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第25讲 原子结构
专题五 物质结构基础
目
录
1
考点填空
2
真题回放
3
过关检测
1.原子结构
(1)原子X)中,Z代表 质子数 ,A代表 质量数 ,“A-Z”代表 中子数 。
(2)原子中:质子数= 核电荷数 = 核外电子数 = 原子序数 。
(3)质量数(A)= 质子数(Z) + 中子数(N) 。
(4)决定元素种类的是 质子数 ,决定原子种类的是 质子数 和 中子数 。
质子数
质量数
中子数
核电荷数
核外电子数
原子序
数
质子数(Z)
中子数(N)
质子数
质子数
中子数
2.元素、核素、同位素的含义
(1)元素:具有相同 核电荷数 (即核内 质子 数)的同一类原子的总称。
(2)核素:具有一定数目 质子 和 中子 的一种原子。
(3)同位素: 质子数 相同而 中子数 不同的原子互称为同 位素。
核电荷数
质子
质子
中子
质子数
中子数
3.“四同比较”
(1)同位素:相同 质子数 ,不同 中子数 的核素间的互称。如: HHH 。
(2)同素异形体:相同 元素 组成的不同 单质 间的互称。如: O2和O3 。
(3)同分异构体:相同 分子式 ,不同 结构式 化合物间的互称。如: 正丁烷和异丁烷 。
(4)同系物:结构 相似 ,分子组成上相差 1个或若干个CH2原子团 的有机物。如: 甲烷和乙烷 。
质子数
中子数
HHH
元素
单质
O2和O3
分子式
结构式
正丁烷和异丁烷
相似
1个或若干个CH2原子
团
甲烷和乙烷
【激活思维】
问题1:核素X中,Z表示哪几个量?
Z表示质子数,数值上与核外电子数、核电荷数、原子序数相等。
问题2:请写出正丁烷和异丁烷的结构简式?写出乙醇和二甲醚的结构简式?这两对物质之间是什么关系?
正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3,异丁烷的结构简式为 。乙醇的结构简式为CH3CH2OH,二甲醚的结构简式为CH3OCH3。这两对物质的分子式相同,但是结构不同,故互为同分异 构体。
考点1:核素的表示
【真题1】(2023·江苏合格考真题)我国研发钒(V)的一种核素V,51表示核素的( A )
A.质量数 B.质子数 C.中子数 D.电子数
解析:中质量数为51,质子数为23,电子数为23,中子数为51-23=28,A项正确。
A
【真题2】 (2022·江苏合格考真题)太阳能电池材料常使用晶体硅。质量数为28的硅原子表示为( C )
ASi BSi CSi DSi
解析:Si的质子数为14,用核素表达时,写在元素符号的左下角,左上角写质量数,为28,即为Si,C项正确。
C
【真题3】 (2021·江苏合格考真题)“月壤”中含有He,该原子的中子数是( A )
A.1 B.2 C.3 D.5
解析:e中质量数为3,质子数为2,中子数为3-2=1,A项正确。
A
【真题4】(2020·江苏学测)为纪念门捷列夫,科学家将1955年人工合成的一种新元素用符号“Md”表示,中文命名为“钔”。核素Md的质量数为( C )
A.101 B.157 C.258 D.359
解析:d的质量数为258,质子数为101,中子数为258-101=157。
C
【真题5】 (2019·江苏学测I可用于治疗甲状腺疾病。该原子的质子数是( A )
A.53 B.78 C.131 D.184
解析:对于核素X中,A是质量数,Z为质子数,“A-Z”表示中子 数I中的质子数为53。
A
考点2:“四同”的比较
【真题6】(2023·江苏合格考真题)C60和金刚石的关系是( A )
A.同素异形体 B.同位素
C.同分异构体 D.同系物
解析:C60和金刚石由碳单质构成,两者互称为同素异形体,A项正确。
A
B.碳氢键(C—H)数目不同 C.互为同分异构体
D.物理性质、化学性质完全相同
【真题7】 (2020·江苏学测)碳原子成键的多样性、同分异构现象等是有机化合物种类繁多的原因。丁烷和2-甲基丙烷的结构式如图所示:
丁烷 2-甲基丙烷
下列关于上述两种物质的说法正确的是( C )
A.分子式不同
C
解析:A项,两者的分子式均为C4H10,错误;B项,1分子丁烷或2-甲基丙烷中均含有10个碳氢键,错误;C项,两者的分子式相同,但是结构不同,故互为同分异构体,正确;D项,同分异构体由于结构不同,所以性质存在一定差异,错误。
【真题8】 (2013·江苏学测)下列物质互为同分异构体的一组是( B )
A.35Cl和37Cl B.CH3CH2OH和CH3OCH3
C.O2和O3 D.H2O和H2O2
解析:A互为同位素;C互为同素异形体;D是两种不同的无机物。
B
1.(2023·如皋合格考模拟Ca可用于研究中药的钙拮抗作用及机理,这里的“45”是指该原子的( C )
A.质子数 B.中子数 C.质量数 D.电子数
解析:核素的左上角代表质量数,则“45”代表质量数,C项正确。
2.(2023·盐城合格考模拟)核素Ni的中子数是( B )
A.28 B.35 C.63 D.91
解析:i的质量数为63,质子数为28,中子数=质量数-质子数=63-28=35,B正确。
C
B
3.(2023·南京六校合格考模拟O原子的中子数是( C )
A.8 B.18 C.10 D.26
解析:原子中质量数为18,质子数为8,中子数=质量数-质子数=18-8=10,C项正确。
4.(2023·连云港合格考模拟)氯元素存在两种核素35Cl和37Cl,这两种核素含有不同的( A )
A.中子数 B.电子数 C.质子数 D.核电荷数
解析:35Cl和37Cl的质子数、电子数、核电荷数均为17,中子数分别为35-17=18,37-17=20,A项正确。
C
A
5.(2023·南京合格考模拟Ac(Ac的中文名“锕”)是一种医用放射性同位素,在治疗癌症方面有重大作用。下列关于Ac的说法中正确的是( D )
A.质子数为225
B.中子数为89 C.核外电子数为136
D.质子数与中子数之和为225
解析:A项Ac中的质子数为89,错误;B项,中子数=质量数-质子数=225-89=136,错误;C项,核外电子数=质子数=89,错误;D项,质子数为89,中子数为136,质子数与中子数之和即为质量数,为225,正确。
D
6.(2023·扬州合格考模拟)56Fe、57Fe和58Fe三种核素之间关系不正确的是( A )
A.中子数相同 B.质子数相同
C.电子数相同 D.互为同位素
解析:三种核素中,Fe的质子数相等,电子数也相同,三者互为同位素关系。中子数=质量数-质子数,质量数不等,质子数相等,则中子数不等,A项错误。
A
7.(2023·如皋合格考模拟)下列与CH2CH—CH3互为同分异构体的是( C )
A.CH2CH2 B.CH3—CH2—CH3
C. D.CH3—CHCH2
解析:同分异构体的化学式相同,但是结构不同,CH2CH—CH3的化学式为C3H6,A项为C2H4,错误;B项为C3H8,错误;C项的化学式为C3H6,则互为同分异构体,正确;D项,是同一物质,错误。
C
8.(2023·盐城合格考模拟)下列每组中的两种物质互为同分异构体的是( D )
A.12C与13C B.纤维素与蔗糖
C.金刚石与石墨 D.乙醇与二甲醚
解析:A项,互为同位素,错误;B项,纤维素为高分子,蔗糖为小高分子,两者化学式不同,错误;C项,互为同素异形体,错误;D项,乙醇与二甲醚的化学式均为C2H6O,互为同分异构体,正确。
D
B.碳氢键(C—H)数目相同 C.互为同分异构体
D.物理性质、化学性质相同
9.(2023·南京六校合格考模拟)乙醇在化工、医疗、食品及燃料等方面应用非常广泛。乙醇与二甲醚的结构式如图所示:
乙醇
二甲醚
下列关于乙醇与二甲醚的说法正确的是( C )
A.分子式不同
C
解析:A项,两者的分子式均为C2H6O,错误;B项,乙醇中的碳氢键数目为5,二甲醚中的碳氢键数目为6,错误;C项,两者的分子式相同,但是结构不同,故互为同分异构体,正确;D项,两者的官能团不同,则化学性质不同,错误。
10.(2023·连云港合格考模拟)1828年,德国化学家维勒在制备氰酸铵(NH4CNO)时得到了尿素[CO(NH2)2],首次实现人工合成有机物。NH4CNO与CO(NH2)2两者互为( B )
A.同位素 B.同分异构体
C.同系物 D.同素异形体
解析:NH4CNO与CO(NH2)2的分子式相同,但是两者结构不同,故两者互为同分异构体,B项正确。
B
11.(2023·海安合格考模拟)下列各组物质互为同素异形体的是( A )
A.O2与O3 B.CH3CH2CH3与
C.乙烯与丙烯 D.正丁烷与异丁烷
解析:A项,同素异形体是指同种元素形成的不同单质,正确;B项,互为同系物,错误;C项,乙烯与丙烯互为同系物,错误;D项,正丁烷与异丁烷的分子式均为C4H10,互为同分异构体,错误。
A
12.(2023·扬州合格考模拟) 与 为两种烃分子的球棍模型。下列关于这两种烃的说法正确的是( A )
A.互为同分异构体 B.分子式不相同
C.均属于不饱和烃 D.熔、沸点相同
解析:A项,图示为正丁烷和异丁烷,两者的化学式相同,但是结构不同,故互为同分异构体,正确;B项,两者分子式相同,错误;C项,每个碳原子均为四根单键,所以属于饱和烃,错误;D项,两者物理性质不同,错误。
A
13.(2023·沛县合格考模拟)下列说法正确的是( B )
A.14N2和15N2互为同位素
B.红磷和白磷互为同素异形体 C.C2H2和C6H6互为同系物
D.乙酸和乙醇互为同分异构体
解析:A项,同位素是指同种元素的不同核素,而不是单质,错误;B项,红磷和白磷均由P原子构成,均为磷的单质,两者互为同素异形体,正确;C项,同系物之间相差一个或若干个—CH2基团,C2H2和C6H6之间不相差若干个CH2,所以不是同系物关系,错误;D项,乙酸和乙醇的分子式不同,故不是同分异构体的关系,错误。
B
14.(2023·扬州合格考模拟)人体中含C、H、O、N等元素,它们均为短周期中的主族元素。下列说法正确的是( D )
A.原子半径:r(N)>r(C)>r(H)
B.非金属性:C>O
C.最高价氧化物的水化物的酸性:H2CO3>HNO3
D.碳原子可以形成四对共用电子对,原子间连接方式多样
解析:A项,原子半径:C>N>H,错误;B项,非金属性:C<O,错误;C项,N的非金属性强于C,则酸性HNO3强于H2CO3,错误;D项,C的最外层有4个e-,可以形成四根共价键,碳与碳之间可以是单键、双键、三键,也可以形成环状结构等,正确。
D
15.(2022·连云港合格考模拟O常用作“示踪原子”。下列关于O的说法正确的是( A )
A.质子数是8 B.电子数是10
C.中子数是18 D.质量数是26
解析:中质子数=电子数=8;中子数为18-8=10;质量数为18,A项正确。
A
16.(2022·沛县合格考模拟Sr常用于放射性同位素电池。下列关于Sr的说法正确的是( D )
A.电子数为52 B.质子数为52
C.中子数为38 D.质量数为90
解析:r中电子数=质子数=38。中子数=90-38=52。质量数为90,D项正确。
D
17.(2022·徐州合格考模拟)硒是人体必需的一种微量元素。下列关于Se说法正确的是( B )
A.核电荷数为45 B.核外电子数为34
C.质量数为113 D.中子数为79
解析:e的核外电子数为34,B项正确;核电荷数为34,A项错误;质量数为79,C项错误;中子数为79-34=45,D项错误。
18.(2022·徐州合格考模拟)碘是人体必需的微量元素。碘的一种核素是I,该原子的中子数是( A )
A.74 B.53 C.127 D.180
解析:的中子数为127-53=74,A项正确。
B
A
19.(2022·盐城合格考模拟)核素Si的中子数是( B )
A.14 B.16 C.30 D.44
解析:中子数=30-14=16,B项正确。
20.(2022·扬州合格考模拟)由Pu可制成核电池,该钚原子的中子数为( B )
A.238 B.144 C.94 D.50
解析:u的中子数=238-94=144,B项正确。
B
B
21.(2022·扬州合格考模拟N—NMR可用于测定蛋白质等大分子的空间结构,核素N的中子数是( D )
A.15 B.7 C.14 D.8
解析:核素N的中子数=15-7=8,D项正确。
D
22.(2022·连云港合格考模拟)下列每组中的两种物质互为同分异构体的是( A )
A.正丁烷与异丁烷 B.葡萄糖与蔗糖
C.金刚石与石墨 D.12C与13C
解析:A项,CH3CH2CH2CH3与 互为同分异构体,正确;B项,葡萄糖的化学式为C6H12O6,蔗糖的化学式为C12H22O11,分子式不同,不属于同分异构关系,错误;C项,金刚石与石墨互为同素异形体,错误;D项,12C与13C互为同位素,错误。
A
23.(2022·徐州合格考模拟)下列物质互为同分异构体的是( D )
A.石墨与金刚石 B.甲烷与乙烷
C.16O与18O D. 与CH3CH2CH2CH3
解析:A项,石墨与金刚石互为同素异形体;B项,甲烷与乙烷互为同系物;C项,16O与18O互为同位素;D项, 与CH3CH2CH2CH3分子式相同、结构不同,故互为同分异构体,正确。
D
24.(2022·盐城合格考模拟)下列物质互为同分异构体的一组是( B )
A.氧气与臭氧
B.CH3CH2OH和CH3OCH3 CCl和Cl D.甲烷与乙烷
解析:A项,互为同素异形体;B项,分子式相同,但结构不同,故互为同分异构体,正确;C项,互为同位素;D项,互为同系物。
B
25.(2022·扬州合格考模拟)同分异构现象是造成有机物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质互为同分异构体的是( D )
A.淀粉和纤维素 B.乙烯与乙烷
C.乙醇与乙酸 D.正丁烷与异丁烷
解析:A项,淀粉和纤维素的化学式均为(C6H10O5)n,因为n值不确定,所以两者不属于同分异构体,错误;B项,两者的分子式不同,错误;C项,两者的分子式不同,错误;D项,两者的分子式相同,但是结构不同,故属于同分异构体,正确。
D
26.(2021·盐城合格考模拟)下列物质中,互为同分异构体的是( D )
A.H和D
B.O2和O3
C.CH3CH3和CH3CH2CH3
D.正丁烷 和异丁烷
D
解析:A项,H和D之间互为同位素;B项,O2和O3之间互为同素异形体;C项,CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物;D项,正丁烷和异丁烷的分子式相同,均为C4H10,但是两者的结构不同,故互为同分异构体,正确。
27.(2021·海安合格考模拟)下列互为同分异构体的是( D )
A.12C与13C B.CH4与CH3CH3
C.金刚石与石墨 D.葡萄糖与果糖
解析:A项互为同位素;B项互为同系物;C项互为同素异形体。
D
28.(2020·江苏合格考样题)判断正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是( D )
A.具有相似的物理性质
B.具有相似的化学性质
C.具有不同的分子结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同
解析:同分异构体的分子式相同,但是结构不同,D项正确。
D