2022年高考化学一轮复习知识梳理与训练 第5章 第1讲 原子结构（含解析）

2022年高考化学一轮复习知识梳理与训练 第5章 第1讲 原子结构（含解析）考纲要求1.理解元素、核素、同位素、相对原子质量、相对分子质量、原子构成、原子核外电子排布的含义。2.了解原子的构成；知道原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的数量关系。3.掌握118号元素的原子核外电子排布，能用原子结构示意图表示原子和简单离子的结构。考点一原子构成1构成原子的微粒及作用2微粒之间的关系(1)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。3一个信息丰富的符号深度思考1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)34S原子核内中子数为16()(2)2H核外电子数为2()(3)1HO的摩尔质量为20gmol1()(4)13C和15N核内中子数相差1()(5)H3O和OH中具有相同的质子数和电子数()(6)O和S2具有相同的质子数和电子数()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)规避4个易失分点1任何微粒中，质量数质子数中子数，但质子数与电子数不一定相等，如阴、阳离子中。2有质子的微粒不一定有中子，如1H，有质子的微粒不一定有电子，如H。3质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH。4核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3和Na、F等，NH与OH等。1已知阴离子R2的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则gR原子完全转化为R2时，含有电子的物质的量是 ()A.mol B.molC() mol D.(mn2) mol答案D解析R原子的质子数为(mn)，其核外电子数也为(mn)，所以R2的核外电子数为(mn2)，而 g R原子的物质的量为mol，所以形成的R2含有的电子的物质的量为(mn2)mol，故选D。2某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在agHmX中所含质子的物质的量是 ()A.(ANm)molB.(AN)molC.(AN)molD.(ANm)mol答案A解析X原子的质子数为(AN)，一个HmX中所含的质子数为(ANm)，HmX的摩尔质量为(Am)gmol1，所以a g HmX中所含质子的物质的量为(ANm)mol。求一定质量的某物质中微粒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考点二元素核素同位素1元素、核素、同位素的概念及相互关系2同位素的性质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。3几种重要的核素核素UCHHO用途核燃料用于考古断代制氢弹示踪原子4.四“量”比较类别定义实例原子质量某元素某种核素的一个原子的真实质量一个8O原子的质量是2.6571026kg原子的相对原子质量一个原子的质量与一个6C原子质量的的比值8O的相对原子质量约为16元素的相对原子质量元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的物质的量分数(或称丰度)计算出的平均值ArAr(A)a%Ar(B)b%(其中a%b%1)质量数某原子核内质子数与中子数之和8O的质量数为18备注某核素的质量数可视为该核素的近似相对原子质量深度思考1填空(1)有5种单核粒子，它们分别是、2、(“”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有_种。(2)1H、2H、3H三种微粒都属于_，因为它们是具有相同_的同一类原子。(3)在H、H、H、C、C、C、N、N中，核素、元素的种数分别为_种、_种。(4)C、C、C的关系为_，因为它们是具有_的同一元素的不同原子。其化学性质几乎完全相同。答案(1)3(2)氢元素核电荷数(质子数)(3)83(4)互为同位素相同的质子数和不同的中子数2判断正误，正确的划“”，错误的划“”(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)不同的核素可能具有相同的质子数，可能具有相同的中子数，可能具有相同的质量数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同()(3)核聚变如HHHen，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化()题组一以同位素为核心的概念辨析1已知：为纪念著名天文学家哥白尼，国际纯粹与应用化学联合会将112号元素的符号定为“Cn”，汉语名为“”；合理利用核能符合“低碳经济”的要求，92U是核反应堆的重要原料；锂被誉为“高能金属”，制取锂的原料是锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)。下列有关叙述对上述所涉及元素的说法正确的是()A.Cn的原子核内中子数与核外电子数之差为55B.92U和92U是同位素，核反应属于化学变化C40Ca2与18O具有相同的电子数DSi2O中质子总数为80答案C解析Cn的原子核内中子数和核外电子数分别为165、112，两者之差为53，A错误；核反应是物理变化，B错误；40Ca2和18O的电子数都是18，C正确；Si2O中电子总数为80，质子总数为76，D错误。2具有广泛用途的Co放射源首次实现了国内批量生产。另外，钴还有多种原子，如Co、Co、Co和Co。下列关于钴原子的说法正确的是()A.Co、Co、Co、Co和Co是摩尔质量不同的五种同素异形体B.Co放射源可以用来治疗癌症，其中子数与电子数之差等于6C.Co、Co、Co、Co和Co互为同位素，物理性质不同，化学性质几乎完全相同D.Co、Co、Co、Co和Co互为同分异构体答案BC解析Co、Co、Co、Co和Co互为同位素，物理性质不同，化学性质几乎完全相同，A、D错误，C正确；Co的中子数为602733，与电子数之差为33276，B正确。题组二相对原子质量的含义及辨析3铟产业被称为“信息时代的朝阳产业”。元素周期表中铟的数据如图，下列说法完全正确的是()A铟元素的质量数是114.8B铟元素的相对原子质量是114C铟元素是一种副族元素D铟原子最外层有3个电子答案D解析该元素的原子序数为49，位于第五周期第A族，和Al处于同一主族，D正确。考点三核外电子排布1电子层的表示方法及能量变化2核外电子排布规律(1)能量最低原则核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。(2)分层排布原则每层最多容纳的电子数为2n2个。最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。特别提醒核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。深度思考1按要求填空(均为短周期元素)(1)最外层电子数为1的元素有_(填元素符号，下同)。(2)最外层电子数为2的元素有_。(3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有_。(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是_。(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是_。(6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有_。(7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有_。(8)电子层数与最外层电子数相等的元素有_。(9)最外层电子数是电子层数2倍的元素有_。(10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有_。答案(1)H、Li、Na(2)He、Be、Mg(3)Be、Ar(4)C(5)O(6)Li、Si(7)Li、P(8)H、Be、Al(9)He、C、S(10)O2下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。(1)属于阳离子结构的粒子是_(填编号，下同)。(2)具有稳定性结构的原子是_。(3)只能得电子的粒子是_；只能失电子的粒子是_；既能得电子，又能失电子的粒子是_。(4)粒子半径_粒子半径(填“大于”、“小于”或“等于”)。(5)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)(3)(4)小于(5)题组一核外电子排布规律判断1在第n电子层中，当它作为原子的最外层时，容纳电子数最多与(n1)层相同。当它作为原子的次外层时，其电子数比(n1)层多10个，则此电子层是()AK层BL层CM层DN层答案C2两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有()A1对B2对C3对D4对答案B解析H和Be、He和C，共2对。题组二核外电子排布规律应用3原子的核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n1，原子核内质子数为2n21。下列有关X的说法中不正确的是 ()AX能形成化学式为X(OH)3的碱BX能与某些金属元素形成化合物CX原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数DX可能形成化学式为KXO3的盐答案A解析符合题意的元素X可能是氮或氯，A项不正确。4某元素X，其原子的电子层数为(n1)，最外层电子数为(2n1)。下列有关元素X的说法中正确的是()AX可能是金属元素B由X形成的含氧酸均为强酸CX不能形成化学式为KXO4的含氧酸盐D元素X的气态氢化物一定极易溶于水答案D解析由X原子的最外层电子数为(2n1)可以推知n4，则X的电子层数3，X为短周期元素。当n4时，X为Cl元素；当n3时，X为N元素；当n2时，不符合题意。HNO2和HClO均为弱酸，B项错误；Cl元素能形成KClO4，C错误；NH3和HCl均极易溶于水，D正确。题组三破解“10电子”、“18电子”微粒的应用5A、B、C、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子，已知：AC=DE；BC=2D。请回答：(1)C离子的电子式是_。(2)A离子中的键角为_。(3)分别写出A和D反应、B和E反应的离子方程式_、_。(4)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式_。(5)除A、B外，请再写出两种含10个电子的阳离子_。答案(1)(2)10928(3)NHH2ONH3H2OHH3ONH3=NHH2O(4)CH4、Ne(答案合理即可)(5)Na、Mg2(答案合理即可)解析本题中五种粒子均有10个电子是解题的突破口。依据已有的元素与化合物知识可知，10电子的粒子中，原子有Ne；阴离子有N3、O2、F、OH、NH，阳离子有Na、Mg2、Al3、NH、H3O；分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有：AC=DE，推知A应为NH、C为OH、D为H2O、E为NH3，将其结果代入BC=2D，推知B应为H3O。6已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)：(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A_；D_。(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，请写出：A与B在溶液中反应的离子方程式为_。根据上述离子方程式，可以判断C与B结合质子的能力大小是_(用化学式或离子符号表示)。答案(1)(2)HSOH=S2H2OOHS21寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法(1)“10电子”微粒(2)“18电子”微粒CH3CH3、H2NNH2、HOOH、FF、FCH3、CH3OH2记忆其它等电子微粒(1)“14电子”微粒：Si、N2、CO、C2H2、C(2)“16电子”微粒：S、O2、C2H4、HCHO探究高考明确考向江苏五年高考判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)质子数为35、中子数为45的溴原子：Br()(xx江苏，2B)(2)硫离子的结构示意图：()(xx江苏，2C)(3)氯原子的结构示意图：()(xx江苏，2C)(4)中子数为146、质子数为92的铀(U)原子：92U()(xx江苏，2D)(5)F的结构示意图：()(xx江苏，2B)(6)中子数为20的氯原子：Cl()(xx江苏，2C)(7)DO中，质量数之和是质子数之和的两倍()(xx江苏，2C)答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)各省市两年高考1判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)核外电子排布相同的微粒化学性质也相同()(xx山东理综，8B)(2)Cl与Cl得电子能力相同()(xx山东理综，8D)答案(1)(2)2(xx上海，1)“玉兔”号月球车用Pu作为热源材料，下列关于Pu的说法正确的是()A.Pu与U互为同位素B.Pu与Pu互为同素异形体C.Pu与U具有完全相同的化学性质D.Pu与Pu具有相同的最外层电子数答案D解析本题考查同位素。Pu与U是两种不同的元素，Pu与Pu的质子数相同(质子数核外电子数)，中子数不同，互为同位素，故D正确。3(xx新课标全国卷，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()AW2、XBX、Y3CY3、Z2DX、Z2答案C解析结合原子序数和简单离子的电荷数，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。4(xx海南，3)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()A氘(D)原子核外有1个电子B1H与D互称同位素CH2O与D2O互称同素异形体D1HO与DO的相对分子质量相同答案C解析A项，氘表示为H，核外有1个电子；D项1HO的相对分子质量为20，DO的相对分子质量也为20；C项，H2O、D2O均为化合物。练出高分一、单项选择题1铱192是一种放射性金属元素，铱192探伤机因其体积小、轻便、无需电源与水源、灵敏度高、性能稳定、曝光角度大可检查机械设备本身是否有裂纹或内部损害，在建筑、电力等领域使用比较广泛。下列关于铱192(77Ir)的说法错误的是()A质子数为77B中子数与质子数差为38C铱191和铱193无放射性，铱192是在核反应堆中照射含有铱191和铱193的铱丝、圆片或大块而得到的，该核反应是化学变化D铱192与铱191、铱193互为同位素答案C解析核变化不是化学变化。2在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列说法正确的是()A34S原子核内中子数为16B16O2比18O2沸点更低C2H的酸性比1H的酸性更强D13C和15N原子核内的质子数相差2答案B解析A项，中子数应为18；B项，相对分子质量越大，沸点越高；C项，酸性应该相同；D项，质子数应相差1。3重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()A重水是原子反应堆的导热剂B氘(D)原子核内有1个中子CH2O与D2O的物理性质不相同D1H、D与16O、18O形成的水分子，其相对分子质量不相同的有5种答案A解析原子反应堆的导热剂是钠、钾合金；D项，1HO(18)、1HO(20)、DO(20)、DO(22)、HD16O(19)、HD18O(21)，共5种。4某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn，下列说法正确的是 ()A.Xn含有的中子数为abB.Xn含有的电子数为anCX原子的质量数为abnD1个X原子的质量约为g答案D解析Xn中a表示质子数，b表示质量数，“n”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为ba，电子数为an；1 mol Xn的质量约为b g，则1个X原子的质量约为 g。5在短周期元素中，若某元素原子的最外层电子数与其电子层数相等，则符合条件的元素有()A1种B2种C3种D4种答案C解析当电子层数为1时，为H元素；当电子层数为2时，为Be元素；当电子层数为3时，为Al元素。6X和Y均为短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的分子式可表示为 ()AXYBXY2CXY3DXY4答案C解析由题意知X是氮，Y是氢，C正确。7原子数相同、电子总数相同的粒子，互称为等电子体。硼元素可形成三个等电子体阴离子：BO、BC和BN，则m、n值为()A5、3B2、4C3、1D1、2答案A解析化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子为等电子体，m5、n3时，三种阴离子的价电子总数相等，故A项正确。二、不定项选择题8 X是第三周期非金属元素，该原子如果要达到8电子稳定结构，需要的电子数小于其次外层和最内层的电子数之差，且等于最内层电子数的整数倍。下列说法正确的是()AX最高价氧化物对应的水化物一定是强酸BX元素的氢化物化学式一定为H2XCX的单质一定是良好的半导体材料DX元素的氧化物一定能与烧碱反应答案D解析A项，根据已知位、构、性方面的信息推断，X为Si或S，最高价氧化物对应的水化物为H2SiO3或H2SO4，前者是弱酸，后者是强酸，错误；B项，气态氢化物为SiH4或H2S，错误；C项，单质为Si或S，前者是半导体材料，后者是绝缘体材料，错误；D项，氧化物为SiO2或SO2、SO3，都是酸性氧化物，正确。9X、Y、Z均为短周期主族元素，其核电荷数依次增大，且它们的原子最外层电子数之比为142。下列叙述中正确的是()AX一定是碱金属元素BY元素能形成化合物NaHYO3，且其水溶液呈碱性CZ元素形成的最高价氧化物熔点较高DX的单质一定能通过电解Z的盐酸盐溶液制备答案BC解析X、Y、Z均为短周期族元素，其核电荷数依次增大，且它们的原子最外层电子数之比为142，所以其分别是第A族、第A族、第A族，所以其可能是H或Li、C和Mg元素。A项，X不一定是碱金属元素，错误；C项，氧化镁的熔点较高，正确；D项，H2可以通过电解MgCl2溶液制取，但Li不可以，错误。10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：de，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具有强还原性C稳定性：deDf受热易分解为d和e答案BC解析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：de，则d是NH3，e是HF，f是NH4F。因此a、b、c分别是N2、H2、F2。根据元素周期律可知HF的稳定性大于NH3，故C错误。三、非选择题11六种粒子的结构示意图分别为请回答下列问题：(1)依次写出6种粒子的符号：_。(2)A、B、C、D、E、F共表示_种元素、_种原子、_种阳离子、_种阴离子。(3)上述微粒中，阴离子与阳离子可构成两种化合物，这两种化合物的化学式为_。答案(1)F、F、Ne、Na、Mg2、Mg(2)4321(3)NaF、MgF2解析A为F，B为F，C为Ne，D为Na，E为Mg2，F为Mg。12A、B、C、D、E五种短周期元素，它们的原子序数依次增大；A元素的原子半径最小；B元素的最高价氧化物对应水化物与其氢化物能生成盐；D与A同主族，且与E同周期；E元素原子的最外层电子数是其次外层电子数的，A、B、D、E这四种元素，每一种与C元素都能形成元素的原子个数比不相同的若干种化合物。请回答下列问题：(1)B单质的电子式是_。(2)A、B、C、E可形成两种酸式盐(均由四种元素组成)，两种酸式盐相互反应的离子方程式为_。(3)A、C、E间可形成甲、乙两种微粒，它们均为负一价双原子阴离子，且甲有18个电子，乙有10个电子，则甲与乙反应的离子方程式为_。答案(1)(2)HSOH=SO2H2O(3)HSOH=S2H2O解析A的原子半径最小，所以A为H；B为N、D为Na、E为S、C为O。(2)形成盐可知一定属于铵盐，酸式盐为NH4HSO3、NH4HSO4。(3)由18电子和10电子可知甲、乙分别为HS、OH。13现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示：元素编号元素性质或原子结构X周期序数主族序数原子序数Y原子最外层电子数为a，次外层电子数为bZ原子L层电子数为ab，M层电子数为abM单质在自然界中的硬度最大N位于第三周期，最外层电子数是电子层数的2倍(1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称：X_，Y_，Z_，N_。(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合下列要求的分子式：含10e且呈正四面体结构的分子_；含14e的双原子分子_；含16e且能使溴水褪色的分子_；含18e且常温下呈液态的分子_。答案(1)氢氧硅硫(2)CH4COC2H4H2O2解析(1)根据周期序数主族序数原子序数，推知X为氢元素；根据电子数L层ab，M层ab，最外层为a，次外层为b，得出b2，a6，从而推得Y、Z分别为氧元素、硅元素；金刚石在自然界中的硬度最大，故M为碳元素，N的最外层电子数是电子层数的2倍，则推得N为硫元素。(2)CH4为正四面体分子，CO为双原子14e分子，乙烯能和溴水发生加成反应，使溴水褪色，H2O2在常温下为18e的液态分子。14 A、B、C、D、E、F、G、L、I九种主族元素分别位于三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，其中B、C、D位于同一周期，A与E、B与G、D与L分别位于同一主族，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，C和D的最外层电子数之和为11。请回答下列问题：(1)以上元素中非金属所形成的最简单气态氢化物稳定性最弱的是(填化学式)_，E、F、L所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为(用离子符号表示)_。(2)L、I两元素可按原子个数比11组成化合物X，化合物X中各原子均满足8电子的稳定结构，则X的电子式为_。(3)固体化合物E2D2投入到化合物E2L的水溶液中，只观察到有沉淀产生，写出该反应的离子方程式：_。(4)由A、B、C、D按原子个数比4112形成一种化合物Y，则Y的化学式为_，向Y中加足量稀硫酸后，再加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色。写出使高锰酸钾溶液褪色的反应的离子方程式：_。答案(1)SiH4S2NaAl3(2)(3)Na2O2S22H2O=S2Na4OH(4)(NH4)2C2O42MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O解析由于九种主族元素位于三个不同的周期，而B、C、D位于同一周期，可以知道A为氢元素，B、C、D位于第二周期，E、F、G、L、I则位于第三周期；由A与E为同一主族元素，可确定E为钠元素；由F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，可推知D、F为氧元素和铝元素；由C、D、F三种元素的原子序数之和为28，可推知C元素为氮元素；由D与L位于同一主族，可推知L为硫元素；由其原子序数关系和B与G位于同一主族可知，I只能是氯元素，B、G分别为碳元素和硅元素。即A、B、C、D、E、F、G、L、I分别对应H、C(碳)、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)题述非金属元素除H外，C(碳)、N、O、Si、S、Cl中硅元素的非金属性最弱，故形成的最简单的气态氢化物中SiH4的稳定性最弱。E、F、L所形成的简单离子中S2与氩原子的核外电子排布相同，而Na和Al3则与氖原子核外电子排布相同，故离子半径大小顺序为S2NaAl3。(2)L、I两元素按原子个数比11组成的化合物应该是S2Cl2，其中硫原子和硫原子之间、硫原子和氯原子之间均以共价单键的形式结合。(3)Na2O2和Na2S的水溶液发生氧化还原反应，生成NaOH，同时有S沉淀析出。(4)由A、B、C、D按原子个数比4112形成的化合物为(NH4)2C2O4。C2O具有还原性，能够被酸性KMnO4溶液氧化，反应的离子方程式为2MnO5H2C2O46H=2Mn210CO28H2O。