高考化学一轮复习考点过关练习考点24 原子结构(含解析)

这是一份高考化学一轮复习考点过关练习考点24 原子结构(含解析)，共16页。试卷主要包含了微粒的组成与结构，核外电子排布等内容，欢迎下载使用。

考点24 原子结构

一、微粒的组成与结构
1．原子的构成

2．原子内的等量关系
（1）质量数(A)=质子数+中子数
（2）质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数
3．同位素、核素
（1）概念辨析

（2）同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。
（3）常见的重要核素及其应用
核素





用途
核燃料
用于考古断代
制氢弹
示踪原子
4．同位素、同素异形体、同分异构体、同系物

同位素
同素异形体
同分异构体
同系物
概念
质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同原子之间互为同位素
同种元素组成的结构不同的单质之间互为同素异形体
分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称同系物
对象
原子之间
单质之间
一般为有机
化合物之间
有机化合物之间
化学
性质
几乎完全相同
相似，一定条件下可以相互转变
可能相似也可能不同
相似
实例

金刚石与石墨、C60；
红磷与白磷
CH3COOH
与
HCOOCH3
甲烷、乙烷、丙烷；乙烯、丙烯；甲酸、乙酸
二、核外电子排布
1．核外电子排布规律

2．原子结构示意图

3．1～18号元素原子结构的特点归纳
（1）原子核中无中子的原子：H。
（2）最外层有1个电子的元素：H、Li、Na。
（3）最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He。
（4）最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。
（5）最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；最外层电子数是次外层3倍的元素：O；最外层电子数是次外层4倍的元素：Ne。
（6）电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。
（7）电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。
（8）次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。
（9）内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。
（10）电子层数是最外层电子数2倍的元素：Li。
（11）最外层电子数是电子层数2倍的元素：He、C、S。
（12）最外层电子数是电子层数3倍的元素：O。

考向一 原子中各种微粒数目之间的关系及计算

典例1 现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②NH、H3O＋、OH－；③C、O、CN－；④PO、SO、ClO。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
【解析】阳离子：电子总数＝质子总数－所带的电荷总数；阴离子：电子总数＝质子总数＋所带的电荷总数。①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都等于14，原子数不等；②NH、H3O＋、OH－的原子数和质子数不等，电子数都为10；③C、O、CN－的原子数和电子数都相等，质子数不同；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

1．下列说法正确的是
①1H、2H、3H为三种不同的核素　②1H、2H、3H互为同位素　③1H、2H、3H互为同素异形体　④114号元素位于周期表第七周期ⅤA族　⑤氢元素质量数为1　⑥同位素的“同位”指核素的质子数相同，在元素周期表中占相同的位置　⑦互为同位素的原子性质相同
A．①②④⑥⑦ B．①②③⑤⑥
C．①②⑥ D．①②③⑥⑦

考向二 核外电子排布规律

典例1 X、Y、Z、W是短周期主族元素，原子序数依次增大。X是原子半径最小的元素；Y元素原子的最外层电子数是电子层数的2倍；Z元素的－1价阴离子、W元素的＋3价阳离子的核外电子排布均与氖原子相同。下列说法正确的是
A．X的三种核素为氕、氘、氚，三者均含有中子和质子
B．W离子结构示意图为
C．X与Y只能形成一种化合物
D．Z的氢化物的水溶液与SiO2可以反应
【解析】由题可知X为H，Y为C，Z为F，W为Al。
【答案】D

2．短周期主族元素W、X、Y、Z原子序数依次增大，W原子的最外层电子数是X原子最外层电子数的两倍，质子数比X原子少5个，Y原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，Z和W在同一主族。下列说法正确的是
A．原子半径：W B．X2W3和YW2既溶于强碱溶液，也溶于强酸
C．简单气态氢化物的热稳定性：Y D．Z元素的最高价氧化物对应水化物的分子中存在非极性共价键
短周期元素原子核外电子排布的特征

Be

C
O←最外层电子数是次外层电子数的3倍
Ne←最外层电子数是次外层电子数的4倍

考向三 “等电子微粒”的判断与应用

典例1 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－＋H2O
②OH－>HS－(答案合理即可)
（3）CH3—CH3、CH3—F、CH3—OH(任写两个)

3．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

推断10e−和18e−微粒的思维模型
1．10电子微粒

2．18电子微粒
（1）
（2）“双九”微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3的相互组合，如：F2、H2O2、N2H4、C2H6、CH3F、CH3OH、CH3NH2。


1．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
2．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．、、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∶3
D．电解一定量的时，阴、阳两极所得气体的质量之比约为2∶9
3．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
4．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
5．设X、Y、Z代表元素周期表中前4周期的三种元素，已知X+和Y-具有相同的电子层结构；Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9；Y和Z两种元素可形成含4个原子核、42个电子的负一价阴离子。下列说法不正确的是
A．元素Z的气态氢化物分子中含有10个电子
B．元素Y的气态氢化物分子中含有18个电子
C．元素Z与元素X形成的化合物X2Z中离子都达到稳定结构
D．元素Y、Z组成的化合物属于离子化合物
6．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ω g R原子完全转化为R2−时，含有电子的物质的量是
A． mol B． mol
C． mol D． mol
7．短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍。下列有关这四种元素的相关叙述正确的是
A．X的三种核素中均含有质子和中子
B．X与R组成的化合物溶于水呈碱性
C．R的离子结构示意图为
D．Y与Z可形成两种氧化物
8．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_________________________。
9．元素X、Y、Z、M、N均为短周期主族元素，且原子序数依次增大。已知Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，M元素原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，且M原子的质子数是Y原子的2倍；N-、Z+、X+的半径逐渐减小；化合物XN在常温下为气体。
据此回答下列问题。
（1）写出Z与N形成的化合物的电子式________________。 
（2）X与Y可分别形成10电子和18电子的分子，写出该18电子分子转化成10电子分子的化学方程式________________(分解反应)。 
（3）如图表示由上述元素组成的两种气体分子在一定条件下的密闭容器中充分反应前后的转化关系，请写出该转化过程的化学方程式：________________。 

（4）A、B均为由上述五种元素中的三种元素组成的强电解质，且组成元素的原子个数之比为1∶1∶1。若在各自的水溶液中，A能抑制水的电离，B能促进水的电离，则A的化学式为______________，B的化学式为______________。

1．[2019江苏] 反应NH4Cl+NaNO2NaCl+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：
B．N2的结构式：N=N
C．Na+的结构示意图：
D．H2O的电子式：
2．[2018江苏]用化学用语表示 NH3+ HClNH4Cl中的相关微粒，其中正确的是
A．中子数为8 的氮原子： B．HCl 的电子式：
C．NH3的结构式： D．Cl−的结构示意图：
3．[2018新课标Ⅲ]下列叙述正确的是
A．24 g 镁与27 g铝中，含有相同的质子数
B．同等质量的氧气和臭氧中，电子数相同
C．1 mol重水与1 mol水中，中子数比为2∶1
D．1 mol乙烷和1 mol乙烯中，化学键数相同
4．[2017北京]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
5．[2016·江苏]下列有关化学用语表示正确的是
A．中子数为10的氧原子：
B．Mg2+的结构示意图：
C．硫化钠的电子式：
D．甲酸甲酯的结构简式：C2H4O2
6．[2015·上海]中国科学技术名词审定委员会已确定第116号元素Lv的名称为。关于的叙述错误的是
A．原子序数116　　　　　　 B．中子数177
C．核外电子数116 D．相对原子质量293

变式拓展

1．【答案】C
【解析】1H、2H、3H，质子数均为1，中子数分别为0、1、2，是氢元素的三种不同的核素，故①正确；1H、2H、3H是氢元素的三种不同的核素，互为同位素，故②正确；1H、2H、3H是三种不同的核素，不是单质，因此不是同素异形体，故③错误；114号元素位于周期表第七周期ⅣA族，故④错误；质量数是指某种原子的质子数与中子数之和，对元素无意义，⑤错误；同位素的“同位”指核素的质子数相同，在元素周期表中占相同的位置，故⑥正确；互为同位素的原子化学性质相同，物理性质不同，故⑦错误。
2．【答案】C
【解析】W原子的最外层电子数是X原子最外层电子数的两倍，质子数比X少5，则应为第二周期元素，X为第三周期元素，设W的最外层电子数为2x，则X的最外层电子数为x，则有(2+8+x)−5=2+2x，x=3，则W的原子序数为8，为O元素，X的原子序数为13，为Al元素，Z和W在同一主族，则Z为S元素；Y原子的最外层电子数是次外层电子数的一半，则为C或Si元素，由于Y的原子序数大于O，所以Y为Si；电子层数越多，原子半径越大，电子层数相同时，原子序数越大半径越小，则原子半径：W 3．【答案】D
【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。
考点冲关

1．【答案】D
【解析】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。
2．【答案】D
【解析】本题以科技知识为背景，重点考查同位素、同素异形体等概念，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，、、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。
3．【答案】C
【解析】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。
4．【答案】C
【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。
5．【答案】D
【解析】由“X+和Y-具有相同的电子层结构”知X+和Y-的最外层都是8电子，推知X为ⅠA族元素、Y为ⅦA族元素；又因“Z元素的原子核内质子数比Y元素的原子核内质子数少9”，故Y为氯、Z为氧、X为钾。水分子中含有10个电子，氯化氢分子中含有18个电子，K2O中的钾离子、氧离子均达到最外层8电子稳定结构，氯、氧组成的化合物为共价化合物。
6．【答案】D
【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ω g R原子的物质的量为 mol，所以形成的R2−含有的电子的物质的量为mol，故选D。
【名师点睛】求一定质量的某物质中微粒数的答题模板

7．【答案】D
【解析】短周期主族元素X、Y、Z、R的原子序数依次增大，核电荷数之和为36；X、Z原子的最外层电子数之和等于Y原子的次外层电子数；R原子的质子数是Y原子质子数的两倍，由原子序数关系可知X、Z原子的最外层电子数之和应为2，Y原子的次外层电子数为2，则X为H元素，Z为Na元素，Y为O元素，R为S元素。
8．【答案】（1）S　Cl　K　Ca
（2）
（4）2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O
（5）S＋2H2SO4(浓)3SO2↑＋2H2O
【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。
9．【答案】（1）
（2）2H2O22H2O+O2↑
（3）2SO2+O22SO3
（4）NaOH　NaClO或NaHS
【解析】根据Y元素原子最外层电子数与核外电子总数之比为3∶4，则Y是O；M元素原子的最外层电子数与次外层电子数之比为3∶4，则M是S；N为短周期主族元素，原子序数大于S，N为Cl；根据化合物XN在常温下为气体，推断X为H；根据N-、Z+、X+的半径逐渐减小，推断Z为Na。
（1）Na与Cl形成的化合物是NaCl，其电子式为
（2）H与O形成的10电子分子是H2O，形成的18电子分子是H2O2，二者之间的转化为2H2O22H2O+O2↑。
（3）由图示可知图中表示的是SO2与O2反应生成SO3，即2SO2+O22SO3。
（4）A能抑制水的电离，且三种元素的原子个数比为1∶1∶1，则A是NaOH；B能促进水的电离，则是能水解的盐，且组成元素的原子个数比也为1∶1∶1，则是NaClO或NaHS。
直通高考

1．【答案】D
【解析】
【分析】此题考查化学用语，化学用语包括：化学式，结构式，电子式，原子（或离子）结构示意图以及不同核素的表达等，根据各化学用语的书写要点分析。
【详解】A．核素的表达式中A表示X原子的质量数，Z表示X原子的质子数，则中子数=A-Z，中子数为18的氯原子为，A项错误；
B．氮原子最外层电子数为5，还需要3个电子（或形成3对共用电子对）达到8电子稳定结构，所以两个氮原子共用3对电子，氮气的结构式为N≡N，B项错误；
C．钠原子的核外有11个电子，钠离子是由钠原子失去一个电子形成的，则钠离子核外有10个电子，Na+的结构示意图为，C项错误；
D．氧原子最外层有6个电子，两个氢原子分别和氧原子形成1对共用电子对，D项正确。故选D。
2．【答案】C
【解析】A项，中子数为8的氮原子的质量数为15，表示为，A项错误；B项，HCl中只含共价键，HCl的电子式为，B项错误；C项，NH3中含3个N-H键，NH3的结构式为，C项正确；D项，Cl-最外层有8个电子，Cl-的结构示意图为，D项错误；故选C。
点睛：本题考查化学用语，侧重考查原子结构、离子结构示意图、电子式和结构式，注意它们之间的区别是解题的关键，如原子结构示意图与离子结构示意图的区别、共价化合物和离子化合物电子式的区别、电子式与结构式的区别等。
3．【答案】B
【解析】本题考查的是物质结构，需要先分析该物质中含有的微观粒子或组成的情况，再结合题目说明进行计算。
A．1个Mg原子中有12个质子，1个Al原子中有13个质子。24 g镁和27 g铝各自的物质的量都是1 mol，所以24 g镁含有的质子数为12 mol，27 g铝含有的质子的物质的量为13 mol，选项A错误。
B．设氧气和臭氧的质量都是Xg，则氧气（O2）的物质的量为mol，臭氧（O3）的物质的量为mol，所以两者含有的氧原子分别为×2=mol和×3=mol，即此时氧气和臭氧中含有的氧原子是一样多的，而每个氧原子都含有8个电子，所以同等质量的氧气和臭氧中一定含有相同的电子数，选项B正确。
C．重水为，其中含有1个中子，含有8个中子，所以1个重水分子含有10个中子，1 mol重水含有10 mol中子。水为，其中没有中子，含有8个中子，所以1个水分子含有8个中子，1 mol水含有8 mol中子。两者的中子数之比为10：8=5：4，选项C错误。
D．乙烷（C2H6）分子中有6个C－H键和1个C－C键，所以1 mol乙烷有7 mol共价键。乙烯（C2H4）分子中有4个C－H键和1个C＝C，所以1 mol乙烯有6 mol共价键，选项D错误。
点睛：本题考查的是物质中含有的各种粒子或微观结构的问题，一般来说先计算物质基本微粒中含有多少个需要计算的粒子或微观结构，再乘以该物质的物质的量，就可以计算出相应结果。
4．【答案】D
【解析】元素周期表中第七周期0族应当排列118号元素。A、117号元素位于118号左侧即ⅦA族，所以Ts是第七周期第ⅦA族元素，A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，B正确；C、元素周期表同一列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，C正确；D、中子数为176的Ts核素，其质量数为176+117=293，所以这种核素符号是，D错误。答案选D。
【名师点睛】明确元素周期表的结构以及编制原则是解答的关键，元素周期表每一周期元素种类依次为2、8、8、18、18、32、32（周期表未排满），则每一周期最后一种惰性气体原子序数依次为2、10、18、36、54、86、118，因此只要记住了稀有气体元素的原子序数，就可由主族元素的原子序数推出主族元素的位置。即（1）若比相应的稀有气体元素多1或2，则应处在下周期的第ⅠA族或第ⅡA族，如88号元素：88－86＝2，则应在第七周期第ⅡA族；（2）若比相应的稀有气体元素少1～5时，则应处在同周期的第ⅦA族～第ⅢA族，如84号元素应在第六周期第ⅥA族；（3）若预测新元素，可与未发现的稀有气体元素(118号)比较，按上述方法推测知：117号元素应为第七周期第ⅦA族。
5．【答案】B
【解析】A、在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数。因为质子数和中子数之和是质量数，因此中子数为10的氧原子可表示为，A错误；B、Mg2+的质子数是12，核外电子数是10，则镁离子的结构示意图为可表示为；B正确；C、硫化钠为离子化合物，含有离子键，电子式为，C错误；D、甲酸甲酯的结构简式为HCOOCH3，D错误。答案选B。
6．【答案】D
【解析】A．元素符号左下角表示的是原子核内的质子数，原子核内的质子数等于该元素的原子序数，所以该元素的原子序数是116，正确。B．在元素符号的左上角表示的是该元素原子的质量数，质量数就是质子数与中子数的和，所以该原子的中子数是293－116=177，正确。C．对于元素的原子来说，原子核内的质子数等于原子核外的电子数，等于元素的原子序数，所以该原子的原子核外电子数116，正确。D．293只表示该同位素原子的质量数，由于不知道该元素有几种同位素原子，各种同位素原子的含量是多少，因此不能确定该元素的相对原子质量，错误。