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1、第一单元原子结构和核外电子排布,专题五 微观结构与物质的多样性,质子,核外电子,质量数,质子,氧元素或一个氧原子,3.有关原子结构中的等量关系(1)数量关系:质量数(A)= (Z)+ (N)。质量数近似等于 。(2)电性关系:核电荷数(Z)= = 。4.质量数与原子质量、相对原子质量、摩尔质量在数值上的关系=相对原子质量=摩尔质量(gmol-1)质量数5.原子结构模型的演变对原子结构模型的猜想经历了下列演变: “实心球式” “葡萄干面包式” “行星绕太阳式” “电子分层运动式”原子的“电子云”模型。人类认识原子的过程是漫长的,也是无止境的。,质子数,中子数,相对原子质量,核内质子数,核外电子数
2、,道尔顿,卢瑟福,汤姆生,玻尔,特别提醒(1)质子数决定元素的种类,质子数相同的原子则为同一种元素。(2)在原子中,核电荷数=核外电子数,当核外电子数核电荷数时为离子。,题组二核外电子排布1.原子核外电子排布规律(1)核外电子总是先排布在能量低的电子层里,然后依次进入能量较高的电子层(能量最低原理)。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2(n为电子层序数)个电子。(3)原子最外层电子数目不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。(4)次外层电子数目不能超过18个(K层为次外层时不能超过2个),倒数第三层电子数目不能超过32个。2.原子的稳定结构原子最外层有个电子的结构(最外层为K层时有个电子的
3、结构)是相对稳定的结构。,8,2,原子核,质子数,正,题组三核素、元素和同位素1.定义(1)核素:具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。如碳存在三种核素,它们的质子数都是,中子数分别是6、7、8,通常人们所说的C-12原子是指质子数和中子数都是的碳原子。(2)元素:具有相同 的同一类原子的总称。如H H和 H都为 。(3)同位素:质子数相同、 (或中子数)不同的核素互称为同位素。同种元素的不同核素,质子数相同,在周期表中占 ,这就是“同位素”的原意。,6,6,质子数,氢元素,质量数,同一位置,2.同位素的特性(1)各种同位素的 几乎完全相同。这是因为同位素的 。如Cl和Cl的原子结
4、构示意图均为 。(2)各种同位素的 不同。因为 不同,所以它们的单质和化合物的密度、熔沸点等物理性质必然有所不同。,化学性质,原子结构,物理性质,质量数,(3)各种同位素在自然界中所占的原子个数百分比(又叫丰度)基本不变。天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,各种同位素所占的物质的量分数是一定的。如:,特别提醒同位素、核素概念理解的5个易错点(1)一种元素可以有多种核素,也可能只有一种核素。(2)有多少种核素就有多少种原子。(3)同位素:“位”即核素的位置相同,在元素周期表中占同一个位置。(4)不同的核素可能具有相同的质子数,如H与H;也可能具有相同的中子数,如C与O;也可能具有相同的
5、质量数,如C与N;也可能质子数、中子数、质量数均不相同,如H与C。(5)核变化不属于物理变化,也不属于化学变化。,题组一原子的构成1.已知阴离子R2-的原子核内有n个中子,R原子的质量数为m,则w g R原子完全转化为R2-时,含有电子的物质的量是()A. mol B. molC.w()molD.w()mol,答案DR原子的质子数为(m-n),其核外电子数也为(m-n),所以R2-的核外电子数为(m-n+2),而w g R原子的物质的量为 mol,所以形成的R2-含有电子的物质的量为(m-n+2) mol,故选D。,2.有5种单核粒子,它们分别是 内元素符号未写出),则它们所属元素的种类有种。
6、,答案3解析质子数决定元素种类,质子数有19、18、20,共3种。,3.(1) Ti的质子数为,中子数为,电子数为,质量数为。(2)27Al3+的质子数为,中子数为,电子数为,质量数为。(3)35Cl-的质子数为,中子数为,电子数为,质量数为。,答案(1)22262248(2)13141027(3)17181835,题组二核外电子排布4.不符合原子核外电子排布基本规律的是()A.核外电子总是优先排在能量最低的电子层上B.K层是能量最低的电子层C.N电子层为次外层时,最多可容纳的电子数为18D.各电子层(n)最多可容纳的电子数为n2答案D根据核外电子排布规律知:核外电子总是优先排布在能量最低的电
7、子层上,次外层电子数不超过18个,第n电子层最多可容纳的电子数为2n2个,A、B、C正确,D错误。,答案D同种元素的微粒可能是原子,也可能是离子,如H HH+H+。质量数可以不同,如H H,A错;核外电子数可以不同,如HH+,B错;中子数可以相同,如H和H+,C错;电子层数可能不同,如H H+,D正确。,5.同种元素的不同微粒,它们的()A.质量数一定相同B.核外电子数一定相同C.中子数一定不同D.电子层数可能不同,题组三核素、元素和同位素6.不具有放射性的同位素称为稳定同位素,稳定同位素分析法近20年来在植物生理学、生态学和环境科学研究中获得了广泛应用。如在陆地生态系统研究中,2H、13C、
8、15N、18O、34S等常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是()A.34S原子核内中子数为16B.1O和1O的相对分子质量不同C.13C和15N原子的原子序数相差2D.2H+结合OH-的能力比1H+强,答案BA项,34S的中子数为34-16=18,故A项不正确;B项,H2O的相对分子质量由氢原子和氧原子的质量数决定,1O、1O两个分子中氧原子的质量数不同,故B项正确;C项,原子序数之差由质子数决定,二者原子序数相差为1,C项不正确;D项,2H+和1H+的化学性质相同,故D项不正确。,7.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
9、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,中子数也相等答案D分析各选项中所列原子的质量数、质子数、中子数如下表:,1.核外电子数相等的微粒的书写(1)首先要找出所要书写的相应电子数目的稀有气体元素的原子。(2)然后再根据“阴上阳下稀居中”的思维顺序,找出与稀有气体元素同周期的元素形成的阴离子和下一周期的主族元素形成的阳离子。(3)写出阴离子所对应的元素的氢化物分子。(4)若氢化物能自偶电离,则写出其电离生成的离子。如水可电离生成H3O+和OH-,氨能电离生成N和N。,重难一电子数相等的微粒的判断方法,(5)再写出特殊情况的等电子微粒。2.核外电子
10、数相等的微粒(1)“10电子”的微粒,(2)“18电子”的微粒,(3)其他等电子数的微粒“9电子”的微粒:OH、NH2、CH3(取代基)“14电子”的微粒:Si、N2、CO、C2H2“2电子”的微粒:He、H-、Li+、Be2+、H2(4)质子数及核外电子总数均相等的微粒Na+、N、H3O+;HS-、Cl-;F-、OH-、N;N2、CO、C2H2等。小结稀有气体元素原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子、下一周期的主族金属元素形成的阳离子的电子层结构相同,如F-、Ne和Na+的电子层结构相同。,典例1用A+、B-、C2-、D、E、F、G和H分别表示含有18个电子的微粒(离子或分子),
11、请回答:(1)A元素是,B元素是,C元素是(用元素符号表示)。(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是。(3)E是所有含18个电子的微粒中氧化能力最强的分子,其分子式是。(4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是;电子式是。(5)G分子中含有4个原子,其分子式是。,(6)H分子中含有8个原子,其分子式是。,解析含18个电子的微粒有:分子:SiH4、PH3、H2S、HCl、Ar、F2、H2O2、C2H6、CH3OH等;离子:S2-、HS-、Cl-、K+、Ca2+等。总结出了以上微粒,各小问自然能够顺利解出。,答案(1)KClS(2)HCl(3)F2(4)H2SHH (5)H2O2(
12、答PH3也可)(6)C2H6,1.(1)某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍,其质子数是最外层电子数的3倍,该元素的原子结构示意图是。(2)已知某粒子的结构示意图为。试回答:当x-y=10时,该粒子为(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。,变式训练,当y=8时,粒子可能为(填名称):、。写出y=3与y=7的元素的最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式为: 。,答案(1)(2)原子氩原子氯离子硫离子钾离子钙离子Al(OH)3+3H+ Al3+3H2O,解析(1)设:核电荷数=质子数=a,元素原子的电子层数为x,最外层电子数为y,根据题意,a=5x,a=3y,则5x=3y,x=。因原子的
13、最外层电子数不超过8,即y为18的正整数,故仅当y=5,x=3时合理,该元素的核电荷数为15。(2)当x-y=10,x=10+y,说明核电荷数等于核外电子数,所以该粒子应为原子;当y=8时,应为有18个电子的粒子,所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子;y=3时为铝原子,y=7时为氯原子,其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸,反应的离子方程式为Al(OH)+3H+ Al3+3H2O。,重难二原子最外层是否满足“8电子”稳定结构的判断方法1.分子中若含有氢原子,则氢原子不能满足最外层8电子稳定结构,但它满足最外层2电子的稳定结构;Be原子最外层只有2个电子,在化合物中其最外
14、层电子数不可能是8。,2.分子中若不含有氢原子,则按下述方法逐一进行判断。若某元素化合价绝对值与其原子最外层电子数之和等于8,则该元素的原子最外层满足8电子稳定结构;否则不满足。如CO2中,碳元素化合价的绝对值为 4(化合价为+4),碳原子最外层电子数为4,二者之和为8,则碳原子满足最外层8电子稳定结构;氧元素化合价的绝对值为2(化合价为-2),氧原子最外层电子数为6,二者之和为8,则氧原子也满足最外层8电子稳定结构,故 CO2分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构。NO2分子中,氮元素化合价的绝对值为4(化合价为+4),氮原子最外层电子数为5,二者之和为 9,故氮原子不满足最外层8电子稳定
15、结构;BF3分子中,硼元素化合价的绝对值为3(化合价为+3),硼原子最外层电子数为3,二者之和为6,故硼原子也不满足最外层8电子稳定结构。,3.常见的X2(卤素单质)、O2、N2等双原子单质分子中原子最外层为8电子稳定结构。,短周期元素原子结构的特征(1)原子核中无中子的原子是 H。(2)最外层有1个电子的元素是H、Li、Na。(3)最外层有2个电子的元素是He、Be、Mg。(4)最外层电子数等于次外层电子数的元素是Be、Ar。,(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C,是次外层电子数3倍的元素是O,是次外层电子数4倍的元素是Ne。(6)电子层数与最外层电子数相等的元素是H、Be、Al。
16、(7)电子总数为最外层电子数2倍的元素是Be。(8)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素是Li、Si。(9)内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素是Li、P。,典例2下列分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构的是 ()A.BF3B.H2OC.SiCl4D.PCl5解析分子中原子最外层是否达到8个电子的稳定结构,取决于两个因素,一是该中性原子的最外层电子数;二是该原子在分子中形成的共价键数目。A选项中硼原子最外层为6个电子,错;B选项中H原子最外层为2个电子,错;D选项中P原子最外层超过8个电子,错。答案C,2.某分子的球棍模型如下图所示。已知分子中所有原子的最外层均达到8电子稳定结构,原子间以单键相连。下列有关说法中错误的是()A.X原子可能为第A族元素B.Y原子一定为第A族元素C.该分子中,既含极性键,又含非极性键D.从圆球的大小分析,该分子可能为N2F4,变式训练,答案B解析据球棍模型知,X原子可形成3个单键,则可能为N、P等元素。Y可能为F、Cl等元素,Y一定不能为第A族元素,因Y若为氢原子,只能使最外层达2个电子;若为Na等,则组成的一般为离子化合物。,