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第 14 讲 原子结构 化学键
学习目标
1．了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子的构成、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．了解原子核外电子排布规律，掌握原子结构示意图。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成过程。
5．掌握电子式的表示方法。
知识清单
知识点 1 原子结构
1．原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
质子（Z 个）——决定元素的种类
原子 原子核 中子[（A－Z）个]在质子数确定后同位素
A 决定原子种类（Z X）
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－所带电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。
(3)微粒符号周围数字的含义
[名师点拨] (1)原子中不一定都含有中子，如 11 H中没有中子。
(2)电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
(3)破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。
(4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如 F和 OH－。
2．同位素
(1)概念：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素的互称。
(2)同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般不变。
(3)氢元素的三种核素
1
1 H：用字母H 表示，名称为氕 ，不含中子；
2
1 H：用字母D 表示，名称为氘 或重氢，含有 1个中子；
3
1 H：用字母T 表示，名称为氚 或超重氢，含有 2个中子。
(4)常见的重要核素及其应用
核素 235 U 14 2 3 1892 6 C 1 H(D) 1 H(T) 8 O
用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子
[名师点拨] (1)由于同位素的存在，核素的种数远大于元素的种类。
(2)不同核素可能具有相同的质子数，如 2 31 H和 1 H；也可能具有相同的中子数，如 146 C
和 168 O；也可能具有相同的质量数，如 14 146 C和 7 N。
(3)同位素的“六同三不同”
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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 21 H＋31 H―→42 He＋10 n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
(3)35 Cl与 3717 17 Cl得电子能力几乎相同( )
(4)一种核素只有一种质量数( )
(5)氢的三种核素形成的单质有 6 种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同
( )
答案：(1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)√
例 2．(2021·徐州模拟)9943 Tc是医用放射性同位素。下列关于 9943 Tc的叙述正确的是( )
A．中子数是 56 B．质量数是 43
C．质子数是 56 D．原子序数是 99
解析：选 A 9943 Tc的质子数＝原子序数，均为 43，质量数是 99，中子数＝99－43＝56，所
以 A正确。
例 3．现有下列 9种微粒：1 H、2 H、13 C、14 C、14 56 2＋ 56 3＋ 16 161 1 6 6 7 N、26 Fe 、26 Fe 、 8 O2、 8 O3。
按要求完成以下各题：
(1)1 21 H、1 H互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3)56 2＋26 Fe 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)同位素 (2)168 O2、168 O3 (3)30 24 (4)7 5
知识点 2 原子核外电子排布
1．核外电子排布
(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，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，
它们的化合价通常表现为 0价。
2．原子结构示意图
3．等电子微粒
(1)常见的“10电子”微粒
(2)常见的“18电子”微粒
(3)质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系
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 NH4 、H3O 。
④可以是两种带电荷数相同的阴离子，如 OH－、F－。
4．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→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→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→C 。
(8)最外层电子数是次外层电子数的 3倍→O 。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最外层电子数为 8的“微粒”一定是稀有气体元素原子( )
(2)核外电子排布相同的微粒，化学性质也相同( )
(3)除 Li外的碱金属原子次外层都有 8个电子( )
(4)某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素( )
(5)同一元素的不同核素原子核外电子排布不同( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
例 2．下列说法中肯定错误的是( )
A．某原子 K层上只有一个电子
B．某原子M层上电子数为 L层电子数的 4倍
C．某离子M层上和 L层上的电子数均为 K层的 4倍
D．阳离子的最外层电子数可能为 2，也可能为 8
解析：选 B H原子 K层上只有一个电子，A项正确；当 M层上排有电子时，L层上一定
排满了 8个电子，而M层上最多只能排 18个电子，B项错误；K层上最多只能排 2个电子，
M层和 L层都为 8个电子的离子可能为 S2－、Cl－、K＋或 Ca2＋等，C项正确；Li＋的最外层电
子数为 2，Na＋的最外层电子数为 8，D项正确。
例 3．下图为几种微粒的结构示意图，完成以下填空。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦
(1)属于阴离子结构的微粒是________(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)②、③、⑦ (4)⑤
知识点 3 化学键
1．化学键
(1)概念
使离子相结合或原子相结合的作用力。
(2)分类
2．离子键、共价键的比较
共价键
离子键
非极性键 极性键
带相反电荷的离子之
概念 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
间的相互作用
成键微粒 阴、阳离子 原子
阴、阳离子的静电作 共用电子对不偏向任 共用电子对偏向一方
成键实质
用 何一方 原子
非金属性强的元素与
同种元素原子之间成 不同种元素原子之间
形成条件 金属性强的元素经得
键 成键
失电子，形成离子键
非金属单质；某些共
形成的 共价化合物或离子化
离子化合物 价化合物或离子化合
物质 合物
物
3．离子化合物与共价化合物
4．化学键与物质类别的关系
(1)除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。
(2)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素原子形成的共价化合物，如 SiO2、
HCl、CH4等。
(3)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素原子形成的单质，如 Cl2、P4、金刚石
等。
(4)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如 H2O2、C2H4等。
(5)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如 Na2S、
CaCl2、NaCl等。
(6)既有离子键又有极性共价键的物质，如 NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共
价键的物质，如 Na2O2等。
(7)仅由非金属元素形成的离子化合物，如 NH4Cl、NH4NO3等。
(8)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如 AlCl3等。
5．物质的溶解或熔化与化学键变化的关系
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如 CO2和 SO2
等。
②有些共价化合物溶于水后，发生电离，其分子内的共价键被破坏，如 HCl、H2SO4等。
③有些共价化合物溶于水后，其分子内的化学键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精
(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程
某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如 Cl2、F2
等。
6．化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，
破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键
较弱，故它们受热时易分解。
7．电子式
(1)概念
在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。
(2)书写方法
(3)电子式书写的四大误区
(4)书写示例
CaCl2 。
8．分子间作用力和氢键
(1)分子间作用力
定义 把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力
①分子间作用力比化学键弱 得多，它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，
而化学键主要影响物质的化学性质
特点 ②分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液
态、固态非金属单质分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物
质，微粒之间不存在分子间作用力
一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力
变化规律
越大，物质的熔、沸点也越高。例如，熔、沸点：I2> Br2> Cl2> F2
(2)氢键
定义 分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用
形成条件 除 H外，形成氢键的原子通常是 O、F、N
氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF 等分
存在
子之间。分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高
①存在氢键的物质，其熔、沸点明显高于同族同类物质。如 H2O的熔、
沸点高于 H2S
②氨气极易液化，是因为液氨分子间存在氢键；NH3极易溶于水，也是
性质影响
因为 NH3分子与 H2O分子间易形成氢键
③水结冰时体积膨胀、密度减小，是因为在固态水(冰)中水分子间以氢
键结合成排列规整的晶体
经典例题
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有物质中都存在化学键( )
(2)共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏( )
(3)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( )
(4)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( )
(5)N2和 NH3中，每个原子的最外层都达到 8个电子稳定结构( )
答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)×
2．书写下列物质的电子式。
(1)NaOH_________________________________________________________________；
(2)PH3___________________________________________________________________；
(3)联氨(N2H4)_____________________________________________________________；
(4)硼氢化钠(NaBH4)_______________________________________________________。
3．有以下 8种物质：①Ne ②HCl ③P4 ④H2O2
⑤Na2S ⑥NaOH ⑦Na2O2 ⑧NH4Cl
请用上述物质的序号填空：
(1)不存在化学键的是____________。
(2)只存在极性共价键的是____________。
(3)只存在非极性共价键的是____________。
(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是__________________________________。
(5)只存在离子键的是____________。
(6)既存在离子键又存在共价键的是__________________________________________。
(7)属于离子化合物的是____________。
答案：(1)① (2)② (3)③ (4)④ (5)⑤
(6)⑥⑦⑧ (7)⑤⑥⑦⑧
课堂闯关
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2020·全国卷Ⅲ)22.4 L(标准状况)氮气中含有 7NA个中子( )
(2)(2020·全国卷Ⅲ)1 mol重水(D2O)比 1 mol水多 NA个质子( )
(3)(2020·浙江 7月选考)35Cl和 37Cl是两种不同的元素( )
(4)(2020·浙江 1月选考)16 188 O与 8 O互为同位素( )
(5)(2020·北京高考)33As原子核外最外层有 5个电子( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2．判断下列电子式书写的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2020·浙江 7月选考)甲基的电子式： ( )
(2)(2019·浙江 4月选考)次氯酸的电子式： ( )
(3)(2020·北京高考)AsH3的电子式： ( )
(4)(2018·北京高考)由 Na和 Cl形成离子键的过程： ( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√
3．(2020·全国卷Ⅰ)1934年约里奥－居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 42 He)轰击金
属原子 WZX，得到核素 30Z＋2 Y，开创了人造放射性核素的先河：
WZX＋42 He―→ 30 1Z＋2 Y＋0 n
其中元素 X、Y的最外层电子数之和为 8。下列叙述正确的是( )
A．WZX的相对原子质量为 26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于 Y的
D．Y仅有一种含氧酸
解析：选 B 由题给信息可得 X为 Al，Y为 P，2713 Al的相对原子质量为 27，A项错误；
X(Al)、Y(P)均可形成三氯化物，分别为 AlCl3、PCl3，B项正确；根据同一周期主族元素从
左到右原子半径依次减小知，X(Al)的原子半径大于 Y(P)的，C项错误；Y(P)有多种含氧酸，
如 H3PO3和 H3PO4等，D项错误。
4．化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列有关化学用语正确的是( )
A．次氯酸分子的结构式：H—Cl—O
B．CH4的球棍模型：
C．S2－的结构示意图：
D．NH3的电子式：
解析：选 C 次氯酸的结构式为 H—O—Cl，A错误； 为甲烷的比例模型，不
是球棍模型，B错误；氨气是共价化合物，其电子式为 ，D错误。
5．(2021·烟台模拟)下列说法中正确的是( )
A．化学键是相邻原子间的强烈的相互作用
B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．吸热反应中反应物断键放出的能量小于生成物成键吸收的能量
D．共价化合物中一定不含有离子键，离子化合物中一定不含有共价键
解析：选 A 物理变化中也伴随能量变化，如物质的三态变化、浓硫酸稀释等均为物理
变化，故 B错误；吸热反应的ΔH>0，所以吸热反应中反应物断键吸收的能量大于生成物成
键放出的能量，C错误；含有离子键的化合物是离子化合物，全部由共价键形成的化合物是
共价化合物，离子化合物中也可能含有共价键，比如 NH4Cl，D错误。
6 － ＋．下列关于 C60、H3、O2 、N 5 等微粒的叙述错误的是( )
A．碳、氢、氧、氮元素中各含有不同核素
B．H3与 H2化学性质相同，互为同位素
C．C60与 N
＋
5 中都含有共价键
D．KO2属于含有共价键的离子化合物
解析：选 B 核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，如碳元素的核素有
12 C、136 6 C、146 C，氢、氧、氮元素也各有不同核素，A正确；质子数相同、中子数不同的
原子互称为同位素，H3、H2是氢元素的两种不同的单质，互为同素异形体，B错误；C60与
N ＋ －5 中非金属原子间均通过共用电子对相结合，都含有共价键，C正确；KO2由 K
＋、O 2 构
－
成，属于离子化合物，O 2 中两个氧原子间以共价键结合，D正确。
7．下列叙述正确的是( )
A．24 g镁与 27 g铝中含有相同的质子数
B．常温常压下，1.12 L丙烷分子中所含非极性键数目为 0.1NA
C．1 mol重水(D2O)与 1 mol水(H2O)中，中子数之比为 5∶4
D．1 mol乙烷和 1 mol乙烯中，化学键数目相同
解析：选 C 24 g 镁与 27 g 铝中含有的质子数分别是 12NA和 13NA，A 错误；丙烷中
的 C—C键为非极性键，但常温常压下，无法用标准状况下气体摩尔体积计算丙烷的物质的
量，B错误；每个重水(D2O)分子含有 10个中子，每个水(H2O)分子含有 8个中子，所以 1 mol
重水(D2O)与 1 mol 水(H2O)中的中子数之比为 10∶8＝5∶4，C 正确；乙烷结构简式为
CH3CH3，每个分子中有 7个共价键；乙烯结构简式为 CH2===CH2，每个分子中有 4个 C—H
键和 1个 C===C键，所以 1 mol乙烷和 1 mol乙烯中化学键数目不相同，D错误。
8．下列物质中，既属于离子化合物又属于电解质且含有极性键的是( )
A．Na2O2 B．H2SO4
C．CS2 D．BaSO4
解析：选 D Na2O2属于离子化合物，含有离子键和非极性共价键，A不选；H2SO4属
于共价化合物，B不选；CS －2属于共价化合物，C不选；BaSO4属于离子化合物，Ba2＋和 SO24
之间存在离子键，S和 O之间存在极性共价键，BaSO4属于电解质，D选。
9．利用固体表面催化工艺进行 NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A．NO属于共价化合物
B．O2含有非极性共价键
C．过程②吸收能量，过程③释放能量
D．标准状况下，NO分解生成 11.2 L N2转移电子数为 NA
解析：选 D 只含有共价键的化合物是共价化合物，NO属于共价化合物，A正确；同
种非金属元素原子之间形成非极性键，所以 O2含有非极性共价键，B正确；由图可知，过
程②NO中化学键发生断裂形成氮原子和氧原子，此过程需要吸收能量，过程③形成了新的
化学键 N≡N键和 O===O键，此过程释放能量，C正确；根据方程式 2NO===N2＋O2，每
生成 1 mol氮气，转移的电子数为 4 mol，生成 11.2 L N2(标准状况下)，即 0.5 mol N2时，转
移电子数为 2NA，D错误。
10．某元素的一种核素 X的原子质量数为 A，含 N 个中子，它与 1H原子组成 HmX分
子，a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A a（A－N＋m） mol B a（A－N）． ． mol
A＋m m
C a（A－N）． mol D a（A－N＋m）． mol
A＋m m
解析：选 A HmX 的相对分子质量为 A ＋m ， a g HmX 分子的物质的量 n ＝
a g
；X原子的质量数为 A，含 N 个中子，则质子数为 A－N，所以 a g H X
（A＋m）g·mol－1
m
a a（A－N＋m）
分子中含质子的物质的量为 mol×(A－N＋m)＝ mol，A正确。
A＋m A＋m
11．Na3N是离子化合物，它和水作用可产生 NH3。下列叙述正确的是( )
A．Na＋和 N3－的电子结构都与氖原子相同
B．Na＋的半径大于 N3－的半径
C．Na3N与足量的盐酸反应后生成一种盐
D．在 Na3N与水的反应中，Na3N作还原剂
解析：选 A 核外电子排布相同的简单离子，其半径随着原子序数的递增而减小，即
Na＋的半径小于 N3－的半径，B错误；Na3N与盐酸反应生成 NaCl和 NH4Cl两种盐，C错误；
Na3N与 H2O反应：Na3N＋3H2O===3NaOH＋NH3↑，不存在元素化合价的变化，此反应不
属于氧化还原反应，D错误。
12．人们从冰箱中取出的“常态冰”仅是冰存在的多种可能的形式之一。目前，科学家
发现了一种全新的多孔、轻量级的“气态冰”，可形成气凝胶。下列有关说法正确的是( )
A．“常态冰”和“气态冰”结构不同，是同素异形体
B．“气态冰”因其特殊的结构而具有比“常态冰”更活泼的化学性质
C．18 g“气态冰”的体积为 22.4 L
D．构成“气态冰”的分子中含有极性共价键
解析：选 D “常态冰”和“气态冰”是水的不同存在形式，状态不同，但属于同种物
质，同素异形体是针对单质而言的，A错误；“常态冰”和“气态冰”是水的不同存在形式，
物理性质不同，但化学性质相同，B错误；“气态冰”是形成气凝胶的冰，且不知物质所处
状态，不能利用标准状况下的气体摩尔体积计算其体积，C错误；“气态冰”的分子是 H2O，
其分子中含有极性共价键，D正确。
13． (2020·浙江 7 月选考 )(1)气态氢化物热稳定性 HF 大于 HCl 的主要原因是
____________
__________________________________________________________。
(2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足 8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。
(3)常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是________________________。
解析：(1)可以根据共价键的稳定性比较气态氢化物的热稳定性，键长越短，键能越大，
则气态氢化物的热稳定性越强，原子半径：F＜Cl，则键长：F—HCl—H，
故 HF的热稳定性大于 HCl的热稳定性。也可以根据元素非金属性的强弱比较气态氢化物的
热稳定性，元素的非金属性越强，气态氢化物的热稳定性越强，非金属性：F>Cl，故 HF的
热稳定性大于 HCl的热稳定性。(2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足 8 电子稳定结构，
则阴离子的结构式为[N===C===N]2－，故 CaCN2的电子式为 。(3)影响物质
在水中溶解度的因素有物质的极性、是否含有氢键、能否与水发生化学反应等。乙醇、氯乙
烷、水均为极性分子，但乙醇与水分子能形成氢键，因此在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷。
答案：(1)原子半径 F＜Cl，键能 F—H＞Cl—H
(3)乙醇与水之间形成氢键而氯乙烷没有
自我挑战
1．钼元素为人体及动植物必须的微量元素，也在钢铁工业中有着重要的作用，钼作为
钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性。我国钼元素的储量丰富，在
世界上占笫二位。如图所示是钼元素的相关信息，下列有关钼的说法错误的是( )
A．95Mo18O2－4 (钼酸根离子)中共计有 76个电子
B．Mo元素是第五周期的主族元素
C．92Mo、95Mo、98Mo互为同位素，化学性质几乎相同
D．98Mo的原子核内中子数比质子数多 14
解析：选 B 由图中信息可知 Mo 原子的核外电子数＝42，1 个氧原子含 8 个电子，
95Mo18O2－4 (钼酸根离子)中含有的电子数为 42＋8×4＋2＝76(个)，故 A正确；Mo 元素位于
元素周期表第五周期第ⅥB族，属于副族元素，故 B错误；92Mo、95Mo、98Mo 质子数相同、
中子数不同，它们互为同位素，由于原子最外层电子数相同，化学性质几乎相同，故 C 正
确；98Mo的质子数为 42，中子数＝98－42＝56，原子核内中子数比质子数多 56－42＝14，
故 D正确。
2．下表中相关物质的信息都正确的一项是( )
与性质相对应
选项 化学式 电子式或含有的化学键类型 物质的性质
的用途
A NaClO 离子键、共价键 强氧化性 消毒剂
不稳定，易
B H2O2 医用消毒剂
分解
水溶液呈弱
C NH3 共价键 工业制硝酸
碱性
D NaHCO3 离子键 受热易分解 泡沫灭火器
解析：选 A NaClO中钠离子和次氯酸根离子之间存在离子键，O、Cl原子之间存在共
价键，次氯酸钠具有强氧化性，所以可作消毒剂，A正确；H2O2是共价化合物，电子式为
，H2O2具有强氧化性，可用于消毒，B错误；NH3在工业上用于制取硝酸
是利用其还原性，与其水溶液呈碱性无关，C错误；碳酸氢钠中既存在离子键又存在共价键，
碳酸氢钠可与铝离子发生双水解反应生成二氧化碳，故可用于灭火，与其稳定性强弱无关，
D错误。
3．(2021·三明模拟)德国化学家利用 N2和 H2在催化剂表面合成氨气而获得诺贝尔奖，
该反应的微观历程如图所示，其中 、 、 、 分别表示 N2、H2、NH3及催化剂。下
列说法错误的是( )
A．NH3为共价化合物
B．①→②过程中催化剂与气体之间形成离子键
C．②→③过程需要吸收能量
D．使用催化剂，合成氨反应放出的热量不变
解析：选 B NH3中只含有 N—H共价键，属于共价化合物，故 A正确；①→②过程中
催化剂吸附气体分子，没有离子键形成，故 B错误；②→③过程中分子转化为原子，化学
键断裂要吸收能量，故 C正确；催化剂只降低反应的活化能，不改变反应的反应热，故 D
正确。
4.如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有 10个电子的共价
化合物，且分子中所含原子个数：d>e，f为离子化合物。则下列说法错误的
是( )
A．常温下，单质 a呈气态
B．单质 c具有强氧化性
C．稳定性：d>e
D．f受热易分解为 d和 e
解析：选 C 非金属单质形成的含有 10个电子的共价化合物有 CH4、NH3、H2O、HF。
由于 f为离子化合物且分子中所含原子个数：d>e，则 d是 NH3，e是 HF，f是 NH4F。因此
a、b、c分别是 N2、H2、F2。HF的稳定性强于 NH3，故 C错误。
5.(2021·厦门模拟)三硫化磷(P4S3)可用于制造火柴，分子结构如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．P4S3中磷元素为＋3价
B．P4S3属于共价化合物
C．P4S3含有非极性键
D．1 mol P4S3分子含有 9 mol共价键
解析：选 A 图示最上方的 P 原子与 S 原子形成 3个极性共价键，共用电子对偏向非
金属性强的 S原子，则 P为＋3价；底面的 P与 S形成 1个共价键，共用电子对偏向 S原子，
则 P 为＋1价；P—P键为非极性共价键，共用电子对不偏移，故 P4S3中 P元素为＋3 价和
＋1 价，故 A 错误；只含有共价键的化合物属于共价化合物，P4S3属于共价化合物，故 B
正确；P4S3分子中 P原子与 P原子之间存在化学键，同种原子之间形成非极性键，所以含有
非极性键，故 C 正确；根据图示可知，1 mol P4S3分子中含有 6 mol P—S 极性共价键和 3
molP—P非极性共价键，所以 1 mol P4S3分子含有 9 mol共价键，故 D正确。
6．原子序数依次增大的元素 a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为 1、6、7、1。a
－的核外电子结构与氦相同，b和 c的次外层有 8个电子，c－和 d＋的核外电子结构相同。下
列叙述正确的是( )
A.a元素的三种核素的氧化物互为同素异形体
B．a和其他 3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他 3种元素均能形成离子化合物
D．元素 a与 b、c、d均能形成 18电子微粒
解析：选 C 根据题意可知，a为 H，b为 S，c为 Cl，d为 K元素。H的三种核素的氧
化物是化合物，同素异形体是单质，故 A错误；H与 K形成的 KH是离子化合物，故 B错
误；K与 S、Cl、H均能形成离子化合物，故 C正确；H与 K、S、Cl分别形成 KH、H2S、
HCl，其中 KH为 20电子微粒，H2S、HCl为 18电子微粒，故 D错误。
7．全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物无污染等优点。中国科学家成功合成
－
全氮阴离子 N5 ，N
－ ＋ －
5 是制备全氮类物质 N5 N 5 的重要中间体。下列说法中不正确的是
( )
A．全氮类物质属于绿色能源
B．每个 N ＋5 中含有 35个质子
C．N＋ N －5 5 属于离子化合物
D．N＋5 N
－
5 结构中含共价键和离子键
解析：选 C 全氮类物质具有超高能量及爆轰产物无污染等优点，因此全氮类物质为绿
＋
色能源，A正确；1个氮原子中含有 7个质子，所以每个 N 5 中含有 35个质子，B正确；
＋ －
该物质由氮元素组成，属于单质，不属于化合物，C错误；N 5 和 N 5 内部都含有共价键，
N＋ －5 N 5 结构中含有阳离子和阴离子，因此该物质含有离子键，D正确。第 14 讲 原子结构 化学键
学习目标
1．了解元素、核素和同位素的含义。
2．了解原子的构成、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．了解原子核外电子排布规律，掌握原子结构示意图。
4．了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成过程。
5．掌握电子式的表示方法。
知识清单
知识点 1 原子结构
1．原子的构成
(1)构成原子的微粒及作用
质子（Z 个）——决定元素的种类
原子 原子核 中子[（A－Z）个]在质子数确定后同位素
A 决定原子种类（Z X）
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－所带电荷数；
④阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。
(3)微粒符号周围数字的含义
[名师点拨] (1)原子中不一定都含有中子，如 11 H中没有中子。
(2)电子排布完全相同的原子不一定是同一种原子，如互为同位素的各原子。
(3)破坏原子结构的核裂变不属于化学变化。
(4)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如 F和 OH－。
2．同位素
(1)概念：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素的互称。
(2)同位素的特征
①相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
②天然存在的同一元素的各核素所占的原子百分数一般不变。
(3)氢元素的三种核素
1
1 H：用字母H 表示，名称为氕 ，不含中子；
2
1 H：用字母D 表示，名称为氘 或重氢，含有 1个中子；
3
1 H：用字母T 表示，名称为氚 或超重氢，含有 2个中子。
(4)常见的重要核素及其应用
核素 23592 U 14 C 26 1 H(D) 31 H(T) 188 O
用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子
[名师点拨] (1)由于同位素的存在，核素的种数远大于元素的种类。
(2)不同核素可能具有相同的质子数，如 21 H和 3 141 H；也可能具有相同的中子数，如 6 C
和 168 O；也可能具有相同的质量数，如 146 C和 147 N。
(3)同位素的“六同三不同”
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(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 2 31 H＋1 H―→42 He＋10 n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化( )
(3)35 3717 Cl与 17 Cl得电子能力几乎相同( )
(4)一种核素只有一种质量数( )
(5)氢的三种核素形成的单质有 6 种，它们物理性质有所不同，但化学性质几乎完全相同
( )
例 2．(2021·徐州模拟)9943 Tc是医用放射性同位素。下列关于 9943 Tc的叙述正确的是( )
A．中子数是 56 B．质量数是 43
C．质子数是 56 D．原子序数是 99
例 3．现有下列 9种微粒：11 H、2 H、131 6 C、146 C、14 N、56 Fe2
＋、567 26 26 Fe3
＋、168 O 、162 8 O3。
按要求完成以下各题：
(1)11 H、21 H互称为________。
(2)互为同素异形体的微粒是________。
(3)5626 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。
知识点 2 原子核外电子排布
1．核外电子排布
(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，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，
它们的化合价通常表现为 0价。
2．原子结构示意图
3．等电子微粒
(1)常见的“10电子”微粒
(2)常见的“18电子”微粒
(3)质子数和核外电子数分别相等的两种微粒关系
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 NH4 、H3O 。
④可以是两种带电荷数相同的阴离子，如 OH－、F－。
4．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→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→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→C 。
(8)最外层电子数是次外层电子数的 3倍→O 。
经典例题
例 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)最外层电子数为 8的“微粒”一定是稀有气体元素原子( )
(2)核外电子排布相同的微粒，化学性质也相同( )
(3)除 Li外的碱金属原子次外层都有 8个电子( )
(4)某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素( )
(5)同一元素的不同核素原子核外电子排布不同( )
例 2．下列说法中肯定错误的是( )
A．某原子 K层上只有一个电子
B．某原子M层上电子数为 L层电子数的 4倍
C．某离子M层上和 L层上的电子数均为 K层的 4倍
D．阳离子的最外层电子数可能为 2，也可能为 8
例 3．下图为几种微粒的结构示意图，完成以下填空。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦
(1)属于阴离子结构的微粒是________(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________。
知识点 3 化学键
1．化学键
(1)概念
使离子相结合或原子相结合的作用力。
(2)分类
2．离子键、共价键的比较
共价键
离子键
非极性键 极性键
带相反电荷的离子之
概念 原子间通过共用电子对所形成的相互作用
间的相互作用
成键微粒 阴、阳离子 原子
成键实质 阴、阳离子的静电作 共用电子对不偏向任 共用电子对偏向一方
用 何一方 原子
非金属性强的元素与
同种元素原子之间成 不同种元素原子之间
形成条件 金属性强的元素经得
键 成键
失电子，形成离子键
非金属单质；某些共
形成的 共价化合物或离子化
离子化合物 价化合物或离子化合
物质 合物
物
3．离子化合物与共价化合物
4．化学键与物质类别的关系
(1)除稀有气体内部无化学键外，其他物质内部都存在化学键。
(2)只含有极性共价键的物质一般是不同种非金属元素原子形成的共价化合物，如 SiO2、
HCl、CH4等。
(3)只含有非极性共价键的物质是同种非金属元素原子形成的单质，如 Cl2、P4、金刚石
等。
(4)既有极性键又有非极性键的共价化合物一般由多个原子组成，如 H2O2、C2H4等。
(5)只含离子键的物质主要是由活泼非金属元素与活泼金属元素形成的化合物，如 Na2S、
CaCl2、NaCl等。
(6)既有离子键又有极性共价键的物质，如 NaOH、K2SO4等；既有离子键又有非极性共
价键的物质，如 Na2O2等。
(7)仅由非金属元素形成的离子化合物，如 NH4Cl、NH4NO3等。
(8)金属元素和非金属元素间可能存在共价键，如 AlCl3等。
5．物质的溶解或熔化与化学键变化的关系
(1)离子化合物的溶解或熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴、阳离子，离子键被破坏。
(2)共价化合物的溶解过程
①有些共价化合物溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如 CO2和 SO2
等。
②有些共价化合物溶于水后，发生电离，其分子内的共价键被破坏，如 HCl、H2SO4等。
③有些共价化合物溶于水后，其分子内的化学键不被破坏，如蔗糖(C12H22O11)、酒精
(C2H5OH)等。
(3)单质的溶解过程
某些活泼的非金属单质溶于水后，能与水反应，其分子内的共价键被破坏，如 Cl2、F2
等。
6．化学键对物质性质的影响
(1)对物理性质的影响
金刚石、晶体硅、石英、金刚砂等物质硬度大、熔点高，就是因为其中的共价键很强，
破坏时需消耗很多的能量。NaCl等部分离子化合物，也有很强的离子键，故熔点也较高。
(2)对化学性质的影响
N2分子中有很强的共价键，故在通常状况下，N2很稳定；H2S、HI等分子中的共价键
较弱，故它们受热时易分解。
7．电子式
(1)概念
在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)的式子。
(2)书写方法
(3)电子式书写的四大误区
(4)书写示例
CaCl2 。
8．分子间作用力和氢键
(1)分子间作用力
定义 把分子聚集在一起的作用力，又称范德华力
①分子间作用力比化学键弱 得多，它主要影响物质的熔点、沸点等物理性质，
而化学键主要影响物质的化学性质
特点 ②分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数气态、液
态、固态非金属单质分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物
质，微粒之间不存在分子间作用力
一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力
变化规律
越大，物质的熔、沸点也越高。例如，熔、沸点：I2> Br2> Cl2> F2
(2)氢键
定义 分子间存在的一种比分子间作用力稍强的相互作用
形成条件 除 H外，形成氢键的原子通常是 O、F、N
氢键存在广泛，如蛋白质分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF 等分
存在
子之间。分子间氢键会使物质的熔点和沸点升高
①存在氢键的物质，其熔、沸点明显高于同族同类物质。如 H2O的熔、
沸点高于 H2S
②氨气极易液化，是因为液氨分子间存在氢键；NH3极易溶于水，也是
性质影响
因为 NH3分子与 H2O分子间易形成氢键
③水结冰时体积膨胀、密度减小，是因为在固态水(冰)中水分子间以氢
键结合成排列规整的晶体
经典例题
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)所有物质中都存在化学键( )
(2)共价化合物溶于水，分子内共价键被破坏，单质溶于水，分子内共价键不被破坏( )
(3)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( )
(4)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( )
(5)N2和 NH3中，每个原子的最外层都达到 8个电子稳定结构( )
2．书写下列物质的电子式。
(1)NaOH_________________________________________________________________；
(2)PH3___________________________________________________________________；
(3)联氨(N2H4)_____________________________________________________________；
(4)硼氢化钠(NaBH4)_______________________________________________________。
3．有以下 8种物质：①Ne ②HCl ③P4 ④H2O2
⑤Na2S ⑥NaOH ⑦Na2O2 ⑧NH4Cl
请用上述物质的序号填空：
(1)不存在化学键的是____________。
(2)只存在极性共价键的是____________。
(3)只存在非极性共价键的是____________。
(4)既存在非极性共价键又存在极性共价键的是__________________________________。
(5)只存在离子键的是____________。
(6)既存在离子键又存在共价键的是__________________________________________。
(7)属于离子化合物的是____________。
课堂闯关
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2020·全国卷Ⅲ)22.4 L(标准状况)氮气中含有 7NA个中子( )
(2)(2020·全国卷Ⅲ)1 mol重水(D2O)比 1 mol水多 NA个质子( )
(3)(2020·浙江 7月选考)35Cl和 37Cl是两种不同的元素( )
(4)(2020·浙江 1月选考)16 O与 188 8 O互为同位素( )
(5)(2020·北京高考)33As原子核外最外层有 5个电子( )
2．判断下列电子式书写的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)(2020·浙江 7月选考)甲基的电子式： ( )
(2)(2019·浙江 4月选考)次氯酸的电子式： ( )
(3)(2020·北京高考)AsH3的电子式： ( )
(4)(2018·北京高考)由 Na和 Cl形成离子键的过程： ( )
3．(2020·全国卷Ⅰ)1934年约里奥－居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核 42 He)轰击金
属原子 WZX，得到核素 30Z＋2 Y，开创了人造放射性核素的先河：
W X＋4Z 2 He―→ 30 Y＋1Z＋2 0 n
其中元素 X、Y的最外层电子数之和为 8。下列叙述正确的是( )
A．WZX的相对原子质量为 26
B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的原子半径小于 Y的
D．Y仅有一种含氧酸
4．化学科学需要借助化学专用语言来描述，下列有关化学用语正确的是( )
A．次氯酸分子的结构式：H—Cl—O
B．CH4的球棍模型：
C －．S2 的结构示意图：
D．NH3的电子式：
5．(2021·烟台模拟)下列说法中正确的是( )
A．化学键是相邻原子间的强烈的相互作用
B．伴有能量变化的物质变化都是化学变化
C．吸热反应中反应物断键放出的能量小于生成物成键吸收的能量
D．共价化合物中一定不含有离子键，离子化合物中一定不含有共价键
6．下列关于 C60、H3、O
－ N ＋2 、 5 等微粒的叙述错误的是( )
A．碳、氢、氧、氮元素中各含有不同核素
B．H3与 H2化学性质相同，互为同位素
C．C ＋60与 N 5 中都含有共价键
D．KO2属于含有共价键的离子化合物
7．下列叙述正确的是( )
A．24 g镁与 27 g铝中含有相同的质子数
B．常温常压下，1.12 L丙烷分子中所含非极性键数目为 0.1NA
C．1 mol重水(D2O)与 1 mol水(H2O)中，中子数之比为 5∶4
D．1 mol乙烷和 1 mol乙烯中，化学键数目相同
8．下列物质中，既属于离子化合物又属于电解质且含有极性键的是( )
A．Na2O2 B．H2SO4
C．CS2 D．BaSO4
9．利用固体表面催化工艺进行 NO分解的过程如图所示。下列说法不正确的是( )
A．NO属于共价化合物
B．O2含有非极性共价键
C．过程②吸收能量，过程③释放能量
D．标准状况下，NO分解生成 11.2 L N2转移电子数为 NA
10．某元素的一种核素 X的原子质量数为 A，含 N 个中子，它与 1H原子组成 HmX分
子，a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A a（A－N＋m） mol B a（A－N）． ． mol
A＋m m
C a（A－N） mol D a（A－N＋m）． ． mol
A＋m m
11．Na3N是离子化合物，它和水作用可产生 NH3。下列叙述正确的是( )
A．Na＋和 N3－的电子结构都与氖原子相同
B．Na＋的半径大于 N3－的半径
C．Na3N与足量的盐酸反应后生成一种盐
D．在 Na3N与水的反应中，Na3N作还原剂
12．人们从冰箱中取出的“常态冰”仅是冰存在的多种可能的形式之一。目前，科学家
发现了一种全新的多孔、轻量级的“气态冰”，可形成气凝胶。下列有关说法正确的是( )
A．“常态冰”和“气态冰”结构不同，是同素异形体
B．“气态冰”因其特殊的结构而具有比“常态冰”更活泼的化学性质
C．18 g“气态冰”的体积为 22.4 L
D．构成“气态冰”的分子中含有极性共价键
13．(2020·浙江 7月选考)(1)气态氢化物热稳定性 HF大于 HCl的主要原因是
__________________________________________________________。
(2)CaCN2是离子化合物，各原子均满足 8电子稳定结构，CaCN2的电子式是________。
(3)常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是________________________。
自我挑战
1．钼元素为人体及动植物必须的微量元素，也在钢铁工业中有着重要的作用，钼作为
钢的合金化元素，可以提高钢的强度，特别是高温强度和韧性。我国钼元素的储量丰富，在
世界上占笫二位。如图所示是钼元素的相关信息，下列有关钼的说法错误的是( )
A．95Mo18O2－4 (钼酸根离子)中共计有 76个电子
B．Mo元素是第五周期的主族元素
C．92Mo、95Mo、98Mo互为同位素，化学性质几乎相同
D．98Mo的原子核内中子数比质子数多 14
2．下表中相关物质的信息都正确的一项是( )
与性质相对应
选项 化学式 电子式或含有的化学键类型 物质的性质
的用途
A NaClO 离子键、共价键 强氧化性 消毒剂
不稳定，易
B H2O2 医用消毒剂
分解
水溶液呈弱
C NH3 共价键 工业制硝酸
碱性
D NaHCO3 离子键 受热易分解 泡沫灭火器
3．(2021·三明模拟)德国化学家利用 N2和 H2在催化剂表面合成氨气而获得诺贝尔奖，
该反应的微观历程如图所示，其中 、 、 、 分别表示 N2、H2、NH3及催化剂。下
列说法错误的是( )
A．NH3为共价化合物
B．①→②过程中催化剂与气体之间形成离子键
C．②→③过程需要吸收能量
D．使用催化剂，合成氨反应放出的热量不变
4.如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有 10个电子的共价
化合物，且分子中所含原子个数：d>e，f为离子化合物。则下列说法错误的
是( )
A．常温下，单质 a呈气态
B．单质 c具有强氧化性
C．稳定性：d>e
D．f受热易分解为 d和 e
5.(2021·厦门模拟)三硫化磷(P4S3)可用于制造火柴，分子结构如图所示。
下列说法不正确的是( )
A．P4S3中磷元素为＋3价
B．P4S3属于共价化合物
C．P4S3含有非极性键
D．1 mol P4S3分子含有 9 mol共价键
6．原子序数依次增大的元素 a、b、c、d，它们的最外层电子数分别为 1、6、7、1。a
－的核外电子结构与氦相同，b和 c的次外层有 8个电子，c－和 d＋的核外电子结构相同。下
列叙述正确的是( )
A.a元素的三种核素的氧化物互为同素异形体
B．a和其他 3种元素均能形成共价化合物
C．d和其他 3种元素均能形成离子化合物
D．元素 a与 b、c、d均能形成 18电子微粒
7．全氮类物质具有高密度、超高能量及爆轰产物无污染等优点。中国科学家成功合成
－ － ＋ －
全氮阴离子 N5 ，N 5 是制备全氮类物质 N5 N 5 的重要中间体。下列说法中不正确的是
( )
A．全氮类物质属于绿色能源
B ＋．每个 N 5 中含有 35个质子
C N＋ N －． 5 5 属于离子化合物
D N＋． 5 N
－
5 结构中含共价键和离子键

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