课件76张PPT。 第1章 原子结构 元素周期律
第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子核 核素 一、原子结构
1.原子及其构成微粒对于原子来说:核电荷数=_______=___________质子数核外电子数2.质量数
(1)定义:质量数即原子核中质子数(Z)和中子数(N)之
和,用符号A表示。
(2)计算式:质量数(A)=____。Z+N3.原子构成的表示方法
一般用符号 表示,字母表示意义如下:【巧判断】
(1） 的质子数为1,中子数也为1。 ( )
提示:×。 的质子数为1,中子数为0。(2)23Na+的质子数为11,中子数为12,电子数为11。( )
提示:×。23Na+的电子数为10。
(3)24Mg2+中含有12个中子和12个电子。 ( )
提示:×。由于Mg是12号元素,质量数为24,离子失去
两个电子,所以24Mg2+中含有12个中子和10个电子。【情境·思考】
生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-
14（ )会在其死亡后衰变,测量考古遗址中发现的遗
物里碳-14的数量,可以推断出它的存在年代。【情境·思考】
你知道碳-14的“14”是什么含义吗?这种碳原子的质子数、中子数、核外电子数分别是多少?
提示:碳-14的“14”是指这种碳原子的质量数为14,此碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。二、元素、核素、同位素
1.概念及关系2.几种常见的同位素
(1)氢元素的同位素HDT02(2)其他几种常见元素的同位素14C235U【情境·思考】
氧的同位素在地理学中被用作年代确定的参考,常用于冰川的断代。氧的同位素在地球科学中广泛用于确定成岩成矿物质来源及成岩成矿温度。在生物学和医学上有广泛应用前景。自然界中氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在。上图中有几种元素?几种核素?这些核素之间属于何种关系?
提示:上图中有1种元素,3种核素,这3种核素是同一种元素的不同核素,互称同位素。3.同位素的分类及特点
(1)分类
①同位素分为_____同位素和_______同位素。
②放射性同位素的应用:
_______示踪(如 )和作为_______。稳定放射性同位素放射源(2)特点
①同位素的_____性质基本相同,_____性质有一定差别。
②天然存在的某种元素,无论是化合态还是游离态,各种
同位素所占的原子个数百分比一般是_____的。化学物理不变【巧判断】
(1)任何一种原子核内都含有质子和中子。 ( )
提示:×。 的原子核内只有质子没有中子。
(2)元素的种类和核素的种类相同。 ( )
提示:×。一种元素可能有几种核素,所以核素的种类比元素的种类多。(3)互为同位素的原子性质完全相同。 ( )
提示:×。互为同位素的原子化学性质几乎完全相同,但物理性质不同,如 具有放射性,而 不具有。知识点一 原子结构及原子各微粒之间的关系
【重点释疑】
1.原子的构成:构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。三种微粒的性质、作用及相互关系如下:2.微粒间的关系
(1)质量关系
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。(2)电性关系 【易错提醒】关于原子结构的几个易错点
(1)原子中一定含有质子,但不一定含有中子,如1H。
(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同,但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。
(3)对离子进行电子数与质子数换算时,应该注意阳离子和阴离子的区别。【知识拓展】突破原子组成的两大关系
(1)构成原子的微粒之间存在两个等量关系。
①原子由原子核和核外电子构成,其中原子核带正电荷,核外电子带负电荷,原子核由质子和中子构成;由于中子不带电,原子呈电中性,所以原子的核电荷数=核内质子数=核外电子数。②原子结构中的核电荷数决定了元素的种类,而质子数与中子数之和决定了原子质量的相对大小,即质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。(2)一个信息丰富的符号。 【思考·讨论】
(1)原子为什么显电中性?而离子带有电荷?
提示:因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。离子是原子通过得失电子形成的,核外电子数不再等于质子数,因此离子是带电荷的。(2)决定原子质量的主要因素是什么?
提示:因为电子的质量很小,可以忽略不计,所以主要取决于质子和中子的质量。【案例示范】
【典例】钋是一种银白色金属,能在黑暗中发光,由著
名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥
青铀矿中发现,为了纪念居里夫人的祖国波兰(Polska),
两人对这种元素命名为钋,是世界上最毒的物质之一。
下列有关 的说法正确的是 ( )A.钋原子的核外电子数是126
B.钋原子核内中子数与质子数之差是42
C.钋原子核内中子数是84
D.钋元素的相对原子质量是210【思维建模】解答构成原子微粒间的关系思路如下:【解析】选B。 的质量数为210,质子数为84。核外电
子数=质子数=84,故A项错误;中子数=质量数-质子数=
210-84=126,故中子数与质子数之差为126-84=42,所以
B项正确,C项错误;210为质量数,只能近似为 的相
对原子质量,并不等于钋元素的相对原子质量,故D项错
误。 【迁移·应用】
1.下表符号中“2”的含义正确的一组是 ( )【解析】选B。元素符号左上角的数字表示质量数,左下角的数字表示质子数,右上角的数字表示所带电荷数,前面的数字表示微粒个数。2.全世界每年都会发生上万起火灾,为了预防火灾发生,
现在很多商场、宾馆、办公楼都安装有烟雾报警器,这
对预防火灾,减少火灾损失具有很大的现实意义。常用
的烟雾报警器是一种电离式烟雾报警器,其主体是一个
放有镅-241（ )放射源的电离室 原子核内中
子数与核外电子数之差是 ( )A.241 B.146 C.95 D.51【解析】选D。 的质子数为95,质量数为241,中子
数=241-95=146,核外电子数=核内质子数=95,中子数与
核外电子数之差为146-95=51。【补偿训练】
可以作为核聚变材料。下列关于 叙述正
确的是 ( )
A. 和 是同一种原子
B. 原子核内中子数为2
C. 原子核外电子数为2
D. 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子【解析】选C。 和 的质子数和中子数均不相等,不
是同一种原子,故A错误： 原子核内中子数为3-2=1,
故B错误； 原子核外电子数等于质子数,均为2,故C正
确； 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子,故D
错误。【素养提升】
碘-131是元素碘的一种放射性同位
素,为人工放射性核素(核裂变产
物),符号为131I,半衰期为8.3天。
正常情况下自然界是不会存在的。
在核医学中,碘-131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病治疗外,还可用来标记许多化
合物,供体内或体外诊断疾病用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。根据以上材料,回答下列问题:
(1)碘-131原子的质量数、质子数、中子数各是多少?(证据推理与模型认知)
(2)碘-129(129I)主要来源于宇生放射性核素,它的核内中子数与质子数的差值是多少?(宏观辨识与微观探析)(3)131I和127I为碘元素的两种不同原子,这两种原子的中子数差值是多少?(证据推理与模型认知)【解析】(1)碘-131原子的质量数为131,由于碘元素是53号元素,故质子数为53,中子数为131-53=78。
(2)129I,其中子数为129-53=76,则中子数和质子数的差值为76-53=23。
(3)131I和127I为碘元素的两种同位素,这两种原子的中子数差值是131-127=4。答案:(1)质量数为131,质子数为53,中子数为78。
(2)23 (3)4知识点二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较
【重点释疑】
1.区别2.联系 【易错提醒】有关核素的几个易错点
(1)元素可以有若干种核素,也可以只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。
(2)多数元素有同位素,个别元素没有同位素。
(3)不同核素间的转化不属于化学变化,而属于核反应。 【思考·讨论】
(1)质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗?
为什么?
提示:不一定,如 和H2O质子数相同,中子数不同,但
二者不是同位素。(2)到目前为止,人类发现的元素有118种,能否说发现的原子共有118种?
提示:不能。因为很多元素存在同位素,即同一种元素存在多种不同的原子,故人类发现的原子远多于118种。【案例示范】
【典例】(改编题)玉兔二号月球车于2019年1月3日22
时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离,驶抵月球表面。
首次实现月球背面着陆,成为中国航天事业发展的又一
座里程碑。月球车一般用 作为热源材料。下列关于 的说法正确的是 ( )
A. 互为同位素
B. Pu互为同素异形体
C. 具有完全相同的化学性质
D. 具有相同的最外层电子数【思维建模】解答本类试题思维流程如下:【解析】选D。A项 的质子数不同,不能互称为
同位素,A项错误; Pu互为同位素,B项错误;
不属于同种元素,化学性质不同,C项错误;
为同种元素,核外电子排布相同,最外层电子
数相同,D项正确。【母题追问】(1) 原子中中子数为多少?
提示:144。中子数=质量数-质子数=238-94=144。
(2) 的化学性质是否相同?
提示:相同,由于它们的核外电子排布相同,最外层电子数相同,因此化学性质相同。 【规律方法】判断同位素、同素异形体的技巧
(1)判断同位素、同素异形体时,应抓住各种微粒的本质区别。
质子数相同的原子就是同种元素,质子数相同而中子数不同的原子,互为同位素;同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。(2)注意原子符号中的数字意义。
,只要Z相同,就是同种元素;Z和A均相同,就是同一
种核素;Z相同、A不同的互为同位素;Z不同的不论A是
否相同,均不是同种元素,更不能称为同位素。 【迁移·应用】
1.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
B.1H与D互称同位素
C.H2O与D2O互称同素异形体
D. 的相对分子质量相同【解析】选C。氘(D)是氢元素的一种核素,含有一个质
子、一个中子和一个电子,与1H互为同位素,A项、B项正
确;由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体,
C项错误; 的相对分子质量均为20,D项正确。2.1919年,科学家第一次实现了人类多年的梦想——人
工转变元素。这个反应如下 ,下列
叙述正确的是 ( )A. 原子核内有9个质子
B. 原子核内有1个中子
C.O2和O3互为同位素
D.通常情况下,He和N2化学性质都很稳定【解析】选D. 原子核内质子数是8,A错误; 原子核
内中子数是1-1=0,B错误;O2和O3互为同素异形体,C错误;
通常情况下,He和N2化学性质都很稳定,D正确。【补偿训练】
下列叙述正确的是 ( )
A.40K和40Ca原子中质子数和中子数都不相等
B.金刚石和石墨的性质相同
C.H2和D2互为同位素
D.某物质只含一种元素,该物质一定是纯净物【解析】选A。质子数决定元素种类,质子数和中子数
决定原子的种类。因为40K的质子数是19,40Ca的质子数
是20,两者质量数相同,质子数不同,所以,中子数也不
相等,A正确;金刚石和石墨都是由碳元素构成的,由于
它们的晶体结构不同,性质上也存在差异,如硬度、导
电性都不同,在化学性质上也不完全相同,金刚石相对稳定,B不正确;H2和D2是单质分子,不符合同位素的概念,C不正确;只含一种元素的物质不一定是纯净物,如O2与O3的混合气体,虽然体系中只有一种元素,却存在着结构完全不同的两种分子,所以,不是纯净物,D不正确。【素养提升】
北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的遗迹。博物馆300多平方米的展厅里,陈列着原址发掘出土的石砧、石锤、石片,还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具。再现25 000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。(1)“25 000年”是怎样测出来的呢?(科学态度与社会责任)
提示:“25 000年”是通过测定遗迹里的一种碳原
子——碳-14(14C)原子的数量来推断出的。(2)碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子(12C)在原子结构上有什么异同?(宏观辨识与微观探析)
提示:14C原子与12C原子具有相同的质子数,不同的中子数。【课堂回眸】
课件131张PPT。第2课时
核外电子排布
原子结构与元素原子得失电子能力 一、核外电子排布
1.原子核外电子排布的特征2.电子能量与电子层的关系近远低高3.原子核外电子排布的一般规律【巧判断】
(1)距核越近的电子能量越高。 ( )
提示:×。核外电子排布的原则是距核由近及远,能量由低到高依次排列,所以距核越近的电子能量越低。(2)每层电子容纳的电子数必须是2n2个。 ( )
提示:×。每层电子容纳的电子数最多是2n2个,可以少于这个数。
(3)钾元素是19号元素,钾原子最外层电子数是9个。
( )
提示:×。最外层电子数不能超过8个,所以钾原子的最外层是1个电子。【情境·思考】
洋葱是我们非常熟悉的一种蔬菜,洋葱切开后,我们会看到里面一层一层的呈现,电子层模型类似于切开的洋葱。请思考:(1)原子核周围是否真实存在这样的壳层?
提示:电子层不是真实存在的,是科学家为了表达形象,根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。
(2)电子在原子核外是否沿固定轨迹做高速旋转?
提示:电子在某一区域内做无规则运动。4.核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图(2)离子结构示意图
如Cl-: 、
Na+: 。【情境·思考】
KCl在医学上有很重要的用途,主要用于治疗各种原因引起的低钾血症,预防低钾血症,以及治疗洋地黄中毒引起频发性、多源性早搏或快速心律失常等。【情境·思考】
(1)画出Cl、K、Cl-、K+的结构示意图。
(2)从结构示意图上可以得出Cl-和K+的结构示意图有什么异同点?提示:
(1) (2)相同点是核外电子排布方式完全相同,不同点是核电荷数不同。5.元素性质与原子最外层电子数之间的关系
(1)元素的性质与原子最外层电子排布的关系4482失得得失还原氧化(2)元素的化合价与原子最外层电子数的关系【巧判断】
(1)稀有气体元素原子最外层都排有8个电子。 ( )
提示:×。稀有气体He最外层有2个电子。
(2)最外层电子数为4时,既不容易得电子也不容易失电子,化学性质较稳定。 ( )
提示:√。最外层电子数为4时,形成稳定结构得失电子的概率是相等的,所以化学性质比较稳定。二、原子结构与元素原子得失电子能力
1.实验探究小刀滤纸砂纸大小相同滤纸变红变红变红浮2Na+2H2O====2NaOH+H2↑Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑2K+2H2O====2KOH+H2↑KNaMg2.判断依据3.原因解释
(1)在电子层数相同时,核电荷数越大,最外层电子离核
越近,原子越难_______而越易 _______;
(2)最外层电子数相同,电子层数越多,最外层电子离核
越远,原子越易_______而越难 _______。失电子得电子失电子得电子【情境·思考】
镁和铝在金属活动性顺序表中均排在氢之前,但是二者分别与盐酸反应的速率、现象不一样,①中反应剧烈,②中反应不剧烈。(1)根据图示以及镁、铝的电子层结构分析,哪个图表示的是镁与盐酸的反应?
(2)试利用原子结构的观点解释反应剧烈的一方剧烈的原因是什么?提示:(1)图①。镁反应更加剧烈。
(2)因镁和铝电子层数相同,铝的核电荷数更大,最外层电子离核更近,原子越难失电子,所以金属性较弱,与酸反应的剧烈程度越不剧烈。知识点一 核外电子排布的规律与核外电子排布的表示方法
【重点释疑】
1.核外电子排布规律解读
核外电子排布规律是相互联系的,不能孤立地应用其中的一项。(1)“一低”
电子首先排布在能量最低的电子层里。排满能量低的电子层,再排能量高的电子层。
(2)“两不超”
各电子层电子不超过2n2个;最外层电子不超过8个(第一层为最外层时不超过2个)。(3)“一稳定” 2.核外电子排布的表示方法
(1)原子结构示意图:为了形象表示原子核外电子分层排布的情况而采用的直观图示。如氯原子结构示意图为(2)离子结构示意图:离子结构示意图就是指原子得失电子以后的结构示意图。阳离子结构示意图与其原子结构示意图相比,少了一个电子层,核电荷数不变;阴离子结构示意图与其原子结构示意图相比,核电荷数、电子层数相同,但最外层电子数增加为8。如 【易错提醒】核外电子排布规律的正确认识
(1)核外电子的排布规律是相互联系的,不能孤立地理解和应用其中的一项,必须同时满足各项要求。如当M层不是最外层时,最多可以排18个电子,而当它是最外层时,最多可以排8个电子。(2)电子不一定排满M层才排N层,如K和Ca的核外电子排
布情况分别为 、 。【拓展提升】短周期元素原子结构的特殊性
(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na;最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg。
(2)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar;最外层电子数是次外层电子数2倍、3倍、4倍的原子分别是C、O、Ne。(3)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si。
(4)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P。
(5)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al;电子层数是最外层电子数2倍的原子是Li。(6)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S;最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。 【思考·讨论】
(1)M层上最多可容纳18个电子,为什么钾原子的核外
电子排布不是 ,而是 呢?提示:若钾原子的M层排布9个电子,此时M层就成为最外层,这与电子排布规律中的“最外层上排布的电子不能超过8个”相矛盾,不符合电子排布的规律,即M层不是最外层时最多可排18个电子,而它作为最外层时最多只能排8个电子。(2)1～20号元素形成稳定结构后最外层一定是8个电子的稳定结构吗?举例说明。
提示:不一定。如Li+和H+等在形成离子变成稳定结构之后均不是8电子稳定结构。【案例示范】
【典例】今有A、B两种原子,A原子的M层比B原子的M层少3个电子,B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍。A和B分别是 ( )
A.硅原子和钠原子 B.硼原子和氢原子
C.氯原子和碳原子 D.碳原子和铝原子【思维建模】解答核外电子推断题的思路如下:【解析】选D。设x、y分别为A原子L层、M层的电子数,依题意可知:B原子的M层至少有3个电子,因而其L层的电子数必然是8,求得x=4;对A原子来说,L层有4个电子时只能是最外层,即y=0,y+3=3,因此,A、B两原子分别为碳原子和铝原子。 【母题追问】(1)A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍,则该元素的原子核内质子数是多少?(证据推理与模型认知)提示:K层为次外层时,A元素的原子最外层电子数为2×2=4<8;L层为次外层时,A元素的原子最外层电子数为8×2=16>8,不可能,故A元素的原子核外电子数为2+4=6,即质子数为6。(2)当第n电子层作为原子的最外层时,其最多容纳的电子数与(n-1)层相同;当第n电子层作为原子的次外层时,其最多容纳的电子数比(n-1)层最多容纳的电子数多10个。则n层是K层～N层中的哪一层?(证据推理与模型认知) 提示:根据核外电子排布规律可知,当n为最外层时,最多可容纳8个电子,则第(n-1)层最多也可容纳8个电子,故(n-1)层为次外层时,n层应为M层;当n层为次外层时,其最多可容纳的电子数比(n-1)层多10个,则证明n层最多可容纳18个电子,也应为M层。 【迁移·应用】
1.下列关于原子核外电子排布规律的说法错误的是
( )
A.K层是能量最低的电子层
B.原子失电子时先失去能量低的电子
C.核外电子总是优先排布在能量较低的电子层上
D.N层为次外层时,最多可容纳的电子数为18【解析】选B。距原子核由近到远,电子的能量由低到
高,即离原子核近的电子能量低,离原子核远的电子能
量高,则K层是能量最低的电子层,A正确;原子最先失去
最外层电子,最外层电子的能量最高,所以原子失电子
时先失去能量高的电子,B错误;核外电子总是优先排布
在能量较低的电子层上,C正确;电子层的次外层最多容纳18个电子,所以N层为次外层时,最多可容纳的电子数
为18,D正确。2.(2019·邯郸高一检测)核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较,前者下列数据是后者4倍的是 ( )
①电子数 ②最外层电子数
③电子层数 ④次外层电子数
A.①④ B.①③④
C.①②④ D.①②③④【解析】选A。核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8和2,A项正确。知识点二 原子结构与元素性质的关系
【重点释疑】
1.原子结构与元素性质、元素化合价的关系2.元素原子失电子能力的判断依据
可以根据元素单质与水或酸反应放出氢气的剧烈程度来判断元素失电子能力的强弱,一般与水或酸反应越剧烈,失电子能力越强。 【易错提醒】关于原子结构与元素性质的主要易错点
(1)最外层电子数小于4的不一定为金属元素,如H、He等;最外层电子数大于4的不一定为非金属元素,如Po等。
(2)氟没有正价;氧没有最高正价,只有在OF2中表现正价。(3)活泼金属易形成阳离子,活泼非金属易形成阴离子,但是碳难以形成C4-、C4+;硅难以形成Si4+和Si4-;硼难以形成B3+;氢元素可以形成H+和H-。
(4)金属元素只有正化合价不能说明金属元素不能形成阴离子,如[Al(OH)4]-等,但在这些离子中,金属元素仍为正价。 【思考·讨论】
(1)尝试画出钙原子的结构示意图,分析为什么钙在化学反应中表现还原性?提示:钙原子的结构示意图为 ,其最外层有2
个电子,容易失去电子形成Ca2+,表现出还原性。(2)尝试画出氧原子的结构示意图,分析氧元素的常见化合价。提示:氧原子的结构示意图为 ,氧容易获得
2个电子形成O2-,因此氧元素的常见化合价为-2价。【案例示范】
【典例】(2019·天水高一检测)已知X、Y是原子核电荷数不大于18的元素。X原子的最外层电子数为a,次外层电子数为a+2;Y原子的最外层电子数为b-5,次外层为b。判断X、Y两元素形成的化合物的组成是 ( )
A.XY2 B.Y4X C.Y2X3 D.XY5【思维建模】解答本题的思路为【解析】选C。由于X原子的次外层电子数为a+2,故不
可能为K层,由于其核电荷数不大于18,故其次外层应为
L层,所以a+2=8,a=6。由于Y原子的最外层电子数为b-5
>0,即b>5,其次外层电子数为b>5,故其次外层只能为L
层,即b=8。所以X和Y的核外电子排布分别为
,即X和Y分别为S和Al,化合价分别为-2价和+3价,因此易形成化合物Al2S3。【母题追问】(1)判断X元素的最高正价和最低负价。
提示:+6价、—2价。由于X元素为硫元素,最外层有6个电子,因此其最高正价为+6价,最低负价为6-8=-2。(2)若将题干中的“a+2”改为“a-2”,其他条件不变,写出X、Y两元素形成的化合物的化学式。
提示:Al4C3。由于最外层电子数不大于8,X原子的次外层电子数为a-2,故次外层只可能为K层,故a-2=2,a=4。所以X为碳元素。 【迁移·应用】
1.(2019·苏州高一检测)核电荷数为1～20的元素中,下列叙述正确的是 ( )
A.原子最外层只有1个或2个电子的元素一定是金属元素B.核外电子排布完全相同的两种微粒化学性质一定相同
C.原子核外各层电子数相等的元素不一定是金属元素
D.核电荷数为17的元素容易获得1个电子【解析】选D。在核电荷数为1～18的元素中,最外层只
有1个电子的元素有H、Li、Na、K,其中H为非金属元素,
最外层只有2个电子的元素有He、Be、Mg、Ca,其中He为
稀有气体元素,A项错误;核外电子排布完全相同的微粒
S2-和K+化学性质不相同,S2-具有还原性,K+不具有还原
性,B项错误;原子核外各层电子数相等的只有Be,它是金属元素,C项错误;核电荷数为17的元素的原子结构示意
图为 ,其最外层有7个电子,很容易获得1
个电子而成为8个电子的稳定结构,D项正确。2.(2019·三明高一检测)X、Y、Z为短周期元素,这些元素原子的最外层电子数分别为1、4、6,则由这三种元素组成的化合物的化学式可能是 ( )
A.XYZ B.X3YZ C.XYZ2 D.X2YZ3【解析】选D。元素组成的化合物分子中正负化合价的代数和为0。X最外层电子数为1,则其在化合物中的化合价为+1价;Y最外层电子数为4,则其在化合物中的化合价为+4价或-4价;Z元素原子的最外层电子数为6,则其在化合物中的化合价为-2价;所以根据化合物中的正负化合价的代数和为0的原则可知这三种元素组成的化学式可能是X2YZ3,如H2CO3、Na2SiO3等。【补偿训练】
1.下列元素的最高正价为+5价的是 ( )
A.Na B.Al C.P D.Cl【解析】选C。P原子结构示意图为 ,根据元素
最高化合价=元素原子的最外层电子数可知,选C。 2.(2019·聊城高一检测)在地壳中含量位于第二位的非金属元素的最高化合价是 ( )
A.+3 B.+4 C.+5 D.+6【解析】选B。地壳中含量位于第二位的非金属元素为
Si,其原子结构示意图为 ,据最高化合价=
最外层电子数可知为+4价。【素养提升】
稀有气体越来越广泛地应用在工业、医学、尖端科学技术以及日常生活里。如稀有气体通电时会发光,五光十色的各种霓虹灯就是灯管里充入了不同含量的氖、氩、氦等稀有气体的结果。请从原子结构与元素性质角度解释,为什么人们过去将稀有气体称为惰性气体?(宏观辨识与微观探析)提示:元素的原子最外层达8个电子(1个电子层时为2个电子)时,结构稳定,不易得到电子或失去电子。稀有气体元素原子的最外层电子数为8(He为2),已达稳定结构,不容易得、失电子,所以不易发生化学反应,被人们称为惰性气体。知识点三 常见的电子数相同的微粒
【重点释疑】
1.10电子微粒2.18电子微粒3.记忆其他等电子微粒
(1)“14电子”微粒:Si、N2、CO、 。
(2)“16电子”微粒:S、O2。【方法规律】推断“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法
(1)首先确定10电子和18电子的中性原子Ne和Ar,然后找出比它们少或多电子的原子转化成阴、阳离子或氢化物分子。(2)将微粒加、减H+后,核外电子总数不变,由氢化物分
子可推出相应的阴离子或阳离子,如NH3和 、 ,
H2O和H3O+、OH-,H2S和HS-等。(3)根据CH4、NH3、H2O、HF分子内有10个电子,减去一个H后剩余的原子或原子团“CH3”“NH2”“OH”“F”有9个电子,这四种原子或原子团两两结合得到的分子均为18电子微粒,如自身两两结合得到的分子有CH3CH3(乙烷)、N2H4(肼)、H2O2、F2;不同原子或原子团之间两两结合可得到的分子有CH3OH、CH3NH2(甲胺)等。 【思考·讨论】
(1)某同学在画某种元素的一种单核微粒的结构示意图时,忘记在圆圈内标出其质子数(如图所示),该微粒若是中性微粒,这种微粒是什么?提示:单核中性微粒为原子,原子的核电荷数=核外电子数,此微粒为核电荷数为18的氩原子。(2)若上述微粒的盐溶液能使溴水褪色,并出现浑浊,这种微粒是什么?
提示:具有还原性,能被溴水氧化的18e-微粒是S2-。【案例示范】
【典例】(2019·惠州高一检测)已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同微粒。它们之间存在如图中转化关系:(1)如果A、B、C、D均是10电子的微粒,请写出:A的化学式________;D的化学式________。?
(2)如果A和C是18电子的微粒,B和D是10电子的微粒,请写出A与B在溶液中反应的离子方程式________。?【解题指南】解答本题注意以下两点:
(1)正确理解“微粒”的含义,包括原子、分子、离子等;
(2)能够熟练地掌握10电子和18电子微粒。【解析】(1)10电子微粒A、B反应得到两种10电子微粒,
应是铵根离子与氢氧根离子反应得到氨气与水,或是HF
与OH-反应得到F-与H2O。而B能与氢离子反应生成D,可
推知A为 或HF,B为OH-,C为NH3或F-,D为H2O。(2)如果A、C均是18电子的微粒,B、D是10电子的微粒,结合转化关系,可推断:A为H2S,B为OH-,C为HS-或S2-,D为H2O;或A为HS-,B为OH-,C为S2-,D为H2O,A与B在溶液中反应的离子方程式:H2S+OH-====HS-+H2O或H2S+2OH-====S2-+2H2O或HS-+OH-====S2-+H2O。答案:(1) 或HF H2O
(2)H2S+OH-====HS-+H2O或H2S+2OH-====S2-+2H2O或
HS-+OH-====S2-+H2O 【迁移·应用】
1.(2019·大庆高一检测)下列微粒电子数相同的一组
是 ( )
A.Na+和K+ B.CH4和
C. 和Cl- D.O2-和 【解析】选B。各微粒电子数分别为A中Na+:10,K+:18;
B中CH4:10, :10;C中 :10,Cl-:18;D中O2-:10,
:8。2.(2019·南宁高一检测)与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是 ( )
A.H2O B.F- C.Na+ D.NH3
【解析】选B。OH-是10电子微粒,其核内有9个质子,所以答案选B。【素养提升】
1.水是生命之源,人的体重约50%～70%是水分。组成人体的细胞需要用水来维持,水是构成一切生物体的基本成分。不论是动物还是植物,均以水维持最基本的生命活动。人可数天无食,不可一天无水,所以,水也是人类最必需的营养素之一。已知,水的分子式为H2O,其质子数和电子数均为10个,请书写一个与其电子数相等的微粒生成水的离子方程式。
提示:可以是H3O++OH-====2H2O等。2.氨气是一种重要的化工原料,在工业上主要用于制造氨水、氮肥(尿素、碳铵等)、复合肥料、硝酸、铵盐、纯碱等,广泛应用于化工、轻工、化肥、制药、合成纤维等领域。此外,液氨常用作制冷剂,氨还可以作为生物燃料来提供能源,请写出用两种10电子微粒制备氨气的离子方程式。
提示: +OH-====NH3↑+H2O。【课堂回眸】
【核心整合】
1.体系建构2.知识梳理
(1)微粒间的关系
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
(2)元素、核素、同位素三者之间的关系(3)核外电子排布规律
①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。
②每个电子层最多只能排布2n2个电子。
③最外层电子数不超过8个电子(K层为最外层时,电子数不超过2个)。(4)原子结构与元素性质的关系
①稀有气体最外层电子达到稳定结构,其化学性质稳定;常见化合价为0价
②金属元素原子最外层电子数一般小于4,易失去而形成阳离子,常见化合价为正价。③非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,易获得电子而形成阴离子,常见化合价为负价。 【素养迁移】
1.与铂同族的贵金属钯(Pd)有多种核素。下列关于
的说法正确的是 ( )
A.中子数相同,化学性质不同
B.质子数相同,互为同位素
C.核外电子数不同,是同一种元素
D.质量数不同,性质完全相同【解析】选B。 质子数相同,核外电子数相同,
中子数不同,属于同种元素,互为同位素,化学性质几乎
完全相同,物理性质有所不同。2. 是重要的核工业原料,在自然界的丰度很低
的浓缩一直为国际社会所关注。下列有关 的说法中
正确的是 ( )A 原子核中含有92个中子
B 原子核外有143个电子
C 与 互为同位素
D 与 互为同素异形体【解析】选C。含中子数=235-92=143,核外电子数=质子
数=92， 与 互为同位素而不是互为同素异形体。3.YBa2Cu8Ox(Y为钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料,
关于 的说法不正确的是 ( )A.元素钇的原子序数为39
B.质子数与中子数之差为50
C.原子的核外电子数是39
D. 和 是两种不同的核素【解析】选B。由 知， 的质子数为39,中子数为
89-39=50,由原子序数=质子数=核外电子数,知A项、C
项正确;质子数与中子数之差应为11,B项错误。4.据有关报道称,福岛第一核电站放置在海边的反应堆
储水罐的水位从2016年11月左右便开始下降,共计泄漏
了约300吨放射性污水,其中可能含有碘的同位素
。已知碘原子的结构示意图如下下列有关说法不正确的是 ( )
A. 中的中子数为131
B.碘元素是一种非金属元素
C.原子结构示意图中c=18
D.碘元素可以形成KIO4的化合物【解析】选A。 中的中子数=质量数-质子数=131-53=
78,故A项错误;根据核外电子排布规律可以得出a、b、
c、d分别为2、8、18、7,故C项正确,由于最外层电子数
为7>4,并根据元素的名称可以判断碘元素为非金属元
素,故B项正确;由于碘的最外层电子数为7,因此其最高
正化合价为+7价,可以形成KIO4的化合物,故D项正确。5.2019年6月17日,发改委新闻发言人孟玮在新闻发布
会上表示,为推动我国稀土产业的高质量发展,国家发
改委正抓紧研究出台有关政策措施。我国是全球稀土
第一储量大国,也是第一生产大国,加强稀土资源的开
发利用,限制稀有金属对外出口,对于我国战略安全具
有重要意义。稀土元素钕的一种核素 是制造导
弹的合金材料的重要元素。 二者是什么关系?
原子的中子数与质子数之差为多少?
(3)14 g钕含有的电子数是6 mol,这句话对吗?为什么?提示:
二者质子数相同,中子数不同,互为同位
素;
(2)原子的中子数与质子数之差=140-60-60=20;(3)元素的相对原子质量等于该元素的各种同位素原子的相对原子质量与其丰度的乘积之和,因此14 g钕对应的钕原子的物质的量并非0.1 mol,含有的电子也不是
6 mol。
课堂检测·素养达标
1.诱变育种是指在人为的条件下,利用物理、化学等因素,诱发生物体产生突变,从中选择,培育成动植物和微生物的新品种。其中Co是γ射线放射源,可用于农作物诱变育种,我国用该方法培育出了许多农作物新品种,对Co原子的叙述不正确的是 ( )
A.质量数是60
B.质子数是60
C.中子数是33
D.核外电子数是27
【解析】选B。由Co可知该核素质量数是60,质子数是27,中子数是60-27=33,核外电子数是27。
【补偿训练】
(2019·南京高一检测)高能加速器是高能物理主要的实验研究工具,即利用强磁场把带电粒子,如电子、质子加速到很高速度,然后去与靶物质相碰撞,碰撞的结果可产生大量的新的基本粒子,或新的现象。德国某研究所在高能加速器中,将Zn撞入一个Pb的原子核并释放出一个中子后,合成一种人造超重元素的原子。该元素原子内中子数为( )
A.278 B.277 C.166 D.165
【解析】选D。 ZnPbXn,所以该元素原子内中子数为277-112=165。
2.(2019·济南高一检测Ne是最早发现的Ne元素的稳定同位素,汤姆逊(J·J·Thomson)和阿斯通(F·W·Aston)在1913年发现了Ne。下列有关说法正确的是 ( )
ANe和Ne是同素异形体
BNe和Ne属于不同的核素
CNe和Ne的性质完全相同
DNe转变为Ne为化学变化
【解析】选BNe和Ne的质子数相同,中子数不同,互为同位素,A错误Ne和Ne的质子数相同,中子数不同,属于不同的核素,B正确Ne和Ne的化学性质完全相同,物理性质不同,C错误Ne转变为Ne中没有新物质生成,不是化学变化,D错误。
3.(教材改编)含有镭或其他某些元素的固体物质向外部介质自发地或人为地释放放射性气体的过程,称为射气作用Rn称为镭射气Rn称为钍射气Rn称为锕射气,则关于RnRnRn的说法中不正确的是( )
A.三者属于同种元素
B.三者互为同位素
C.三者的质子数相同,中子数不同
D.三者属于同素异形体
【解析】选D。三者的质子数相同属于同种元素,三者的质量数不同故中子数不同,属于不同的核素,故三者互为同位素。
4.下列说法错误的是 ( )
A.HH、H+和H2是氢元素的四种不同微粒
BCa和Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
CH和H是不同的两种核素
DC和C互为同位素,物理性质不同,但化学性质几乎相同
【解析】选B。A项,四种粒子是氢元素的四种不同微粒,正确;B项,金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质,它们互为同素异形体,错误;C项H和H是质子数均为1、中子数不同的氢原子,它们是不同的核素,正确;D项C和C的质子数均为6,而中子数分别为6和8,故它们互为同位素,其物理性质不同,化学性质几乎完全相同,正确。
【补偿训练】
下列说法正确的是 ( )
A.原子核都是由质子和中子构成的
B.不同种元素原子的质量数必定不同
CO和O是同种元素的不同核素
D.互为同位素的原子,质量数一定相同
【解析】选CH原子核内就只有一个质子而无中子,故A项错误;不同种元素原子的质子数不同,但由于中子数也可能不同,而质量数可能相同,故B项错误O和O质子数相同而中子数不同,属于同种氧元素的不同核素,故C项正确;互为同位素的原子,质子数一定相同,而质量数一定不同,故D项错误。
5.(1)在LiLiNaMgCN中:________和________互为同位素;________和________的质量数相等,但不能互称同位素; ______________和________的中子数相等,但质子数不等,所以不是同一种元素。?
(2)在下列基本粒子中:1H、2H、3H、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。
①它们分属________种元素,属于氢元素的核素有________种;?
②互为同位素的为________、________;?
③质量数相等的为________、________;?
④氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合为水,可得水分子的种数为________种;可得相对分子质量不同的水分子为________种。?
【解析】(1)6Li与7Li质子数相同,中子数不同;14C与14N,质子数不同,不能互为同位素;23Na与24Mg中子数相同,质子数不同。
(2)①粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素。
②1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素,且互为同位素。234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素,也互为同位素。③40K和40Ca质量数都为40;14N和14C质量数都为14。
④H2O可以看作两个氢原子结合一个氧原子,首先是两个氢原子的组合方式有以下几种:
共6种组合方式,每一种结合氧原子的可能性有3种
OOO),这样水的种类共有:6×3=18种,其相对分子质量分别为18、19、20、21、22、23、24共7种。
答案:(1LiLiCNNaMg
(2)①7 3 ②1H、2H、3H 234U、235U、238U
③40K、40Ca 14N、14C ④18 7
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课堂检测·素养达标
1.(2019·浏阳高一检测)下列电子层上的电子能量最低的是 ( )
A.K层 B.最外层
C.次外层 D.L层
【解析】选A。在所有电子层中,K层距原子核最近,能量最低。
2.下列结构示意图所代表的微粒中,最难发生化学反应的是 ( )
【解析】选A。A、B、C、D各项分别为Ne、Al3+、Cl-、S2-,则最难发生得、失电子的是Ne。
3.(2019·苏州高一检测)下列叙述中错误的是 ( )
A.当原子最外层不是K层时,最外层电子数不超过8个
B.原子中易失去的电子,能量一定最低
C.原子的次外层电子数不超过18个
D.M层电子的能量比L层电子的能量高
【解析】选B。由核外电子排布规律可知,A、C正确。电子能量越高,离核越远,越易失去,故B错、D正确。
4.(教材改编) 测定地下水中氡气含量的增加可以作为一种地震前兆。已知氡(Rn)的原子结构示意图为,试根据氡(Rn)的原子结构预测氡气的化学性质 ( )
A.非常活泼,容易与氧气等非金属单质反应
B.比较活泼,能与钠等反应
C.不太活泼,与氮气性质相似
D.很难与其他物质发生反应
【解析】选D。根据氡的原子结构示意图可知,最外层已经满足8电子稳定结构,所以很难与其他物质发生化学反应。
5.(2019·济南高一检测) 下列说法正确的是 ( )
A.最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体元素的原子
B.最外层电子多于4个的元素一定是非金属元素
C.F-、Na+、Mg2+与Ne原子具有相同的电子层结构
D.同种元素的原子和离子,电子层数一定相同
【解析】选C。最外层达到稳定结构的微粒包括稀有气体元素的原子、金属阳离子、非金属阴离子,A不正确;最外层电子数多于4个的原子也有可能是金属元素的原子,如铋元素原子最外层有5个电子,B不正确;F-、Na+、Mg2+与氖原子核外电子数相同,所以电子层结构相同,C正确;同种元素的原子和离子,电子层数不一定相同,如Na与Na+电子层数不同,Cl-与Cl电子层数相同。
6.(改编题)A、B、C、D四种元素,它们原子的核电荷数均小于18,且依次递增,A原子核内仅有一个质子;B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等;A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等;D原子有两个电子层,最外层电子数是次外层电子数的3倍。
(1)试推断它们各是什么元素?试写出它们的元素符号。
提示:由A原子核内只有一个质子,可确定A是氢元素。由D元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍可知D为氧元素,进一步可确定B是碳元素,C是氮元素。元素符号分别是H、C、N、O。
(2)试画出D的离子结构示意图。
提示:D的离子为O2-,其结构示意图为。
(3)由这四种元素组成的三核10电子的分子是什么?四核10电子的分子是什么?
提示:H2O,NH3。三核10电子的分子是H2O,四核10电子的分子是NH3。
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课时素养评价 一
原子核 核素
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.据报道,放射性同位素钬Ho可有效治疗肝癌。该同位素原子核内的中子数与核外电子数之差是 ( )
A.32 B.67
C.99 D.166
【解析】选AHo的核外电子数为67,中子数为166-67=99,中子数与核外电子数之差为99-67=32。
2.钍是一种放射性金属元素,带钢灰色光泽,质地柔软,化学性质较活泼,广泛分布在地壳中,是一种前景十分可观的能源材料。230Th和232Th是钍的两种同位素,232Th可以转化成233U,因此它是潜在的核燃料。下列有关Th的说法正确的是
( )
A.Th元素的质量数是232
B.Th元素的相对原子质量是231
C.232Th转换成233U是化学变化
D.230Th和232Th的化学性质相同
【解析】选D。Th有质量数为230、232的两种核素,不能说Th元素的质量数为232,A项错误;元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与其百分含量求得的平均值,B项错误;化学变化是生成新物质的变化,原子不变,C项错误;同位素的物理性质可以不同,但同位素的质子数和核外电子数相同,故化学性质相同,D项正确。
【易错警示】关于原子结构的几个注意点:
(1)由于多数元素有不同的核素,因此不能说元素的质量数,而可以说是某原子或某核素的质量数。
(2)元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与百分含量求得的平均值,某核素的相对原子质量近似为该核素的质量数,而不是该元素的相对原子质量。
(3)原子是化学变化中的最小微粒,核素之间的转化不属于化学变化。
【补偿训练】
最近医学界通过用放射性14C标记的C60,发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞,从而抑制艾滋病病毒(AIDS)。则有关14C的下列说法中正确的是 ( )
A.14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同
B.14C原子与14N原子中所含中子数相同
C.14C与C60互为同素异形体
D.14C与12C、13C互为同位素
【解析】选D。构成C60的普通碳原子为12C,它与14C互为同位素,二者化学性质几乎完全相同,A项错误;14C原子的中子数为14-6=8,14N原子的中子数为14-7=7,二者所含中子数不同,B项错误;14C是碳元素的一种核素,是原子,C60是碳元素组成的一种单质,二者不是同素异形体的关系,C项错误;12C、13C、14C质子数相同,中子数不同,互为同位素,D项正确。
3.铋(Bi)在医药方面有重要应用。下列关于Bi和Bi的说法中,不正确的是 ( )
ABi和Bi都含有83个质子
BBi和Bi互为同位素
CBi和Bi的核外电子数相同
DBi和Bi分别有209和210个中子
【解析】选D。铋元素的这两种原子质子数和核外电子数相同,都是83,中子数不同,分别是126、127,二者互为同位素,只有D错误。
【补偿训练】
1.(2019·淮北高一检测)下列各组微粒属同位素的是 ( )
①16O2和18O2 ②H2和D2
O和O ④1O和2O
Cl和Cl
A.①② B.③⑤
C.④ D.②③
【解析】选B。同位素是原子和原子之间的互称,①②④均不是原子,只有③⑤是原子,而且质子数相同,中子数不同,符合同位素的定义,所以选B。
2.(2019·镇江高一检测)下列说法不正确的是 ( )
①质子数相同的微粒一定属于同一种元素
②同一元素的核素种数由中子数决定
③同位素的化学性质几乎相同
④质子数相同、电子数也相同的两种微粒,不可能一种是分子另一种是离子
⑤Cl2中35Cl与37Cl两种核素的个数之比与HCl中35Cl与37Cl的个数之比相等
A.③ B.④
C.②⑤ D.①
【解析】选D。元素的定义中有两个要点:①质子数相同,②是原子,将定义中的“原子”改为“微粒”是错误的,如Ne与HF其质子数均为10,但二者不是同一元素,①错误。同一元素的核素中质子数相同,中子数不同,显然中子数决定同一元素的核素种数,②正确。一种分子和一种离子,如果质子数相等,它们的电子数一定不等,④正确。同位素的质子数相同,化学性质几乎相同,但其质量数不同,物理性质不同,在自然界中其原子百分比组成不变,③⑤正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.氢在地球上和地球大气中存在极稀少的游离态。在地壳里,如果按质量计算,氢只占总质量的1%,而如果按原子百分数计算,则占17%。氢在自然界中分布很广,水便是氢的“仓库”——氢在水中的质量分数为11%;泥土中约有1.5%的氢;石油、天然气、动植物体也含氢。
(1)已知氢有3种常见原子HHH(或H、D、T),氯有2种常见核素原子:35Cl、37Cl,氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有多少种?(质量数看作原子的相对原子质量的近似值)
(2)质量相同的O和O所含质子数之比为多少?所含中子数之比是多少?
(3)已知2 g A中电子数比质子数多3.01×1022个,则A的相对原子质量为多少?
【解析】(1)氯化氢有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl;但H37Cl与T35Cl的相对分子质量相同,所以相对分子质量有5种。
(2)设质量都为1 g,O与O的质子数之比为(×10)∶(×10)=10∶9,中子数之比为(×8)∶(×10)=8∶9。
(3)多出来的电子数就是离子所带的电荷数。
A ～ 电子数比质子数多的数目
[48+Ar(A)] g·mol-1 2×6.02×1023 mol-1
2 g 3.01×1022
得Ar(A)=32。
答案:(1)5 (2)10∶9 8∶9 (3)32
一、选择题(本题包括2小题,每小题4分,共8分)
5.某核素X的质量数为A,含N个中子,它与H组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是 ( )
A.(A-N) mol
B.(A-N) mol
C.(A-N+m) mol
D.(A-N+m) mol
【解析】选C。核素X中所含质子数为(A-N),HmX中质子数为(A-N+m),a g HmX的物质的量为 mol,故a g HmX中所含质子的物质的量是(A-N+m) mol。
【延伸探究】
(1)如何计算HmX的摩尔质量?
提示:用X的质量数作为相对原子质量的近似值,与其他原子(m个H原子)的相对原子质量相加,即为该物质的摩尔质量的数值。
(2)a g HmX中所含中子的物质的量是多少?
提示:1 mol HmX中含有N mol中子,故a g HmX中所含中子的物质的量为mol 。
6.下列说法正确的是 ( )
A.由H、D、T构成的氢分子有3种
B.H2、D2、T2互为同素异形体
C.H2、D2、T2在相同条件下的密度之比为1∶2∶3
D.核聚变属于化学变化
【解析】选C。H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT6种,故A项错误;H2、D2、T2不互为同素异形体,故B项错误;H2、D2、T2在相同条件下的密度之比等于气体相对分子质量之比,为2∶4∶6=1∶2∶3,故C项正确;核聚变不是化学变化,故D项错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共12分)
7.(2019·承德高一检测)用X表示原子:
(1)中性原子的中子数N=________。?
(2)AXn+共有x个电子,则该阳离子的中子数N=_________。?
(3)AXn-共有x个电子,则该阴离子的中子数N=_______________。?
(4)12C16O2分子中的中子数N=________。?
(5)A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则n g A2-所含电子的物质的量为________。?
【解析】(1)根据“质子数+中子数=质量数”的关系,得N=A-Z。
(2)AXn+共有x个电子,中性原子X的电子数为x+n,则N=A-x-n。
(3)AXn-共有x个电子,中性原子X的电子数为x-n,则N=A-x+n。
(4)12C16O2分子中的中子数为6+8+8=22。
(5)A2-所含电子数为m-x+2,则n g A2-所含电子的物质的量为 mol。
答案:(1)A-Z (2)A-x-n (3)A-x+n (4)22
(5) mol
【补偿训练】
(1)H、D、T三种核素,它们之间的关系是________;在标准状况下,它们形成的单质的密度之比是________;1 mol各单质中所含的质子数之比是________;在标准状况下,1 L各种单质中所含电子数之比是________。?
(2)核内中子数为N的R2+,质量数为A,则n g它的同价态氧化物中所含电子的物质的量为__。?
(3)含6.02×1023个中子的7Li的质量是____________________;?
4 g D2 和20 g 18O2的单质化合时最多能生成______________g O。?
【解析】(1)H、D、T互为同位素,它们形成的单质分别为H2、D2、T2。在标准状况下其密度之比等于摩尔质量之比1∶2∶3,H2、D2、T2所含质子数和电子数都为2。
(2)R的氧化物的化学式为RO,所含电子数为A-N+8,故n g该氧化物所含电子的物质的量约为 mol。
(3)7Li所含中子数为4,含6.02×1023个即1 mol中子的7Li的物质的量是0.25 mol,其质量为1.75 g;4 g D2为1 mol,20 g 18O2约0.56 mol,二者相互反应时18O2过量,D2完全反应,因此最多生成约1 mol O,其质量为22 g。
答案:(1)互为同位素 1∶2∶3 1∶1∶1 1∶1∶1
(2) mol (3)1.75 g 22
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课时素养评价 二
核外电子排布 原子结构与元素原子得失电子能力
(30分钟 50分)
一、选择题(本题包括3小题,每小题7分,共21分)
1.氦-3是一种清洁、安全和高效的核聚变发电的燃料。如果用氦-3进行核聚变反应发电,1吨氦-3就可以满足全世界一年的发电需要。地球上的氦-3含量很少,而月球的土壤中吸附着数百万吨的氦(He-3),其原子核中质子数为2、中子数为1。下列关于氦(He-3)元素的说法正确的是 ( )
A.原子核外电子数为3
B.相对原子质量为2
C.原子结构示意图为
D.原子结构示意图为
【解析】选C。由题意可知,氦(He-3)原子核中质子数为2、中子数为1,结合“原子序数=核内质子数=核外电子数=核电荷数”和“相对原子质量≈质子数+中子数(近似整数值)”,可知:原子核外电子数=核内质子数=2,故A错误;相对原子质量≈质子数+中子数=2+1=3,故B错误;氦原子核外电子数是2,只有1个电子层,原子结构示意图为,故C正确,D错误。
【补偿训练】
(原创)铝是我们日常生活中常见的金属材料之一,在工农业生产、航空航天等领域也是一种重要的金属材料。下列有关说法正确的是 ( )
A.铝原子的核外电子数为3
B.铝元素的化合价只有+3价
C.铝原子结构示意图为
D.铝离子结构示意图为
【解析】选D。铝原子的核内质子数为13,因此核外电子数为13,故A项错误;铝元素在化合物中显+3价,在单质中表现为0价,故B项错误;根据核外电子排布规律可以得出铝原子的结构示意图为,故C项错误;铝离子是铝原子失去最外层电子后形成的微粒,因此其离子结构示意图为,故D项正确。2.(2019·大连高一检测)下列各组微粒中,核外电子层结构相同的是( )
A.Mg2+、O2-、Na+、F-
B.Na+、F-、S2-、Ar
C.K+、Ca2+、S2-、Ba2+
D.Mg2+、S2-、Na+、F-
【解析】选A。分析各微粒的核外电子排布情况即可。A项各微粒都含10个电子,核外电子排布相同。
3.(2019·哈尔滨高一检测)下列说法中正确的是 ( )
A.某单核微粒的核外电子排布为,则该微粒一定是氩原子
B.最外层只有3个电子的元素一定是金属元素
C.N与H3O+具有相同的质子数和电子数
D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
【解析】选C。核外电子排布为的微粒可以是S2-、Cl-、Ar、K+、Ca2+等,A不正确;硼(B)最外层有3个电子,但硼元素属于非金属元素,B不正确;N和H3O+质子数和电子数都分别是11和10,C正确;最外层电子数是次外层2倍的原子是碳原子,最外层电子数是4,既不易失去电子,又不易得到电子,D不正确。
二、非选择题(本题包括1小题,共9分)
4.(改编题)某同学学习了原子(离子)结构示意图的表示方法以后,画出了以下4种微粒的结构示意图。
(1)这四种微粒的符号分别是什么?
提示:A→D四种微粒依次为C、F、Na、Al3+。
(2)上述微粒中氧化性最强的是哪一个(用元素符号表示)?试写出一个它表现氧化性的化学方程式。
提示:F。2F2+2H2O4HF+O2。
(3)上述微粒中还原性最强的是哪一个(用元素符号表示)?写出一个它表现还原性的化学方程式。
提示:Na。2Na+2H2O2NaOH+H2↑。
(4)电子层结构与D相同、化学性质最稳定的元素,原子的核电荷数是多少?用原子结构与元素性质的关系说明它化学性质稳定的原因是什么?
提示:10。原子最外层为8电子稳定结构,不易得、失电子,性质稳定。
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
5.(2019·晋中高一检测)下列元素的最高价氧化物溶于水一定能生成强碱的是
( )
A.最外层电子数为1的元素
B.原子次外层电子数是最外层电子数2倍的元素
C.原子次外层电子数是最外层电子数4倍的元素
D.原子次外层电子数是最外层电子数8倍的元素
【解析】选D。A中元素可能为H,B中元素为Li或Si,C中元素为Mg或Ca,D中元素为Na。
6.(2019·无锡高一检测)A、B、C三种元素原子的核电荷数依次为a、b、c,它们的离子An+、Bn-、Cm-具有相同的电子层结构,且n>m,则下列关系正确的是
( )
A.a>b>c B.a>c>b
C.a=b+m+n D.a=c-n-m
【解析】选B。A原子失电子成为阳离子An+,而B、C原子分别得电子变成阴离子Bn-、Cm-,且n>m,所以质子数a>c>b。三种离子核外电子数相等,所以a-n=b+n=c+m即a=b+2n=c+m+n。
【补偿训练】
(2019·长沙高一检测)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2n+1,原子核内质子数为2n2-1。下列有关X的说法中不正确的是 ( )
A.X能形成化学式为X(OH)3的碱
B.X能与某些金属元素形成化合物
C.X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D.X可能形成化学式为KXO3的盐
【解析】选A。X原子的核电荷数小于18,则n可能为1、2、3;若n=1,最外层电子数为2n+1=3,质子数为1,不符合;若n=2,最外层电子数为2n+1=5,质子数为2n2-1=7,X为氮,不能形成化学式为X(OH)3的碱,能与某些金属元素形成化合物,X可能形成化学式为KXO3的盐KNO3;若n=3,最外层电子数为2n+1=7,质子数2n2-1=17,X为氯,不能形成化学式为X(OH)3的碱,能与某些金属元素形成化合物,X可能形成化学式为KXO3的盐KClO3;2n+1和2n2-1肯定为奇数,所以X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数。
二、非选择题(本题包括1小题,共10分)
7.(2019·中山高一检测)原子序数11～17元素的符号和示意图如图,请结合图回答:
(1)原子序数为15的原子质子数为________,最外层有______个电子;?
(2)结合上图用符号表示下列内容:
①原子序数为13的原子形成的离子符号为________。?
②一个分子中含有两个原子的物质的化学式为________。?
③原子序数为12、17的元素组成化合物的化学式为________。?
(3)从11～17,随着原子序数的增加,其(或元素的性质)呈现出的变化规律是__。(任写一条)?
【解析】(1)原子的原子序数=核内质子数,故原子序数为15的原子质子数为15;从原子结构示意图可看出原子序数为15的原子,最外层有5个电子。
(2)①原子序数为13的原子是Al,最外层有3个电子,在形成离子时易失去最外层的3个电子,那么铝离子质子数比核外电子数大3,即带3个单位的正电荷,电荷写在右上角,先写数字,后写“+”“-”号,故铝离子为Al3+。
②11～17号元素中,Na、Mg、Al是金属元素,Si、P、S是固态非金属元素,它们的单质可用其元素符号直接表示,17号氯元素形成的单质是双原子分子,所以一个分子中含有两个原子的物质的化学式为Cl2。
③原子序数是12的元素是镁元素,镁原子的最外层电子数是2,易失去最外层的2个电子而形成+2价的阳离子,原子序数是17的元素是氯元素,氯原子最外层电子数是7,易得到1个电子而形成-1价的阴离子,所以镁元素和氯元素形成化合物为MgCl2。
(3)从题目中给出的11～17号元素的原子结构示意图可看出,随原子序数的递增,原子结构呈现的变化规律是随着原子序数的增加,元素原子的最外层电子数逐渐增加。
答案:(1)15 5 (2)①Al3+ ②Cl2 ③MgCl2
(3)随着原子序数的增加,元素原子的最外层电子数逐渐增加
【补偿训练】
(2019·泰安高一检测)某粒子的结构示意图如图所示,试回答:
(1)当m-n=2时,该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。?
(2)当n=8且m>n+2时,该粒子可能是(写符号):________、________、________。?
(3)写出n=4与n=6的两元素所形成的化合物的化学式________。?
【解析】(1)当m-n=2时,质子数等于2+最外层电子数,所以是原子;
(2)当n=8且m>n+2时,该粒子可能是钠离子、镁离子、铝离子;
(3)当n=4时,元素为C;n=6时,元素为O。两元素所形成的化合物为CO、CO2,故答案为CO、CO2。
答案:(1)原子 (2)Na+ Mg2+ Al3+ (3)CO、CO2
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