2020版高考化学大一轮复习微观结构与物质多样性第一单元原子结构与原子核外电子排布学案

2020版高考化学大一轮复习微观结构与物质多样性第一单元原子结构与原子核外电子排布学案

第一单元　原子结构与原子核外电子排布 ‎[考试标准]‎ 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.原子结构模型的演变 a a ‎2.原子的构成，原子符号 b b ‎3.核素、同位素的概念 a b ‎4.原子核外电子排布的基本规律(1～18号元素原子结构)‎ b c 考点　原子构成、核素、同位素 ‎(一)原子结构 ‎1．原子结构模型的演变 人类对原子结构的认识是逐渐深入的，每前进一步，都建立在实验研究的基础之上。科学研究是揭示原子结构奥秘的重要手段。‎ 原子结构模型的演变图如下：‎ ‎(1)为道尔顿实心球式原子模型；(2)为汤姆生葡萄干面包式原子模型；(3)为卢瑟福行星运转式原子模型；(4)为玻尔轨道式原子模型；(5)为近代量子力学原子模型。‎ - 12 -‎ ‎2．构成原子的微粒及作用 原子(X) ‎3．微粒之间的关系 ‎(1)原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；‎ ‎(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；‎ ‎(3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；‎ ‎(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。‎ ‎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(g·mol－1)≈质量数 ‎5．表示原子结构的“两种方式”‎ ‎(1)X着重描述原子核的结构。‎ 例：‎ ‎(2)原子结构示意图着重描述核外电子排布情况。‎ 例：‎ ‎(二)核素　同位素 ‎1．元素、核素、同位素之间的关系 ‎2．同位素的“六同三不同”‎ - 12 -‎ ‎3．几种重要的核素 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 ‎(三)核外电子排布规律 ‎1．能量规律 核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。‎ ‎2．排布规律 特别提醒　核外电子的排布规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。‎ 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”‎ ‎(1)氯原子的结构示意图：(×)‎ ‎(2017·浙江11月选考，‎8A)‎ ‎(2)O表示中子数为10的氧元素的一种核素(√)‎ ‎(2017·浙江11月选考，‎11A)‎ ‎(3)金刚石和石墨互为同素异形体，两者之间不能相互转化(×)‎ ‎(2017·浙江11月选考，11B)‎ ‎(4)氕、氘、氚是氢元素的三种核素，质子数都为1(√)‎ ‎(2017·浙江4月选考，11B)‎ ‎(5)S2－的结构示意图：(×)‎ ‎(2016·浙江10月选考，‎7C)‎ ‎(6)C表示质子数为6、中子数为8的核素(√)‎ ‎(2016·浙江10月选考，‎11A)‎ ‎(7)C和C是同一种核素(×)‎ - 12 -‎ ‎(2016·浙江4月选考，‎10A)‎ ‎(8)红磷和白磷互为同素异形体(√)‎ ‎(2016·浙江4月选考，10B)‎ ‎(9)硫原子的结构示意图：(×)‎ ‎(2015·浙江10月选考，7D)‎ ‎(10)核素H的中子数是0(×)‎ ‎(2015·浙江10月选考，‎9A)‎ ‎(11)‎12C和‎14C互为同位素(√)‎ ‎(2015·浙江10月选考，9B)‎ ‎(12)金刚石、石墨和富勒烯互为同素异形体(√)‎ ‎(2015·浙江10月选考，‎9C)‎ 备考导向　在学考中，对原子构成及核外电子排布规律的考查比较简单，主要考查原子或离子结构示意图的正误判断，原子组成的正误判断及同位素、核素、同素异形体的正误判断等。‎ 题组一　原子模型的演变 ‎1．(2017·浙江省温州中学高三上学期期中)科学家及其提出学说与贡献的叙述不对应的是(　　)‎ A．道尔顿提出原子学说 B．汤姆生发现电子，并提出原子结构轨道模型 C．舍勒发现了氯气 D．卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型 答案　B 解析　19世纪初，英国化学家道尔顿提出近代原子学说，A项正确；1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型，B项错误；1774年瑞典化学家舍勒在研究软锰矿时发现了氯气，C项正确；1911年英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型，D项正确。‎ ‎2．(2017·宁波市北仑中学高三月考)如图为原子结构模型的演变图，其中(1)为道尔顿原子模型，(4)为近代量子力学原子模型，符合历史演变顺序的一组排列是(　　)‎ - 12 -‎ A．(1)(3)(2)(5)(4)‎ B．(1)(2)(3)(4)(5)‎ C．(1)(5)(3)(2)(4)‎ D．(1)(3)(5)(4)(2)‎ 答案　A 题组二　原子构成 ‎3．决定元素种类的是(　　)‎ A．电子数 B．中子数 C．质子数 D．质子数和中子数 答案　C 解析　元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称，所以决定元素种类的是核电荷数(即核内质子数)，答案选C。‎ ‎4．(2017·浙江省温州中学高三上学期期中)已知R2＋有b个中子，核外有a个电子，表示R原子符号正确的是(　　)‎ A.R B.R C.R D.R 答案　C 解析　依据阳离子核外电子数＝质子数－带电荷数，可知质子数＝阳离子核外电子数＋带电荷数，R2＋核外有a个电子，所以其质子数为a＋2；依据质量数＝质子数＋中子数，R2＋有b个中子，所以其质量数为a＋2＋b，所以R原子符号为R，答案选C。‎ 题组三　同位素、核素、同素异形体 ‎5．(2017·浙江安吉县上墅私立高级中学高三月考)下列各组中属于同素异形体关系的是(　　)‎ A．H2与D2 B．T2O与H2O C.K与K D．金刚石与石墨 答案　D ‎6．(2017·台州市高三质量评估)下列关于Cl和Cl说法正确的是(　　)‎ A．具有相同的质子数 B．具有相同的中子数 C．具有相同的质量数 D．它们不互为同位素 答案　A ‎7．(2017·浙江省温州中学高三上学期期中)简单原子的原子结构可用如下图的表示方法形象地表示：其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是(　　)‎ - 12 -‎ A．①②③互为同位素 B．①②③为同一种核素 C．①②③是三种化学性质不同的粒子 D．①②③具有相同的质量数 答案　A 解析　从图示知①、②、③中的质子数等于电子数且都等于1，可知①②③代表的微粒分别为H、D、T。①②③质子数相同中子数不同，互为同位素，属于不同的核素，A项正确，B项错误；①②③互为同位素，同位素具有相似的化学性质，C项错误；①②③质子数相同中子数不同，质量数＝质子数＋中子数，所以质量数不同，D项错误。‎ ‎8．(2017·浙江省杭州地区高三上学期五校联考)钚(Pu)是一种放射性元素，Pu是原子能工业的一种重要原料，可作为核燃料和核武器的裂变剂。下列关于Pu－239的说法不正确的是(　　)‎ A.Pu与Pu互为同位素 B.Pu原子核外有94个电子 C.Pu原子核中有94个中子 D.Pu与U为两种不同核素 答案　C 解析　A项，Pu与Pu属于质子数相同，中子数不同的原子，互为同位素，正确；B项，电子数等于质子数，Pu原子核外有94个电子，正确；C项，Pu原子核中有239－94＝145个中子，错误；D项，Pu与U为两种不同核素，正确；故选C。‎ 题组四　原子组成中数量关系的判断 ‎9．现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子层结构相同，则a与下列式子有相等关系的是(　　)‎ A．b－m－n B．b＋m＋n C．b－m＋n D．b＋m－n 答案　B 规避4个易失分点 ‎(1)任何微粒中，质量数＝质子数＋中子数，但质子数与电子数不一定相等，如阴、阳离子中。‎ ‎(2)有质子的微粒不一定有中子，如1H；有质子的微粒不一定有电子，如H＋。‎ ‎(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。‎ ‎(4)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH与OH－等。‎ 题组五　原子或离子结构示意图 - 12 -‎ ‎10．(2017·浙江省杭州地区高三上学期五校联考)下列结构示意图所代表的微粒中，化合价为－1价的是(　　)‎ 答案　D 解析　A项是原子，显0价，错误；B项显＋2价，错误；C项显＋1价，错误；D项显－1价，正确；故选D。‎ ‎11．(2017·湖州市高一下学期期中)下列原子或离子对应的结构示意图不正确的是(　　)‎ 答案　A 题组六　核外电子排布规律及应用 ‎12．(2017·湖州市安吉县上墅私立高级中学高三下学期第一次月考)在短周期元素中，原子最外电子层只含有2个电子的元素是(　　)‎ A．一定是金属元素 B．可能是稀有气体元素 C．一定不是非金属元素 D．原子容易失去电子的元素 答案　B ‎13．下列叙述中，正确的是(　　)‎ A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动 B．核外电子总是先排在能量低的电子层里，例如一般先排满了K层后才排L层 C．两种微粒，若核外电子排布完全相同，则其化学性质一定相同 D．微粒的最外层只能是8个电子才稳定 答案　B ‎14．(2017·浙江省三门亭旁高级中学高三月考)在某元素的原子核外电子排布中，K电子层和L电子层的电子数之和等于M电子层和N电子层的电子数之和，则该元素的核电荷数为(　　)‎ A．30 B．12‎ C．17 D．20‎ 答案　D ‎15．(2017·浙江省温州中学高三3月高考模拟)核电荷数为1～18的元素中，最外层电子数是电子层数3倍的原子(　　)‎ A．只有4种 B．只有3种 - 12 -‎ C．只有2种 D．只有1种 答案　D 解析　核电荷数为1～18的元素中，最外层电子数是电子层数3倍的原子只有O一种元素的原子，故答案选D。‎ 微专题6　寻找“等电子微粒”的方法 ‎1．寻找“10电子”微粒和“18电子”微粒的方法 ‎(1)“10电子”微粒 ‎(2)“18电子”微粒 CH3—CH3、H2N—NH2、HO—OH、F—F、F—CH3、CH3—OH……‎ ‎2．记忆其他等电子微粒 ‎(1)“14电子”微粒：Si、N2、CO、C2H2、C ‎(2)“16电子”微粒：S、O2、C2H4、HCHO ‎(3)“9电子”的微粒：—OH、—NH2、—CH3(取代基)‎ ‎(4)“2电子”的微粒：He、H－、Li＋、Be2＋、H2‎ ‎(5)质子数及核外电子总数均相等的微粒 ‎①Na＋、NH、H3O＋；②HS－、Cl－；③F－、OH－、NH；④N2、CO、C2H2等。‎ ‎1．A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子。已知：‎ ‎①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。‎ 请回答：‎ - 12 -‎ ‎(1)C－的电子式是________________。‎ ‎(2)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式：‎ ‎________________________________________________________________________、‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式：________________。‎ ‎(4)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子________。‎ 答案　(1) 　(2)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋　H3O＋＋NH3===NH＋H2O　(3)CH4、HF(答案合理即可)　(4)Na＋、Mg2＋(答案合理即可)‎ 解析　本题中五种粒子均有10个电子是解题的突破口。依据已有的元素与化合物知识可知，10电子的粒子中，原子有Ne；阴离子有N3－、O2－、F－、OH－、NH，阳离子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有：①A＋＋C－===D＋E↑，推知A＋应为NH、C－为OH－、D为H2O、E为NH3，将其结果代入②B＋＋C－===2D，推知B＋应为H3O＋。‎ ‎2．已知A、B、C、D是中学化学中常见的四种不同粒子，它们之间存在如图所示的转化关系(反应条件已经略去)：‎ ‎(1)如果A、B、C、D均是10电子的粒子，请写出A、D的电子式：A__________________；D________________________________________________________________________。‎ ‎(2)如果A和C是18电子的粒子，B和D是10电子的粒子，则A与B在溶液中反应的离子方程式为_____________________________________________________________________。‎ 答案　(1) 　 ‎ ‎(2)H2S＋2OH－===S2－＋2H2O(或HS－＋OH－===S2－＋H2O，答案合理即可)‎ ‎3．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)，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___________________________________________。‎ - 12 -‎ 答案　(1)K　Cl　S ‎(2)HCl ‎(3)F2‎ ‎(4)H2S　‎ ‎(5)H2O2(或PH3)‎ ‎(6)C2H6‎ 解析　含18个电子的微粒有：‎ 分子：SiH4、PH3、H2S、HCl、F2、H2O2、C2H6、CH3OH等；‎ 离子：S2－、HS－、Cl－、O、K＋、Ca2＋等。‎ 总结出了以上微粒，各小问自然能够顺利解出。‎ 课时训练 ‎1．人们对原子结构的认识有一个不断深入的过程，其中提出“葡萄干面包式”原子模型的科学家是(　　)‎ A．道尔顿 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．玻尔 答案　B ‎2．35Cl和35Cl－两种微粒中，不同的是(　　)‎ A．核内质子数 B．核外电子层数 C．核内中子数 D．核外电子数 答案　D ‎3．(2017·浙江省三门亭旁高级中学高三第一次月考)当今化学界关注的热点之一是C60，它是金刚石的(　　)‎ A．同位素 B．同一种物质 C．同素异形体 D．以上都不是 答案　C ‎4．(2017·浙江省金兰合作组织高一上学期期中)‎2016年9月15日22时04分，天宫二号空间实验室在酒泉卫星发射中心发射成功。标志着我国太空工程又取得了新进程。据科学家预测，月球上的土壤中吸附着数百万吨的He，每百吨He核聚变所释放的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以He的形式存在。下列说法正确的是(　　)‎ A.He原子核内有4个质子 B.He和He互为同位素 C.He原子核内含有3个中子 - 12 -‎ D.He的最外层电子数为2，所以为金属元素 答案　B ‎5．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质子数之差为(　　)‎ A．32 B．‎67 C．99 D．166‎ 答案　A ‎6．(2017·台州市书生中学高三月考)X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果aXm＋、bYn＋、cZn－、dRm－四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是(　　)‎ A．a－c＝m－n B．a－b＝n－m C．c－d＝m＋n D．b－d＝m＋n 答案　D ‎7．下列微粒的结构示意图中，表示第ⅥA族元素原子结构示意图的是(　　)‎ 答案　D ‎8．(2017·浙江省金兰合作组织高三模拟)下列结构示意图所代表的微粒属于阴离子的是(　　)‎ 答案　A ‎9．(2017·浙江省三门亭旁高级中学高三第一次月考)下列说法中不正确的是(　　)‎ A．在含有多个电子的原子中，电子是分层排布的 B．在原子核外的各电子层中，能量高的离核近，能量低的离核远 C．在原子核外的各电子层中，层数大的能量高，层数小的能量低 D．在原子核外的各电子层中，层数大的离核远，层数小的离核近 答案　B ‎10．两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有(　　)‎ A．1对 B．2对 C．3对 D．4对 答案　B 解析　H和Be、He和C，共2对。‎ - 12 -‎ ‎11．(2017·浙江省杭州地区高三五校联考)a.质子数；b.中子数；c.核外电子数；d.最外层电子数。用字母填空：‎ ‎(1)原子种类由________决定。‎ ‎(2)元素种类由________决定。‎ ‎(3)某种核素的相对原子质量由________决定。‎ ‎(4)元素的化合价由________决定。‎ ‎(5)元素的化学性质由________决定。‎ 答案　(1)ab　(2)a　(3)ab　(4)d　(5)d 解析　(1)原子种类由质子数和中子数决定，故答案为ab；‎ ‎(2)元素种类由质子数决定，故答案为a；‎ ‎(3)某种核素的相对原子质量由质量数决定，质量数等于质子数＋中子数，故答案为ab；‎ ‎(4)元素的化合价由最外层电子数决定，故答案为d；‎ ‎(5)元素的化学性质由最外层电子数决定，故答案为d。‎ - 12 -‎