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原子结构是中学化学中物质结构中的重要部分,也是近几年高考命题的常考内容,为了更好的学习这一部分内容,下面将其常见考点总结如下。
一、原子的构成(如图1所示)
原子原子核质子①每个质子带一个单位正电荷②相对质量约为1
中子①中子不带电②相对质量约为1
核外电子①围绕原子核做高速运动
②每个电子带一个单位负电荷
③相对质量为一个质子(中子)的11836
例1若新发现的118号元素的某种原子记作297118X,则有关该核素说法正确的是( )。
A.质子数为118,电子数为179,中子数为179
B.原子序数为179,质量数为297
C.与126C的相对原子质量之比为118∶6
D.297118X经过一次α衰变得到的116号元素原子可表示为293116Y
解析原子符号的左下角为质子数(即原子序数),左上角为质量数,所以该原子的质子数为118,质量数为297,中子数为179,电子数为118。所以297118X与126C的相对原子质量之比为297∶12。答案:D。
二、原子结构中常见的微粒关系
1.原子(如图2所示)
2.离子的核外电子数
核外电子数阳离子:质子数-电荷数
阴离子:质子数+电荷数
例2以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是( )。
A.第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比
133Cs多4个质子
B.同周期元素(除0族元素外)从左到右,原子半径逐渐减小
C.第ⅦA族元素从上到下,其氢化物的稳定性逐渐增强
D.同主族元素从上到下,单质的熔点逐渐降低
解析A项,137Cs比133Cs多4个中子,两者质子数相等。C项,氢化物的稳定性随元素非金属性的增强而增强。D项,同主族元素从上到下,碱金属单质的熔点逐渐降低,第ⅦA族单质的熔点逐渐升高,而第ⅤA族单质的熔点先升高后降低,D错。答案:B。
三、元素、核素、同位素
1.元素:具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。
2.核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。可用符号AZX表示。
3.同位素:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素。
特征:①具有相同存在形态的同位素,化学性质几乎完全相同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。
例3下列叙述错误的是( )。
A.13C和14C属于同一种元素,它们互为同位素
B.1H和2H是不同的核素,它们的质子数相等
C.14C和14N的质量数相等,它们的中子数不等
D.6Li和7Li的电子数相等,中子数也相等
解析A项中13C和14C质子数相同,互为同位素;B项中1H和2H是氢元素的两种不同的核素,质子数均为1;C项中14C和14N质量数相同,但是中子数不等;D项中的6Li与7Li为锂元素的两种不同的核素,它们的质子数相等,核外电子数均为3,中子数不等,分别为3和4。答案:D。
四、核外电子排布
排布规律:①电子一般总是首先排在能量最低的电子层里,即最先排在第1层,当第1层排满后,再排第2层,依次类推。②每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)。③最外层电子数不超过8个(K层为最外层时,最多不超过2个),次外层不超过18个,倒数第3层不超过32个。
例4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的原子半径一定小于钠的原子半径
C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用
D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
解析若a=2,则X为N,若a=3,则X为Cl。由原子结构、相关元素及化合物的性质推知A、B、C项正确;D项氯离子最外层电子数未达到2n2个。答案:D。
五、微粒表示的信息(如图3所示)
例5简单原子的原子结构可用图4形象地表示:
其中表示质子或电子,○表示中子,则下列有关①②③的叙述正确的组合是( )。
a.①②③互为同位素
b.①②③互为同素异形体
c.①②③是三种化学性质不同的粒子
d.①②③具有相同的质量数
e.①②③具有相同的质量
f.①②③是三种不同的原子
A.a、f B.b、c C.d、e D.e、f
解析由图可知所给出的是三种不同的原子,这三种原子都有1个质子,分别是11H、21H、31H,它们是氢的三种同位素;同素异形体是指同种元素组成的结构不同的单质;同位素物理性质不同,化学性质几乎相同。答案:A。
六、原子结构相关的四“量”比较(见表1)
七、1~20号元素的特殊的电子层结构
1.最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K;
2.最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar;3.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;
4.最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:O;
5.最外层电子数是内层电子数总数一半的元素:Li、P; 6.最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne;
7.次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si;
8.次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素:Li、Mg;
9.次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素Be、S;
10.电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。
例7核电荷数为1~18的元素中,下列叙述正确的是( )。
A.最外层只有1个电子的元素一定不是非金属元素
B.最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C.原子核外各层电子数相等的元素一定是非金属元素
D.核电荷数为17的元素的原子容易获得1个电子
解析本题可以采用举反例的方法。氢原子最外层有一个电子,A错;氦原子的最外层有2个电子,B错;铍原子的结构示意图为:,其各层上的电子数相等,C错;核电荷数为17的元素为Cl,其最外层有7个电子,易得1个电子达到8电子稳定结构。答案:D。
跟踪练习:
1.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()。
A.W2-、X+ B.X+、Y3+
C.Y3+、Z2- D.X+、Z2-
2.元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同,且X的离子半径小于负二价硫离子的半径。X元素为( )。
A.Al B.P C.Ar D.K
3.230Th和232Th是钍的两种同位素,232Th可以转化成233U。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
4.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是( )。
A.非金属元素组成的化合物中只含共价键
B.ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
跟踪练习参考答案:
1.解析由A、B、C、D选项中W2-、X+、Y3+、Z2-所带电荷推知,W、Z位于第ⅥA族,X、Y分别位于第ⅠA族、ⅢA族;结合短周期元素及元素原子序数依次增大得出:W、X、Y、Z依次为O、Na、Al、S,其中S2-、Al3+能破坏水的电离平衡。答案:C。
2.解析由题意可知,元素X形成的离子中,K、L、M电子层上的电子数分别为2、8、8,对于电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小,故X的核电荷数应大于S的核电荷数,符合要求的元素是K,D项正确。答案:D。
3.解析232Th和230Th的质量分别是232,230A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取得的平均值,B项错误;同位素的物理性质可以不同,但化学性质几乎相同,D项正确;化学变化是生成新物质的变化,原子不变,而C项的原子发生变化错误。答案:D。
4.解析A项,如NH4Cl由非金属元素组成,但为离子化合物;C项,同位素原子(如1H、2H、3H)的质子数相同,中子数不同;D项,一般ⅦA族元素的阴离子还原性越强,对应元素的非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱。答案:B。
(收稿日期:2014-11-20)
一、原子的构成(如图1所示)
原子原子核质子①每个质子带一个单位正电荷②相对质量约为1
中子①中子不带电②相对质量约为1
核外电子①围绕原子核做高速运动
②每个电子带一个单位负电荷
③相对质量为一个质子(中子)的11836
例1若新发现的118号元素的某种原子记作297118X,则有关该核素说法正确的是( )。
A.质子数为118,电子数为179,中子数为179
B.原子序数为179,质量数为297
C.与126C的相对原子质量之比为118∶6
D.297118X经过一次α衰变得到的116号元素原子可表示为293116Y
解析原子符号的左下角为质子数(即原子序数),左上角为质量数,所以该原子的质子数为118,质量数为297,中子数为179,电子数为118。所以297118X与126C的相对原子质量之比为297∶12。答案:D。
二、原子结构中常见的微粒关系
1.原子(如图2所示)
2.离子的核外电子数
核外电子数阳离子:质子数-电荷数
阴离子:质子数+电荷数
例2以下有关原子结构及元素周期律的叙述正确的是( )。
A.第ⅠA族元素铯的两种同位素137Cs比
133Cs多4个质子
B.同周期元素(除0族元素外)从左到右,原子半径逐渐减小
C.第ⅦA族元素从上到下,其氢化物的稳定性逐渐增强
D.同主族元素从上到下,单质的熔点逐渐降低
解析A项,137Cs比133Cs多4个中子,两者质子数相等。C项,氢化物的稳定性随元素非金属性的增强而增强。D项,同主族元素从上到下,碱金属单质的熔点逐渐降低,第ⅦA族单质的熔点逐渐升高,而第ⅤA族单质的熔点先升高后降低,D错。答案:B。
三、元素、核素、同位素
1.元素:具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。
2.核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。可用符号AZX表示。
3.同位素:质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素。
特征:①具有相同存在形态的同位素,化学性质几乎完全相同。
②天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数一般不变。
例3下列叙述错误的是( )。
A.13C和14C属于同一种元素,它们互为同位素
B.1H和2H是不同的核素,它们的质子数相等
C.14C和14N的质量数相等,它们的中子数不等
D.6Li和7Li的电子数相等,中子数也相等
解析A项中13C和14C质子数相同,互为同位素;B项中1H和2H是氢元素的两种不同的核素,质子数均为1;C项中14C和14N质量数相同,但是中子数不等;D项中的6Li与7Li为锂元素的两种不同的核素,它们的质子数相等,核外电子数均为3,中子数不等,分别为3和4。答案:D。
四、核外电子排布
排布规律:①电子一般总是首先排在能量最低的电子层里,即最先排在第1层,当第1层排满后,再排第2层,依次类推。②每层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数)。③最外层电子数不超过8个(K层为最外层时,最多不超过2个),次外层不超过18个,倒数第3层不超过32个。
例4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的原子半径一定小于钠的原子半径
C.由元素X形成的某些化合物,可能具有杀菌消毒的作用
D.元素X形成的简单离子,各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)
解析若a=2,则X为N,若a=3,则X为Cl。由原子结构、相关元素及化合物的性质推知A、B、C项正确;D项氯离子最外层电子数未达到2n2个。答案:D。
五、微粒表示的信息(如图3所示)
例5简单原子的原子结构可用图4形象地表示:
其中表示质子或电子,○表示中子,则下列有关①②③的叙述正确的组合是( )。
a.①②③互为同位素
b.①②③互为同素异形体
c.①②③是三种化学性质不同的粒子
d.①②③具有相同的质量数
e.①②③具有相同的质量
f.①②③是三种不同的原子
A.a、f B.b、c C.d、e D.e、f
解析由图可知所给出的是三种不同的原子,这三种原子都有1个质子,分别是11H、21H、31H,它们是氢的三种同位素;同素异形体是指同种元素组成的结构不同的单质;同位素物理性质不同,化学性质几乎相同。答案:A。
六、原子结构相关的四“量”比较(见表1)
七、1~20号元素的特殊的电子层结构
1.最外层有1个电子的元素:H、Li、Na、K;
2.最外层电子数等于次外层电子数的元素:Be、Ar;3.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素:C;
4.最外层电子数是次外层电子数3倍的元素:O;
5.最外层电子数是内层电子数总数一半的元素:Li、P; 6.最外层电子数是次外层电子数4倍的元素:Ne;
7.次外层电子数是最外层电子数2倍的元素:Li、Si;
8.次外层电子数是其他各层电子总数2倍的元素:Li、Mg;
9.次外层电子数与其他各层电子总数相等的元素Be、S;
10.电子层数与最外层电子数相等的元素:H、Be、Al。
例7核电荷数为1~18的元素中,下列叙述正确的是( )。
A.最外层只有1个电子的元素一定不是非金属元素
B.最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C.原子核外各层电子数相等的元素一定是非金属元素
D.核电荷数为17的元素的原子容易获得1个电子
解析本题可以采用举反例的方法。氢原子最外层有一个电子,A错;氦原子的最外层有2个电子,B错;铍原子的结构示意图为:,其各层上的电子数相等,C错;核电荷数为17的元素为Cl,其最外层有7个电子,易得1个电子达到8电子稳定结构。答案:D。
跟踪练习:
1.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()。
A.W2-、X+ B.X+、Y3+
C.Y3+、Z2- D.X+、Z2-
2.元素X形成的离子与钙离子的核外电子排布相同,且X的离子半径小于负二价硫离子的半径。X元素为( )。
A.Al B.P C.Ar D.K
3.230Th和232Th是钍的两种同位素,232Th可以转化成233U。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
4.下列关于原子结构、元素性质的说法正确的是( )。
A.非金属元素组成的化合物中只含共价键
B.ⅠA族金属元素是同周期中金属性最强的元素
C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
D.ⅦA族元素的阴离子还原性越强,其最高价氧化物对应水化物的酸性越强
跟踪练习参考答案:
1.解析由A、B、C、D选项中W2-、X+、Y3+、Z2-所带电荷推知,W、Z位于第ⅥA族,X、Y分别位于第ⅠA族、ⅢA族;结合短周期元素及元素原子序数依次增大得出:W、X、Y、Z依次为O、Na、Al、S,其中S2-、Al3+能破坏水的电离平衡。答案:C。
2.解析由题意可知,元素X形成的离子中,K、L、M电子层上的电子数分别为2、8、8,对于电子层结构相同的离子,核电荷数越大,半径越小,故X的核电荷数应大于S的核电荷数,符合要求的元素是K,D项正确。答案:D。
3.解析232Th和230Th的质量分别是232,230A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取得的平均值,B项错误;同位素的物理性质可以不同,但化学性质几乎相同,D项正确;化学变化是生成新物质的变化,原子不变,而C项的原子发生变化错误。答案:D。
4.解析A项,如NH4Cl由非金属元素组成,但为离子化合物;C项,同位素原子(如1H、2H、3H)的质子数相同,中子数不同;D项,一般ⅦA族元素的阴离子还原性越强,对应元素的非金属性越弱,其最高价氧化物对应水化物的酸性越弱。答案:B。
(收稿日期:2014-11-20)