2022高考化学人教版一轮复习课件：第五单元　第1节　原子结构与化学键

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知识梳理1.原子构成(1)构成原子的微粒及作用。
①原子中: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。
(3)微粒符号周围数字的含义。
2.两种相对原子质量(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.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。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。
(4)几种重要核素的用途。
测定一些文物的年代
(5)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。(6)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。(7)同位素是指同一元素的不同核素之间的关系,同素异形体是指同一元素的不同单质间的关系。
自我诊断1.所有的原子中都含有质子和中子吗?符号 C表示的含义是什么?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。(　　)
(4)一种核素只有一种质量数。(　　)
(5)硫离子的结构示意图为 (　　)(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素的原子。(　　)(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同。(　　)
答案 (1)√　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)×　(7)×
②互为同素异形体的微粒是　　　　　。 
④上述9种微粒中有　　　　　种核素,含有　　　　　种元素。 
(2)某元素的一种核素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　　　　　。 
考向1　核素、同位素等易混概念辨析【典例1】 (2020浙江7月选考,7)下列说法正确的是(　　)A.35Cl和37Cl是两种不同的元素B.单晶硅和石英互为同素异形体C.HCOOH和HOCH2CHO互为同系物D.H与Na在元素周期表中处于同一主族
答案 D　解析 35Cl和37Cl同是氯元素,二者互为同位素的关系,A项错误;单晶硅是硅单质,石英的主要成分是SiO2,B项错误;HCOOH和HOCH2CHO不是同类物质,不是同系物的关系,C项错误。
对点演练1(2020辽宁锦州期末)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的含量不同。氢包括两种稳定核素:H和D,氧常见的核素包括: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
答案 D　解析 同分异构体一般指分子式相同,结构不同的有机化合物,H2和D2都是无机物,A错误;16O、17O、18O互为同位素, 既不互为同位素,也不互为同素异形体,B错误;18O2和18O3互为同素异形体,但温度、压强未知,它们的密度之比不一定为2∶3,C错误;电解一定量的 O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。
易混辨析 元素、核素、同位素、同素异形体的辨析
考向2　各种微粒数目之间的关系及计算
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 X的相对原子质量为26B.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
答案 B　解析 依据题给的反应过程,可确定W=27。根据X、Y的最外层电子数之和为8,Y原子的质子数比X原子的质子数多2,可以得出X原子最外层电子数为3,Y原子最外层电子数为5,结合Y的质量数为30可以判定X为铝元素,Y为磷元素。由上述分析可知A项错误;Al、P两元素均可形成三氯化物AlCl3和PCl3,B项正确;Al、P两元素位于同一周期且原子序数P大于Al,故原子半径Al大于P,C项错误;磷元素的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等,D项错误。
对点演练3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同位素的性质几乎完全相同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.②③④⑥B.①②④⑤C.①②⑤⑥D.③④⑤⑥
答案 C　解析 粒子包括原子、分子、离子等。H2O与Ne的电子数、质子数均相同,故①错误、④正确;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,如O2与S2-,故③正确;同位素的化学性质几乎完全相同,而物理性质有所不同,故②错误;质量数是针对某原子而言的,某些元素往往有几种同位素,它们的质量数各不相同,故⑤⑥错误。
深度指津 (1)微粒符号周围数字的含义。
(2)求一定质量的某物质中粒子数的答题模板。
(3)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,如阴离子、阳离子中质子数与电子数不相等。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+和Na+,F-、N 和OH-等。
知识梳理1.同一原子中的电子层
2.核外电子排布规律
3.原子(或离子)结构示意图如Na的原子结构示意图:
4.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,活泼金属原子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,活泼非金属原子较易得到电子形成阴离子,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。
微点拨 (1)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,N 与OH-等。(2)某元素的原子最外层只有一个电子,不一定是金属元素。
自我诊断1.某元素原子的最外层电子数是次外层的a倍(a>1),则该原子的核内质子数是多少?
2.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)元素原子的多样性是由构成原子的质子和中子数目引起的。(　　)(2)元素的化学性质主要取决于元素原子的最外层电子数。(　　)
(4)2H+核外电子数为2。(　　)(5)两种粒子,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同。(　　)
答案 (1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×
3.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(填粒子符号)　　　　　、　　　　　、　　　　　、　　　　　、　　　　　。 (3)写出y=3与y=7原子对应的元素最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)原子　(2)S2-　Cl-　Ar　K+　Ca2+(3)Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O
解析 (1)当x-y=10时,即x=10+y,该粒子质子数和核外电子数相等,即该粒子为原子。(2)当y=8时,该粒子结构示意图为 ,该粒子可能为S2-、Cl-、Ar、K+、Ca2+。(3)当y=3时,对应该元素为铝元素,其最高价氧化物的水化物为Al(OH)3,当y=7时,对应该元素为氯元素,其最高价氧化物的水化物为HClO4,二者反应的离子方程式为Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O。
考向1　核外电子排布规律及其应用【典例1】 (2020山东青岛二中模拟)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的说法不正确的是(　　)A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)B.元素X的原子半径一定小于钠的原子半径C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层序数)
答案 D　解析 若a=2,则X为氮元素,氮原子核内质子数为7;若a=3,则X为氯元素,氯原子核内质子数为17,A正确。元素N和Cl的原子半径均小于钠的原子半径,B正确。元素Cl形成的次氯酸具有杀菌消毒的作用,C正确;氯离子最外层电子数未达到2n2个,D错误。
对点演练1两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,则在元素周期表的前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
答案 B　解析 H和Be、He和C均满足题意。
归纳总结1~20号元素原子核外电子排布的特点(1)原子核中无中子的原子:H。(2)最外层只有一个电子的原子:H、Li、Na、K;最外层有两个电子的原子:He、Be、Mg、Ca。(3)最外层电子数等于次外层电子数的原子:Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍的原子:C;最外层电子数是次外层电子数3倍的原子:O。
(4)电子层数与最外层电子数相等的原子:H、Be、Al;最外层电子数是电子层数2倍的原子:He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子:O。(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子:Li、Si。(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子:Li、P。(7)与He原子电子层结构相同的离子:H-、Li+、Be2+。(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的原子:Li、Mg。(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的原子:Be、S。
考向2　等电子微粒及应用【典例2】 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:A++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:　　　　　　　。 
对点演练2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(反应条件已略去):
(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子,且C的水溶液呈碱性,请写出A、D的电子式:　　　　　　　　　、　　　　　　　　　。 (2)如果A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子。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)。 
(2)①HS-+OH-==S2-+H2O(或H2S+OH-==HS-+H2O)②OH->S2-(或OH->HS-)
 解析 (1)由C的水溶液呈碱性可知C为NH3,A为N ,与N 反应生成NH3的应为OH-,所以B、D分别为OH-、H2O。(2)在常见的18电子微粒中,由中和反应易想到H2S+OH-==HS-+H2O(或HS-+OH-==S2-+H2O)的反应,故B为OH-,C为HS-(或S2-),根据离子方程式,结合质子的能力:OH->HS-(或OH->S2-)。
归纳总结等电子微粒(1)10电子微粒。
(2)18电子微粒。
知识梳理1.化学键(1)化学键的定义及分类。
(2)化学反应的本质:反应物中旧化学键的断裂与生成物中新化学键的形成。
2.离子键、共价键的比较
3.电子式(1)电子式定义。在元素符号周围用“·”或“×”表示原子　　　　　　的式子。 (2)书写方法。
(3)用电子式表示化合物的形成过程。①离子化合物:左边是原子的电子式,右边是离子化合物的电子式,中间用“→”连接,用弧形箭头标出电子转移的方向,相同的原子或离子不能合并。如NaCl的形成过程:   ②共价化合物:左边是原子的电子式,右边是共价化合物的电子式,中间用“→”连接,相同的原子不能合并。如HCl的形成过程:   
4.化学键与物质类别的关系
微点拨 化学键对物质性质的影响(1)对物质物理性质的影响。金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质的硬度大、熔点高,就是因为其中的共价键很强,破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物中也有很强的离子键,故其熔点也较高。(2)对物质化学性质的影响。N2分子中有很强的共价键,故在通常状况下,N2很稳定,H2S、HI等分子中的共价键较弱,故它们受热时易分解。
5.分子间作用力(1)定义:把分子聚集在一起的作用力,又称范德华力。(2)特点:分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。(3)规律:一般来说,对于组成与结构相似的物质,相对分子质量　　　　,分子间作用力越大,物质的熔点、沸点也越高。例如熔点、沸点:I2>Br2>Cl2>F2。 
6.氢键(1)定义:分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用。(2)形成条件:除H外,形成氢键的原子通常是　　　 　。 (3)存在:氢键存在广泛,如蛋白质、醇、羧酸、H2O、NH3、HF等含H—F、H—N、H—O键的分子间(某些较复杂的有机物分子内也可以形成氢键)。分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高。
微点拨 (1)离子键中的“静电作用”既包括静电吸引力又包括静电排斥力。 (2)由活泼金属与活泼非金属形成的化学键不一定都是离子键,如AlCl3中Al—Cl键为共价键。 (3)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键,但只由非金属元素形成的含有原子团的某些物质中也可能存在离子键,如NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3等。 (4)化学反应的本质是旧化学键的断裂和新化学键的形成,只有化学键的断裂不一定是化学变化,如熔融NaCl、粉碎石灰石等。
(5)强碱、绝大多数盐、活泼金属氧化物及其过氧化物中存在离子键,这些物质都为离子化合物。(6)离子化合物溶于水或熔化后均电离出自由移动的阴、阳离子,离子键被破坏;共价化合物在熔融条件时不电离,所以,熔融状态时能导电的化合物一定是离子化合物。
自我诊断1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)化学键是相邻离子或原子间的强烈的作用力,既包括静电吸引力,又包括静电排斥力。(　　)(2)所有物质中都存在化学键。(　　)(3)由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键。(　　)(4)原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时,所形成的化学键一定是离子键。(　　)(5)非金属元素的两个原子之间形成的一定是共价键,但多个原子间也可能形成离子键。(　　)(6)离子化合物中可能含有共价键,共价化合物中一定不含离子键。(　　)
答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
2.写出下列常见微粒的电子式。(1)原子:Na　　　　　　,Cl　　　　　　。 (2)简单离子:Na+　　　　　　,F-　　　　　　。 (3)复杂离子:N 　　　　　,OH-　　　　　。 (4)离子化合物:CaCl2　　　　　　　　　　　, Na2O　　　　　　　　　　　。 (5)含共价键的分子:N2　　　　　　,H2O　　　　　　,CO2　　　　　　,HClO　　　　　　,CCl4　　　　　　,H2O2　　　　　　,NH3　　　　　　。 
考向1　电子式、结构式的书写与判断【典例1】 用化学用语表示NH3+ HCl==NH4Cl中的相关微粒,其中正确的是(　　 )
对点演练1下列电子式正确的是(　　)
误区警示 电子式书写的四个误区
考向2　物质类别与化学键类型的判断【典例2】 (2020山东烟台一中月考)下列各组物质中都既含有离子键又含有共价键的是(　　)A.NaOH、CaCl2、NH4ClB.KOH、Na2O2、(NH4)2SC.MgO、CaBr2、NaClD.Na2SO4、HCl、MgCl2
答案 B　解析 既含有离子键又含有共价键的化合物肯定是离子化合物。A项,CaCl2中只含离子键;C项,MgO、CaBr2、NaCl三种物质中都只含离子键,无共价键;D项,HCl中只含共价键,MgCl2中只含离子键。
对点演练2下列关于NaHSO4的说法正确的是(　　)A.因为NaHSO4是离子化合物,所以NaHSO4固体能够导电B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1C.NaHSO4固体熔融时破坏的是离子键和共价键D.NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键
答案 D　解析 虽然NaHSO4是离子化合物,但其固体中不存在能自由移动的阴离子和阳离子,因而不能导电;NaHSO4固体中阳离子(Na+)和阴离子(HS )的个数比是1∶1;NaHSO4固体熔融时破坏的只是离子键,而溶于水时电离出Na+、H+和S ,破坏的是离子键和共价键。
规律方法1.判断离子化合物和共价化合物的三种方法
2.物质所含化学键类型的判断方法
考向3　化学反应中化学键的断裂与形成【典例3】 (2020黑龙江哈师大附中期中)下列过程中共价键被破坏的是(　　)①碘升华　②溴蒸气被木炭吸附　③酒精溶于水　④HCl气体溶于水　⑤冰融化　⑥NH4Cl受热　⑦氢氧化钠熔化　⑧(NH4)2SO4溶于水A.④⑥ B.④⑥⑧C.①②④⑤D.①④⑥⑦
答案 A　解析 ①碘升华破坏的是分子间作用力;②溴蒸气被木炭吸附不会破坏共价键;③酒精是非电解质,溶于水不发生电离,破坏的是分子间作用力;④HCl气体溶于水,发生电离,HCl中的共价键被破坏;⑤冰融化不会破坏共价键;⑥NH4Cl受热分解,发生化学变化,生成氨气和HCl,有共价键被破坏;⑦氢氧化钠熔化时只有离子键被破坏;⑧(NH4)2SO4溶于水发生电离,离子键被破坏。综上所述,④⑥符合题意,A项正确。
对点演练3在下列变化过程中,既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是(　　)A.将SO2通入水中B.烧碱溶于水C.将HCl通入水中D.硫酸氢钠溶于水
归纳总结 物质的溶解或熔化与化学键变化(1)离子化合物的溶解或熔化过程。离子化合物溶于水或熔化后会电离成自由移动的阴离子、阳离子,离子键被破坏。(2)共价化合物的溶解过程。①有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如CO2和SO2等。②有些共价化合物溶于水后,与水分子作用形成水合离子,从而发生电离,形成阴离子、阳离子,其分子内的共价键被破坏,如HCl、H2SO4等。③有些共价化合物溶于水后,其分子内的共价键不被破坏,如蔗糖(C12H22O11)、酒精(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程。某些活泼的非金属单质溶于水后,能与水反应,其分子内的共价键被破坏,如Cl2、F2等。
1.牢记的1个符号 。A表示质量数,Z表示质子数,X表示元素符号,m表示化合价数,a表示电荷数,b表示粒子中所含的原子数。2.熟记“两素”“三同”:元素、核素;同位素、同素异形体、同分异构体。
3.理解3条原子核外电子排布的规律(1)能量最低原则。(2)每层最多容纳2n2个电子。(3)最外层电子数不超过8(K层不超过2),次外层电子数不超过18,倒数第三层电子数不超过32。4.掌握原子中的两种关系(1)质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)