第9讲 构成物质的微观粒子与化学元素
真题精粹 —— 福建5年真题精选及拓展
考向1 用微观粒子的观点解释常见现象
1.(2022·福建)某海水淡化系统(如图)工作时,蒸发腔中的水在光热作用下变为水蒸气,太阳能风扇将水蒸气吹到冷凝腔冷凝,实现海水淡化。下列说法错误的是 ( )
A.光热作用下,水分子运动速率加快
B.液态水变为水蒸气,水分子间的间隔变大
C.水蒸气冷凝为水,水分子本身变小
D.海水变为淡水,水分子化学性质不变
2.(2020·福建)2020年6月23日,我国“长征三号”乙运载火箭将第55颗北斗卫星送入预定轨道,完成北斗卫星导航系统的组网。该火箭第三级的推进剂为液氢和液氧的组合,下列说法正确的是 ( )
A.氢气液化过程中,氢分子之间的间隔保持不变
B.分离液态空气得到液氧的过程中,氧分子静止不动
C.液氧变成气态氧时,放出热量
D.氢气与氧气反应的本质是氢、氧原子的重新组合
构成物质的微观粒子和化学用语综合考查
2.1 空气又称大气,是生命、燃烧和工业等所需氧的主要来源。
空气中,氧气的体积分数约为 ;构成氧气的粒子是 (填化学符号)。
考向2 微观粒子图像分析与应用
3.(2024·福建)我国正在筹建月球科考站。针对“月球上是否存在大气”,查阅资料如下:
资料1 当天体中气体的分子运动平均速率大于分子脱离速率的20%时,该气体会脱离天体逸散到宇宙中。月球表面气体分子的脱离速率均为2.4 km·s-1。
资料2 使用质谱仪测定,在月球黑暗处发现有极微量的气体生成,其主要成分是氢气、氦气、氖气和氩气等。日出时,月球表面有极微量的甲烷和氨气产生。
(1)氖的原子结构示意图和氩在元素周期表中的部分信息分别如图1所示。
图1
图2
①氖原子的核外电子数比氩原子的少 个。
②氩的相对原子质量为 。
(2)0 ℃时,氢气、氦气和氮气的分子运动示意图分别如图2所示。
①由图分析,分子运动平均速率与 有关。
②日出时,月球表面产生的氨气(NH3)是由氨分子()聚集而成的。画出氮原子和氢原子结合成氨分子的微观示意图: 。
③已知月球表面最高温度超过100 ℃。月球表面因不能留住氢气、氦气等气体分子,所以不存在稳定大气,结合资料信息说明其原因: 。
4.(2022·福建节选)水是生命之源,通常所说的水为H2O,而更广义的水还包括矿物中的氢氧基团(OH)、其他形式的氢(H),它们在高温下才以水分子的形式释放出来。A~C是氢、氧原子及其构成微观粒子的示意图。
参照如图微观粒子表示方法,画出“氢氧基团(OH)和氢(H)结合成水分子”的微观示意图: 。
5.(2020·福建节选)模型认知是建立宏观与微观联系的思维方法。
上图为氧原子的结构示意图,x的数值为 。在化学变化中,氧原子容易 (选填“得到”或“失去”)电子。
元素的化学性质与原子最外层电子数的关系
5.1 甲、乙、丙、丁四种原子的电子层数和最外层电子数之间的关系如图所示。下列说法错误的是 ( )
A.甲的核外电子数为2
B.乙、丙属于同种元素
C.乙、丁化学性质相似
D.丙、丁可以化合形成Na2O
考向3 元素与元素周期表
6.(2024·福建)生活中常接触到“加铁酱油”“含氟牙膏”等用品,这里的“铁、氟”指的是 ( )
A.单质 B.元素
C.原子 D.分子
7.(2023·福建节选)福建盛产茶叶,茶文化源远流长。为了了解茶叶的组成和作用,学习小组查得某茶叶样品的成分及含量如图1所示:
(1)茶叶含氟较高,对预防龋齿有一定效果。这里的“氟”指的是 (选填“元素”或“单质”)。
(2)茶叶中的硒有防癌作用。硒在元素周期表中的部分信息如图2所示,硒原子的核外电子数为 。
8.(2022·福建节选)钙是人体必需元素。钙元素在元素周期表中的部分信息如图所示。
钙元素的相对原子质量为 ,
钙原子的核外电子数为 。
9.(2021·福建节选)“嫦娥五号”月球采样返回,“天问一号”成功抵达火星,标志着我国航天事业取得突破性进展。
(1)月壤含CaAl2Si2O8以及可作为核聚变燃料的氦-3等物质。
②右图为氦元素在元素周期表中的部分信息。氦-3原子的质子数与中子数之和为3,则其中子数为 ,核外电子数为 。
10.(2020·福建)“加铁酱油”“高锌奶粉”“富硒茶叶”中,“铁、锌、硒”指的是 ( )
A.单质 B.元素
C.金属 D.维生素
11.(2020·福建节选)模型认知是建立宏观与微观联系的思维方法。
右图为硅在元素周期表中的部分信息,硅的相对原子质量为 。
回归教材 —— 福建中考核心考点梳理
【单元构建】
【知识清单】
考点1 构成物质的微观粒子 5年5考
1.构成物质的基本微观粒子: 、 、 。
2.物质由微观粒子构成
(1)由 构成的物质:常见气体、水等。
(2)由 构成的物质:金属、金刚石等。
(3)由 构成的物质:氯化钠、硫酸铜等。
3.分子与原子的区别与联系
项目 分子 原子
概念 保持物质 性质的最小微观粒子 中的最小微观粒子
构成 由 构成 由 和 构成
区别 在化学变化中,分子可以再分,分子的 发生了变化,分子的 也可能改变 在化学变化中,原子不可再分,原子的 、 、 都保持不变
联系
分子概念的理解,把握三点:(1)物理性质是物质的大量分子聚集所表现的属性,是宏观的,所以单个分子是不能表现物理性质的。(2)保持物质化学性质的粒子除分子外,还有其他粒子。(3)“最小”不是绝对意义上的最小,而是“保持物质化学性质的最小粒子”。
原子概念的理解,把握两点:化学变化、最小。即在化学变化中原子不可再分,是最小的粒子。脱离化学变化这一条件,原子仍可再分。
4.微观粒子的基本性质。
(1)分子的质量和体积都很 。如1个水分子的质量约是3×10-26 kg;1滴水中大约有1.67×1021个水分子。
(2)分子总是在 ,温度越高,分子运动速度 。如:蔗糖溶于水、花香四溢、湿衣服在阳光下干得快等。
(3)微观粒子之间有 。如:水沸腾、干冰升华、氧气被压缩装入钢瓶、物体热胀冷缩等。
(4)构成物质的微观粒子不同,性质不同。如:CO和CO2的化学性质不同,是因为分子构成不同。
考点2 原子的结构 5年5考
1.原子(不带电)
(1)在原子中,质子数= 。
(2)原子的质量主要集中在 上。
2.相对原子质量
(1)公式
某种原子的相对原子质量=
(2)近似计算式:相对原子质量≈ 。
(1)相对原子质量是一个比值,不是原子的实际质量。
(2)相对原子质量有单位,单位为“1”,一般不写。
3.原子的核外电子排布
(1)原子结构示意图
以钠原子的结构示意图为例:
(2)元素原子最外层电子数与元素化学性质的关系
元素类别 最外层电子数 得失电子倾向 化学性质
稀有气体元素 8个(He为2个) 不易得失 相对稳定
金属元素 一般少于4个 易失去最外层电子 不稳定
非金属元素 一般多于4个或等于4个 易得到电子 不稳定
4.离子
(1)概念
带电的原子(或原子团)叫离子。
(2)分类
阳离子:带 电的原子或原子团。如:钠离子(Na+)、镁离子(Mg2+)、铵根离子(N)。
阴离子:带 电的原子或原子团。如:氯离子(Cl-)、硫离子(S2-)、硫酸根离子(S)。
(3)离子符号表示的意义
(4)常见原子团:
。
(5)原子和离子的比较
项目 原子 离子(带电的原子或原子团)
阳离子 阴离子
示意图 钠原子失去1个电子 氯原子得到1个电子
电性 不显电性 带正电 带负电
核电荷 数与电 子数的 关系 核电荷数=质子数=核外电子数 核电荷数=质子数>核外电子数 核电荷数=质子数<核外电子数
相同点 都能直接构成物质,都是构成物质的基本粒子;都属于微观概念,既讲种类,又讲个数;都具有微观粒子的共性(质量小,体积小,不断运动,粒子间有一定空隙)
相互 转化 阳离子原子阴离子
微观粒子种类的判断
①m>(2+8+n)为阳离子:质子数>核外电子数,带正电荷
②m<(2+8+n)为阴离子:质子数<核外电子数,带负电荷
③m=(2+8+n)为原子:质子数=核外电子数,不带电
考点3 元素与元素周期表 5年5考
1.元素
(1)定义:元素是 (即 )相同的一类原子的总称,即不同元素的本质区别是 。
(2)分类:
元素
(3)含量:
地壳中元素含量:前四位分别为 ;其中含量最多的金属元素是 。
2.元素符号
(1)书写规则:“一大二小”,第一个字母必须 ,第二个字母 。
(2)表示意义:
①宏观意义
表示 ,如H表示氢元素;
由原子直接构成的物质表示 ,如Fe表示铁这种物质。
②微观意义
表示一种原子;
表示一个原子。如H表示氢原子或一个氢原子。
元素属于宏观概念,只讲种类,不讲个数。如果元素符号前面的数字不是“1”,则该符号只有微观意义,不再具有宏观意义。如2H,只表示2个氢原子。
3.元素周期表
(1)定义
根据元素的原子结构和性质,把现在已知的一百多种元素按 (即核电荷数)科学有序地排列起来,这样得到的表叫元素周期表。
(2)元素周期表获取信息
4.元素与原子的区别
项目 元素 原子
定义 具有相同核电荷数(即核内质子数)的同一类原子的总称 化学变化中的最小粒子
区别 含义 宏观概念:只讲种类,不讲个数 微观概念:既讲种类,又讲个数
适用 范围 表示物质的 组成。如水是由氢元素和氧元素组成的 表示物质的 构成。如1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的
联系 元素和原子是总体和个体的关系。原子是元素的个体,是构成并体现元素性质的最小粒子;元素是同一类原子的总称,一种元素可包含几种原子。 原子核内的质子数决定 ,最外层电子数决定
举例 C是指质子数为6、中子数为6的碳原子,C是指质子数为6、中子数为7的碳原子,126C、136C这两种碳原子同属于碳元素
【核心突破】
重难点一、微观粒子结构示意图与元素周期表的综合考查
“嫦娥五号”成功登月,顺利带回月壤,即覆盖在月球表面的“土壤”,包含细微的矿物颗粒、岩石碎屑和玻璃质等。月壤中主要含有氧、硅、铝、铁、钙、镁、钠、钾、钛等元素,不含任何有机物,其中部分元素信息如下。下列说法正确的是 ( )
A.硅、铝、铁、钙、钛等都属于金属元素
B.钛原子核内质子数为22
C.钛原子的相对原子质量是47.87 g
D.钛元素的原子在化学反应中易失去电子,形成Ti2-
[思维破冰] 元素名称带“钅”字旁的属于金属元素,故铝、铁、钙、钛属于金属元素,硅带“石”字旁,属于非金属元素;原子结构示意图中,圈内的数字是质子数,则钛原子的核内质子数为22;元素周期表一格中,汉字下面的数是相对原子质量,单位是“1”不是“g”;钛原子的最外层电子数是2,小于4,在化学反应中容易失去电子,形成的离子是Ti2+。
下图是钠、氯元素在元素周期表中的部分信息和4种粒子的结构示意图,请回答:
(1)氯的相对原子质量为 ;钠元素与氯元素的本质区别是 。
(2)图①②③④四种粒子中,表示钠原子的是 (填序号);构成氯化钠的粒子是
(填符号)。
(3)若⑤表示Mg2+,则x= ,④和⑤相互作用形成的化合物的化学式是 。
从原子结构示意图及元素周期表中可获得的信息
1.从原子结构示意图获取信息
2.从元素周期表获取信息
重难点二、宏观、微观、符号综合考查
在宏观、微观和符号三者之间建立联系是化学特有的思维方式。
(1)下图中,X是 。
(2)Y可以是 (写出一种物质的化学式)。
(3)下图①②是硼和铝在元素周期表中的信息,③~⑥分别为四种粒子的结构示意图,请回答下列问题。
A.⑥表示带一个单位负电荷的某离子结构示意图,则x= 。
B.③和⑤两种粒子化学性质相似的原因是 。
C.④和⑥两种元素组成的化合物的化学式是 。
D.观察上图,以下说法正确的是 (填字母)。
a.相对原子质量:铝比硼的多8
b.③在化学反应中易得到电子
c.④对应的单质是由原子构成的
d.①~⑥中共有三种金属元素
(4)下图是某反应的微观示意图:
根据图示写出反应的化学方程式: 。
[思维破冰] 知道物质的宏观元素组成和微观粒子构成,构成物质的微观粒子有分子、原子和离子,并能知道一些常见物质的微观粒子构成;结合元素信息和微观粒子结构示意图,判断各个数字代表的含义;根据反应的微观示意图,将微观粒子模型改写成化学式,写出反应的化学方程式。
某化学反应的微观示意图如下:
①所表示的微观粒子中,碳、氢、氧原子的个数之比为 。
②处的微观粒子是 (填化学式)。
微观粒子图示题解题技巧
(1)认真审题,明确所给微观图示中的图例信息。
(2)对具体的图示进行分析,将微观图示转化为具体的物质和反应,如物质的化学式或者反应的化学方程式等。书写化学方程式时需注意:①删除未参加反应的物质;②写出完整的化学方程式,注意反应条件、配平和气体及沉淀符号。
(3)对转化的信息进行整合,从而得出正确结论。
实验探究 —— 学科核心素养提升
【对接中考】
常见实验5 分子运动现象
【实验目的】探究微观粒子在不断运动。
【实验过程】
实验用品 实验仪器 大烧杯、小烧杯、胶头滴管
实验试剂 无色酚酞溶液、浓氨水、蒸馏水等
实验装置
实验1:向烧杯A中加入20 mL蒸馏水,滴入2~3滴无色酚酞溶液,得到溶液甲,向溶液甲中滴加1~2滴浓氨水 溶液 浓氨水显碱性,能使无色酚酞溶液变红 实验2尽量使大烧杯杯口与桌面间不留空隙,防止氨气逸散到空气中
实验2:在烧杯C中重新配制甲溶液,在烧杯B中加入3~5 mL浓氨水,用一个大烧杯把两个烧杯罩在一起 浓氨水中挥发出来的氨分子不断运动,并进入滴有无色酚酞溶液的蒸馏水中,使溶液变红
【实验分析与评价】
1.实验1的作用是 。
2.采用上述实验探究分子运动的优点是 ,不足之处是 。
【实验拓展】
一、为探究分子的运动及影响分子运动速率的因素,兴趣小组同学设计了以下两种实验方案。
【实验方案一】
取2只完全相同的无色透明塑料瓶,瓶内分别用细线固定着用滤纸折叠成的大小和形状相同的小纸花,小纸花上均匀喷有无色酚酞溶液,如图甲、乙所示。按照图丙的操作方式分别用注射器向图甲和图乙的塑料瓶底部同时注入8滴浓氨水,然后将针孔处密封,再将两个塑料瓶分别同时放入等体积的冷水和50 ℃的热水中。瓶甲和瓶乙中可观察到的现象是 。与课本中的实验相比,该实验的优点是 。
【实验方案二】
用图丁所示的玻璃管进行实验,向左、右两端的V形玻璃管口分别滴入等量的浓氨水和浓盐酸,塞紧橡胶塞。过一会儿,玻璃管中可以观察到有白烟(白烟为氯化铵固体颗粒)产生,发生反应的化学方程式为 ;实验观察到白烟的位置离浓盐酸更近,(兴趣小组同学查找了资料,得知:分子的运动速率与其相对分子质量有关)根据实验现象可推论: 。
【实验结论】
上述实验证明:分子是不断运动的,且分子的运动速率与 有关。
二、在老师的引导下,同学们设计了以下实验探究分子的运动。
1.实验过程:
(1)用镊子取两张pH试纸用水润湿,分别贴于废旧塑料瓶底部的内外壁上,如图所示,另一个废旧塑料瓶做相同处理,并标上1号和2号,观察试纸的颜色。
(2)取出两个一次性杯子,分别放入50 mL食醋,其中一杯再加入50 mL热水。
(3)用1号废旧塑料瓶罩住加入50 mL食醋的杯子,2号废旧塑料瓶罩住加入热水和食醋的杯子,观察试纸的颜色以及颜色变化的快慢。
2.实验现象:1号贴于废旧塑料瓶底部的内壁上的试纸变色,变化速率比较慢,贴于废旧塑料瓶底部的外壁上的试纸 。2号贴于废旧塑料瓶底部的内壁上的试纸变色,变化速率比较 ,贴于废旧塑料瓶底部的外壁上的试纸颜色无变化。
3.实验结论: 。
4.实验评价:改进后实验的优点有 。
答案
真题精粹
1.C 【解析】光热作用下,温度升高,水分子运动速率加快;液态水变为水蒸气,水分子间的间隔变大;水蒸气冷凝为水,水分子本身不变,水分子间的间隔变小;海水变为淡水,水分子本身没有发生改变,水分子化学性质不变。
2.D 【解析】氢气液化过程中,氢分子之间的间隔减小,A不正确;分子是在不断运动的,B不正确;物质从液态变为气态要吸收热量,因此液氧变成气态氧时,会吸收热量,C不正确;化学反应的过程,就是反应物的分子破裂,原子重新组合成新的分子的过程,因此氢气与氧气反应的本质就是氢、氧原子的重新组合,D正确。
2.1 21% O2
【解析】空气中氧气的体积分数约为21%,构成氧气的粒子是氧分子,化学符号是O2。
3.(1)①8 ②39.95
(2)①相对分子质量
②
③0 ℃时,氢分子、氦分子等分子运动平均速率大于分子脱离速率的20%,且温度升高,分子运动得更快
【解析】(1)①原子结构示意图中,圆圈内数字表示核内质子数,弧线表示电子层,弧线上的数字表示该电子层上的电子数,氖原子的核外电子数为2+8=10,元素周期表中的一格中,左上角的数字表示原子序数,原子序数=质子数=核外电子数,氩原子的核外电子数为18,则氖原子的核外电子比氩原子的少18-10=8个。②元素周期表中的一格中,汉字下面的数字表示相对原子质量,氩的相对原子质量为39.95。
(2)①由上图分析,分子运动平均速率:H2>He>N2,相对分子质量分别为2、4、28,因此:分子运动平均速率与相对分子质量有关。②根据氨分子的结构示意图可知,1个氨分子是由1个氮原子和3个氢原子构成的,氮原子和氢原子结合成氨分子的微观示意图为。③根据资料1:当天体中气体的分子运动平均速率大于分子脱离速率的20%时,该气体会脱离天体逸散到宇宙中。月球表面气体分子的脱离速率均为2.4 km·s-1,2.4 km·s-1×20%=0.48 km·s-1,可知当分子运动平均速率大于0.48 km·s-1时,会脱离天体逸散到宇宙中,H2的运动平均速率为1.84 km·s-1,He的运动平均速率为1.31 km·s-1,因此H2、He会脱离天体逸散到宇宙中;已知月球表面最高温度超过100 ℃。月球表面因不能留住氢气、氦气等气体分子,所以不存在稳定大气,结合资料信息说明其原因。
4.
5.8 得到
【解析】原子结构示意图中圆圈内数字表示质子数,弧线表示电子层,弧线上的数字表示每层上的电子数,在原子中,核内质子数=核外电子数,所以x=2+6=8,最外层电子数,多于4个易得到电子成为阴离子,小于4个易失去电子成为阳离子。氧原子的最外层电子数为6,多于4个,易得2个电子成为氧离子,形成相对稳定结构。
5.1 B 【解析】A.甲原子核外只有一个电子层,且最外层电子数为2,故甲的核外电子数为2,正确;B.乙、丙的核外电子层数相同,但是最外层电子数不同,故乙、丙的核外电子数不同,在原子中,质子数=核外电子数,故乙、丙质子数不同,不属于同种元素,错误;C.乙原子核外有2个电子层,丁原子核外有3个电子层,乙、丁的最外层电子数相同,故化学性质相似,正确;D.丙原子有两个电子层,最外层电子数是6,原子序数为8,是氧原子,易得到2个电子形成氧离子,丁原子核外有3个电子层,最外层电子数是1,故是钠原子,易失去一个电子形成钠离子,氧离子与钠离子结合形成Na2O,正确。
6.B 【解析】这里的“铁、氟”是强调存在的元素,与具体形态无关。
7.(1)元素
(2)34
【解析】(1)茶叶含氟较高,对预防龋齿有一定效果。这里的“氟”指的是氟元素,并不是单质,氟单质为气体。
(2)图2中,“34”表示硒原子序数,“Se”表示硒元素的
符号,“硒”表示硒元素的名称,“78.96”表示硒的相对原子质量。原子中,原子序数等于质子数等于核外电子数,则硒原子的核外电子数为34。
8.40.08 20
9.(1)1 2
【解析】②氦-3原子的质子数等于其原子序数,为2,中子数=3-2=1;核外电子数等于质子数,为2。
10.B
11.28.09
回归教材
知识清单
考点1
1.分子 原子 离子
2.(1)分子 (2)原子 (3)离子
3.化学 化学变化 原子 原子核 电子 种类 个数 种类 个数 质量
4.(1)小 (2)不断地运动 越快 (3)间隔
考点2
1.正 中子 正 核外电子 负 (1)核电荷数=核外电子数 (2)原子核
2.质子数+中子数
4.(2)正 负 (4)OH-、S、C、N、N
考点3
1.(1)质子数 核电荷数 质子数(或核电荷数)不同
(3)氧(O)>硅(Si)>铝(Al)>铁(Fe) 铝(Al)
2.(1)大写 小写 (2)①一种元素 一种物质
3.原子序数
4.宏观 微观 元素的种类 元素的化学性质
核心突破
例题1 B
变式训练
(1)35.45 核内质子数不同
(2)② Na+、Cl-
(3)12 MgCl2
【解析】(1)氯的相对原子质量为35.45;钠元素与氯元素的本质区别是核内质子数不同。
(2)图①②③④四种粒子中,表示钠原子的是②;构成氯化钠的粒子是Na+、Cl-。
(3)若⑤表示Mg2+,则x=12;④和⑤相互作用形成的化合物是氯化镁,氯化镁中,镁元素的化合价是+2,氯元素的化合价是-1,根据化合物中元素化合价代数和为零可知,氯化镁的化学式是MgCl2。
例题2 (1)元素
(2)Fe(或He,合理即可)
(3)17 最外层电子数相同 NaCl bc
(4)CO2+4H2CH4+2H2O
变式训练
①1∶4∶1 ②H2O
【解析】①所表示的微观粒子中,碳、氢、氧原子的个数比为1∶4∶1。②由该反应的微观示意图可知,反应前氧原子个数为2,碳原子个数为1,氢原子个数为6,反应后氧原子个数为1,碳原子个数为1,氢原子个数为4,缺少1个氧原子、2个氢原子,可知处的微观粒子是H2O。
实验探究
常见实验5 分子运动现象
【实验过程】由无色变为红色 烧杯C中的溶液变红
【实验分析与评价】1.进行对照,说明浓氨水能使无色酚酞溶液变红 2.直观 装置的气密性不好,易造成环境污染(或试剂使用量大,合理即可)
【实验方案一】两个塑料瓶中小纸花逐渐变成红色,且小纸花在热水中比在冷水中变红速率快 可以节约试剂,同时也可减少氨气挥发到空气中而污染环境
【实验方案二】NH3+HClNH4Cl 相对分子质量越小,运动速率越快
【实验结论】温度、分子的相对分子质量 2.无变化 快 3.分子在不断运动,且温度越高,分子运动速率越快 4.用品简单易得,贴近生活;塑料和一次性杯子重量轻、不易损坏;食醋不会对环境带来污染(合理即可)