原子结构（热点讲义）教师讲解版

文档来源网络整理侵权必删PAGE12022届高考化学一轮复习热点题型归纳与变式训练专题15原子结构【考向预测】1.高考的考查主要以选择题单个选项形式出现。2.原子结构高考考查力度不是很大,命题角度主要围绕以下几个方面:一是元素、核素和同位素的概念及性质;二是原子结构及各粒子“量”之间的关系;三是8e-结构判断及等电子微粒的判断和应用。【专题导航】热点题型一：原子的构成热点题型二：元素、核素、同位素的概念辨析热点题型三：两种相对原子质量热点题型四：核外电子排布与元素性质的关系热点题型五：寻找“等电子”粒子的思维方法【题型归纳】热点题型一：原子的构成【知识清单】1．原子的构成eq\a\vs4\al(原子,\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子Z个——决定元素的种类,中子[A－Z个]\o(\s\up7(在质子数确定后),\s\do5(决定原子种类)))),\a\vs4\al(核外,电子)Z个——最外层电子数决定元素的化学性质))2.微粒之间的关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；②原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；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注意：(1)原子中不一定都含有中子，如eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H中没有中子。(2)破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F和OH－。【例1】下列对于如图元素符号角标的说法，错误的是A．X原子的中子数为AB．该元素的原子序数为ZC．若右上角标为2-，则表示该元素的离子带两个单位负电荷D．X原子的核外电子数为Z【答案】A【详解】A．X原子的中子数应为A－Z，A错误；B．原子序数等于质子数，故该元素的原子序数为Z，B正确；C．右上角标为电荷数，故若右上角标为2-，则表示该元素的离子带两个单位负电荷，C正确；D．原子的核外电子数等于质子数，故X原子的核外电子数为Z，D正确；故选A。【例2】“嫦娥五号”成功着陆月球，实现了中国首次月球无人采样返回。月壤中的可用于于核聚变，下列说法正确的是A．和核外电子数相等B．和是同种核素C．和中子数相等D．由组成的单质为【答案】A【详解】A．和的质子数相同，核外电子数相等，故A正确；B．和的质子数相同，中子数不同，是两种不同的核素，故B错误；C．和的质子数相同，中子数不同，故C错误；D．稀有气体的单质是单原子分子，故D错误；故选A。【变式1】U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。U的浓缩一直为国际社会所关注。下列有关U的说法中正确的是A．U原子核中含有92个中子 B．U原子核外有143个电子C．U与U互为同位素 D．U与U互为同素异形体【答案】C【详解】A．U原子核中含有235-92=143个中子，A错误；B．U原子核中含有92个质子，核外有92个电子，B错误；C．U与U质子数相同，质量数不同，为同种元素的不同元素，互为同位素，C正确；D．同素异形体是指同种元素形成的不同单质，U与U是两种核素，互为同位素，D错误；答案为C。【变式2】已知阳离子M2+的原子核内有n个中子，M原子的质量数为A，则mgM2+中所含电子的物质的量是A．(A-n-2)/Ammol B．m(A-n)/nmol C．m(A-n-2)/Amol D．m(A-n+2)/Amol【答案】C【详解】M原子的中子数为n，质量数为A，则其质子数为(A-n)，则M2+离子的电子数为(A-n-2)，mgM2+的物质的量为mol，则mgM2+中所含电子的物质的量为mol，故选C。热点题型二：元素、核素、同位素的概念辨析【知识清单】1.元素、核素、同位素的比较2.氢元素的三种核素eq\o\al(1,1)H：名称为氕，不含中子；eq\o\al(2,1)H：用字母D表示，名称为氘或重氢；eq\o\al(3,1)H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。3.几种重要的核素的用途核素eq\o\al(235,92)Ueq\o\al(14,6)Ceq\o\al(2,1)Heq\o\al(3,1)Heq\o\al(18,8)O用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子注意：(1)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。(2)不同的核素可能具有相同的质子数，如eq\o\al(1,1)H与eq\o\al(3,1)H；也可能具有相同的中子数，如eq\o\al(14,6)C与eq\o\al(16,8)O；也可能具有相同的质量数，如eq\o\al(14,6)C与eq\o\al(14,7)N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如eq\o\al(1,1)H与eq\o\al(12,6)C。(3)同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。(4)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。【例1】X、Y、Z和R分别代表4种元素。如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－4种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是()A．a－c＝m－n B．a－b＝n－mC．c－d＝m＋n D．b－d＝n＋m【答案】D【详解】既然4种离子的电子层结构相同，就说明a－m＝b－n＝c＋n＝d＋m。比较a与b得：a－b＝m－n，B项错；比较a与c得：a－c＝n＋m，A项错；比较c与d得：c－d＝m－n，C项错；比较b与d得：b－d＝n＋m，D项对。【例2】含锂材料在能源领域应用广泛，如和用作核反应堆热载体，氕化锂、氘化锂、氖化锂作为启动长征2号火箭的优良原料。下列说法正确的是A．H、D、T的性质相同B．和原子核外电子排布相同C．通过化学变化可以实现和间的相互转化D．LiH、LiD、LiT互为同素异形体，都是强还原剂【答案】B【详解】A．H、D、T均为氢元素，由于三者中子数不同导致三者性质不相同，A错误；B．6Li和7Li是锂元素的不同原子，原子核外电子排布相同，B正确；C．化学变化中的最小粒子是原子，故通过化学变化不能实现6Li和7Li间的相互转化，C错误；D．同素异形体是由同种元素形成的不同单质，LiH、LiD、LiT不是同素异形体，D错误；故答案选B。【变式1】某放射性核衰变的过程为X→Y+e，其中第二周期元素X、Y的原子的最外层电子数之和为9。下列有关说法错误的是A．该过程中，一个中子转变为一个质子和一个电子B．原子半径：X>YC．考古时可利用X测定一些文物的年代D．X与Y互为同位素【答案】D【分析】X的质子数为Z，Y的质子数为Z+1，结合“第二周期元素X、Y的原子的最外层电子数之和为9”的信息，X、Y的最外层电子数依次为4、5，推断X和分别为C和N。【详解】A．X和Y的质量数均为W，说明衰变过程质量数守恒，但是质子数增加1，推断出中子数减少1，又产生1个电子，推断出该反应的一个中子转变为一个质子和一个电子，A项正确；B．C的半径大于N，B项正确；C．用于考古，推测文物年代，C项正确；D．与的质子数不相同，不互为同位素，D项错误；故选：D。【变式2】某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是()A．mol B．(A-N)molC．(A-N)mol D．(A-N+m)mol【答案】D【详解】HmX分子的相对分子质量为m+A，所以agHmX的物质的量为mol；X的质子数为A-N，所以一个HmX分子所含质子为m+A-N，所以agHmX中所含质子的物质的量是(A-N+m)mol，故答案为D。【方法提炼】同位素的“六同三不同”热点题型三：两种相对原子质量【知识清单】(1)原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与12C质量的eq\f(1,12)的比值。(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%。【例】资料上记载的氯元素有关的数据摘录如下，下列说法中不正确的是35Cl34.96975.77%35Cl3575.77%37Cl36.96624.23%37Cl3724.23%平均35.453平均35.485A．35.485表示氯元素的近似相对原子量B．24.23%表示自然界中37Cl的丰度C．35.453表示氯元素的相对原子量D．36.966表示37Cl的质量数【答案】D【详解】A.34.485为质量数的平均值，近似等于平均相对原子质量，A正确；B.24.23%为原子个数的含量，即丰度，B正确；C.氯元素的相对原子质量是用两种同位素的相对原子质量分别乘以各自的丰度，即34.969×75.77%+36.962×24.23%=35.453，C正确；D.36.966表示37Cl的相对原子质量，37表示质量数，D错误；故答案为：D。【变式】晶体胡由硼的两种同位素和构成，硼元素的相对原子质量为10.8，则该晶体中和的原子个数比为A．1：1 B．1：3 C．1：2 D．1：4【答案】D【详解】利用十字交叉法进行计算，故D正确。综上所述，答案为D。热点题型四：核外电子排布与元素性质的关系【知识清单】1．核外电子排布规律2．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，而形成阳离子，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。3．短周期元素原子核外电子排布的特征(1)最外层电子数等于次外层电子数→Be、Ar。(2)电子层数与最外层电子数相等→eq\a\vs4\al(H)、Be、Al。(3)最外层电子数是内层电子总数的一半→Li、P。(4)次外层电子数是最外层电子数的2倍→Li、Si。(5)电子层数是最外层电子数的2倍→eq\a\vs4\al(Li)。(6)最外层电子数是电子层数的2倍→He、C、S。(7)最外层电子数是次外层电子数的2倍→eq\a\vs4\al(C)。(8)最外层电子数是次外层电子数的3倍→eq\a\vs4\al(O)。【例1】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【答案】C【详解】A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定的结构，可为2或8等，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子轨道全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。【例2】某元素X，其原子的电子层数为(n－1)，最外层电子数为(2n－1)。下列有关元素X的说法中正确的是()A．X可能是金属元素B．由X形成的含氧酸均为强酸C．X不能形成化学式为KXO4的含氧酸盐D．元素X的气态氢化物一定极易溶于水【答案】D【详解】由X原子的最外层电子数为(2n－1)可以推知n≤4，则X的电子层数≤3，X为短周期元素。当n＝4时，X为Cl元素；当n＝3时，X为N元素；当n＝2时，不符合题意，A错误；HNO2和HClO均为弱酸，B错误；Cl元素能形成KClO4，C错误；NH3和HCl均极易溶于水，D正确。【变式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【详解】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；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。【变式2】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：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【答案】(1)原子(2)氩原子氯离子硫离子钾离子钙离子(答案合理即可)(3)Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O【详解】(1)当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子。(2)当y＝8时，应为有18个电子的粒子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。(3)y＝3时粒子为铝原子，y＝7时粒子为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。热点题型五：寻找“等电子”粒子的思维方法【知识清单】1．寻找“10电子”粒子和“18电子”粒子的方法(1)“10电子”粒子(2)“18电子”粒子2．记忆其他等电子粒子“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”的粒子：S、O2、C2H4、HCHO。3．质子数和核外电子数分别相等的两种粒子关系(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\o\al(＋,4)、H3O＋。(4)可以是两种带电荷数相同的阴离子，如OH－、F－。【例】现有下列几组粒子：①N2、CO、C2H2；②NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋、OH－；③Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2)、CN－；④POeq\o\al(3－,4)、SOeq\o\al(2－,4)、ClOeq\o\al(－,4)。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：①B．质子数和电子数相等、原子数不相等：②C．电子数相等、质子数和原子数不相等：③D．原子数和电子数相等、质子数不相等：④【答案】D【详解】①N2、CO、C2H2的质子数和电子数都等于14，原子数不等；②NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋、OH－的原子数和质子数不等，电子数都为10；③Ceq\o\al(2－,2)、Oeq\o\al(2＋,2)、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。【变式】A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(