2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)專題5.1原子結(jié)構(gòu)講含解析

PAGEPAGE1專題5.1原子結(jié)構(gòu)1.駕馭元素、核素、同位素、相對(duì)原子質(zhì)量、相對(duì)分子質(zhì)量、原子構(gòu)成、原子核外電子排布的含義。2.駕馭原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系。3.駕馭1～18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖的表示方法。本部分內(nèi)容是高考的常考點(diǎn)，高考中常以選擇題型出題?？疾樵?離子)的結(jié)構(gòu)及微粒間的數(shù)量關(guān)系，也?？疾閷?duì)元素、核素、同位素概念的理解以及結(jié)合元素周期表的推斷等。學(xué)問點(diǎn)一原子結(jié)構(gòu)、同位素1．原子結(jié)構(gòu)(1)原子的構(gòu)成粒子eq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(質(zhì)子Z個(gè)——確定元素的種類,中子(A－Z)個(gè)\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(\f(在質(zhì)子數(shù)確定后,確定原子種類)))同位素)),核外電子Z個(gè)——最外層電子數(shù)確定元素的化學(xué)性質(zhì)))(2)構(gòu)成原子或離子的微粒間的數(shù)量關(guān)系①原子中：質(zhì)子數(shù)(Z)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。②質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。③陽離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－陽離子所帶電荷數(shù)。如Mg2＋的核外電子數(shù)是10。④陰離子的核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋陰離子所帶電荷數(shù)。如Cl－的核外電子數(shù)是18。(3)一個(gè)信息豐富的符號(hào)【特殊提示】①原子中不肯定都含有中子，如eq\o\al(1,1)H中沒有中子。②電子排布完全相同的原子不肯定是同一種原子，如互為同位素的各原子。③易失去1個(gè)電子形成＋1價(jià)陽離子的不肯定是金屬原子，如氫原子失去1個(gè)電子形成H＋。④形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的離子最外層不肯定是8個(gè)電子，如Li＋為2個(gè)電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。2．核素、同位素(1)概念辨析(2)同位素的特征①相同存在形態(tài)的同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，物理性質(zhì)不同。②自然存在的同一元素各核素所占的原子百分?jǐn)?shù)(豐度)一般不變。(3)同位素的“六同三不同”(4)常見的重要核素及其應(yīng)用核素eq\o\al(235,92)Ueq\o\al(14,6)Ceq\o\al(2,1)H(D)eq\o\al(3,1)H(T)eq\o\al(18,8)O用途核燃料用于考古斷代制氫彈示蹤原子(5)元素、核素、同位素的聯(lián)系與區(qū)分①現(xiàn)行元素周期表已發(fā)覺的元素有118種，由于同位素的存在，故核素的種數(shù)遠(yuǎn)大于118種。②不同核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù)，如eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H；也可能具有相同的中子數(shù)，如eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(16,8)O；也可能具有相同的質(zhì)量數(shù)，如eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(14,7)N。③同位素之間的轉(zhuǎn)化，既不是物理改變也不是化學(xué)改變，是核反應(yīng)。④同位素之間可形成不同的同位素單質(zhì)。如氫的三種同位素形成的單質(zhì)有六種：H2、D2、T2、HD、HT、DT，他們的物理性質(zhì)(如密度)有所不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。⑤同位素之間可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(一般水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他們的相對(duì)分子質(zhì)量不同，物理性質(zhì)(如密度)有所不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同?！镜淅?】【2024北京卷】2024年IUPAC命名117號(hào)元素為Ts（中文名，tián），Ts的原子核外最外層電子數(shù)是7。下列說法不正確的是（）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電子數(shù)C．Ts在同族元素中非金屬性最弱 D．中子數(shù)為176的Ts核素符號(hào)是【答案】D【解析】元素周期表中第七周期0族應(yīng)當(dāng)排列118號(hào)元素。117號(hào)元素位于118號(hào)左側(cè)即ⅦA族，所以Ts是第七周期第ⅦA族元素，A正確；同位素是同種元素不同原子之間的互稱，因此Ts的同位素原子具有相同的電子數(shù)，B正確；元素周期表同一列從上往下非金屬性依次減弱，所以Ts在同族元素中非金屬性最弱，C正確；中子數(shù)為176的Ts核素，其質(zhì)量數(shù)為176+117=293，所以這種核素符號(hào)是，D錯(cuò)誤?！咀兪?】【2024海南】下列分子中，其中子總數(shù)為24的是（）A.18O3B.2H217O2C.14N16O2D.14C16O2【答案】D【解析】1mol18O中含有中子物質(zhì)的量為(18－8)mol=10mol，即1mol18O3中含有中子物質(zhì)的量為3×10mol=30mol，A錯(cuò)誤；1mol2H217O2中含有中子物質(zhì)的量為(2×1＋2×9)mol=20mol，B錯(cuò)誤；1mol14N16O2中含有中子物質(zhì)的量為(7＋2×8)mol=23mol，C錯(cuò)誤；1mol14C16O2中含有中子物質(zhì)的量為(8＋2×8)mol=24mol，D正確。學(xué)問點(diǎn)二核外電子排布1.核外電子排布(1)核外電子排布規(guī)律核外電子總是先排布在能量最低的電子層里，然后再依據(jù)由里向外的依次依次排布在能量漸漸上升的電子層里。①每層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)。②最外層不超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不超過2個(gè))。③次外層不超過18個(gè)，倒數(shù)第三層不超過32個(gè)。【特殊提示】核外電子排布的幾條規(guī)律是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解，必需同時(shí)滿意各項(xiàng)要求，如M層不是最外層時(shí)，最多能容納18個(gè)電子，當(dāng)M層為最外層時(shí)，最多容納8個(gè)電子。(2)最外層電子數(shù)與元素性質(zhì)的關(guān)系①稀有氣體元素原子最外層已排滿8個(gè)電子(He排滿2個(gè))，既不易得到電子又不易失去電子，通常表現(xiàn)為0價(jià)。②金屬元素原子最外層電子數(shù)一般小于4，常易失去最外層電子，形成8電子或2電子(如Li＋)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的陽離子，在化合物中顯正化合價(jià)。③非金屬元素原子最外層電子數(shù)一般大于或等于4，易得到電子或形成共用電子對(duì)，達(dá)到最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，在化合物中既顯正價(jià)又顯負(fù)價(jià)(F無正價(jià))。2．原子結(jié)構(gòu)示意圖如Mg2＋結(jié)構(gòu)示意圖為Cl－結(jié)構(gòu)示意圖為3．常見的“10電子”、“18電子”粒子(1)常見的“10電子”粒子(2)常見的“18電子”粒子4．短周期常見原子的核外電子排布規(guī)律原子核中無中子的原子eq\o\al(1,1)H最外層有1個(gè)電子的元素H、Li、Na最外層有2個(gè)電子的元素Be、Mg、He最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的元素Be、Ar最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的元素eq\a\vs4\al(C)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的元素eq\a\vs4\al(O)最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)4倍的元素eq\a\vs4\al(Ne)最子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的元素H、Be、Al最子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素eq\a\vs4\al(Be)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素Li、Si內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的元素Li、P【典例2】（2024·福建雙十中學(xué)模擬）某元素X，其原子的電子層數(shù)為(n－1)，最外層電子數(shù)為(2n－1)。下列有關(guān)元素X的說法中正確的是()A．X可能是金屬元素B．由X形成的含氧酸均為強(qiáng)酸C．X不能形成化學(xué)式為KXO4的含氧酸鹽D．元素X的氣態(tài)氫化物肯定極易溶于水【答案】D【解析】由X原子的最外層電子數(shù)為(2n－1)可以推知n≤4，則X的電子層數(shù)≤3，X為短周期元素。當(dāng)n＝4時(shí)，X為Cl元素；當(dāng)n＝3時(shí)，X為N元素；當(dāng)n＝2或n＝1時(shí)，不符合題意，A錯(cuò)誤；HNO2和HClO均為弱酸，B錯(cuò)誤；Cl元素能形成KClO4，C錯(cuò)誤；NH3和HCl均極易溶于水，D正確。【變式2】（2024·江西臨川一中模擬）某元素X，其原子的電子層數(shù)為(n－1)，最外層電子數(shù)為(2n－1)。下列有關(guān)元素X的說法中正確的是()A．X可能是金屬元素B．由X形成的含氧酸均為強(qiáng)酸C．X不能形成化學(xué)式為KXO4的含氧酸鹽D．元素X的氣態(tài)氫化物肯定極易溶于水【答案】D【解析】由X原子的最外層電子數(shù)為(2n－1)可以推知n≤4，則X的電子層數(shù)≤3，X為短周期元素。當(dāng)n＝4時(shí)，X為Cl元素；當(dāng)n＝3時(shí)，X為N元素；當(dāng)n＝2時(shí)，不符合題意，A錯(cuò)誤；HNO2和HClO均為弱酸，B錯(cuò)誤；Cl元素能形成KClO4，C錯(cuò)誤；NH3和HCl均極易溶于水，D正確?？键c(diǎn)一同位素與同素異形體【典例3】（2024·青島濰坊二中模擬）科學(xué)家從化肥廠生產(chǎn)的(NH4)2SO4中檢驗(yàn)出組成為N4H4(SO4)2的物質(zhì)，經(jīng)測定該物質(zhì)易溶于水，在水中以SOeq\o\al(2－,4)和N4Heq\o\al(4＋,4)兩種離子形式存在，植物的根系極易汲取N4Heq\o\al(4＋,4)，但它遇到堿時(shí)，會(huì)生成一種形似白磷的N4分子。N4分子不能被植物汲取。下列有關(guān)說法不正確的是()A．N4和N2互為同素異形體B．14N與14CC．N4H4(SO4)2不能與草木灰混合運(yùn)用D．N4和N2是不同的兩種分子，化學(xué)性質(zhì)不同【答案】B【解析】N4與N2都是N的單質(zhì)互為同素異形體，A正確；14N與14C是不同元素的原子，B錯(cuò)誤；草木灰水解顯堿性，N4H4(SO4)2中的N4Heq\o\al(4＋,4)在堿性條件下生成N4分子不能被植物汲取，C正確；N4和N2是不同的兩種分子，化學(xué)性質(zhì)不同，D正確?！疽族e(cuò)警示】①元素的種類由原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)確定，因此劃分元素種類的唯一標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)子數(shù)(即核電荷數(shù))。②元素概念中的原子是泛指，即各種狀況下的原子或離子(包括游離態(tài)和化合態(tài))，所以H、D、T、H＋、H－都屬于氫元素。③元素是個(gè)宏觀概念，元素只講種類，不講個(gè)數(shù)，元素組成物質(zhì)?！咀兪?】(2024·安徽合肥一中期末)最近醫(yī)學(xué)界通過用放射性14C標(biāo)記C60，發(fā)覺一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA殺死細(xì)胞，從而抑制艾滋病(AIDS)。下列有關(guān)14C的敘述正確的是(A．14C與C60B．14C與14C．14C是C60D．14C與12【答案】D【解析】14C與C60中一般碳原子，為同種元素的原子，其化學(xué)性質(zhì)相同，A錯(cuò)誤；14C的中子數(shù)為14－6＝8,14N的中子數(shù)為14－7＝7，B錯(cuò)誤；14C是原子，不是單質(zhì)，與C60不是同素異形體，C錯(cuò)誤；14考點(diǎn)二“10電子”“18電子”微粒的應(yīng)用【典例4】（2024·廣東惠州一中模擬）已知A、B、C、D是中學(xué)化學(xué)中常見的四種不同粒子，它們之間存在如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(反應(yīng)條件已經(jīng)略去)：(1)假如A、B、C、D均是10電子的粒子，請(qǐng)寫出A、D的化學(xué)式：A____________；D____________。(2)假如A和C是18電子的粒子，B和D是10電子的粒子。①A與B在溶液中反應(yīng)的離子方程式為____________________________________。②依據(jù)上述離子方程式，可以推斷C與B結(jié)合質(zhì)子的實(shí)力大小是(用化學(xué)式或離子符號(hào)表示)________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)NHeq\o\al(＋,4)(或HF)H2O(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O(或H2S＋2OH－===S2－＋2H2O或H2S＋OH－===HS－＋H2O)②OH－>S2－(或OH－>HS－)【解析】(1)由框圖可知，結(jié)合10電子微?？陕?lián)想到NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O或HF＋OH－===F－＋H2O，故A為NHeq\o\al(＋,4)或HF，D為H2O。(2)①結(jié)合OH－和H2O屬于10電子微粒，聯(lián)想酸堿中和反應(yīng)，可知A與B在溶液中的離子方程式為H2S＋OH－===HS－＋H2O或HS－＋OH－===S2－＋H2O或H2S＋2OH－===S2－＋2H2O；②由反應(yīng)A＋B===C＋D看出，A中的質(zhì)子被B結(jié)合，A失去質(zhì)子變成了C，易知結(jié)合質(zhì)子的實(shí)力：B>C?！痉椒记伞空覍ぁ?0電子”微粒和“18電子”微粒的方法(1)“10電子”微粒(2)“18電子”微?！咀兪?】(2024·山東濰坊一中模擬)A＋、B＋、C－、D、E五種粒子(分子或離子)中，每個(gè)粒子均有10個(gè)電子，已知：①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。請(qǐng)回答：(1)C－離子的電子式是_________________________。(2)分別寫出A＋和D反應(yīng)、B＋和E反應(yīng)的離子方程式________________________________________、___________________________________________。(3)除D、E外，請(qǐng)?jiān)賹懗鰞煞N含10個(gè)電子的分子的分子式________________。(4)除A＋、B＋外，請(qǐng)?jiān)賹懗鰞煞N含10個(gè)電子的陽離子________________?！敬鸢浮?1)[eq\o\al(·,·)eq\o(O,\s\up6(··),\s\do4(··))eq\o\al(·,·)H]－(2)NHeq\o\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋、H3O＋＋NH3===NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。(3)CH4、Ne(4)Na＋、Mg2＋【解析】本題中五種粒子均有10個(gè)電子是解題的突破口。依據(jù)已有的元素與化合物學(xué)問可知，10電子的粒子中，原子有Ne；陰離子有N3－、O2－、F－、OH－、NHeq\o\al(－,2)，陽離子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋；分子有CH4、NH3、H2O、HF。依據(jù)題意有：①A＋＋C－===D＋E↑，推知A＋應(yīng)為NHeq\o\al(＋,4)、C－為OH－、D為H2O、E為NH3，將其結(jié)果代入②B＋＋C－===2D，推知B＋應(yīng)為H3O＋?？键c(diǎn)三利用核外電子排布規(guī)律推斷元素【典例5】(