高三化学一轮 第五章 第1讲 原子结构

第1讲原子结构[考纲要求]1.掌握元素、核素、同位素、相对原子质量、相对分子质量、原子构成、原子核外电子排布的含义。2.掌握原子序数、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.掌握1～18号元素的原子结构示意图的表示方法。考点一原子构成1．构成原子的微粒及作用2．微粒之间的关系(1)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。3．一个信息丰富的符号深度思考1．有5种单核粒子，它们分别是4019□、4018□、4019□＋、4020□2＋、4120□(“□”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有________种。答案3解析质子数决定元素种类，质子数有19、18、20共3种，所以B正确。2．(1)4822Ti的质子数为________、中子数为________、电子数为________、质量数为________。(2)27Al3＋的质子数为________、中子数为________、电子数为________、质量数为________。(3)35Cl－的质子数为________、中子数为________、电子数为________、质量数为________。答案(1)22262248(2)13141027(3)17181835题组一粒子中微粒关系的判断1．下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是()A．D3O＋B．Li＋C．OD－D．OH－答案D2．现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子层结构相同，则a与下列式子有相等关系的是()A．b－m－nB．b＋m＋nC．b－m＋nD．b＋m－n答案B规避3个易失分点(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、阳离子中；(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－。题组二物质中某种微粒量的计算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ωgR原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是()A.m－n－2ω·mmolB.ωm－nnmolC．ω(m－n－2m)molD．ω(m－n＋2m)mol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ωgR原子的物质的量为ωmmol，所以形成的R2－含有的电子为ωm(m－n＋2)mol，故选D。4．某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是()A.aA＋m(A－N＋m)molB.aA(A－N)molC.aA＋m(A－N)molD.aA(A－N＋m)mol答案A解析X原子的质子数为(A－N)，一个HmX中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX的摩尔质量为(A＋m)g·mol－1，所以agHmX中所含质子的物质的量为aA＋m(A－N＋m)mol。求一定质量的某物质中微粒数的答题模板物质的质量―――――――――→÷摩尔质量来自质量数物质的量――――――――――――――→×一个分子或离子中含某粒子个数指定粒子的物质的量――→×NA粒子数考点二元素核素同位素1．元素、核素、同位素的概念及相互关系2．同位素的性质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。3．几种重要的核素核素23592U146C21H31H188O用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子4.相对原子质量(1)定义：以12C原子质量的1/12(约1.66×10－27kg)作为标准，其他原子的质量跟它比较所得的值。其国际单位制(SI)单位为1，符号为1(单位1一般不写)。(2)诸量比较①原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。如：一个Cl2分子的m(Cl2)＝2.657×10－26kg。②核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量，如35Cl为34.969,37Cl为36.966。③核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该核素的质量数相等。如：35Cl为35，37Cl为37。④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%。⑤元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其丰度的乘积之和。注意(1)核素相对原子质量不是元素的相对原子质量。(2)通常可以用元素近似相对原子质量代替元素相对原子质量进行必要的计算。深度思考1．如下是四位同学学习原子结构知识后，对这节内容的认识，你认为不正确的是()答案C2．(1)1H、2H、3H三种微粒都属于________，因为它们是具有相同______________的同一类原子。(2)在11H、21H、31H、126C、136C、146C、147N、157N中，核素、元素的种数分别为______种、______种。(3)126C、136C、146C的关系为__________，因为它们是具有____________________的同一元素的不同原子。其化学性质几乎完全相同。答案(1)氢元素核电荷数(质子数)(2)83(3)互为同位素相同的质子数和不同的中子数题组一以同位素为核心的概念辨析1．据2012年2月6日中新网报道，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23894Pu的说法正确的是()A.23894Pu和24094Pu的质子数之差为2B.23894Pu和24094Pu是两种不同的核素C.23894Pu的中子数与质子数之差为144D.23894Pu和24094Pu互为同素异形体答案B解析23894Pu和24094Pu的质量数之差为2，A错误；23894Pu和24094Pu的质子数均为94，中子数(或质量数)不同，属于钚的两种核素，B正确；23894Pu的中子数与质子数之差为50，C错误；23894Pu和24094Pu互为同位素，D错误。2．由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的4526Fe原子，下列说法不正确的是()A．可以用KSCN溶液检验4526FeCl3和5626FeCl3B.4526Fe与5626Fe的电子数相同C.4526Fe与5626Fe互为同位素D.4526Fe的中子数小于质子数答案A解析同位素的化学性质基本相同，A项错误；5626Fe和4526Fe的电子数均为26，B项正确；根据同位素的定义，4526Fe与5626Fe互为同位素，C项正确；4526Fe的中子数为45－26＝19，D项正确。题组二核变化与核能利用3．核能的和平利用对于完成“节能减排”的目标有着非常重要的意义。尤其是核聚变，因其释放能量大，无污染，成为当前研究的一个热门课题。其反应原理为21H＋31H―→42He＋10n。下列说法中正确的是()A．D和T是质量数不同，质子数相同的氢的两种元素B．通常所说的氢元素是指11HC.11H、21H、31H是氢的三种核素，互为同位素D．这个反应既是核反应，也是化学反应答案C解析11H、21H和31H的质子数相同，中子数不同，属于同种元素的不同核素，C正确，A、B错误；该反应中没有新物质生成，D错误。题组三相对原子质量的含义及辨析4．16O中的“16”表示的含义是()①氧元素的相对原子质量②氧元素的一种同位素的近似相对原子质量③氧元素的近似相对原子质量④氧元素的一种同位素的质量数A．①③B．②④C．①④D．②③答案B解析元素的相对原子质量是该元素的各种同位素的相对原子质量(Mi)与其丰度(n%)乘积的和的值，故①错误；同位素的相对原子质量是该同位素一个原子的绝对质量与12C质量的1/12的比值。同位素的近似相对原子质量是该同位素一个原子的绝对质量与12C质量的1/12的比值的近似整数倍，在数值上与同位素的质量数相等。因此，②、④正确；元素的近似相对原子质量是各同位素的近似相对原子质量(即质量数)与其丰度乘积的和值，③错误。5．某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是()A．它是副族元素B．它是第六周期元素C．它的原子核内有63个质子D．它的一种同位素的核内有89个中子答案D解析核外电子数等于其质子数，C项正确；用质子数分别减去各周期所含有的元素种类数，63－2－8－8－18－18＝9，显然其是第六周期从左到右的第9种元素，而第六周期中包含镧系，所以它应属于副族，A、B项均正确；由于存在同位素，所以其相对原子质量应是同位素的平均值，而不代表其中一种元素的质量数，故中子数不能用152－63＝89来计算，D项错。规避同位素、核素概念理解的5个易错点(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素；(2)有多少种核素就有多少种原子；(3)同位素：“位”即核素的位置相同，在元素周期表中占同一个位置；(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H与31H；也可能具有相同的中子数，如146C与168O；也可能具有相同的质量数，如146C与147N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如11H与126C。(5)核变化不属于物理变化，也不属于化学变化。考点三核外电子排布1．电子层的表示方法及能量变化2．核外电子排布规律(1)能量最低原则核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。(2)分层排布原则①每层最多容纳的电子数为2n2个。②最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。③次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。3．熟记常见的等电子微粒(1)常见“10e－”微粒①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4；②阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NH＋4；③阴离子：F－、O2－、OH－、NH－2。(2)常见“18e－”微粒①分子：Ar、HCl、H2S、H2O2、F2、C2H6、CH3OH；②阳离子：K＋、Ca2＋；③阴离子：Cl－、S2－、HS－。(3)其他等电子微粒①“14e－”：Si、N2、CO、C2H2、C2－2；②“16e－”：S、O2、C2H4、HCHO。深度思考下图为四种粒子的结构示意图，完成以下填空：A.B.C.D.(1)属于阳离子结构的粒子是________(填字母序号，下同)。(2)B粒子的半径________C粒子的半径(填“大于”、“小于”或“等于”)。(3)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的原子结构示意图可能是________。答案(1)B(2)小于(3)D题组一核外电子排布规律的简单应用1．两种元素原子X和Y，X原子的M层比Y原子的M层少3个电子，Y原子的L层电子数恰好是X原子L层电子数的两倍，则X、Y分别是()A．硅原子和钠原子B．硼原子和氮原子C．氮原子和碳原子D．碳原子和铝原子答案D解析由于Y原子的M层电子比X原子的M层电子多3个电子，说明Y的M层电子数至少有3个，那么Y的L层必定有8个电子，则X的L层只有4个电子，M层无电子。由此推出Y的核外电子总数为13，X的核外电子总数为6。所以X、Y的核电荷数分别是6和13，即为碳原子和铝原子。2．原子的核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数为2n2－1。下列有关X的说法中不正确的是()A．X能形成化学式为X(OH)3的碱B．X能与某些金属元素形成化合物C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数D．X可能形成化学式为KXO3的盐答案A解析符合题意的元素X可能是氮或氯元素，A项不正确。3．已知X、Y、Z都是短周期元素，它们的原子序数依次增大，X原子