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2025人教版高中化学必修第一册
第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 原子结构 核素
基础过关练
题组一 原子结构
1.(经典题)(2024江苏盐城学考模拟)硒(Se)在人体内可以起到提高免疫力、抗氧化等功效,是人体必需的一种微量元素。下列关于Se的说法正确的是 ( )
A.原子序数为45 B.质量数为113
C.中子数为79 D.质子数为34
2.(2024福建师大附中期中)在R中,共有x个核外电子,R原子的质量数为A,则R原子核内含有的中子数为 ( )
A.A-x+n-32 B.A-x+n+24
C.A-x+n+32 D.A+x-n-24
题组二 原子核外电子排布
3.(易错题)(2023北京一六六中学期末)下列叙述正确的是 ( )
A.电子的能量越低,运动区域离核越远
B.某原子K层上只有一个电子
C.稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D.当M层是最外层时,最多可排布18个电子
4.(2023河南郑州一中月考)某元素的原子,L层上的电子数是M层上电子数的4倍,该元素是 ( )
A.K B.O C.Mg D.S
5.(2023河北唐山联考)元素A、B的核电荷数都小于18,A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子,B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5,则A和B形成的化合物的化学式为 ( )
A.A2B3 B.BA2 C.AB4 D.B3A2
题组三 核素与同位素
6.(易错题)(2024河北邯郸八校期中)用He原子轰击Al原子会产生质子,其核反应为H,下列有关说法中正确的是( )
ASi的中子数和质子数相等
BAl属于不同的核素
CH2互为同位素
DSi的L层电子数不同
7.回答下列问题:
(1)10Be和9Be (填字母)。
A.是同一种原子
B.具有相同的中子数
C.化学性质几乎完全相同
D.具有相同的核外电子排布
(2)有下列粒子或物质:
Li ②H2O、D2O ③石墨、金刚石
④H2、D2、T2 ⑤H、D、T N
a.互为同位素的是 。
b.互为同素异形体的是 。
c.①⑤⑥中共有 种核素,共 种元素。
(3)O的摩尔质量为 ,相同质量的O所含中子数之比为 。
题组四 等电子粒子
8.(经典题)(2023湖南永州一中期末)下列各组微粒中,具有相同质子数和电子数的一组微粒是 ( )
A.OH-、F-、Ne、O2- B.H2O、CH4、NH3、Ne
C.H3O+、Na+、N、Mg2+ D.O2-、F-、Mg2+、Al3+
9.用A+、B-、C2-、D分别表示含有18个电子的四种粒子(离子或分子),请回答:
(1)A元素是 (用元素符号表示,下同),B元素是 ,C元素是 。
(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其化学式是 。
能力提升练
题组一 原子结构与粒子的数量关系
1.(2024辽宁沈阳一二〇中学月考)同位素与辐射技术简称同辐技术,广泛应用于农业、医学等领域。Co有多种同位素,一种Co同位素放射源辐射时的衰变方程为e。下列叙述中正确的是 ( )
AX属于两种元素
BCo3O4互为同素异形体
CCo具有完全相同的性质
D.上述衰变过程有多种产物生成,属于分解反应
2.(经典题)(2024江苏常州二中月考)R中共有x个电子,R原子的质量数为A,则a g R中含有质子的物质的量为 ( )
A.(x+24-n) mol B.(x-24-n) mol
C.(x-n) mol D.(x-n) mol
3.(2023浙江杭州学军中学期中)设NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.1 mol H37Cl中所含质子数为38NA
B.20 g D2O与20 g O含有的中子数均为10NA
C.34 g 14N1H3所含中子数目为20NA
D.50 mL 12 mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数为0.3NA
题组二 核外电子排布规律及其应用
4.(2024河南郑州月考)某粒子(原子或离子)的结构示意图如图所示,下列说法错误的是 ( )
A.若n=8,则该粒子所对应元素的符号一定为Ar
B.若该粒子带两个单位负电荷,且n=8,则该粒子的符号为S2-
C.若m-n<10,则该粒子是一个阴离子
D.若m-n=10,则该粒子一定是原子
5.(经典题)核电荷数小于18的某元素X,其原子核外电子层数为a,最外层电子数为(2a+1)。下列有关元素X的说法中,不正确的是( )
A.元素X的原子核内质子数为(2a2-1)
B.元素X形成的单质既有氧化性又有还原性
C.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2(n表示电子层数)
D.由元素X形成的某种化合物,可能具有杀菌、消毒的作用
6.(2024河北唐山期中)已知X、Y、Z、W、R五种短周期元素中,X是原子序数最小的元素;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个;W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数;R元素原子最外层有1个电子,其阳离子与Z的阴离子核外电子总数相同。请回答下列问题。
(1)R元素的原子结构示意图为 ;Z元素的名称为 。
(2)含X、Y、Z、R四种元素的化合物的化学式为 。
(3)W的两种氧化物的化学式是 和 。
(4)将少量的YZ2通入足量的RZX溶液中,发生反应的化学方程式为 。
(5)未知质量的化合物WZ2中,所含质子总数为3.2NA,则:
①WZ2的质量为 。
②与WZ2质量相同的YX4的体积为 (标准状况下)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D 2.C 3.B 4.C 5.D 6.B 8.B
1.DSe表示该原子的质量数为79,质子数=原子序数=34,中子数=质量数-质子数=79-34=45,故只有D正确。
2.C 设R原子的质子数为a,R原子的核外电子数也为a,则R的电子数x=a+4×8+n,即a=x-32-n,R原子的质量数为A,故其中子数为A-a=A-x+32+n。
3.B 电子能量越低,运动区域离核越近,相反,电子能量越高,运动区域离核越远,A错误;H原子K层上只有一个电子,B正确;He为稀有气体元素,最外层只有2个电子,C错误;由电子的排布规律可知,M层最多排18个电子,但为最外层时,最多可排8个电子,D错误。
易错分析 稀有气体元素除He外,其原子最外层都是8个电子;原子最外层最多只能排8个电子(K层为最外层时最多只能排2个电子)。
4.C 根据题意可知该原子有K、L、M三个电子层,L层上有8个电子,L层电子数是M层电子数的4倍,则M层上有2个电子,该元素为镁元素。
5.D A元素原子的L层比B元素原子的L层少3个电子,且B原子核外电子总数比A原子核外电子总数多5,所以A元素原子的结构示意图为,B元素原子的结构示意图为,即A为N元素,B为Mg元素,二者形成的化合物为Mg3N2。
6.BSi的中子数为30-14=16,质子数为14Si的中子数和质子数不相等,A错误Al的质子数相同,中子数不同,二者属于不同的核素,B正确H2是单质分子,不互为同位素,C错误Si的L层电子数均为8,D错误。
易错分析 同种元素的不同原子间互称为同位素,如Al互为同位素;而H2是氢元素的不同核素构成的单质分子,不互为同位素。
7.答案 (1)CD (2)a.①⑤ b.③ c.7 4
(3)20 g/mol 11∶12
解析 (1)10Be和9Be的质子数相同、中子数分别为6、5,二者互为同位素,A、B错误;10Be和9Be的电子数均为4,核外电子排布相同,二者化学性质几乎完全相同,C、D正确。
(2)Li是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子,二者互为同位素;②H2O、D2O均为水分子;③石墨、金刚石是由碳元素组成的不同单质,二者互为同素异形体;④H2、D2、T2均为氢分子;⑤H、D、T是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子,三者互为同位素;N的质子数不同,是不同的元素。
(3)O的摩尔质量为(2×2+16) g/mol=20 g/mol,设O的质量均为m g,所含中子数之比为×(1×2+8)∶×(1×2+10)=11∶12。
易错分析 元素、核素、同位素的辨析
①元素:具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称。元素是宏观概念,如H2和HCl中均含氢元素。
②核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。如H是氢元素的三种不同的核素。
③同位素:质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素,在周期表中占据相同的位置。如H元素的三种核素H互称为同位素。
8.B OH-、F-、Ne、O2-的电子数均为10,质子数分别为9、9、10、8,A错误;H2O、CH4、NH3、Ne质子数和电子数均为10,B正确;H3O+、Na+、N、Mg2+的电子数均为10,质子数分别为11、11、11、12,C错误;O2-、F-、Mg2+、Al3+的电子数均为10,质子数分别为8、9、12、13,D错误。
9.答案 (1)K Cl S (2)HCl
解析 常见的18e-粒子:阳离子有K+、Ca2+等;阴离子有P3-、S2-、HS-、Cl-等;分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。结合题目所给条件,不难确定答案。
能力提升练
1.A 2.D 3.B 4.A 5.C
1.A Co与X的质子数不同,故3种核素属于两种元素,A正确Co3O4均是化合物,不互为同素异形体,B错误Co互为同位素,其化学性质几乎完全相同,物理性质不完全相同,C错误;衰变过程是在原子核中进行的,属于核反应,不是化学变化,D错误。
2.D 根据R原子的质量数为A,可知R的摩尔质量为(A+48) g/mol,R的质子数等于其电子数减去所带负电荷数,为x-n,则a g R×(x-n)=(x-n) mol,D正确。
3.B 1分子H37Cl中所含质子数为18,1 mol H37Cl中所含质子数为18NA,A错误;D2O、O的相对分子质量都是20,1个分子中含有的中子数都是10,20 g D2O与20 g O的物质的量都是1 mol,因此两种物质的分子中含有的中子数均为10NA,B正确;1分子14N1H3中所含中子数为7,34 g 14N1H3为2 mol,所含中子数为14NA,C错误;50 mL 12 mol/L盐酸中含有溶质的物质的量n(HCl)=12 mol/L×0.05 L=0.6 mol,若完全与MnO2发生反应:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O,则反应过程中转移电子的物质的量为0.3 mol,但随着反应的进行,盐酸浓度变小,反应就不再发生,因此50 mL 12 mol/L盐酸与足量MnO2共热,转移的电子数小于0.3NA,D错误。
4.A 若n=8,当m=10+n时表示原子,对应的元素符号是Ar;若m≠10+n,表示的是离子,可能是S2-或K+等,对应的元素符号一定不是Ar,A错误。n=8且该粒子带两个单位负电荷,该粒子的符号为S2-,B正确。若m-n<10,该粒子核外电子数大于核内质子数,即表示带负电荷的阴离子,C正确。若m-n=10,表示原子核内质子数与核外电子数相等,即一定表示原子,D正确。
5.C 因核外电子层数只能为整数,根据题意,1≤a≤3。当a=1时,不成立;当a=2时,最外层电子数为5,元素X为N;当a=3时,最外层电子数为7,元素X为Cl。当X为N元素时,质子数=2a2-1=2×22-1=7;当X为Cl元素时,质子数=2a2-1=2×32-1=17,A正确。X的单质为Cl2或N2,Cl元素和N元素均为0价,处于中间价态,则Cl2和N2均既有氧化性,又有还原性,B正确。Cl-的最外层电子数为8,达不到2n2,C错误。如果X为Cl,形成的化合物可为HClO,HClO具有杀菌、消毒的作用,D正确。
6.答案 (1) 氧 (2)NaHCO3 (3)SO2 SO3 (4)CO2+2NaOH Na2CO3+H2O
(5)①6.4 g ②8.96 L
解析 根据X是原子序数最小的元素,可知X为H元素;Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍,则内层为2个电子,最外层为4个电子,Y为C元素;Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个,其次外层只能是2个电子,即Z为O元素;根据题意可知,W元素原子的K、L层电子数分别为2和8,则M层电子数为6,故W为S元素;结合R元素原子最外层只有1个电子,其阳离子与O2-核外电子总数相同,可知R为Na元素。(1)R(Na)元素的质子数为11,其原子结构示意图为;Z为O元素,其元素名称为氧。(2)由H、C、O、Na元素组成的化合物的化学式为NaHCO3。(3)W(S)元素在氧化物中有+4、+6两种价态,其氧化物为SO2、SO3。(4)将少量CO2通入足量NaOH溶液中,反应生成Na2CO3和水,其化学方程式为CO2+2NaOH Na2CO3+H2O。(5)①1个SO2分子中所含的质子数为16+8×2=32,1 mol SO2中所含质子总数为32NA,所含质子总数为3.2NA,则SO2的物质的量为0.1 mol,其质量为0.1 mol×64 g/mol=6.4 g。②与SO2质量相同的CH4的物质的量为6.4 g÷16 g/mol=0.4 mol,标准状况下的体积为0.4 mol×22.4 L/mol=8.96 L。
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