第講物質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學鍵

第4講

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與化學鍵一、原子的構(gòu)成原X原子核核外電子中子質(zhì)子在質(zhì)子數(shù)確定后，決定原子種類同位素（兩個特性）質(zhì)量數(shù)近似相對原子質(zhì)量核電荷數(shù)決定元素種類最外層電子數(shù)電子層數(shù)決定主族元素的化學性質(zhì)決定原子結(jié)構(gòu)示意圖11.核電荷數(shù)=

=2.質(zhì)量數(shù)（A）=

+

。核內(nèi)質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)二、原子核外電子排布規(guī)律1.每一電子層所容納的電子數(shù)最多為

。2n22.最外層電子數(shù)最多不超過

,若最外層為K層，電子數(shù)最多不超過

。823.次外層電子數(shù)最多不超過

。184.能量

的電子離原子核近，能量

的電子離原子核遠。低高2三、元素與同位素的比較原子原子質(zhì)子數(shù)化學1121313四、離子鍵與共價鍵的比較陰、陽離子間通過靜電作用原子間通過共用電子對4成鍵條件

與

元素原子化合不同結(jié)合相同非金屬原子結(jié)合存在

化合物中及某些中大多數(shù)單質(zhì)、部分

、部分中實例NaCl、Na2CO3、NaOHH2SO4、CO2、NaOH、Na2CO3O2、H2、H2O2、Na2O2共價化合物離子化合物離子

活潑金屬、活潑非金屬

非金屬元素原子離子共價化合物離子化合物5【例1】（2009·廣州模擬）氕化鋰、氘化鋰、氚化鋰都可作為發(fā)射“嫦娥一號”衛(wèi)星的火箭引燃劑。下列說法正確的是（）A.1H、D+、T2互為同位素B.LiH、LiD、LiT含有的電子總數(shù)分別為3、4、5C.7LiH、7LiD、7LiT的摩爾質(zhì)量之比為1∶1∶1D.它們都是離子化合物，常作還原劑考點一原子構(gòu)成及各微粒的功能解析

本題主要考查了同位素、元素、核素的概念和質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)之間的關(guān)系及各粒子的性質(zhì)。6X中各數(shù)量之間的關(guān)系一直是高考的重點和熱點。此類題常考常新，常常結(jié)合新發(fā)現(xiàn)的元素或同位素來考查，題目翻新，但題型不變，考查的知識點不變。解答這類試題時，一是要掌握好原子的組成和表示方法；二是要掌握好各基本粒子之間的關(guān)系，即原子序數(shù)=核電荷數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)（原子中）、質(zhì)量數(shù)=中子數(shù)+質(zhì)子數(shù)。7

（2009·宣城模擬）簡單原子的原子結(jié)構(gòu)可用如下圖的表示方法形象地表示：其中●表示質(zhì)子或電子,○表示中子，則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是（）

A.①②③互為同位素B.①②③互為同素異形體C.①②③是三種化學性質(zhì)不同的粒子D.①②③具有相同的質(zhì)量數(shù)解析

從圖示知①、②、③中的質(zhì)子數(shù)等于電子數(shù)且都等于1，可知分別為H、H、H。112131A8某元素的一種同位素X的質(zhì)量數(shù)為A，含N個中子，它與1H原子組成HmX分子。在agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是（）A.(A-N+m)molB.(A-N)molC.(A-N)molD.(A-N+m)mol解析

同位素X的質(zhì)量數(shù)為A，中子數(shù)為N，因此其質(zhì)子數(shù)為A-N。故HmX中的質(zhì)子數(shù)為m+A-N，又由于HmX中H為H，故agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為：×（A-N+m）mol。11A9【例2】（2009·珠海模擬）用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分別表示含有18個電子的八種微粒（離子或分子），請回答：（1）A元素是

、B元素是

、C元素是

（用元素符號表示）。（2）A元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

。（3）D是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是

。（4）E是所有含18個電子的微粒中氧化能力最強的分子，其分子式是

。考點二核外電子排布及等電子數(shù)的微粒10（5）F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是

，電子式是

。（6）G分子中含有4個原子，其分子式是

。（7）H分子中含有8個原子，其分子式是

。

解析

含有18個電子的微粒：單核微粒：Ar、K+、Ca2+、Cl-、S2-,可見A+、B-、C2-分別為K+、Cl-、S2-;A、B、C元素分別為K、Cl、S。雙原子分子有：HCl、F2,可見（3）、（4）分別為HCl、F2。三原子分子有：H2S。11四原子分子有：H2O2、PH3

八原子分子有：C2H6答案（1）KClS（2）（3）HCl（4）F2（5）H2SHSH（6）H2O2（答PH3同樣給分）（7）C2H6·

·×····1.原子核外電子排布規(guī)律（1）能量最低原理；（2）每一電子層最多排2n2個電子，最外層不超過8個電子（K層為最外層時不超過2個），次外層不超過18個電子，倒數(shù)第三層不超過32個電子。×122.核外電子數(shù)相等的微粒（1）“10電子”的微粒-2+413（2）“18電子”的微粒2-2+52+614（3）其他等電子數(shù)的微?！?電子”的微粒：—F、—OH、—NH2、—CH3（取代基）“14電子”的微粒：Si、N2、CO、C2H2“2電子”的微粒：He、H-、Li+、Be2+、H2

（4）質(zhì)子數(shù)及核外電子總數(shù)均相等的粒子①Na+、NH、H3O+②HS-、Cl-

③F-、OH-、NH④N2、CO、C2H2+4-215【例3】(2009·淮南模擬)下列說法正確的是

。①在水中氫、氧原子間均以化學鍵相結(jié)合②金屬和非金屬化合形成離子鍵③離子鍵是陽離子、陰離子的相互吸引④兩個非金屬原子間不可能形成離子鍵⑤非金屬原子間不可能形成離子鍵⑥離子化合物中可能有共價鍵⑦共價化合物中可能有離子鍵

考點三離子鍵、共價鍵的形成及特征解析

看原子間是否形成化學鍵，需注意兩個前提條件：“相鄰”“強烈”。對于一個水分子內(nèi)的H、O原子間以化學鍵結(jié)合，而水分子間相鄰的H、O原子間則以分子間作用力（或氫鍵）結(jié)合，故①錯。161.物質(zhì)中化學鍵的存在規(guī)律（1）離子化合物中一定有離子鍵，可能還有共價鍵。如（NH4）2SO4、NH4NO3、NaOH、Na2O2等。（2）共價化合物中只有共價鍵，一定沒有離子鍵，如HCl、CH4、CO2、H2SO4等。（3）在非金屬單質(zhì)中只有共價鍵，如Cl2、O2、金剛石等。（4）構(gòu)成稀有氣體的單質(zhì)分子，由于原子已達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，是單原子分子，分子中不存在化學鍵。（5）非金屬元素的原子間也可以形成離子鍵，如NH4Cl中的NH與Cl-。+4172.化學鍵與物質(zhì)類別關(guān)系（1）只含非極性共價鍵的物質(zhì)：同種非金屬元素構(gòu)成的單質(zhì)，如I2、N2、P4、金剛石、晶體硅等。（2）只含有極性共價鍵的物質(zhì)：一般是不同非金屬元素構(gòu)成的共價化合物，如HCl、NH3、SiO2、CS2等。（3）既有極性鍵又有非極性鍵的物質(zhì)：如H2O2、C2H2、CH3CH3、C6H6（苯）等。（4）只含有離子鍵的物質(zhì)：活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物，如Na2S、CsCl、K2O、NaH等。18

（5）既有離子鍵又有非極性鍵的物質(zhì)，如Na2O2、CaC2等。（6）由強極性鍵構(gòu)成但又不是強電解質(zhì)的物質(zhì)：如HF。（7）只含有共價鍵，而無范德華力的化合物：如原子晶體SiO2、SiC等。（8）無化學鍵的物質(zhì)為稀有氣體，如Ar等。19

（2009·煙臺模擬）固體A的化學式為NH5，它的所有原子的最外層都符合相應稀有氣體原子的最外電子層結(jié)構(gòu)，則下列有關(guān)說法中，不正確的是（）A.1molNH5中含有5NA個N—H鍵（NA表示阿伏加德羅常數(shù)）B.NH5中既有共價鍵又有離子鍵，它形成的晶體是離子晶體C.NH5的電子式為［HNH］+［H］-

D.它與水反應的化學方程式為NH5+H2ONH3·H2O+H2↑···········HH··20高考失分警示

1.高考題常以制取或發(fā)現(xiàn)的新物質(zhì)、新元素或特征用途的物質(zhì)作為背景材料，進行有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的判斷和計算，考生容易出現(xiàn)的問題是看不到新物質(zhì)與常見物質(zhì)的本質(zhì)的相同點，被新情境所迷惑。如:（1）O4、N5等其實它們分別屬氧和氮元素的一種單質(zhì)，O4與O2、O3，N5與N2屬于同素異形體。（2）NH5其電子式應為［HNH］+［H］-,屬離子化合物，與H2O反應生成NH3·H2O和H2。HN3與NH3同屬共價化合物?！ぁぁぁぁぁぁぁH··21（3）氦元素在地球上主要以He形式存在，而在月球上豐富存在的是He，兩種原子差別就是中子數(shù)不同，屬同位素。2.由極性鍵所組成的分子可以是極性分子，也可以是非極性分子，這主要取決于分子的對稱性，如果分子屬于對稱性分子，則應該為非極性分子，如CO2、CH4、BF3等；反之則應為極性分子，如NH3、H2O等。3.（1）氫鍵屬于分子間作用力，其強度介于化學鍵和范德華力之間，如NH3、H2O、HF等分子間存在氫鍵。（2）稀有氣體粒子是單原子分子、原子間作用力是范德華力。4.活潑金屬與活潑非金屬形成的化合物不一定屬于離子化合物，如AlCl3屬共價化合物。4232221.P是我國最近合成的一種新核素，P表示的磷原子是（）A.核外有25個電子，其中有5個電子能參與成鍵B.P是一種新元素C.核內(nèi)有15個質(zhì)子，核外有10個電子D.質(zhì)量數(shù)為25，原子序數(shù)為15，核內(nèi)有10個中子

251525152515解析

原子一般由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成，本題以P為素材，考查學生對同位素中各粒子個數(shù)關(guān)系的了解。原子結(jié)構(gòu)是高考出現(xiàn)頻率極高的內(nèi)容，此類問題概念性強、計算簡單，預計今年高考選擇題中仍會出現(xiàn)這類內(nèi)容。2515231.中國地質(zhì)大學鄭建平教授借助同位素測定方法，發(fā)現(xiàn)了一塊來自36億年前地球20km~30km深處的地殼巖石，為人類研究地球早期形成及演化提供了極為重要的科學依據(jù)。同位素測定方法中應用較多的是13C、15N分析方法，下列關(guān)于13C、15N的敘述中正確的是（）A.13C、15N具有相同的中子數(shù)B.0.012kg13C所含碳原子數(shù)為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值C.等物質(zhì)的量的13C17O和15N2兩種氣體具有相同的質(zhì)子數(shù)、原子數(shù)和質(zhì)量D.13C和C60、15N和N70分別互為同位素24解析

A項中13C、15N具有的中子數(shù)分別為7、8，故A錯誤；B項中應為12C，故B錯誤；D項中同位素針對原子而言，不是單質(zhì)，故D錯誤。答案

C2.下列關(guān)于指定粒子構(gòu)成的敘述中，不正確的是（）A.37Cl與39K具有相同的中子數(shù)B.第114號元素的一種核素X與Pb具有相同的最外層電子數(shù)C.H3O+與OH-具有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)D.O與S2-具有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)2-22981142078225解析

37Cl和39K具有的中子數(shù)都是20，A正確；X與Pb的核電荷數(shù)之差為114-82=32，即相差一個電子層，屬于同一主族元素，最外層有相同的電子數(shù)，B正確；H3O+與OH-具有相同的電子數(shù)但質(zhì)子數(shù)不同，C錯誤；O與S2-的電子數(shù)都是18，質(zhì)子數(shù)都是16，D正確。故選C。29811420782答案

C2-2263.A、B兩原子分別獲得兩個電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時，A放出的能量大于B放出的能量。C、D兩原子分別失去一個電子形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)時，D吸收的能量大于C吸收的能量。則B、A和C、D分別形成的化合物，屬于離子化合物的可能性最大的是（）A.C2AB.C2BC.D2AD.D2B解析

由題意可知，A、B為ⅥA族元素，且非金屬性A>B。C、D為ⅠA族元素，且金屬性C>D。故屬于離子化合物的可能性最大的是C2A，選A項。A274.我國探月的目的之一是探測月球土壤厚度和He的儲量。He是最安全最清潔的能源，地球上僅有15t左右，而月球上的He估計在1.0×106~1.5×106t。地球上氦元素主要以He的形式存在。已知一個12C原子的質(zhì)量為ag，一個He原子的質(zhì)量為bg，NA為阿伏加德羅常數(shù)。下列說法正確的是（）A.He和He互為同素異形體B.氦元素的近似相對原子質(zhì)量為3C.He的相對原子質(zhì)量為D.He的摩爾質(zhì)量為2bNA32323242323232324228解析

A中He與He互為同位素；B中氦元素的近似相對原子質(zhì)量是由各核素的質(zhì)量數(shù)和各核素在自然界中的原子百分含量（豐度）共同決定的，現(xiàn)不知道豐度的值，因此不能計算氦元素的近似相對原子質(zhì)量；D中He的摩爾質(zhì)量應為bNAg/mol。324232答案

C295.（2009·安慶模擬）已知X、Y是原子核電荷數(shù)不大于18的元素。X原子的最外層電子數(shù)為a，次外層電子數(shù)為a+2;Y原子的最外層電子數(shù)為b-5，次外層電子數(shù)為b。判斷X、Y兩元素形成化合物組成是（）A.XY2B.Y4XC.Y2X3D.YX3解析

X、Y的次外層（a≠0,a+2>3;b-5>0,b>5）不可能是K層，即最外層為第3層（X、Y核電荷數(shù)小于18），這樣得出X核外電子排布為2、8、6，為硫，Y核外電子排布為2、8、3，為鋁，形成化合物為Al2S3,所以選C。C306.在第n電子層中，當它作為原子的最外層時，其最多容納的電子數(shù)與第（n-1）層相同，當它作為原子的次外層時，其最多容納的電子數(shù)比（n-1）層最多能多10個，此電子層是（）A.K層B.L層C.M層D.N層

解析

第n電子層作為原子最外層時，最多容納電子數(shù)為8（K層最多2個），作為原子次外層時，最多容納電子數(shù)為18。根據(jù)核外電子排布規(guī)律，最外層不超過8個電子，次外層不超過18個電子，而K層最多可容納2個電子，L層最多可容納8個電子，31M層最多可容納18個電子。當n層為最外層時，最多可容納8個電子，則第（n-1）層也可容納8個電子，而（n-1）層為次外層，則n層應為M層；當n層為次外層時，其最多容納的電子數(shù)比（n-1）層多10個，則證明n層最多可容納18個電子，也就為M層。7.（2009·滁州模擬）NaH是一種離子化合物，它跟水反應的方程式為：NaH+H2ONaOH+H2↑,它也能跟液氨、乙醇等發(fā)生類似的反應，并都產(chǎn)生氫氣。下列有關(guān)NaH的敘述錯誤的是（）答案

C32A.跟水反應時，水作氧化劑B.NaH中H-半徑比Li+半徑小C.跟液氨反應時，有NaNH2生成D.跟乙醇反應時，NaH被氧化解析

將NaH+H2ONaOH+H2↑的信息上升至NaH與液氨、乙醇反應。NaH+NH3NaNH2+H2↑、NaH+C2H5OHC2H5ONa+H2↑。據(jù)NaH+H2ONaOH+H2↑化合價變化，可知A、C、D均正確。H-與Li+核外電子數(shù)相同，但H-核電荷數(shù)小，故H-半徑大于Li+半徑。答案

B-1+10338.R為短周期元素，其原子所具有的電子層數(shù)為最外層電子數(shù)的1/2。它可能形成的含氧酸根離子有①R2O、②RO、③R2O、④RO。下列判斷正確的是（）A.當它形成①時，不可能形成④B.當它形成②時，不可能形成③④C.當它形成①時，不可能形成②③D.當它形成②時，可以形成①解析

短周期元素中，電子層數(shù)為最外層電子數(shù)的1/2的元素有碳和硫，二者有相同的化合價，但也有不同的化合價。如：碳可以形成CO、C2O(草酸根)等，而硫可以形成SO、SO和S2O(硫代硫酸根)等。2-42-42-32-32-32-42-42-32-3C349.(2009·上海，2)以下表示氦原子結(jié)構(gòu)的化學用語中，對電子運動狀態(tài)描述最詳盡的是（）A.∶He B.C.1s2 D.↑↓1s解析

最詳盡描述電子運動狀態(tài)的應該描述出核外電子數(shù)目、軌道運動軌跡、排布方式等，D最符合題意。D3510.各電子層排布的總數(shù)遵循3條規(guī)律：原子的最外層電子數(shù)≤8；原子的次外層電子數(shù)≤18；原子的倒數(shù)第3層電子數(shù)≤32；決定這3條規(guī)律的電子排布規(guī)則是（）A.能量最低原理B.泡利原理C.洪特規(guī)則D.能量最低原理和泡利原理D3611.據(jù)中國石油網(wǎng)報道，加利福尼亞大學的研究人員發(fā)現(xiàn)了世界上最強的酸，這種強酸的化學式是CB11H6Cl6，結(jié)構(gòu)式如圖所示，由11個硼原子和1個碳原子排列成20面體。該強酸中原子間的化學鍵類型是（）

37A.只有共價鍵B.只有離子鍵C.既有離子鍵又有共價鍵D.是一種介于共價鍵與離子鍵之間的一種鍵解析

題目提示這是一種酸，聯(lián)系所學酸的類型可知，酸為共價化合物，共價化合物中不可能有離子鍵，只有共價鍵。答案

A3812.（2009·濟寧模擬）A、B、C、D、E五種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且都小于20。其中A為非金屬元素，C是金屬元素；A、C元素原子的最外層都只有一個電子；B和D元素原子的最外層電子數(shù)相同，且B元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，E元素原子最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少1?；卮鹣铝袉栴}：（1）A有

種核素，其中質(zhì)子數(shù)是中子數(shù)的核素名稱為

,是用于制造

的原料。（2）C的離子結(jié)構(gòu)示意圖為

。（3）E的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

。（4）A、B、C、D組成化合物的化學式為

。39解析

由A是最外層電子數(shù)為1的非金屬元素，知A為氫元素；由B元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，知B為氧元素；D和B元素原子的最外層電子數(shù)相同，核電荷數(shù)小于20，知D為硫元素；由C的核電荷數(shù)介于B（O）與D（S）之間，其原子的最外層電子數(shù)為1，知C為鈉元素；由E的核電荷數(shù)大于D（S）而小于20，且該元素原子最外層電子數(shù)比次外層電子數(shù)少1，知E為氯元素。答案（1）3氚氫彈（2）（3）（4）NaHSO4(或NaHSO3)4013.現(xiàn)有部分元素的原子結(jié)構(gòu)特點如表：

XL層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍Y核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)ZL層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和W共用三對電子形成雙原子分子，常溫下為氣體單質(zhì)41（1）畫出W原子結(jié)構(gòu)示意圖

。（2）元素X與元素Z相比，非金屬性較強的是

，寫出一個能表示X、Z非金屬性強弱關(guān)系的化學反應方程式

。（3）X、Y、Z、W四種元素形成的一種離子化合物，其水溶液顯強酸性，該化合物的化學式為

。（4）元素X和元素Y以原子個數(shù)比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的電子總數(shù)相等。以M為燃料，Q為氧化劑，可做火箭推進劑，最終生成無毒的，且在自然界中穩(wěn)定存在的物質(zhì)，寫出該反應的化學方程式

。42解析

L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，即L層有6個電子，故X為氧元素；核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)的元素只有氫，故Y為氫元素；Z元素的K、L層分別有2個和8個電子，則M層上有6個電子，故Z為硫元素；常溫下為氣態(tài)雙原子分子，且原子間以叁鍵結(jié)合的只有N2，故W為氮元素。問題（2）中能說明氧比硫非金屬性強的事實有很多，其中較為直觀的是O2置換H2S中的S。問題（4）中H、O形成的原子個數(shù)比為1∶1的化合物是H2O2，N、H形成的化合物分子中電子數(shù)也為18的分子只能是N2H4。答案（1）43

（2）X(或氧)2H2S+O22H2O+2S↓（3）NH4HSO4（4）N2H4+2H2O2N2↑+4H2O點燃14.科學家們在探索生命奧秘的過程中，認識到生命細胞的組成和元素周期律有著密切的關(guān)系，約占人體總質(zhì)量99.97%的11種大量元素全部位于周期表前20號元素，其余0.03%是由十多種人體不可缺少的微量元素組成的?，F(xiàn)有a~g7種短周期元素，是除氧、硫、鉀、鈣外

的其他大量元素,它們在周期表中的位置如下。據(jù)此完成下列問題：44（1）元素的原子間反應最容易形成離子鍵的是下列中的

，元素的原子間反應容易形成共價鍵的是下列中的

。A.c和fB.b和gC.d和gD.b和e（2）下列由a~g形成的各分子中所有原子都滿足最外層為8電子結(jié)構(gòu)的是（）A.ea3B.agC.fg3D.dg445（3）均由a、b、h和氧四種元素形成的兩種離子化合物，相互反應可生成有刺激性氣味的氣體。這兩種化合物中有一種式量為120，該化合物熔化時破壞的是

（填化學鍵類型，下同），溶于水時破壞的是

。解析

由元素在周期表中的位置可推知：a為H，b為Na,c為Mg，d為C，e為N，f為P，g為Cl,h為S。（1）非金屬性最強的Cl和金屬性最強的Na最易形成離子鍵，故選B。非金屬元素間易形成共價鍵，而四個組合中只有碳氯完全為非金屬元素，故選C。（2）寫出各選項所對應的分子，其中NH3和HCl中的氫不是8電子結(jié)構(gòu)，只有C、D符合題意。46（3）均由H、Na、S、O四種元素構(gòu)成的能相互反應的離子化合物猜測是NaHSO3和NaHSO4，其中式量為120的為NaHSO4,熔化時破壞的是離子鍵,電離方程式為:NaHSO4Na++HS