第25讲 原子结构、核外电子排布（原卷版）-备战2023年高考化学【一轮 夯实基础】复习精讲精练

这是一份第25讲 原子结构、核外电子排布（原卷版）-备战2023年高考化学【一轮 夯实基础】复习精讲精练，共10页。
【复习目标】
1．掌握原子结构示意图的表示方法。
2．掌握元素、核素和同位素的含义。
3．掌握原子的构成，质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。
4．掌握原子核外电子排布规律。
【知识精讲】
考点一 原子结构、核素、同位素
1．原子结构
（1）原子的构成
（2）原子结构中微粒之间的关系
①eq \\al(A,Z)X中，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eq \\al(A,Z)Xn＋的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数(Z－n)。
④阴离子eq \\al(A,Z)Xm－的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数(Z＋m)。
（3）元素符号周围数字的意义
2．元素、核素、同位素
（1）元素、核素、同位素的关系
（2）同位素的特征
①当某种元素具有多种天然、稳定的核素时，无论是游离态还是化合态，其各核素在自然界中所占的原子个数百分比一般是不变的。
②同一元素的各种核素形成的同种物质的化学性质相同，物理性质不同。
（3）氢元素的三种核素
eq \\al(1,1)H：名称为氕，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母D表示，名称为氘或重氢；
eq \\al(3,1)H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。
（4）常见的重要核素及其应用
3．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)的质量与一个12C质量的eq \f(1,12)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＝该核素的质量数。
【拓展】抓住描述对象，突破“四同”判断
（1）同位素——原子，如 eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H。
（2）同素异形体——单质，如O2、O3。
（3）同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3。
（4）同分异构体——化合物，如正戊烷、新戊烷。
【例题1】核泄漏地区可检测到的放射性元素有137Cs、134Cs、131I等。下列叙述正确的是( )
A．eq \\al(134, 55)Cs和eq \\al(137, 55)Cs形成的单质物理性质相同
B．eq \\al(134, 55)Cs比eq \\al(131, 53)I多3个中子
C．eq \\al(134, 55)Cs和eq \\al(137, 55)Cs形成的单质化学性质相同
D．eq \\al(134, 55)Cs与eq \\al(137, 55)Cs都是铯的同素异形体
【例题2】某元素的一个原子形成的离子可表示为 eq \\al(b,a)Xn－，下列说法正确的是( )
A．eq \\al(b,a)Xn－含有的中子数为a＋b
B．eq \\al(b,a)Xn－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eq \f(b,6.02×1023) g
【例题3】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 R2－所含有电子的物质的量是( )
A.eq \f(m－n－2,wm) ml B.eq \f(w（m－n）,n) ml
C.eq \f(w,m)(m－n－2) ml D.eq \f(w,m)(m－n＋2) ml
【例题4】现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、13 6C、14 6C、14 7N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、16 8O2、16 8O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H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)eq \\al(56,26)Fe2＋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。
考点二 原子核外电子排布
1．原子核外电子排布
2．核外电子排布的表示方法：原子或离子结构示意图
3．原子核外电子排布与元素性质的关系
(1)金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。
(2)非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。
(3)稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。
【易错提醒】原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子，如eq \\al(1,1)H。
(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，NHeq \\al(＋,4)与OH－等。
(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如eq \\al(1,1)H与eq \\al(3,1)H；也可能具有相同的中子数，如eq \\al(14, 6)C与eq \\al(16, 8)O；也可能具有相同的质量数，如eq \\al(14, 6)C与eq \\al(14, 7)N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如eq \\al(1,1)H与eq \\al(12, 6)C。
(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。
【例题5】(2018·静安区一模)下列有关短周期元素原子的说法正确的是( )
A．当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B．原子最外层上的电子数少于4个时，电子数越多，还原性越强
C．原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D．当最外层上的电子数变为4个时即达稳定结构
【例题6】已知某粒子的结构示意图为。
试回答：
(1)当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。
(2)当y＝8时，粒子可能为(填名称)：________、________、________、________、________。
(3)写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：_______________。
4．10e－和18e－微粒的判断与应用
（1）寻找10电子微粒和18电子微粒的方法
①10电子微粒：以Ne为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。
②18电子微粒：以Ar为核心，推断同周期的非金属元素的化合物和下一周期的金属元素的化合物。

CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……
（2）记忆其他等电子微粒
“2电子”的粒子：He、H－、Li＋、Be2＋、H2。
“9电子”的粒子：—F、—OH、—NH2、—CH3(取代基)。
“14电子”的粒子：Si、N2、CO。
“16电子”粒子：S、O2、C2H4、HCHO。
5．质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系
(1)可以是两种原子，如同位素原子。
(2)可以是两种分子，如CH4、NH3等。
(3)可以是两种带电荷数相同的阳离子，如NHeq \\al(＋,4)、H3O＋。
(4)可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。
【例题7】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NOeq \\al(－,2) D．CHeq \\al(＋,3)和NHeq \\al(＋,4)
【例题8】用A＋、B－、C2－、D、E分别表示含有18个电子的五种微粒(离子或分子)，请回答下列问题：
(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________，含有的化学键是________。
(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__________，其与水反应的化学方程式为________________________________。
【例题9】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转化关系。
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出：
A的化学式：________；D的化学式：________。
(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A与B在溶液中反应的离子方程式：_____________________________________________。
【例题10】A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大；A是周期表中原子半径最小的元素；B元素的最高价氧化物的水化物与其简单氢化物能相互反应生成盐；C元素原子的最外层电子数是其内层电子数的3倍；D元素的主族序数等于其周期数；E元素原子的最外层电子数是其电子层数的2倍。试回答下列问题：
(1)A元素的同位素有__________________(写原子符号)。
(2)写出四种B、C元素形成的化合物的化学式________________________。
(3)质量数为37的F的原子符号为________。
(4)D、E的离子结构示意图分别为________、________。
(5)实验室中制取B的简单氢化物的化学反应方程式为__________________。
(6)写出D的单质与NaOH溶液反应的离子方程式______________________。
(7)A与B、C形成的两种18电子分子分别为________、________(写分子式)。
【真题演练】
1．（2022·山东·高考真题）、的半衰期很短，自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：；。下列说法正确的是（ ）
A．X的中子数为2
B．X、Y互为同位素
C．、可用作示踪原子研究化学反应历程
D．自然界不存在、分子是因其化学键不稳定
2．（2022·浙江·高考真题）下列说法不正确的是（ ）
A．乙醇和丙三醇互为同系物
B．和互为同位素
C．和互为同素异形体
D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体
3．（2022·浙江·高考真题）下列说法不正确的是（ ）
A．32S和34S互为同位素
B．C70和纳米碳管互为同素异形体
C．CH2ClCH2Cl和CH3CHCl2互为同分异构体
D．C3H6和C4H8一定互为同系物
4．（2021·辽宁·高考真题）下列化学用语使用正确的是（ ）
A．基态C原子价电子排布图：
B．结构示意图：
C．形成过程：
D．质量数为2的氢核素：
5．（2021·天津·高考真题）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一、氘()是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是（ ）
A．的中子数为2B．的核电荷数为1
C．是自然界中最轻的原子D．是氢元素的一种同素异形体
6．（2021·北京·高考真题）下列有关放射性核素氚（H）的表述不正确的是（ ）
A．H原子核外电子数为1B．H原子核内中子数为3
C．与H2化学性质基本相同D．具有放射性
7．（2021·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A． C60和C70互为同位素
B． C2H6和C6H14互为同系物
C． CO和CO2互为同素异形体
D．CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质
8．（2021·广东·高考真题）“天问一号”着陆火星，“嫦娥五号”采回月壤。腾飞中国离不开化学，长征系列运载火箭使用的燃料有液氢和煤油等化学品。下列有关说法正确的是（ ）
A．煤油是可再生能源
B．燃烧过程中热能转化为化学能
C．火星陨石中的质量数为20
D．月壤中的与地球上的互为同位素
9．（2021·河北·高考真题）用中子轰击X原子产生α粒子(即氦核He)的核反应为：X+n→Y+He。已知元素Y在化合物中呈+1价。下列说法正确的是（ ）
A．H3XO3可用于中和溅在皮肤上的NaOH溶液
B．Y单质在空气中燃烧的产物是Y2O2
C．X和氢元素形成离子化合物
D．6Y和7Y互为同素异形体
10．（2021·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．14N2和15N2互为同位素B．间二甲苯和苯互为同系物
C．Fe2C和Fe3C互为同素异形体D．乙醚和乙醇互为同分异构体
11．（2020·浙江·高考真题）下列说法正确的是（ ）
A．和是两种不同的元素B．单晶硅和石英互为同素异形体
C．和互为同系物D．H与在元素周期表中处于同一主族
12．（2020·全国·高考真题）NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（ ）
A．22.4 L(标准状况)氮气中含有7NA个中子
B．1 ml重水比1 ml水多NA个质子
C．12 g石墨烯和12 g金刚石均含有NA个碳原子
D．1 L 1 ml·L−1 NaCl溶液含有28NA个电子
【课后精练】
第I卷（选择题）
1．（2022·全国·高三专题练习）随着科学技术的不断进步，研究物质的手段和途径越来越多，N、H3、O4、C60等已被发现。下列有关说法中，正确的是（ ）
A．N离子中含有36个电子B．O2与O4属于同位素
C．C60属化合物D．H2与H3属于同素异形体
2．（2022·全国·高三专题练习）据中新网报道，嫦娥二号月球探测器获得了7m分辨率全月球影像图，该月球探测器使用钚元素的同位素电池来提供稳定、持久的能源。下列关于Pu的说法正确的是（ ）
A．Pu和Pu的质子数之差为2B．Pu和Pu是两种不同的核素
C．Pu的中子数与质子数之差为144D．Pu和Pu互为同素异形体
3．（2022·全国·高三专题练习）最近，科学家发现对LiTFSI(一种亲水有机盐)进行掺杂和改进，能显著提高锂离子电池传输电荷的能力。LiTFSI的结构如图所示，其中A、B、C、D为同一短周期元素，C与E位于同一主族。
下列叙述正确的是（ ）
A．C是空气中含量最高的元素
B．简单气态氢化物的稳定性：D>C>E
C．该化合物中只有A、C、D元素原子的最外层满足8电子稳定结构
D．Al3+与E的简单阴离子在溶液中能大量共存
4．（2022·全国·高三专题练习）X、Z、Q、R+、M 5种微粒，所属元素的种类有（ ）
A．2种B．3种C．4种D．5种
5．（2022·全国·高三专题练习）下列关于碘元素(原子序数53)的放射性同位素131I的叙述中正确的是（ ）
A．一个此碘原子中含有131个质子
B．131I位于元素周期表中第4周期ⅦA族
C．其氢化物为HI，比HCl的稳定性弱
D．最高价氧化物的水化物为HIO4，比HClO4的酸性强
6．（2022·青海·模拟预测）我国在科技、国防、航天航空等领域取得了举世瞩目的成绩，下列说法正确的是（ ）
A．我国成功研制出光刻胶用线性酚醛树脂，该树脂属于天然有机高分子化合物
B．“嫦娥五号”携带月壤样本成功返回地球，完成中国探月工程的收官之战，月壤中含有珍贵的 3He，3He 与4He 互为同位素
C．我国发射的火星探测器——“祝融号”火星车使用的太阳能电池板将电能转化为化学能
D．中国科学院化学研究所利用二氧化碳和水转化为“液态阳光”(乙醇和液氧)，可以实现碳中和，此过程中可同时释放能量
7．（2022·山西大同·高三期末）下列说法正确的是（ ）
A．C2H6和C6H14互为同系物
B．14N2和15N2互为同位素
C．CO和CO2互为同素异形体
D．CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质
8．（2022·河南安阳·高三阶段练习）约里奥-居里夫妇发现经过α粒子轰击的金属X中含有放射性核素，即，下列叙述错误的是（ ）
A．30Y和31Y互为同素异形体
B．30Y中质子数与中子数相等
C．金属X可分别与盐酸和NaOH溶液反应放出气体
D．Y的最高价氧化物可用于干燥酸性气体
9．（2022·全国·高三专题练习）在元素周期表中，铂元素如图所示，下列有关说法正确的是（ ）
A．铂是非金属元素，在常温下呈固态
B． Pt和Pt的核外电子数相同，互为同位素
C．“195.1”是铂的质量数
D．由78可以推出Pt为第5周期元素
10．（2022·全国·高三专题练习）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．H2O、H2O、H2O互为同位素，都能与金属钠发生反应
C．O2和O3互为同素异形体，其密度之比为2∶3
D．电解一定量的D2O时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9
11．（2022·全国·高三专题练习）NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（ ）
A．4.6gC2H5OH含有的化学键数为0.7NA
B．0.1mlNa2CO3溶于水所得溶液中的阴离子数是0.2NA
C．标准状况下，22.4L氯气溶于足量水，转移的电子数为0.1NA
D．0.2gD216O中含有的质子数、中子数和电子数均为0.1NA
12．（2022·贵州遵义·三模）a、b、c、d是原子序数依次增大的短周期元素，甲、乙、丙、丁、戊、己是由这四种元素组成的单质或化合物。它们之间有如下反应：①甲+乙→戊+己；②甲+丙→丁+己。已知己是由c元素形成的常见单质，常温时，0.01ml/L戊溶液的pH=12。下列说法中不正确的是（ ）
A．b是第二周期元素
B．甲中有非极性共价键，且lml甲中含有4ml离子
C．己在自然界中有同素异形体
D．c、d形成的简单离子，它们的电子层结构相同
13．（2021·天津静海·高三阶段练习）下列化学用语和描述均正确的是（ ）
A．空气中电子式为的分子含量过多会造成温室效应
B．原子价电子轨道表示式
C．比例模型为的分子可发生加成反应
D．核内质子数为117，核内中子数为174的核素可表示为：
14．（2022·广东·深圳市光明区高级中学高三阶段练习）以FeTiO3(铁显+2价)为原料，利用等离子体法生产纳米级TiO2已经实现大规模生产，基本流程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．O8+粒子不含电子，一定含8个质子和8个中子
B．实验室进行上述蒸馏操作时，可用球形冷凝管冷凝产生的蒸汽
C．“淬冷”时发生的反应为2O8++16e-+TiCl4=TiO2+2Cl2
D．“焙烧”时，氧化剂与还原剂物质的量之比为7：6
15．（2022·上海南汇中学高三阶段练习）有科学研究提出：锂电池负极材料(Li)由于生成LiH而不利于电池容量的保持。一定温度下，利用足量重水(D2O)与含LiH的Li负极材料反应，通过测定n(D2)/n(HD)可以获知n(Li)/n(LiH)
已知：
①LiH+H2O→LiOH+H2↑
②2Li(s)+H2(g)2LiH(s)+Q(Q>0)
下列说法不正确的是（ ）
A．D2和HD化学性质相同
B．Li与D2O的反应：2Li+2D2O→2LiOD+D2↑
C．若n(Li)/n(LiH)越大，则n(D2)/n(HD)越小
D．80℃反应所得n(D2)/n(HD)比25℃反应所得n(D2)/n(HD)大
16．（2022·全国·高三专题练习）某研究团队提出的SO2烟气脱硫工艺流程如图所示，该流程中脱硫剂反复循环，可实现对烟气中SO2的持续脱除。已知：脱硫塔中发生的主要反应为2CaS+3SO2=2CaSO3+3S，2CaSO3+O2=2CaSO4。下列有关说法正确的是（ ）
A．静电除尘的原理是用SO2烟气中灰尘胶体粒子带电性加以清除
B．经冷凝器得到的S2、S4、S6和S8互为同位素
C．脱硫塔中反应生成的CaSO3为氧化产物
D．再生塔中得到的X主要成分为CaSO3
第II卷（非选择题）
17．下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。
(1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号，下同)。
(2)形成物质种数最多的元素的原子是________。
(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。
(4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。
18．现有下列9种微粒：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(13, 6)C、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(56,26)Fe2＋、eq \\al(56,26)Fe3＋、eq \\al(16, 8)O2、eq \\al(16, 8)O3。按要求完成以下各题：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H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)eq \\al(56,26)Fe2＋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。
19．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________。
20．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)分别写出A＋和D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：________(写分子式)。
(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子：________。
21．已知A、B、C、D四种物质均是由短周期元素原子组成的，它们之间有如图所示的转化关系，且A是一种含有18电子的粒子，C是一种含有10电子的粒子。请完成下列问题：
(1)若A、D均是气态单质分子，写出A与B反应的化学反应方程式：________________。
(2)若B、D属同主族元素的单质分子，写出C的电子式：________。
(3)若B是一种四核含18电子的分子，D是一种气态单质分子，则A的化学式为____________，B的结构式为______________。
(4)若A、B均是含2个原子核的粒子，其中B中含有10个电子，D中含有18个电子，则A、B之间发生的离子反应方程式为________________。
(5)若D是一种含有22个电子的分子，则符合如图关系的A的物质有________________(写物质的化学式，如果是有机物则写相应的结构简式)。
22．A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，原子序数依次增大。
则：
(1)B的原子结构示意图为_____________________________________。
(2)B、C、E分别与A形成的化合物中最稳定的是__________________(写化学式)。
(3)C与D形成的化合物的化学式是____________，它的性质决定了它在物质的分类中应属于____________；请写出该化合物对应水化物与NaOH溶液反应的离子方程式：____________________________________。
(4)F的单质在反应中常作________剂，该单质的水溶液与E的低价氧化物反应的离子方程式为____________________________________核素
eq \\al(235,92)U
eq \\al(eq \\al(14, ),6)C
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
eq \\al(eq \\al(18, ),8)O
用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
电子层数(n)
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
电子离核远近
近→远
电子能量高低
低→高
数量规律
①每层最多容纳的电子数为2n2个。
②最外层电子数不超过8个(K层为最外层时电子数不超过2个)。
③次外层电子数不超过18个，倒数第三层不超过32个
元素
信息
B
其单质在常温下为双原子分子，与A可形成分子X，X的水溶液呈碱性
D
其简单阳离子与X具有相同的电子数，且是同周期中简单阳离子中半径最小的
E
元素原子最外层比次外层少2个电子
C、F
两种元素的原子最外层共有13个电子