18号元素间选填相应元素符号。(1)原子序数与电子层数相同的元素为________。(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：______；最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：__________________________________；最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：________。(3)最外层电子数是电子层数3倍的元素：________。答案：(1)H　(2)C　O　Ne　(3)O2．下图为几种粒子结构示意图，完成以下填空。(1)属于阳离子结构的粒子是________(填编号，下同)。(2)具有稳定性结构的原子是________________。(3)只能得电子的粒子是________；只能失电子的粒子是________。答案：(1)③⑤　(2)②　(3)③⑤　①④⑥考法1　核外电子排布规律的应用——元素推断1．(2019·鞍山模拟)短周期元素X和Y，元素X原子的最外层电子数为a，次外层电子数为b；元素Y原子的M层电子数为(a－b)，L层电子数为(a＋b)。则X、Y两元素形成的化合物可能具有的性质是(　　)A．和水反应　　 B．和硫酸反应C．和氢氧化钠反应 D．和氯气反应C　[根据Y原子的L层电子数为(a＋b)，M层电子数为(a－b)，知a＋b＝8，再根据X原子次外层电子数为b，可知b＝2，则a＝6，进而确定X为氧(O)，Y为硅(Si)。两元素形成SiO2，SiO2为酸性氧化物，可与NaOH反应。]2．A、B、C、D 4种元素的核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8。A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半。(1)这4种元素的元素符号依次是A________、B________、C________、D________。(2)C的原子结构示意图为________。(3)D的离子结构示意图为________。(4)B的单质与D的最高价氧化物对应的水化物反应的化学方程式为_______________________________________________________。(5)A单质与浓硫酸共热的化学方程式为_______________________________________________________________________________。解析：A原子的L层电子数与K、M层电子数之和相等，所以A的核电荷数为2×8＝16，A为硫元素。D原子的K、L层电子数之和等于电子总数的一半，所以D原子的核电荷数是(2＋8)×2＝20，D为钙元素。根据核电荷数依次增大，它们的离子的电子层数相同且最外层电子数均为8，可以判断出B为氯元素，C为钾元素。答案：(1)S　Cl　K　Ca(2) (4)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(5)S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O考法2　等电子粒子及转化3．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同多核粒子，它们之间存在如下关系：(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出：A与B反应的离子方程式为_________________________________。(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，举例写出：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)________________________________________。(3)已知肼(H2N—NH2)和甲胺(H3C—NH2)都是18电子的分子。分析肼和甲胺的结构特点并从中得到启发，写出与其具有相同电子数的有机化合物的结构简式：________________________________(至少写两个)。解析：(1)若A、B、C、D均为10e－粒子，根据图可知A为NH，B为OH－，C为NH3，D为H2O。(2)若A、C为18e－粒子，B、D为10e－粒子，由图示可知A可以为H2S，B为OH－，则C为HS－，D为H2O。(3)根据H2N—NH2、H3C—NH2均为18e－的分子，可得—NH2、—CH3均为9e－基团，其他为9e－基团的还有—OH、—F。故构成18e－的有机分子为CH3—OH、CH3—F、CH3—CH3。答案：(1)NH＋OH－NH3↑＋H2O(2)①H2S＋OH－===HS－＋H2O②OH－>HS－(答案合理即可)(3)CH3—CH3、CH3—F、CH3—OH(任写两个)课堂反馈　真题体验1．下列说法正确的是________(填序号)。①(2018·全国卷Ⅰ)22.4 L(标准状况)氩气含有的质子数为18NA(NA是阿伏加德罗常数的值)②(2018·全国卷Ⅲ)24 g镁与27 g铝中，含有相同的质子数③(2018·全国卷Ⅲ)1 mol重水与1 mol水中，中子数比为2∶1④(2018·全国卷Ⅲ)同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同⑤(2017·全国卷Ⅲ)0.1 mol的11B中，含有0.6NA个中子解析：②项，24 g(1 mol)Mg含质子12 mol,27 g(1 mol)Al含质子13 mol；③项，1 mol D2O中含中子10NA,1 mol水中含中子8NA，中子数之比为5∶4。答案：①④⑤2．(2015·全国卷Ⅰ)W、X、Y、Z均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，它们的最外层电子数之和为18。下列说法正确的是(　　)A．单质的沸点：W>XB．阴离子的还原性：W>ZC．氧化物的水化物的酸性：Y<ZD．X与Y不能存在于同一离子化合物中B　[W、X、Y、Z四种元素均为短周期主族元素，原子序数依次增加，且原子核外L电子层的电子数分别为0、5、8、8，故W是第1周期的H元素，X是第2周期的N元素，Y、Z是第3周期元素，因为四种元素的最外层电子数之和为18，故Y、Z最外层电子数之和为18－(1＋5)＝12，又因为第3周期主族元素最外层电子排布是1～7，故只有Y的最外层电子数是5，Z的最外层电子数是7才能满足条件，则Y是P元素，Z是Cl元素。A．H2和N2都是分子晶体，对于组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高，故沸点：N2＞H2，A不正确。B．Cl元素的非金属性强于H元素，元素得电子能力越强，其对应阴离子越不容易失去电子，故对应阴离子的还原性：Cl－弱于H－，B正确。C．P元素的非金属性弱于Cl元素的非金属性，元素非金属性越弱，其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱，故酸性：H3PO4＜HClO4，题目中未说明“最高价”，C不正确。D．铵盐是离子化合物，N和P可能存在于同一离子化合物中，如(NH4)3PO4、(NH4)2HPO4、NH4H2PO4等，D不正确。]