高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第1节原子结构化学键学案

这是一份高考化学一轮复习第5章物质结构元素周期律第1节原子结构化学键学案，共22页。
第一节　原子结构　化学键
考纲定位
要点网络
1.了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子的构成，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规律，掌握原子结构示意图、电子式、结构式的表示方法。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。



　原子结构　同位素

知识梳理
1．原子构成
(1)原子符号与构成

(2)粒子中的“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
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
U
C
H
H
O
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。
注意：相对原子质量的分类
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%＋……
[辨易错]
(1)任何原子都有质子、中子和电子。 (　　)
(2)质子数相同的粒子相应的元素一定是同一种元素。 (　　)
(3)任何阴、阳离子中均含有电子。 (　　)
(4)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。 (　　)
(5)核聚变如H＋H―→He＋n，因为有新粒子生成，所以该变化是化学变化。 (　　)
(6)H2、D2、HD均为氢元素的不同单质，三者属于同素异形体。 (　　)
[答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
3．核外电子排布
(1)核外电子排布规律

(2)原子或离子结构示意图

(3)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，表现出金属性，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。
[深思考]
结构示意图为的粒子有哪几种？讨论说明。
[答案]　当x＝18时，代表原子(氩原子)；
当x>18时，代表的是阳离子(K＋、Ca2＋等)；
当xBr2>Cl2>F2。
(2)氢键
①定义：分子间存在的一种比范德华力大的分子间作用力，不是化学键。
②存在与特点：分子间存在氢键的物质(如H2O、HF、NH3)在同主族氢化物中熔、沸点反常的高，如H2O>H2S，HF>HCl。
[辨易错]
(1)任何分子之间均存在范德华力和氢键。 (　　)
(2)干冰升华克服了范德华力。 (　　)
(3)熔点Cl2X，因此X、Y、Z为第二周期元素，W为第三周期元素，结合(ZXY)2的结构式可知，X为C，Y为N，Z为O，X最外层电子数为4，故W为Al。X的氢化物很多，沸点可能大于Z的氢化物，C项错误。]

物质结构确定元素的思维模板


　结构化学用语的规范书写

最新考试大纲明确要求考生：“熟记并正确书写常见元素的名称、符号、离子符号；掌握原子结构示意图、电子式、分子式、结构式和结构简式等表示方法”。所以对“一图五式”的强化，符合学科素养和考试说明的要求，是学生规范答题的重要一环。 体现了“微观探析与模型认知”的核心素养。

1．结构示意图
(1)原子结构示意图：如
(2)离子结构示意图：如
2．电子式
(1)电子式
在元素符号周围用“·”或“×”来代表原子的最外层电子的式子。
(2)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，相同原子电子式可以合并，右边是离子化合物的电子式，中间用“―→”连接。如NaCl：。
②共价化合物：左边是原子的电子式，相同原子电子式可合并，右边是共价化合物的电子式，中间用“―→”连接。
如。
3．结构式
用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。结构式用“—”“===”“≡”分别表示1、2、3对共用电子，结构式可以在一定程度上反映真正的分子结构和性质，但不能表示空间构型，如甲烷分子是正四面体，而结构式为，但不能认为碳原子和四个氢原子都在同一平面上。
4．结构简式
对于有机物，结构式比较复杂，可将结构式进行简化，简化原则①同一个碳上的氢原子合并，②依次相连的相同基团可以合并，③连同一个碳上的相同基团可以合并，④官能团不能省略。如葡萄糖：CH2OH(CHOH)4CHO。

题型1　原子符号与结构示意图
1．写出下列原子符号：
中子数为18的氯原子 ，氘 ，无中子的原子 。
[答案]　Cl　H或D　H
2．写出下列结构示意图
Cl ；Cl－ ；
Ca ；Ca2＋ 。

题型2　电子式的书写
3．书写下列物质的电子式：
(1)Mg ，S 。
(2)Na＋ ，Cl－ ，NH ，H3O＋ ，OH－ ，—OH ，—NH2 ，SCN－ 。
(3)Cl2 ，N2 。
(4)Na2S ，Na2O2 ，NaOH ，NH4Cl ，NaH ，CaF2 ，NaBH4 。
(5)NH3 ，CO2 ，CH3Cl ，H2O2 ，C2H4 ，PCl3 ，CS2 ，HCN ，N2H4 ，COCl2 。
(6)化合物乙的球棍模型为“”，写出乙的电子式： 。



4．用电子式表示下列物质的形成过程：
(1)MgBr2： 。
(2)H2O： 。
(3)H2： 。
(4)Na3N： 。

5．下列粒子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构的是 (填序号)。
①BF3　②NCl3　③H3O＋　④SiCl4　⑤PCl3　⑥PCl5　⑦NO2　⑧XeF4　⑨SO2　⑩HClO　⑪N2　⑫N2H4　⑬CO2
[答案]　②④⑤⑪⑬

(1)电子式书写“六项”注意
①单一原子形成的简单阳离子，其离子符号就是该阳离子的电子式。“[　]”在所有的阴离子、复杂的阳离子中出现。
②在化合物中，如果有多个阴、阳离子，阴、阳离子必须是相隔的，即不能将两个阴离子或两个阳离子写在一起。
③不要漏写未成键的电子。
④不要弄错原子间的连接。
⑤在用电子式表示物质形成的过程时，由于不是化学方程式，所以不能出现“===”。“―→”前是原子的电子式，“―→”后是物质的电子式。
(2)“8e－”结构的判断技巧
①最外层电子数＋|化合价|＝8的原子均达到8e－稳定结构。
②含氢化合物中的氢原子一定不是8e－稳定结构。
③含稀有气体元素的化合物中不是8e－稳定结构。
题型3　共价分子结构式、结构简式和空间构型名称书写
6．(1)CH4、NH3、H2O2、N2H4的结构式分别为
、 、 、 。
(2)乙酸的结构式为 ，结构简式为 ；次氯酸的结构式为 。
(3)乙烯、乙醇的结构简式分别为 、 。
(4)苯、硝基苯的结构简式分别为 、 。
(5)葡萄糖的分子式为 ，结构简式为 。
(6)CO2、H2O、CH4、NH3的空间构型分别为 、 、 、 。
(7)淀粉的分子通式为 ，聚乙烯的结构简式为 。


[真题验收]
1．(2020·全国卷Ⅰ，T11)1934年约里奥­居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X，得到核素Y，开创了人造放射性核素的先河：
X＋He―→Y＋n
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
B　[由X＋He―→Y＋n可得W＋4＝30＋1，则W＝27，设X的最外层电子数为x，结合题给信息可知，x＋x＋2＝8，解得x＝3，又由X为金属原子，可得Z＝13，X为Al，Y为P。
Al的相对原子质量为27，A项错误；X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，如H3PO3和H3PO4等，D项错误。]
2.(2020·全国卷Ⅱ，T13)一种由短周期主族元素组成的化合物(如图所示)，具有良好的储氢性能，其中元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大、且总和为24。下列有关叙述错误的是(　　)

A．该化合物中，W、X、Y之间均为共价键
B．Z的单质既能与水反应，也可与甲醇反应
C．Y的最高化合价氧化物的水化物为强酸
D．X的氟化物XF3中原子均为8电子稳定结构
D　[由题意，4种短周期主族元素中，Z的原子序数最大，且能形成Z＋，则Z为钠元素，W的原子序数最小，且形成一个化学键，则W为氢元素，再由4种元素的原子序数之和为24，可知X与Y的原子序数之和为12，结合题给化合物中X与Y的成键数，可知X为硼元素，Y为氮元素。
从该化合物的成键情况可确定H、B、N之间均为共价键，A项正确；Na为活泼金属，既能与水反应，又能与CH3OH发生置换反应生成H2，B项正确；氮元素的最高价氧化物对应的水化物为HNO3，是典型的强酸，C项正确；BF3中硼原子不满足8电子稳定结构，D项错误。]
3．(2019·全国卷Ⅰ)科学家合成出了一种新化合物(如图所示)，其中W、X、Y、Z为同一短周期元素，Z核外最外层电子数是X核外电子数的一半，下列叙述正确的是(　　)

A．WZ的水溶液呈碱性
B．元素非金属性的顺序为X>Y>Z
C．Y的最高价氧化物的水化物是中强酸
D．该新化合物中Y不满足8电子稳定结构
C　[W、X、Y、Z为同一短周期元素，可能同处于第二或第三周期，观察新化合物的结构示意图可知，X为四价，X可能为C或Si。若X为C，则Z核外最外层电子数为C原子核外电子数的一半，即为3，对应B元素，不符合成键要求，不符合题意，故X为Si，W能形成＋1价阳离子，可推出W为Na元素，Z核外最外层电子数为Si原子核外电子数的一半，即为7，可推出Z为Cl元素。Y能与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子达到8电子稳定结构，说明Y原子最外层有5个电子，进一步推出Y为P元素，即W、X、Y、Z分别为Na、Si、P、Cl元素。A项，WZ为NaCl，其水溶液呈中性，错误；B项，元素非金属性：Cl>P>Si，错误；C项，P的最高价氧化物的水化物为H3PO4，是中强酸，正确；D项，P原子最外层有5个电子，与2个Si原子形成共价键，另外得到1个电子，在该化合物中P元素满足8电子稳定结构，错误。]
4．(2018·全国卷Ⅱ)W、X、Y和Z为原子序数依次增大的四种短周期元素。W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体；Y的周期数是族序数的3倍；Z原子最外层的电子数与W的电子总数相同。下列叙述正确的是(　　)
A．X与其他三种元素均可形成两种或两种以上的二元化合物
B．Y与其他三种元素分别形成的化合物中只含有离子键
C．四种元素的简单离子具有相同的电子层结构
D．W的氧化物对应的水化物均为强酸
A　[根据W与X可生成一种红棕色有刺激性气味的气体，可知该气体为NO2，因原子序数递增可知W和X分别为N元素和O元素；结合Y的周期数是族序数的3倍，且Y为短周期元素，则Y只能为Na元素；根据Z原子最外层的电子数与W原子的电子总数相同，且Z为短周期元素可知Z为Cl元素。]
[新题预测]
萝卜硫素(结构如图所示)是具有抗癌和美容效果的天然产物之一。该物质由H(氢)、W、X、Y、Z五种短周期主族元素构成，已知这五种元素的原子序数依次增大，Y、Z原子核外最外层电子数相等。下列有关说法正确的是(　　)

A．Y与Z具有相同的最高正化合价
B．X和Z的简单氢化物水溶液均呈酸性
C．WYZ分子中各原子最外层都满足8电子稳定结构
D．W、X、Y三种元素的最简单氢化物热稳定性最大的是W的最简单氢化物
C　[由萝卜硫素的名称及题给萝卜硫素的结构简式可知，萝卜硫素中含有H、C和S元素，结合题给结构简式中各原子形成的化学键数目和题给信息，可知Z为S，Y为O，W为C，X为N。选项A，O元素无最高正价，A说法错误；选项B，NH3的水溶液呈碱性，H2S的水溶液呈酸性，B说法错误；选项C，COS的结构式为O===C===S，各原子最外层均达到8电子稳定结构，C说法正确；选项D，C、N、O为同一周期主族元素，其非金属性依次增强，最简单氢化物的热稳定性依次增大，D说法错误。]