原子结构核素.docx
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原子结构核素
原子结构、核素
1.原子构成
(1)构成原子的微粒及作用
原子(
X)
(2)微粒之间的关系
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
(4)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%。
2.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
H:
名称为氕,不含中子;
H:
用字母D表示,名称为氘或重氢;
H:
用字母T表示,名称为氚或超重氢。
(4)几种重要核素的用途
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.核外电子排布
(1)核外电子排布规律
(2)原子结构示意图
(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。
(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(√)
(2)核聚变如
H+
H―→
He+
n,因为有新微粒生成,所以该变化是化学变化(×)
(3)
Cl与
Cl得电子能力几乎相同(√)
(4)一种核素只有一种质量数(√)
(5)硫离子的结构示意图:
(×)
(6)最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子(×)
(7)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同(×)
1.下图为几种粒子的结构示意图,完成以下填空。
(1)属于阴离子结构的粒子是________(填编号,下同)。
(2)形成物质种数最多的元素的原子是________。
(3)对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。
(4)某元素R形成的氧化物为R2O3,则R的离子结构示意图可能是________。
答案
(1)②
(2)① (3)②③⑦ (4)⑤
2.现有下列9种微粒:
H、
H、
C、
C、
N、
Fe2+、
Fe3+、
O2、
O3。
按要求完成以下各题:
(1)
H、
H分别是氢元素的一种________,它们互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3)
Fe2+的中子数为________,核外电子数为__________________________________。
(4)上述9种微粒中有________种核素,含有________种元素。
答案
(1)核素 同位素
(2)
O2和
O3 (3)30 24 (4)7 5
原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子,如
H。
(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素,如F与OH-。
(3)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,NH
与OH-等。
(4)不同的核素可能具有相同的质子数,如
H与
H;也可能具有相同的中子数,如
C与
O;也可能具有相同的质量数,如
C与
N;也可能质子数、中子数、质量数均不相同,如
H与
C。
(5)同位素的物理性质不同,但化学性质几乎相同。
(6)不同核素之间的转化属于核反应,不属于化学反应。
题组一 元素、核素、同位素的含义及数量关系
1.下列叙述正确的是( )
A.40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
B.某元素的原子最外层只有一个电子,则它一定是金属元素
C.任何原子或离子的组成中都含有质子
D.同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同
答案 C
解析 40K的质子数是19,中子数是21,40Ca的质子数是20,中子数是20,A项错误;原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素,如氢元素是非金属元素,B项错误;原子是由原子核和核外电子构成的,原子核由质子和中子构成,原子变成离子,变化的是核外电子,但核内质子不变,所以任何原子或离子的组成中都含有质子,C项正确;同位素的不同核素间核外电子数相同,电子层排布相同,所以化学性质相同,但物理性质不同,D项错误。
2.放射性元素碘-131(
I)和铯-137(
Cs)是核反应物中的主要元素。
下列叙述正确的是( )
A.
I和
I的所有性质都相同
B.
Cs中含有的中子数比质子数多27
C.
Cs与
I的中子数相同
D.
I与
I是同素异形体
答案 B
解析
I与
I的物理性质不同,化学性质几乎相同,A项错误;
Cs中含有的中子数比质子数多137-55-55=27,B项正确;
Cs与
I的中子数不同,分别是137-55=82、131-53=78,C项错误;
I与
I的质子数相同,中子数不同,互为同位素,D项错误。
3.某元素的一种同位素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agHmX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________。
答案
(m+1)mol
Nmol
(m+A-N)NA
(m+A-N)NA
求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
物质的质量
物质的量
指定粒子的物质的量
粒子数
题组二 核外电子排布规律
4.(2018·静安区一模)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
解析 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,如He、Ar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。
5.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
解析
(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。
考点二 化学键、物质构成
1.化学键
(1)化学键的定义及分类
(2)化学反应的本质:
反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。
2.离子键、共价键的比较
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对(电子云重叠)所形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
共用电子对不偏向任何一方原子
共用电子对偏向一方原子
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失,形成离子键
同种元素原子之间成键
不同种元素原子之间成键
形成的物质
离子化合物
非金属单质(稀有气体除外);某些共价化合物或离子化合物
共价化合物或某些离子化合物
3.电子式的书写方法
(1)概念:
在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(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
如NaCl:
。
②共价化合物
如HCl:
+
―→
4.化学键与化合物的关系
(1)化学键是相邻离子或原子间的一种强作用力,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(×)
解析 惰性气体单原子分子中不存在化学键。
(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(×)
解析 AlCl3中Al与Cl形成共价键。
(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(×)
解析 卤化氢都是共价化合物,分子内都是共价键。
(5)非金属元素的两个原子之间一定形成共价键,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(√)
请写出下列微粒的电子式
(1)原子:
Na________________,Cl___________________________________________。
(2)简单离子:
Na+______________,F-________________________________________。
(3)复杂离子:
NH
______________,OH-______________________________________。
(4)离子化合物:
MgCl2___________,Na2O_______________,Na2O2_______________。
(5)非金属单质及共价化合物:
N2__________,H2O___________,H2O2_____________。
答案
(1)Na·
(2)Na+
(3)
(4)
(5)
题组一 规范书写电子式
1.下列化学用语表示正确的是( )
A.F-的结构示意图为
B.CO2的电子式为
C.NaCl的电子式为
D.N2的结构式为N==N
答案 A
解析 CO2的电子式为
,B项错误;NaCl的电子式为
,C项错误;N2的结构式为N≡N,D项错误。
2.下列电子式书写正确的是( )
A.NH3
B.—OH
C.HCl
D.Na2O2
答案 D
解析 NH3的电子式为
,A项错误;—OH的电子式为
,B项错误;HCl是共价化合物,电子式为
,C项错误;Na2O2是离子化合物,电子式为
,D项正确。
3.已知NaH、NaCN、NaBH4均为离子化合物,分别写出三者的电子式:
(1)NaH______________;
(2)NaCN________________;(3)NaBH4____________。
答案
(1)Na+[
H]-
(2)Na+[
C⋮⋮N
]- (3)
4.根据下列几种共价化合物的结构式,书写电子式:
(1)次氯酸(Cl—O—H)_______________________________________________________。
(2)二硫化碳(S==C==S)______________________________________________________。
(3)甲醛(
)__________________________________________________________。
(4)肼(
)_________________________________________________________。
答案
(1)
(2)
(3)
(4)
电子式书写常见的四大误区
题组二 化学键类型与物质类别的关系
5.下列化合物中,既有离子键,又有共价键的是( )
A.MgCl2B.Na2O2 C.Cl2D.NH3·H2O
答案 B
解析 A项中两个Cl-与Mg2+之间以离子键结合;B项中,Na+与O
之间以离子键结合,O
中两氧原子之间以共价键结合;D项,NH3·H2O是共价化合物。
6.下列关于NaHSO4的说法中正确的是( )
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∶1
C.NaHSO4固体熔化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、阳离子,因而不能导电;NaHSO4固体中阳离子和阴离子(HSO
)的个数比是1∶1;NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键,而溶于水时电离出Na+、H+和SO
,破坏的是离子键和共价键。
7.(2018·松江区二模)一定条件下,氨与氟气发生反应:
4NH3+3F2===NF3+3NH4F,其中NF3空间结构与NH3相似。
下列有关说法错误的是( )
A.除F2单质外,反应物和生成物均为共价化合物
B.NF3中各原子均满足8电子稳定结构
C.NF3中只含极性共价键
D.NH4F中既含有离子键又含有共价键
答案 A
解析 NF3为共价化合物,NH4F为离子化合物。
判断离子化合物和共价化合物的三种方法
题组三 “8”电子稳定结构的判断
8.下列分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是( )
A.C6H6B.HCN C.CO2D.N2
答案 C
解析 氢原子不满足8电子稳定结构,A、B项错误;N2是单质,不是化合物,D项错误。
9.(2018·蚌埠一模)下列说法正确的是( )
A.1个乙烷分子中存在8对共用电子对
B.NaOH和Na2O2中均含共价键和离子键
C.将NaH溶于水,得到的水溶液能导电说明NaH是离子化合物
D.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
答案 B
解析 A项,乙烷分子中含6个C—H共价键和1个C—C共价键,所以1个乙烷分子中存在7对共用电子对,错误;B项,NaOH的氢氧根离子中氢与氧之间存在共价键,Na2O2的过氧根离子中氧与氧之间存在非极性共价键,所以两者都是含共价键和离子键的离子化合物,正确;C项,NaH与水反应生成氢氧化钠和氢气,不是NaH本身发生电离,不能说明NaH是离子化合物,错误;D项,PCl3的分子中每个原子都达到8电子稳定结构,BCl3中,氯原子最外层达到8电子结构,硼原子只达到6电子结构,错误。
8电子结构的判断方法
(1)经验规律法
①凡符合最外层电子数+|化合价|=8的皆为8电子结构。
②原子序数≤5的原子不能形成8电子稳定结构。
(2)试写结构法
判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定结构,应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断,如①COCl2可根据结构式
判断各原子均为8电子稳定结构。
②N2,写出其电子式
N⋮⋮N
,判断两氮原子均满足8电子稳定结构。
1.电子式的书写与判断
(1)[2016·全国卷Ⅱ,26
(1)]联氨分子(分子式为N2H4)的电子式为_______________________,其中氮的化合价为________。
答案
-2价
(2)[2017·天津理综,7
(1)]NaOH的电子式为_____________________________________。
答案
2.(2017·海南,3)下列分子中,其中子总数为24的是( )
A.18O3B.2H217O2C.14N16O2D.14C16O2
答案 D
3.(2018·江苏,2)用化学用语表示NH3+HCl===NH4Cl中的相关微粒,其中正确的是( )
A.中子数为8的氮原子:
NB.HCl的电子式:
C.NH3的结构式:
D.Cl-的结构示意图:
答案 C
解析 C项,NH3的结构式正确;A项,中子数为8的氮原子为
N;B项,HCl是共价化合物,电子式为
;D项,Cl-的结构示意图为
。
4.(2013·新课标全国卷Ⅰ,9)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大,其简单离子都能破坏水的电离平衡的是( )
A.W2-、X+B.X+、Y3+
C.Y3+、Z2-D.X+、Z2-
答案 C
解析 根据题意及选项中W、X、Y、Z所形成的简单离子,可确定W、X、Y、Z分别为O、Na、Al、S四种元素,能发生水解的离子为Al3+、S2-,故C项正确。
1.下列关于化学键的说法中正确的是( )
A.构成单质分子的粒子一定含有共价键
B.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C.非极性键只存在于双原子单质分子里
D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键
答案 B
解析 稀有气体构成的单原子分子中不含共价键,A项错误;如NH4Cl、NH4NO3等铵盐是由非金属元素组成的离子化合物,B项正确;如H2O2、Na2O2等物质中O—O键均为非极性键,C项错误;如H2O2多原子分子中也含有非极性键,D项错误。
2.
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关注。
下列有关
U说法正确的是( )
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
解析
U有92个质子和电子,143个中子。
3.下列化学用语表述正确的是( )
A.核内质子数为117、中子数为174的核素Ts可表示为:
Ts
B.氯离子的结构示意图:
C.COCl2的结构式为:
D.CaO2的电子式为:
答案 C
解析 A项,核内质子数为117、中子数为174的核素Ts应表示为:
Ts;B项,氯离子的结构示意图为
;D项,CaO2的电子式为:
。
4.(2018·湖北老河口市江山中学高三10月月考)下列有关
C、
C、
C说法错误的是( )
A.三者互为同位素
B.是不同的核素
C.化学性质完全不同
D.其中的
C和14N所含的质量数相等
答案 C
解析 A项,同位素是质子数相同,中子数不同的同种元素的不同核素,因此三者互为同位素,正确;C项,核外电子排布相同,即最外层电子数相同,化学性质相同,错误;D项,两者质量数相等,正确。
5.(2018·北京市昌平区临川育人学校高三月考)北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60,实验测知该物质属于离子化合物,具有良好的超导性。
下列有关分析正确的是( )
A.K3C60中只有离子键B.K3C60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电D.C60与12C互为同素异形体
答案 C
解析 C60中两个碳原子之间含有共价键,A、B项错误;C项,该晶体属于离子化合物,熔融状态下能够导电,正确;D项,同素异形体研究的对象是单质,12C是原子,故错误。
6.同主族元素形成的同一类型化合物,往往其结构和性质相似。
PH4I是一种白色晶体,下列对PH4I的叙述中,正确的是( )
A.它是一种共价化合物
B.它受热时,可能会分解产生有色气体
C.它不可能与NaOH溶液反应
D.它只含离子键
答案 B
解析 PH4I类比NH4Cl,不同点是分解产生HI,受热还会继续分解产生H2和I2(紫色)。
7.月球上的每百吨
He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量,地球上氦元素主要以
He的形式存在。
已知一个12C原子的质量为ag,一个
He原子的质量为bg,NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是( )
A.
He比
He多一个中子
B.氦元素的近似相对原子质量为3
C.
He的相对原子质量为
D.
He的摩尔质量为2bNA
答案 C
解析
He比
He少一个中子,A错误;地球上氦元素主要以
He的形式存在,所以氦元素的近似相对原子质量更接近4,B错误;
He的相对原子质量为
=
,C正确;
He的摩尔质量为bNAg·mol-1,D错误。
8.(2018·郴州一模)三硫化磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构之一如图所示,已知其燃烧时P被氧化为P4O10,下列有关P4S3中的说法不正确的是( )
A.P4S3中磷元素为+3价
B.P4S3属于共价化合物
C.P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S3+8O2
P4O10+3SO2
D.1molP4S3分子中含有9mol共价键
答案 A
解析 由题图可知只有一个P与3个S形成共价键,其余三个P只与1个S形成共价键,而每个S都与两个P形成共价键,则P4S3中S为-2价,磷元素分别为+3价、+1价,故A错误;只含共价键的化合物为共价化合物,则P4S3属于共价化合物,故B正确;充分燃烧生成稳定的氧化物,则P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S3+8O2
P4O10+3SO2,故C正确;由题图可知,1个P4S3分子中有6个P—S、3个P—P共价键,则1molP4S3分子中含有9mol共价键,故D正确。
9.近年来,科学家合成了一系列具有独特化学性质的氢铝化合物(AlH3)n,常用作还原剂。
已知最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6,它的熔点为150℃且熔融状态不导电,燃烧时放出大量的热量。
Al2H6的球棍模型如图所示。
下列说法正确的是( )
A.Al2H6中Al元素为-3价,H元素为+1价
B.Al2H6中含有离子键和极性共价键
C.Al2H6为离子化合物
D.Al2H6在空气中完全燃烧,产物为氧化铝和水
答案 D
解析 在Al2H6中Al元素为+3价,H元素为-1价,A项错误;Al2H6中含有的化学键都是极性共价键,B项错误;Al2H6为共价化合物,C项错误;Al2H6在空气中完全燃烧,根据元素守恒可知燃烧产物为氧化铝和水,D项正确。
10.下列各图中的大灰球代表原子序数从1~18号元素的原子实(原子实是原子除外最层电子后剩余的部分),小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子,短线代表共价键。
下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是( )
A
B
C
D
NH3
C2H4
CCl4
CO2
答案 C
解析 Cl原子核外最外层有7个电子,只有1个电子形成了共价键,还有6个电子未形成共用电子对,故CCl4的正确图示为
。
11.前四周期主族元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。
已知:
a、c同主族,a的原子最外层电子数
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