新高考化学一轮复习学案5.1原子结构（含解析）

这是一份新高考化学一轮复习学案5.1原子结构（含解析），共13页。

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、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.了解原子核外电子排布。4.掌握原子结构示意图的表示方法。
考点一 原子结构
1 知识梳理
1.原子构成
(1)构成原子的微粒及作用
eq \a\vs4\al\c1(原子,（AZX）) eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子（Z个）——决定 的种类,中子[（A－Z）个]\f(在质子数确定后,决定 种类)同位素)),核外电子（Z个）——最外层电子数决定元素的 性质))
(2)微粒之间的关系
①原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝________；
②质量数(A)＝________(Z)＋________(N)；
③阳离子的核外电子数＝质子数－________________________________________________________________________；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋________________________________________________________________________。
(3)微粒符号周围数字的含义
(4)两种相对原子质量
①原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与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%。
2．元素、核素、同位素
(1)元素、核素、同位素的概念及相互关系
(2)同位素的特征
①同一元素的各种核素的________不同，________相同，化学性质____________，物理性质________；
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)氢元素的三种核素
11H：名称为________，不含中子；
12H：用字母________表示，名称为________或重氢；
13H：用字母________表示，名称为________或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
[思考]
现有下列9种微粒：11H、12H、613C、614C、714N、2656Fe2+、2656Fe3+、816O2、816O3。按要求完成以下各题：
(1) 11H、12H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3) 2656Fe2+的中子数为________，核外电子数为________。
(4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。
[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有的原子都含有质子和中子( )
(2)34S原子核内中子数为16( )
(3)2H＋核外电子数为2( )
(4)13C和15N核内中子数相差1( )
(5)H3O＋和OH－中具有相同的质子数和电子数( )
(6) 1H218O的摩尔质量为20 g·ml－1( )
(7)质子数相同的粒子一定属于同一种元素( )
(8)一种单质中可能含有多种核素，如O2中含16O、17O、18O三种核素( )
(9) 11H＋、12H＋和13H＋互称同位素( )
(10)核聚变如12H＋13H―→24He＋01n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
[提醒]
原子结构与同位素的认识误区
(1)原子核内不一定都有中子，如11H。
(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
(3)核外电子数相同的微 粒，其质子数不一定相同，如Al3＋与Na＋、F－等，NH4+与OH－等。(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H与13H；也可能具有相同的中子数，如614C与816O；也可能具有相同的质量数，如614C与714N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如11H与612C。
(5)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。
(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。
2 对点速练
练点一 原子结构中的微粒关系
1．某元素的一个原子形成的离子可表示为abXn−，下列说法正确的是( )
A．abXn−含有的中子数为a＋b
B．abXn−含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n
D．1个X原子的质量约为b6.02×1023 g
2．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． m−n−2ωmml B． ωm−nn ml
C．ω(m−n−2)m ml D．ω(m−n+2)m ml
3．现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②NH4+、H3O＋、OH－；③C22−、O22+、CN－；④PO43−、SO42−、CIO4−。对上述四组粒子归类正确的是( )
A．质子数相等、电子数和原子数不相等：①
B．质子数和电子数相等、原子数不相等：②
C．电子数相等、质子数和原子数不相等：③
D．原子数和电子数相等、质子数不相等：④
练点二 元素、核素、同位素
4．“神舟六号”所用动力燃料之一为氢化锂三兄弟：LiH、LiD、LiT。其中Li的质量数为7。
(1)等物质的量的三种物质质子数之比为________。
(2)等物质的量的三种物质中子数之比为________。
(3)等物质的量的三种物质的摩尔质量之比为________。
5. 2660Fe揭秘了超新星爆炸的历史真相。下列说法中正确的是( )
A．铁元素的质量数为60
B．2660Fe的核内质子数比中子数多8
C. 2660Fe与2658Fe的核外电子数相同，二者的化学性质几乎相同
D.等物质的量的2660Fe与2658Fe，前者的质量比后者的多2 g
6．“玉兔”号月球车用94238Pu作为热源材料。下列关于94238Pu的说法正确的是( )
A．94238Pu与92238U互为同位素
B．94238Pu与94239Pu互为同素异形体
C．94238Pu与92238U具有完全相同的化学性质
D．94238Pu与94239Pu具有相同的最外层电子数
练后归纳
元素、核素、同位素之间的逻辑关系
考点二 核外电子排布规律
1知识梳理
1.原子结构示意图
镁离子结构示意图为________
氯离子结构示意图为________
2．核外电子排布规律
[判断] (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)硫离子的结构示意图：( )
(2)氯原子的结构示意图：( )
(3)核外电子排布相同的微粒化学性质相同( )
(4)M层是最外层时，最多能容纳18个电子( )
(5)某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a>1)，则该原子核外电子排布只有两层( )
(6)最外层电子数相同的元素化学性质一定相同( )
(7) NH4+与PH3均是10电子微粒( )
(8) O22−和S2－具有相同的质子数和电子数( )
[提醒]
常见核外电子排布特征数据
(1)最外层电子数为1的元素有H、Li、Na。
(2)最外层电子数为2的元素有He、Be、Mg。
(3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有Be、Ar。
(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C。
(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O。
(6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si。
(7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有Li、P。
(8)电子层数与最外层电子数相等的元素有H、Be、Al。
(9)最外层电子数是电子层数2倍的元素有He、C、S。
(10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有O。
2 对点速练
练点一 核外电子排布规律及应用
1．已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中，与氟元素原子的化学性质相似的是( )
2．两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有( )
A．1对 B．2对
C．3对 D．4对
3．下图为几种粒子的结构示意图，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________；既能得电子，又能失电子的粒子是________________。
练点二 常见的“等电子”微粒
4．X、Y、Z和R分别代表4种元素。如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－4种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是( )
A．a－c＝m－n B．a－b＝n－m
C．c－d＝m＋n D．b－d＝n＋m
5．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
6．X、Y、Z三种短周期元素，原子半径的大小关系为r(Y)>r(X)>r(Z)，原子序数之和为16。X、Y、Z三种元素的常见单质在适当条件下发生如图所示变化，其中乙和丙均为10电子分子。下列说法不正确的是( )
A．元素X位于第ⅥA族
B．甲不能溶解于乙中
C．甲和丙在一定条件下能发生氧化还原反应
D．乙的沸点低于丙的沸点
练后归纳
1.常见“10电子”“18电子”的微粒
(1)常见“10电子”的微粒
(2)常见“18电子”的微粒
2．10电子微粒间的巧妙转化
若A、B、C、D均为10电子微粒，且它们之间存在以下转化：
如图转化一定是NH4+＋OH－===NH3↑＋H2O
即A为NH4+、B为OH－、C为NH3、D为H2O。
本讲真题研练
1．[2020·全国卷Ⅰ，11]1934年约里奥­居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核24He)轰击金属原子zwX，得到核素z+230Y，开创了人造放射性核素的先河：
zwX＋24He―→z+230Y＋01n
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. zwX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
2．[2020·江苏卷，2]反应8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2可用于氯气管道的检漏。下列表示相关微粒的化学用语正确的是( )
A.中子数为9的氮原子： 79N
B.N2分子的电子式：N⋮⋮N
C.Cl2分子的结构式：Cl—Cl
D.Cl－的结构示意图：
3．[2019·江苏卷，2]反应NH4Cl＋NaNO2===NaCl＋N2↑＋2H2O放热且产生气体，可用于冬天石油开采。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是( )
A.中子数为18的氯原子： 1718Cl
B.N2的结构式：N===N
C.Na＋的结构示意图：
D.H2O的电子式：H∶ eq \(O,\s\up6(··),\s\d4(··)) ∶H
4．[2017·北京卷]2016年IUPAC命名117号元素为Ts(中文名“”，tián)，Ts的原子核外最外层电子数是7，下列说法不正确的是( )
A.Ts是第七周期第ⅦA族元素
B.Ts的同位素原子具有相同的电子数
C.Ts在同族元素中非金属性最弱
D.中子数为176的Ts核素符号是117176Ts
5．[2017·海南卷，3]下列分子中，其中子总数为24的是( )
A.18O3 B． 2H217O2
C. 14N16O2 D． 14C16O2
第1讲 原子结构
考点一
1知识梳理
1．（1）元素 原子 化学 （2）核外电子数 质子数 中子数 阳离子所带的电荷数 阴离子所带的电荷数 （4）112
2．（1）核电荷数 质子 中子 AZX 质子数 中子数 （2）中子数 质子数 几乎完全相同 差异较大 （3）氕 D 氘 T 氚
思考 答案：（1）核素 同位素 （2）816O2和816O3 （3）30 24 （4）7 5
判断 答案：（1）× （2）× （3）× （4）√ （5）× （6）√ （7）× （8）√ （9）× （10）×
2对点速练
1．解析：abXn−中a表示质子数，b表示质量数，“n－”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为b－a，电子数为a＋n，A、B、C项错误；1 ml abX的质量约为b g，则1个X原子的质量约为b6.02×1023 g，D项正确。
答案：D
2．解析：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ωm ml，所以形成的R2－含有的电子为ω（m−n+2）mml，故选D。
答案：D
3．解析：①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都等于14，原子数不相等；②NH4+、H3O＋、OH－的原子数和质子数不相等，电子数都为10；③C22−、O22+、CN－的原子数和电子数都相等，质子数不相等；④P、S、Cl所含的电子数分别为15、16、17，酸根离子中所含氧原子数均相等，所带负电荷数依次为3、2、1，三种酸根离子所含的总电子数相等（18＋32）、原子数都为5，但三种酸根离子的质子数不相等。
答案：D
4．答案：（1）1∶1∶1 （2）4∶5∶6 （3）8∶9∶10
5．解析：质量数是对核素而言的，A错误； 2660Fe的核内质子数（26）比中子数（34）少8，B错误；只有当2660Fe与2658Fe均为1 ml时，前者的质量才比后者的多2 g，D错误。
答案：C
6．解析：A. 94238Pu与92238U的质子数不同，不能互为同位素，错误；B. 94238Pu与94239Pu均是核素，不是单质，不能互为同素异形体，错误；C. 94238Pu与92238U的质子数不同，属于不同的元素，不可能具有完全相同的化学性质，错误；D. 94238Pu与94239Pu的质子数相同，具有相同的最外层电子数，正确。
答案：D
考点二
1知识梳理
1．核电荷数 电子数
2．低 高 2n2 8 2 18
判断 答案：（1）× （2）× （3）× （4）× （5）√ （6）× （7）× （8）√
2对点速练
1．解析：氟、氯的最外层均有7个电子，都位于元素周期表中ⅦA族，具有相似的化学性质。
答案：D
2．解析：H和Be、He和C，共2对。
答案：B
3．答案：（1）③⑤⑧ （2）② （3）③⑤ ①④⑥ ⑦⑧
4．解析：既然4种离子的电子层结构相同，就说明a－m＝b－n＝c＋n＝d＋m。比较a与b得：a－b＝m－n，B项错；比较a与c得：a－c＝n＋m，A项错；比较c与d得：c－d＝m－n，C项错；比较b与d得：b－d＝n＋m，D项对。
答案：D
5．解析：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。
答案：C
6．解析：由题给信息和框图可以推出，X为O，Y为N，Z为H，甲为NO，乙为H2O，丙为NH3。O位于第ⅥA族，A正确；NO不溶于水，B正确；NO和NH3在一定条件下能发生氧化还原反应，C正确；H2O的沸点高于NH3的沸点，D错误。
答案：D
本讲真题研练
1．解析：本题重点考查原子结构、质子数、中子数、质量数的有关内容。依据质量数守恒得W＋4＝30＋1，推出W＝27。再结合X、Y的最外层电子数之和为8，X为金属元素，可推出X的核电荷数为13，故X为Al；Y的核电荷数为15，故Y为P。A项，1个 eq \\al(\s\up1(W),\s\d1(Z)) X原子的质量未知，无法求算其相对原子质量，错误；B项，铝元素和氯元素可以形成三氯化铝，磷元素可以和氯元素形成三氯化磷，正确；C项，原子半径：Al>P，错误；D项，磷元素可以形成H3PO2、H3PO3、H3PO4等含氧酸，错误。
答案：B
2．解析：本题考查化学用语的正确描述，考查的化学学科核心素养是证据推理与模型认知。中子数为9的氮原子的质量数为16，可表示为716N，A项错误；N2的电子式为∶N⋮⋮N∶，B项错误；Cl原子最外层有7个电子，两个氯原子间可以形成一个共用电子对，C项正确；Cl－最外层达到8电子的稳定结构，其结构示意图为，D项错误。
答案：C
3．解析：A项，中子数为18的氯原子应表示为1735Cl，错误；B项，氮原子最外层为5个电子，N2的结构式为N≡N，错误；C项，Na＋的结构示意图为，错误；D项，依据H、O原子的最外层电子数可知该项正确。
答案：D
4．解析：A.117号元素Ts的原子核外最外层电子数是7，可知Ts是第七周期第ⅦA族元素，正确；B.同位素是同种元素不同原子之间的互称，因此Ts的同位素原子具有相同的电子数，正确；C.根据元素周期律可知，同一主族元素从上往下非金属性依次减弱，所以Ts在同族元素中非金属性最弱，正确；D.中子数为176的Ts核素符号是117293Ts，错误。
答案：D
5．解析：A项，1 ml 18O中含有中子的物质的量为（18－8） ml＝10 ml，即1 ml 18O3中含有中子的物质的量为3×10 ml＝30 ml，错误；B项，1 ml 2H217O2中含有中子的物质的量为（2×1＋2×9） ml＝20 ml，错误；C项，1 ml 14N16O2中含有中子的物质的量为（7＋2×8） ml＝23 ml错误；D项，1 ml 14C16O2中含有中子物质的量为（8＋2×8） ml＝24 ml，正确。
答案：D
核素
92235U
614C
12H
13H
818H
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子