第15讲 原子结构- 备战2023年高考化学一轮复习基础通关高考帮 通用版学案(原卷版+解析版)

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第15讲 原子结构- 备战2023年高考化学一轮复习基础通关高考帮 通用版学案(原卷版+解析版)

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第十五讲 原子结构
1.掌握原子结构示意图、电子式的表示方法。
2.了解元素、核素和同位素的含义。
3.了解原子的构成。了解原子序数、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。
4.了解原子核外电子排布规律。
知识点一 原子的组成
1.原子
(1)原子结构
原子(X)
(2)有关粒子间的关系
①质量数(A)=________+________;
②中性原子:质子数=________=__________;
③阳离子:质子数=核外电子数+________;
④阴离子:质子数=核外电子数-________。
2.核素、同位素、元素
(1)概念
①核素:具有一定数目________和一定数目________的一种________,如氢元素有三种核素,符号为__________________________________________。
②同位素:________相同而________不同的同一元素的不同________互称同位素。
③元素:具有相同____________的同一类__________的总称。
(2)三者的关系
知识点二 核外电子排布
1.电子层的表示方法及能量变化
电子层数 由内向外
数字表示法 1 2 3 4 5 6 7
字母表示法
离核远近
电子能量
2.原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理:核外电子总是尽可能先排布在能量________的(离原子核________)的电子层里。
(2)每层最多容纳的电子数为______个。
(3)最外层电子数最多不超过____个(K层为最外层时不超过____个)。
(4)次外层电子数最多不超过____个。
(5)倒数第三层电子数最多不超过____个。
知识点三 原子结构和性质
1.碱金属元素
(1)原子结构
原子最外层都只有____个电子,随原子序数的递增,电子层数依次增加,原子半径逐渐________。
(2)元素性质
从上到下,元素原子失电子能力逐渐________,金属性逐渐________,单质的还原性逐渐________。
2.卤族元素
(1)原子结构
原子最外层都有____个电子,随原子序数递增加,电子层数依次增加,原子半径逐渐________。
(2)元素性质
从上到下,得电子能力逐渐________,非金属性逐渐________,单质的氧化性逐渐________。
3.元素性质与原子结构的关系
元素的性质决定于原子核外电子的排布,特别是__________。同主族元素化学性质上表现出相似性和递变性,随着原子核外电子层数的增加,它们的失电子能力逐渐增强,金属性逐渐________。
一、元素、核素和同位素
1.X中各符号表示的含义
元素符号X的左上角的A表示该核素的质量数,它可近似地代表该核素原子的相对原子质量,左下角的Z表示该核素的核内质子数,元素的种类取决于构成该元素的原子核内的质子数,Z相同的所有核素都称为同一元素;Z相同,A不同,称为同位素——周期表中处于同一位置。Z和(A-Z)决定核素的种类,即在核素中,Z相同的不同核素称为同位素。
2.元素、同位素、核素概念的辨析(见下表)
元素 同位素 核素
概念 具有相同核电荷数的一类原子的总称 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子
对象 宏观概念,对同类原子而言;既有游离态,又有化合态 微观概念,对某种元素的原子而言,因为有同位素,所以原子种类多于元素种类 微观概念,指元素的具体的某种原子
特征 以单质或化合物形式存在,性质通过形成单质或化合物来体现 同位素化学性质几乎相同,因为质量数不同,物理性质有差异,天然存在的各种同位素所占的原子个数百分比一般不变 具有真实的质量,不同核素的质量不相同
决定因素 质子数 质子数和中子数 质子数和中子数
特别提醒 同位素是同一元素的不同核素之间的互称,大多数元素有同位数(但Na、Al、F等没有同位素)。因此目前发现的元素有一百多种,但核素有一千多种。
二、原子核外电子排布的特殊规律及电子数相等的微粒
1.记住1-20号元素的特殊的电子层结构
特别提醒:记熟是准确快速解题的前提
(1)最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K;
(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素:__________________________________;
(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;
(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:______;
(5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素:_______________________________;
(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne。
(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si;
(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素:________;
(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素:Be、S;
(10)电子层数与最外层电子数相等的元素:________。
【答案】
1.(2)Be、Ar (4)O (5)Li、P (8)Li、Mg (10)H、Be、Al
2.核外电子数相等的微粒
(1)“10电子”的微粒
分子 离子
一核10电子 Ne N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子 HF
三核10电子 NH
四核10电子
五核10电子
(2)“18电子”的微粒
分子 离子
一核18电子 Ar K+、Ca2+、Cl-、S2-
二核18电子
三核18电子 H2S
四核18电子
五核18电子
六核18电子
其他微粒 C2H6、CH3NH2 N2H、N2H
(3)“14电子”微粒有Si、______、______、______等四种
【答案】
2.(1)
分子 离子
一核10电子 Ne N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子 HF OH-
三核10电子 H2O NH
四核10电子 NH3 H3O+
五核10电子 CH4 NH
(2)
分子 离子
一核18电子 Ar K+、Ca2+、Cl-、S2-
二核18电子 F2、HCl O、HS-
三核18电子 H2S
四核18电子 PH3、H2O2
五核18电子 SiH4、CH3F、NH2OH
六核18电子 N2H4、CH3OH
其他微粒 C2H6、CH3NH2 N2H、N2H
(3)“14电子”微粒有Si、CO、C、N2等四种。
【典例】1.(1)30 g 12C18O 和 28 g 14N2 所含的分子数之比为_______。
(2)同温同压下,12C18O和14N2两种气体的密度之比为_______。
(3)同温同压同体积的12C18O和 14N2具有电子数之比为_______。
(4)28 g14N2所含的原子数为_______NA.
(5)将乙烯、CO、N2三种气体分别盛放在三个相同容器中,若三个容器的温度和质量相等,则三个容器的气体压强之比为_______。
【典例】2.现有下列粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、37Cl、14N、14C,请回答下列问题:
(1)它们分属_____种元素,属于氢元素的核素有_____种,属于铀元素的核素有_____种。互为同位素的原子分别为__________。
(2)质量数相等的粒子为_______、_______、_______。
(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合成水,所得水分子的种数为__________;可得相对分子质量不同的水分子的种数为__________。
【典例】3.我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄,这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空:
(1)写出Be的核外电子排布式___________。Be所在的周期中,最外层有2个未成对电子的元素的符号有_____、_______。
(2)Al和Be具有相似的化学性质,铝原子核外有 _____ 种不同运动状态的电子。写出BeCl2水解反应的化学方程式_______________________。
(3)研究表明26Al可以衰变为26Mg,请从原子结构角度解释这两种元素金属性强弱关系_______________。
(4)比较Al3+、S2-和C1-半径由大到小的顺序____________________;这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是___________(写名称)。 Al2O3是离子化合物,而 AlCl3是共价化合物。工业制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是_______________。
【典例】4.正电子、负质子等都属于反粒子,它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等,而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。1997年年初和年底,欧洲和美国的科研机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子。这是人类探索反物质的一大进步。
(1)你推测反氢原子的结构是( )
A.由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
B.由1个带负电荷的质子与1个带正电荷 的电子构成
C.由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成
D.由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
(2)反物质酸、碱中和反应的实质是( )
A.H-+OH+ =H2O B.H++OH+ =H2O
C.H-+OH- =H2O D.H++OH- =H2O
(3) 若有反α粒子(α粒子即氦核),它的质量数为_________电荷数为_______。
一、原子结构与元素性质
1.约里奥-居里夫妇发现经过α粒子轰击的金属X中含有放射性核素,即,下列叙述错误的是
A.30Y和31Y互为同素异形体
B.30Y中质子数与中子数相等
C.金属X可分别与盐酸和NaOH溶液反应放出气体
D.Y的最高价氧化物可用于干燥酸性气体
2.NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.4.6gC2H5OH含有的化学键数为0.7NA
B.0.1molNa2CO3溶于水所得溶液中的阴离子数是0.2NA
C.标准状况下,22.4L氯气溶于足量水,转移的电子数为0.1NA
D.0.2gD216O中含有的质子数、中子数和电子数均为0.1NA
3.医学上用含放射性元素32P的“纸贴”治疗疤痕,下列有关32P和31P的叙述正确的是
A.32P和31P是同一种原子 B.32P的质子数为16
C.31P的中子数为16 D.32P的摩尔质量为32
4.等物质的量的氢化锂(7LiH)、氘化锂(7LiD)、氚化锂(7LiT),肯定不同的是
A.质子数 B.中子数
C.化学键类型 D.化学性质
5.“C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构。下面有关13C、15N的叙述正确的是
A.13C与15N有相同的质子数 B.13C与C60互为同素异形体
C.15N与14N互为同位素 D.15N的核外电子数与中子数相同
6.我国学者发明了一种低压高效电催化还原CO2的新方法,其原理可以表示为:NaCl+CO2CO+NaClO,下列有关化学用语表示正确的是
A.中子数为12的钠离子:
B.NaClO的电子式:
C.CO2的比例模型:
D.CO晶体模型:
7.现有下列几组粒子:①、CO、;②、、;③、、;④、、。对上述四组粒子归类正确的是
A.电子数相等、质子数和原子数均不相等:①
B.质子数和电子数分别相等、原子数不相等:②
C.原子数相等、电子数和质子数均不相等:③
D.原子数和电子数分别相等、质子数不相等:④
8.有 和两离子,它们具有相同的电子层结构,则a和m、n、b的关系为
A. B.
C. D.
9.下列说法正确的是
A.质子数相同的粒子一定是同种元素
B.电子数相同的粒子不一定是同种元素
C.质子数相同,电子数也相同的两种粒子,可能为一种分子和一种离子
D.某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
10.有X、Y、Z三种短周期元素,对应离子、、具有相同的电子层结构。下列说法正确的是
A.原子序数:Z>X> Y B.X与Y可形成X2Y2型化合物
C.Z元素只存在正价 D.还原性:
二、元素、核素、同位素
11.下列说法正确的是
A.C2H6和C6H14互为同系物
B.14N2和15N2互为同位素
C.CO和CO2互为同素异形体
D.CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质
12.在元素周期表中,铂元素如图所示,下列有关说法正确的是
A.铂是非金属元素,在常温下呈固态
B. Pt和Pt的核外电子数相同,互为同位素
C.“195.1”是铂的质量数
D.由78可以推出Pt为第5周期元素
13.2016年IUPAC确认了四种新元素,其中一种为Mc,中文名为“镆”。元素Mc可由反应:得到。下列有关说法正确的是
A.Mc (镆)是长周期元素 B.与互为同素异形体
C.核内质子数为18 D.原子的核外电子数为148
14.下列说法正确的是
A.与互为同位素
B.和互为同系物
C.和互为同素异形体
D.和互为同分异构体
15.下列说法正确的是
A.互为同位素的气、氘、氚可通过化学反应相互转化
B.甲基丙烷和异丁烷互为同系物,化学性质相似
C.甲酸甲酯和乙酸互为同分异构体,化学性质不同
D.富勒烯与金刚石互为同素异形体,物理性质相似
16.氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素,在计算式:34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中
A.75.77%表示35Cl的质量分数 B.24.23%表示35Cl的丰度
C.35.453表示氯元素的相对原子质量 D.36.966表示37Cl的质量数
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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第十五讲 原子结构
1.掌握原子结构示意图、电子式的表示方法。
2.了解元素、核素和同位素的含义。
3.了解原子的构成。了解原子序数、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。
4.了解原子核外电子排布规律。
知识点一 原子的组成
1.原子
(1)原子结构
原子(X)
(2)有关粒子间的关系
①质量数(A)=________+________;
②中性原子:质子数=________=__________;
③阳离子:质子数=核外电子数+________;
④阴离子:质子数=核外电子数-________。
2.核素、同位素、元素
(1)概念
①核素:具有一定数目________和一定数目________的一种________,如氢元素有三种核素,符号为__________________________________________。
②同位素:________相同而________不同的同一元素的不同________互称同位素。
③元素:具有相同____________的同一类__________的总称。
(2)三者的关系
知识点一
1.(1)原子核 核外电子
(2)①质子数(Z) 中子数(N)
②核电荷数 核外电子数
③电荷数
④电荷数
2.(1)①质子 中子 原子 H、H、H
②质子数 中子数 原子 ③核电荷数 原子
知识点二 核外电子排布
1.电子层的表示方法及能量变化
电子层数 由内向外
数字表示法 1 2 3 4 5 6 7
字母表示法
离核远近
电子能量
2.原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理:核外电子总是尽可能先排布在能量________的(离原子核________)的电子层里。
(2)每层最多容纳的电子数为______个。
(3)最外层电子数最多不超过____个(K层为最外层时不超过____个)。
(4)次外层电子数最多不超过____个。
(5)倒数第三层电子数最多不超过____个。
知识点二
1.
电子层数 由内向外
数字表示法 1 2 3 4 5 6 7
字母表示法 K L M N O P Q
离核远近
电子能量
2.(1)最低 最近 (2)2n2 (3)8 2 (4)18 (5)32
知识点三 原子结构和性质
1.碱金属元素
(1)原子结构
原子最外层都只有____个电子,随原子序数的递增,电子层数依次增加,原子半径逐渐________。
(2)元素性质
从上到下,元素原子失电子能力逐渐________,金属性逐渐________,单质的还原性逐渐________。
2.卤族元素
(1)原子结构
原子最外层都有____个电子,随原子序数递增加,电子层数依次增加,原子半径逐渐________。
(2)元素性质
从上到下,得电子能力逐渐________,非金属性逐渐________,单质的氧化性逐渐________。
3.元素性质与原子结构的关系
元素的性质决定于原子核外电子的排布,特别是__________。同主族元素化学性质上表现出相似性和递变性,随着原子核外电子层数的增加,它们的失电子能力逐渐增强,金属性逐渐________。
知识点三
1.(1)1 增大
(2)增强 增强 增强
2.(1)7 增大
(2)减弱 减弱 减弱
3.最外层电子数 增强
一、元素、核素和同位素
1.X中各符号表示的含义
元素符号X的左上角的A表示该核素的质量数,它可近似地代表该核素原子的相对原子质量,左下角的Z表示该核素的核内质子数,元素的种类取决于构成该元素的原子核内的质子数,Z相同的所有核素都称为同一元素;Z相同,A不同,称为同位素——周期表中处于同一位置。Z和(A-Z)决定核素的种类,即在核素中,Z相同的不同核素称为同位素。
2.元素、同位素、核素概念的辨析(见下表)
元素 同位素 核素
概念 具有相同核电荷数的一类原子的总称 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称为同位素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子
对象 宏观概念,对同类原子而言;既有游离态,又有化合态 微观概念,对某种元素的原子而言,因为有同位素,所以原子种类多于元素种类 微观概念,指元素的具体的某种原子
特征 以单质或化合物形式存在,性质通过形成单质或化合物来体现 同位素化学性质几乎相同,因为质量数不同,物理性质有差异,天然存在的各种同位素所占的原子个数百分比一般不变 具有真实的质量,不同核素的质量不相同
决定因素 质子数 质子数和中子数 质子数和中子数
特别提醒 同位素是同一元素的不同核素之间的互称,大多数元素有同位数(但Na、Al、F等没有同位素)。因此目前发现的元素有一百多种,但核素有一千多种。
二、原子核外电子排布的特殊规律及电子数相等的微粒
1.记住1-20号元素的特殊的电子层结构
特别提醒:记熟是准确快速解题的前提
(1)最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K;
(2)最外层电子数等于次外层电子数的元素:__________________________________;
(3)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;
(4)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:______;
(5)最外层电子数是内层电子总数一半的元素:_______________________________;
(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne。
(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si;
(8)次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素:________;
(9)次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素:Be、S;
(10)电子层数与最外层电子数相等的元素:________。
【答案】
1.(2)Be、Ar (4)O (5)Li、P (8)Li、Mg (10)H、Be、Al
2.核外电子数相等的微粒
(1)“10电子”的微粒
分子 离子
一核10电子 Ne N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子 HF
三核10电子 NH
四核10电子
五核10电子
(2)“18电子”的微粒
分子 离子
一核18电子 Ar K+、Ca2+、Cl-、S2-
二核18电子
三核18电子 H2S
四核18电子
五核18电子
六核18电子
其他微粒 C2H6、CH3NH2 N2H、N2H
(3)“14电子”微粒有Si、______、______、______等四种
【答案】
2.(1)
分子 离子
一核10电子 Ne N3-、O2-、F-、Na+、Mg2+、Al3+
二核10电子 HF OH-
三核10电子 H2O NH
四核10电子 NH3 H3O+
五核10电子 CH4 NH
(2)
分子 离子
一核18电子 Ar K+、Ca2+、Cl-、S2-
二核18电子 F2、HCl O、HS-
三核18电子 H2S
四核18电子 PH3、H2O2
五核18电子 SiH4、CH3F、NH2OH
六核18电子 N2H4、CH3OH
其他微粒 C2H6、CH3NH2 N2H、N2H
(3)“14电子”微粒有Si、CO、C、N2等四种。
【典例】1.(1)30 g 12C18O 和 28 g 14N2 所含的分子数之比为_______。
(2)同温同压下,12C18O和14N2两种气体的密度之比为_______。
(3)同温同压同体积的12C18O和 14N2具有电子数之比为_______。
(4)28 g14N2所含的原子数为_______NA.
(5)将乙烯、CO、N2三种气体分别盛放在三个相同容器中,若三个容器的温度和质量相等,则三个容器的气体压强之比为_______。
【答案】 1∶1 15∶14 1∶1 2 1∶1∶1
【解析】
(1)M(12C18O)=30 g·mol-1,30 g 12C18O的n(12C18O)=1 mol,M(14N2)=28 g·mol-1,28 g 14N2的n(14N2)=1 mol,n(12C18O)=n(14N2),N(12C18O)=N(14N2),分子数之比为1∶1;
(2)同温同压下,密度之比等于摩尔质量之比,M(12C18O)∶M(14N2)=30∶28=15∶14;
(3)同温同压同体积,则n(12C18O)=n(14N2),1 mol 12C18O中n(e-)=14 mol,1 mol 14N2中n(e-)=14 mol,所以电子数之比为1∶1;
(4)M(14N2)=28 g·mol-1,n(14N2)=1 mol,含有2 mol原子,则28 g14N2所含的原子数为2NA;
(5)乙烯、CO、N2的质量相等,三者的摩尔质量相等,所以n(乙烯)=n(CO)=n(N2),同温同体积时,压强之比等于物质的量之比,所以气体压强之比为1∶1∶1。
【典例】2.现有下列粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、37Cl、14N、14C,请回答下列问题:
(1)它们分属_____种元素,属于氢元素的核素有_____种,属于铀元素的核素有_____种。互为同位素的原子分别为__________。
(2)质量数相等的粒子为_______、_______、_______。
(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合成水,所得水分子的种数为__________;可得相对分子质量不同的水分子的种数为__________。
【答案】 7 3 3 1H、2H、3H,234U、235U、238U 1H和1H+ 40K和40Ca 14N和14C 18 7
【解析】
(1)元素的种类由元素原子的质子数决定,质子数不同,元素就不同,1H、2H、3H、1H+,234U、235U、238U,40K,40Ca,37Cl,14N,14C分别属于H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素,氢元素的核素有3种,分别为1H、2H、3H,三者互为同位素,234U、235U、238U互为同位素。
(2)1H、1H+的质量数都是1,40K、40Ca的质量数都是40,14N、14C的质量数都是14。
(3)氧的同位素有16O、17O、18O,氢的同位素有1H、2H、3H,1个水分子中含有2个氢原子和1个氧原子。若水分子中的2个氢原子相同,16O可分别与2个1H、2H、3H构成水,即存在三种水;17O可分别与2个1H、2H、3H构成水,即存在三种水;18O可分别与2个1H、2H、3H构成水,即存在三种水。若水分子中的2个氢原子不同,16O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水,即存在三种水;17O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水,即存在三种水;18O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水,即存在三种水。所以共形成3×6=18种水。16O与2个1H、16O与2个2H、16O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为18、20、22;17O与2个1H、17O与2个2H、17O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为19、21、23;18O与2个1H、18O与2个2H、18O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为20、22、24;16O与1H和2H、17O与1H和2H、18O与1H和2H构成的H2O的相对分子质量分别为19、20、21;16O与1H和3H、17O与1H和3H、18O与1H和3H构成的H2O的相对分子质量分别为20、21、22;16O与2H和3H、17O与2H和3H、18O与2H和3H构成的H2O的相对分子质量分别为21、22、23。所以水分子的相对分子质量可以为18、19、20、21、22、23、24,共7种。
【典例】3.我国科学家通过测量SiO2中26Al和10Be两种元素的比例确定“北京人”年龄,这种测量方法叫“铝铍测年法”。完成下列填空:
(1)写出Be的核外电子排布式___________。Be所在的周期中,最外层有2个未成对电子的元素的符号有_____、_______。
(2)Al和Be具有相似的化学性质,铝原子核外有 _____ 种不同运动状态的电子。写出BeCl2水解反应的化学方程式_______________________。
(3)研究表明26Al可以衰变为26Mg,请从原子结构角度解释这两种元素金属性强弱关系_______________。
(4)比较Al3+、S2-和C1-半径由大到小的顺序____________________;这3种元素最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是___________(写名称)。 Al2O3是离子化合物,而 AlCl3是共价化合物。工业制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是_______________。
【答案】 1s22s2 C O 13 BeCl2+2H2OBe(OH)2+2HCl 镁与铝电子层数相同,镁的质子数较少,半径较大,核对最外层电子的引力较弱,更易失去电子,金属性较强 S2->C1->Al3+ 高氯酸 AlCl3是共价化合物液态时不能电离出自由移动的离子,不能导电
【解析】
(1) Be是4号元素,核外电子排布式是1s22s2;Be在元素周期表中位于第二周期,其所在的周期中,最外层有2个未成对电子的有1s22s22p2、1s22s22p4;故相应的元素的符号有C、O;
(2)Al和Be具有相似的化学性质,铝是13号元素,所以Al原子核外有13种不同运动状态的电子。BeCl2是强酸弱碱盐,在溶液中Be2+发生水解反应,消耗水电离产生OH-,最终达到平衡时,溶液中c(H+)>c(OH-),水解反应的化学方程式BeCl2+2H2OBe(OH)2+2HCl;
(3)研究表明26Al可以衰变为26Mg,Mg、Al这两种元素的电子层数相同,镁的质子数较少,半径较大,核对最外层电子的引力较弱,更易失去电子,金属性较强;
(4)离子核外电子层数越多,离子半径越大,当离子核外电子层数相同时,离子的核电荷数越大,离子半径越小,所以Al3+、S2-和C1-半径由大到小的顺序为S2->C1->Al3+;这3种元素中非金属性最强的是Cl,元素的非金属性越强,其最高价氧化物对应的水化物中酸性最强,所以酸性最强的是HClO4,名称为高氯酸;Al2O3是离子化合物,而 AlCl3是共价化合物。工业制铝时,电解Al2O3而不电解AlCl3的原因是由于AlCl3是共价化合物,在液态时不能电离出自由移动的离子,不能导电因此不能用电解AlCl3的方法制取Al。
【典例】4.正电子、负质子等都属于反粒子,它们跟普通电子、质子的质量、电荷量均相等,而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质—反物质。1997年年初和年底,欧洲和美国的科研机构先后宣布:他们分别制造出9个和7个反氢原子。这是人类探索反物质的一大进步。
(1)你推测反氢原子的结构是( )
A.由1个带正电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
B.由1个带负电荷的质子与1个带正电荷 的电子构成
C.由1个不带电子的中子与1个带负电荷的电子构成
D.由1个带负电荷的质子与1个带负电荷的电子构成
(2)反物质酸、碱中和反应的实质是( )
A.H-+OH+ =H2O B.H++OH+ =H2O
C.H-+OH- =H2O D.H++OH- =H2O
(3) 若有反α粒子(α粒子即氦核),它的质量数为_________电荷数为_______。
【答案】 B A 4 2
【解析】
根据反粒子特征和定义进行解答。
(1)A.由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成的,这是正常氢原子的构成,故A错误;
B.由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成的, 符合反氢原子的构成, 故B正确;
C.由一个不带电的中子和一个带负电荷的电子构成的,不正确,因为反氢原子中电子带正电,故C错误;
D.由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成,原子不显电性,不能都带负电荷。故D错误。
答案:B。
(2)酸碱中和反应是H+ +OH-=H2O,根据反物质的定义特征,可知反物质酸碱中和反应为H- +OH+= H2O,所以A符合题意,答案:A;
(3)已知a粒子质量数为4,带2个正电荷,因此反a粒子质量数为4, 电荷数为-2。
答案:4;2。
一、原子结构与元素性质
1.约里奥-居里夫妇发现经过α粒子轰击的金属X中含有放射性核素,即,下列叙述错误的是
A.30Y和31Y互为同素异形体
B.30Y中质子数与中子数相等
C.金属X可分别与盐酸和NaOH溶液反应放出气体
D.Y的最高价氧化物可用于干燥酸性气体
【答案】A
【解析】
A.30Y和31Y互为同位素,A错误;
B.30Y中质子数为15,中子数也是15,二者相等,B正确;
C.金属X为铝,铝能和盐酸反应生成氢气,也能和氢氧化钠反应生成氢气,C正确;
D.Y为磷,最高价氧化物为五氧化二磷,可以做干燥剂,能干燥酸性气体,D正确;
故选A。
2.NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.4.6gC2H5OH含有的化学键数为0.7NA
B.0.1molNa2CO3溶于水所得溶液中的阴离子数是0.2NA
C.标准状况下,22.4L氯气溶于足量水,转移的电子数为0.1NA
D.0.2gD216O中含有的质子数、中子数和电子数均为0.1NA
【答案】D
【解析】
A.乙醇的结构式为,分子中含有8个共价键,则4.6g乙醇中含有共价键的数目为×8×NAmol—1=0.8NA,故A错误;
B.碳酸根离子部分水解,0.1mol碳酸钠溶于水所得溶液中的阴离子数小于0.2NA,故B错误;
C.氯气与水的反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以标准状况下,22.4L氯气溶于足量水转移的电子数小于×1×NAmol—1=0.1NA,故C错误;
D.D216O的质子数、中子数和电子数均为10,则0.2gD216O中含有的质子数、中子数和电子数均为×10×NAmol—1=0.1NA,故D正确;
选D。
3.医学上用含放射性元素32P的“纸贴”治疗疤痕,下列有关32P和31P的叙述正确的是
A.32P和31P是同一种原子 B.32P的质子数为16
C.31P的中子数为16 D.32P的摩尔质量为32
【答案】C
【解析】
A.32P和31P的质子数相同而中子数不同,二者属于两种核素,是不同的原子,A错误;
B.P为第15号元素,其原子中含有15个质子,B错误;
C.P有15个质子,31P中有31-15=16个中子,C正确;
D.摩尔质量的单位为g/mol,32P的摩尔质量为32 g/mol,D错误;
故选C。
4.等物质的量的氢化锂(7LiH)、氘化锂(7LiD)、氚化锂(7LiT),肯定不同的是
A.质子数 B.中子数
C.化学键类型 D.化学性质
【答案】B
【解析】
氢化锂、氘化锂、氚化锂都是离子化合物,化合物中都含有离子键,质子数和电子数相同,中子数不同,化学性质几乎完全相同,所以三种离子化合物的质子数和电子数相同、化学键类型相同、化学性质几乎完全相同,但中子数不同,故选B。
5.“C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构。下面有关13C、15N的叙述正确的是
A.13C与15N有相同的质子数 B.13C与C60互为同素异形体
C.15N与14N互为同位素 D.15N的核外电子数与中子数相同
【答案】C
【解析】
A.13C质子数为6,15N质子数为7,A错误;
B.同素异形体是同种元素形成的不同单质,13C是原子,C60是分子,B错误;
C.15N与14N质子数相同中子数不同,互为同位素,C正确;
D.15N的核外电子数为7,中子数为8,D错误;
故选C。
6.我国学者发明了一种低压高效电催化还原CO2的新方法,其原理可以表示为:NaCl+CO2CO+NaClO,下列有关化学用语表示正确的是
A.中子数为12的钠离子:
B.NaClO的电子式:
C.CO2的比例模型:
D.CO晶体模型:
【答案】B
【解析】
A.对于一种核素构成的微粒,元素符号左上角的数字表示质量数,所以中子数为12的钠离子应表示为:,A不正确;
B.NaClO为离子化合物,由Na+和ClO-构成,且Cl与O原子间形成1对共用电子对,其电子式为 ,B正确;
C.CO2分子呈直线形结构,但C原子半径比O原子大,比例模型为:,C不正确;
D.固体CO为分子晶体,为CO2的共价晶体模型,D不正确;
故选B。
7.现有下列几组粒子:①、CO、;②、、;③、、;④、、。对上述四组粒子归类正确的是
A.电子数相等、质子数和原子数均不相等:①
B.质子数和电子数分别相等、原子数不相等:②
C.原子数相等、电子数和质子数均不相等:③
D.原子数和电子数分别相等、质子数不相等:④
【答案】D
【解析】
A.①中质子数、电子数均为14,而原子数不等,分别为2、2、4,故A错误;
B.②中质子数分别为11、11、9,电子数均为10,原子数分别为5、4、2,故B错误;
C.③中原子数均为2,电子数分别为14、18、14,而质子数不等,质子数分别为12、16、13,故C错误;
D.原子数均为5,电子数均为50,而P、S、Cl的质子数不等,则离子的质子数不等,故D正确;
故选:D。
8.有 和两离子,它们具有相同的电子层结构,则a和m、n、b的关系为
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
阴离子核外电子数=质子数+所带电荷数,阳离子核外电子数=质子数-所带电荷数,据此进行分析。
的核外电子数=a+m,的核外电子数=b-n,这两种离子具有相同的电子层结构、即电子数相同,即a+m=b-n,所以;
故选A。
9.下列说法正确的是
A.质子数相同的粒子一定是同种元素
B.电子数相同的粒子不一定是同种元素
C.质子数相同,电子数也相同的两种粒子,可能为一种分子和一种离子
D.某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
【答案】B
【解析】
A.质子数相同的粒子不一定是同种元素,比如质子数为10的H2O和NH3,故A错误;
B.电子数相同的粒子不一定是同种元素,比如电子数为10的H2O和NH3,故B正确;
C.分子显电中性,离子带电,两种粒子质子数相同,电子数也相同,如果一种为分子则质子数与电子数相等,一种为离子则质子数和电子数不相等,这样就与题设矛盾,所以不可能为一种分子和一种离子,故C错误;
D.原子有质量数,元素没有质量数,某种元素原子的相对原子质量取整数,就是其质量数,故D错误。
综上所述,答案为B。
10.有X、Y、Z三种短周期元素,对应离子、、具有相同的电子层结构。下列说法正确的是
A.原子序数:Z>X> Y B.X与Y可形成X2Y2型化合物
C.Z元素只存在正价 D.还原性:
【答案】B
【解析】
由X、Y、Z三种短周期元素对应离子、、具有相同的电子层结构可知,X元素位于第三周期,为Na元素;Y、Z位于第二周期,分别为O元素和F元素。
A.Na、O、F三种元素中,Na元素的原子序数最大,故A错误;
B.Na元素和O元素可以形成过氧化物Na2O2,故B正确;
C.F元素只有负化合价,没有正化合价,故C错误;
D.元素的非金属性越强,对应阴离子的还原性越弱,F元素的非金属性强于O元素,则F—离子的还原性弱于O2—离子,故D错误;
故选B。
二、元素、核素、同位素
11.下列说法正确的是
A.C2H6和C6H14互为同系物
B.14N2和15N2互为同位素
C.CO和CO2互为同素异形体
D.CH3COOH和CH3OOCH是同一种物质
【答案】A
【解析】
A.C2H6和C6H14都属于烷烃,后者比前者多4个“CH2”,二者互为同系物,A正确;
B.14N2和15N2是氮气的两种分子,不属于氮原子,所以二者不互为同位素,B不正确;
C. CO和CO2都属于化合物,不属于单质,所以不互为同素异形体,C不正确;
D.CH3COOH属于羧酸,H3COOCH属于酯,二者属于不同的物质,D不正确;
故选A。
12.在元素周期表中,铂元素如图所示,下列有关说法正确的是
A.铂是非金属元素,在常温下呈固态
B. Pt和Pt的核外电子数相同,互为同位素
C.“195.1”是铂的质量数
D.由78可以推出Pt为第5周期元素
【答案】B
【解析】
A.根据元素周期表中元素的表示方法可知,中间的汉字表示元素名称,该元素的名称是铂,带“金”字旁,属于金属元素,故A错误;
B.和的质子数相同,中子数不同,是两种不同的核素,二者互为同位素,故B正确;
C.根据元素周期表中元素的表示方法可知,汉字下面的数字表示相对原子质量,该元素的相对原子质量为195.1,故C错误;
D.由质子数78推出Pt的原子结构示意图为,Pt有6个电子层,位于第六周期(或第五、六周期稀有气体的原子序数依次为54、86,78介于54和86之间,则Pt位于第六周期),故D错误;
故选:B。
13.2016年IUPAC确认了四种新元素,其中一种为Mc,中文名为“镆”。元素Mc可由反应:得到。下列有关说法正确的是
A.Mc (镆)是长周期元素 B.与互为同素异形体
C.核内质子数为18 D.原子的核外电子数为148
【答案】A
【解析】
A.镆元素的原子序数为115,位于元素周期表第七周期VA族,属于长周期元素,故A正确;
B.与的质子数相同、中子数不同,互为同位素,故B错误;
C.核内质子数为20,故C错误;
D.原子的核外电子数与质子数相同,都为95,故D错误;
故选A。
14.下列说法正确的是
A.与互为同位素
B.和互为同系物
C.和互为同素异形体
D.和互为同分异构体
【答案】D
【解析】
A.与是由同种元素构成的同种单质,不是同位素,故A错误;
B.C2H4和C6H12 结构不一定相似,C6H12 可能是烯烃或环烷烃,不一定互为同系物,故B错误;
C.由同种元素组成的不同单质互为同素异形体,和都是化合物,故C错误;
D.和分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故D正确;
故选:D。
15.下列说法正确的是
A.互为同位素的气、氘、氚可通过化学反应相互转化
B.甲基丙烷和异丁烷互为同系物,化学性质相似
C.甲酸甲酯和乙酸互为同分异构体,化学性质不同
D.富勒烯与金刚石互为同素异形体,物理性质相似
【答案】C
【解析】
A.氕、氘、氚质子数相同,都是氢元素,互为同位素的氕、氘、氚可通过核反应相互转化,转化过程属于物理变化,故A错误;
B.2—甲基丙烷和异丁烷的结构简式都为CH3(CH3)CHCH3,是同种物质,故B错误;
C.甲酸甲酯和乙酸的分子式都为C2H4O2,结构不同,互为同分异构体,由结构决定性质可知,甲酸甲酯和乙酸的化学性质不同,故C正确;
D.富勒烯与金刚石都是碳元素形成的单质,互为同素异形体,富勒烯属于分子晶体,熔沸点低,硬度小,金刚石是原子晶体,熔沸点很高、硬度很大,则富勒烯与金刚石的物理性质不同,故D错误;
故选C。
16.氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素,在计算式:34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中
A.75.77%表示35Cl的质量分数 B.24.23%表示35Cl的丰度
C.35.453表示氯元素的相对原子质量 D.36.966表示37Cl的质量数
【答案】C
【解析】
A. 75.77%表示35Cl的丰度,即在自然界所占的原子个数百分比,不是质量分数,A错误;
B.24.23%表示37Cl的丰度,B错误;
C.元素的相对原子质量=各元素的质量数×丰度,35.453表示氯元素的相对原子质量,C正确;
D.36.966表示37Cl的相对原子质量,不是37Cl的质量数,D错误;
综上所述答案为C。
课程标准
基础知识通关
规律与方法
经典例题
基础通关练
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