原子结构核素.docx
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原子结构核素
原子结构、核素
1.原子构成
（1）构成原子的微粒及作用
原子（
X）
（2）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。
（3）微粒符号周围数字的含义
（4）两种相对原子质量
①原子（即核素）的相对原子质量：
一个原子（即核素）的质量与12C质量的
的比值。
一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。
②元素的相对原子质量：
是按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。
如：
Ar（Cl）＝Ar（35Cl）×a%＋Ar（37Cl）×b%。
2.元素、核素、同位素
（1）元素、核素、同位素的概念及相互关系
（2）同位素的特征
①同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大；
②同一元素的各种稳定核素在自然界中所占的原子百分数（丰度）不变。
（3）氢元素的三种核素
H：
名称为氕，不含中子；
H：
用字母D表示，名称为氘或重氢；
H：
用字母T表示，名称为氚或超重氢。
（4）几种重要核素的用途
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
3.核外电子排布
（1）核外电子排布规律
（2）原子结构示意图
（3）核外电子排布与元素性质的关系
①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。
②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，在化合物中主要显负化合价。
③稀有气体元素的原子最外层为8电子（氦为2电子）稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。
（1）一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子（√）
（2）核聚变如
H＋
H―→
He＋
n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化（×）
（3）
Cl与
Cl得电子能力几乎相同（√）
（4）一种核素只有一种质量数（√）
（5）硫离子的结构示意图：
（×）
（6）最外层电子数为8的粒子一定是稀有气体元素原子（×）
（7）核外电子排布相同的微粒化学性质也相同（×）
1.下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。
（1）属于阴离子结构的粒子是________（填编号，下同）。
（2）形成物质种数最多的元素的原子是________。
（3）对应单质常温下能与水发生反应的微粒是________。
（4）某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是________。
答案
（1）②
（2）① （3）②③⑦ （4）⑤
2.现有下列9种微粒：
H、
H、
C、
C、
N、
Fe2＋、
Fe3＋、
O2、
O3。
按要求完成以下各题：
（1）
H、
H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。
（2）互为同素异形体的微粒是________。
（3）
Fe2＋的中子数为________，核外电子数为__________________________________。
（4）上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。
答案
（1）核素 同位素
（2）
O2和
O3 （3）30 24 （4）7 5
原子结构与同位素的认识误区
（1）原子不一定都有中子，如
H。
（2）质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。
（3）核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋与Na＋、F－等，NH
与OH－等。
（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）同位素的物理性质不同，但化学性质几乎相同。
（6）不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。
题组一 元素、核素、同位素的含义及数量关系
1.下列叙述正确的是（ ）
A.40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等
B.某元素的原子最外层只有一个电子，则它一定是金属元素
C.任何原子或离子的组成中都含有质子
D.同位素的不同核素的物理、化学性质完全相同
答案 C
解析 40K的质子数是19，中子数是21，40Ca的质子数是20，中子数是20，A项错误；原子最外层只有一个电子的元素不一定是金属元素，如氢元素是非金属元素，B项错误；原子是由原子核和核外电子构成的，原子核由质子和中子构成，原子变成离子，变化的是核外电子，但核内质子不变，所以任何原子或离子的组成中都含有质子，C项正确；同位素的不同核素间核外电子数相同，电子层排布相同，所以化学性质相同，但物理性质不同，D项错误。
2.放射性元素碘-131（
I）和铯-137（
Cs）是核反应物中的主要元素。
下列叙述正确的是（ ）
A.
I和
I的所有性质都相同
B.
Cs中含有的中子数比质子数多27
C.
Cs与
I的中子数相同
D.
I与
I是同素异形体
答案 B
解析
I与
I的物理性质不同，化学性质几乎相同，A项错误；
Cs中含有的中子数比质子数多137－55－55＝27，B项正确；
Cs与
I的中子数不同，分别是137－55＝82、131－53＝78，C项错误；
I与
I的质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项错误。
3.某元素的一种同位素X原子的质量数为A，含N个中子，它与1H原子构成HmX分子，在agHmX中所含原子的物质的量为________，所含中子的物质的量为________，所含质子数为________，所含电子数为________。
答案
（m＋1）mol
Nmol
（m＋A－N）NA
（m＋A－N）NA
求一定质量的某物质中粒子数的答题模板
物质的质量
物质的量
指定粒子的物质的量
粒子数
题组二 核外电子排布规律
4.（2018·静安区一模）下列有关短周期元素原子的说法正确的是（ ）
A.当原子形成简单离子后，其最外层上的电子数可超过8个
B.原子最外层上的电子数少于4个时，电子数越多，还原性越强
C.原子核外电子中，最外层上的电子能量最高
D.当最外层上的电子数变为4个时即达稳定结构
答案 C
解析 A项，原子形成简单离子，最外层应满足稳定的结构，可为2或8等，如He、Ar等，错误；C项，原子核外电子离核越远，能量越高，正确；D项，最外层上的电子轨道全充满时达到稳定结构，可为2或8，错误。
5.已知某粒子的结构示意图为
。
试回答：
（1）当x－y＝10时，该粒子为________（填“原子”“阳离子”或“阴离子”）。
（2）当y＝8时，粒子可能为（填名称）：
______、______、______、______、______。
（3）写出y＝3与y＝7的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：
__________________________________________________________________________。
答案
（1）原子
（2）氩原子 氯离子 硫离子 钾离子 钙离子（答案合理即可）
（3）Al（OH）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O
解析
（1）当x－y＝10时，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。
（2）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、钙离子等。
（3）y＝3时粒子为铝原子，y＝7时粒子为氯原子，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）3＋3H＋===Al3＋＋3H2O。
考点二 化学键、物质构成
1.化学键
（1）化学键的定义及分类
（2）化学反应的本质：
反应物的旧化学键断裂与生成物的新化学键形成。
2.离子键、共价键的比较
离子键
共价键
非极性键
极性键
概念
带相反电荷离子之间的相互作用
原子间通过共用电子对（电子云重叠）所形成的相互作用
成键粒子
阴、阳离子
原子
成键实质
阴、阳离子的静电作用
共用电子对不偏向任何一方原子
共用电子对偏向一方原子
形成条件
活泼金属与活泼非金属经电子得失，形成离子键
同种元素原子之间成键
不同种元素原子之间成键
形成的物质
离子化合物
非金属单质（稀有气体除外）；某些共价化合物或离子化合物
共价化合物或某些离子化合物
3.电子式的书写方法
（1）概念：
在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
（2）书写方法
（3）用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物
如NaCl：
。
②共价化合物
如HCl：
＋
―→
4.化学键与化合物的关系
（1）化学键是相邻离子或原子间的一种强作用力，既包括静电吸引力，又包括静电排斥力（√）
（2）所有物质中都存在化学键（×）
解析 惰性气体单原子分子中不存在化学键。
（3）由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化学键都是离子键（×）
解析 AlCl3中Al与Cl形成共价键。
（4）原子最外层只有一个电子的元素原子跟卤素原子结合时，所形成的化学键一定是离子键（×）
解析 卤化氢都是共价化合物，分子内都是共价键。
（5）非金属元素的两个原子之间一定形成共价键，但多个原子间也可能形成离子键（√）
（6）离子化合物中可能含有共价键，共价化合物中一定不含离子键（√）
请写出下列微粒的电子式
（1）原子：
Na________________，Cl___________________________________________。
（2）简单离子：
Na＋______________，F－________________________________________。
（3）复杂离子：
NH
______________，OH－______________________________________。
（4）离子化合物：
MgCl2___________，Na2O_______________，Na2O2_______________。
（5）非金属单质及共价化合物：
N2__________，H2O___________，H2O2_____________。
答案
（1）Na·
（2）Na＋
（3）
（4）
（5）
题组一 规范书写电子式
1.下列化学用语表示正确的是（ ）
A.F－的结构示意图为
B.CO2的电子式为
C.NaCl的电子式为
D.N2的结构式为N==N
答案 A
解析 CO2的电子式为
，B项错误；NaCl的电子式为
，C项错误；N2的结构式为N≡N，D项错误。
2.下列电子式书写正确的是（ ）
A.NH3
B.—OH
C.HCl
D.Na2O2
答案 D
解析 NH3的电子式为
，A项错误；—OH的电子式为
，B项错误；HCl是共价化合物，电子式为
，C项错误；Na2O2是离子化合物，电子式为
，D项正确。
3.已知NaH、NaCN、NaBH4均为离子化合物，分别写出三者的电子式：
（1）NaH______________；
（2）NaCN________________；（3）NaBH4____________。
答案
（1）Na＋[
H]－
（2）Na＋[
C⋮⋮N
]－ （3）
4.根据下列几种共价化合物的结构式，书写电子式：
（1）次氯酸（Cl—O—H）_______________________________________________________。
（2）二硫化碳（S==C==S）______________________________________________________。
（3）甲醛（
）__________________________________________________________。
（4）肼（
）_________________________________________________________。
答案
（1）
（2）
（3）
（4）
电子式书写常见的四大误区
题组二 化学键类型与物质类别的关系
5.下列化合物中，既有离子键，又有共价键的是（ ）
A.MgCl2B.Na2O2 C.Cl2D.NH3·H2O
答案 B
解析 A项中两个Cl－与Mg2＋之间以离子键结合；B项中，Na＋与O
之间以离子键结合，O
中两氧原子之间以共价键结合；D项，NH3·H2O是共价化合物。
6.下列关于NaHSO4的说法中正确的是（ ）
A.因为NaHSO4是离子化合物，所以NaHSO4固体能够导电
B.NaHSO4固体中阳离子和阴离子的个数比是2∶1
C.NaHSO4固体熔化时破坏的是离子键和共价键
D.NaHSO4固体溶于水时破坏的是离子键和共价键
答案 D
解析 虽然NaHSO4是离子化合物，但其固体中不存在能自由移动的阴、阳离子，因而不能导电；NaHSO4固体中阳离子和阴离子（HSO
）的个数比是1∶1；NaHSO4固体熔化时破坏的只是离子键，而溶于水时电离出Na＋、H＋和SO
，破坏的是离子键和共价键。
7.（2018·松江区二模）一定条件下，氨与氟气发生反应：
4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3空间结构与NH3相似。
下列有关说法错误的是（ ）
A.除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物
B.NF3中各原子均满足8电子稳定结构
C.NF3中只含极性共价键
D.NH4F中既含有离子键又含有共价键
答案 A
解析 NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。
判断离子化合物和共价化合物的三种方法
题组三 “8”电子稳定结构的判断
8.下列分子中各原子都满足8电子稳定结构的化合物是（ ）
A.C6H6B.HCN C.CO2D.N2
答案 C
解析 氢原子不满足8电子稳定结构，A、B项错误；N2是单质，不是化合物，D项错误。
9.（2018·蚌埠一模）下列说法正确的是（ ）
A.1个乙烷分子中存在8对共用电子对
B.NaOH和Na2O2中均含共价键和离子键
C.将NaH溶于水，得到的水溶液能导电说明NaH是离子化合物
D.PCl3和BCl3分子中所有原子的最外层都达到8电子稳定结构
答案 B
解析 A项，乙烷分子中含6个C—H共价键和1个C—C共价键，所以1个乙烷分子中存在7对共用电子对，错误；B项，NaOH的氢氧根离子中氢与氧之间存在共价键，Na2O2的过氧根离子中氧与氧之间存在非极性共价键，所以两者都是含共价键和离子键的离子化合物，正确；C项，NaH与水反应生成氢氧化钠和氢气，不是NaH本身发生电离，不能说明NaH是离子化合物，错误；D项，PCl3的分子中每个原子都达到8电子稳定结构，BCl3中，氯原子最外层达到8电子结构，硼原子只达到6电子结构，错误。
8电子结构的判断方法
（1）经验规律法
①凡符合最外层电子数＋|化合价|＝8的皆为8电子结构。
②原子序数≤5的原子不能形成8电子稳定结构。
（2）试写结构法
判断某化合物中的某原子最外层是否达到8电子稳定结构，应从其结构式或电子式结合原子最外层电子数进行判断，如①COCl2可根据结构式
判断各原子均为8电子稳定结构。
②N2，写出其电子式
N⋮⋮N
，判断两氮原子均满足8电子稳定结构。
1.电子式的书写与判断
（1）[2016·全国卷Ⅱ，26
（1）]联氨分子（分子式为N2H4）的电子式为_______________________，其中氮的化合价为________。
答案
－2价
（2）[2017·天津理综，7
（1）]NaOH的电子式为_____________________________________。
答案
2.（2017·海南，3）下列分子中，其中子总数为24的是（ ）
A.18O3B.2H217O2C.14N16O2D.14C16O2
答案 D
3.（2018·江苏，2）用化学用语表示NH3＋HCl===NH4Cl中的相关微粒，其中正确的是（ ）
A.中子数为8的氮原子：
NB.HCl的电子式：
C.NH3的结构式：
D.Cl－的结构示意图：
答案 C
解析 C项，NH3的结构式正确；A项，中子数为8的氮原子为
N；B项，HCl是共价化合物，电子式为
；D项，Cl－的结构示意图为
。
4.（2013·新课标全国卷Ⅰ，9）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－
答案 C
解析 根据题意及选项中W、X、Y、Z所形成的简单离子，可确定W、X、Y、Z分别为O、Na、Al、S四种元素，能发生水解的离子为Al3＋、S2－，故C项正确。
1.下列关于化学键的说法中正确的是（ ）
A.构成单质分子的粒子一定含有共价键
B.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物
C.非极性键只存在于双原子单质分子里
D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定是极性键
答案 B
解析 稀有气体构成的单原子分子中不含共价键，A项错误；如NH4Cl、NH4NO3等铵盐是由非金属元素组成的离子化合物，B项正确；如H2O2、Na2O2等物质中O—O键均为非极性键，C项错误；如H2O2多原子分子中也含有非极性键，D项错误。
2.
U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。
U的浓缩一直为国际社会关注。
下列有关
U说法正确的是（ ）
A.
U原子核中含有92个中子B.
U原子核外有143个电子
C.
U与
U互为同位素D.
U与
U互为同素异形体
答案 C
解析
U有92个质子和电子，143个中子。
3.下列化学用语表述正确的是（ ）
A.核内质子数为117、中子数为174的核素Ts可表示为：
Ts
B.氯离子的结构示意图：
C.COCl2的结构式为：
D.CaO2的电子式为：
答案 C
解析 A项，核内质子数为117、中子数为174的核素Ts应表示为：
Ts；B项，氯离子的结构示意图为
；D项，CaO2的电子式为：
。
4.（2018·湖北老河口市江山中学高三10月月考）下列有关
C、
C、
C说法错误的是（ ）
A.三者互为同位素
B.是不同的核素
C.化学性质完全不同
D.其中的
C和14N所含的质量数相等
答案 C
解析 A项，同位素是质子数相同，中子数不同的同种元素的不同核素，因此三者互为同位素，正确；C项，核外电子排布相同，即最外层电子数相同，化学性质相同，错误；D项，两者质量数相等，正确。
5.（2018·北京市昌平区临川育人学校高三月考）北京大学和中国科学院的化学工作者已成功研制出碱金属与C60形成的球碳盐K3C60，实验测知该物质属于离子化合物，具有良好的超导性。
下列有关分析正确的是（ ）
A.K3C60中只有离子键B.K3C60中不含共价键
C.该晶体在熔融状态下能导电D.C60与12C互为同素异形体
答案 C
解析 C60中两个碳原子之间含有共价键，A、B项错误；C项，该晶体属于离子化合物，熔融状态下能够导电，正确；D项，同素异形体研究的对象是单质，12C是原子，故错误。
6.同主族元素形成的同一类型化合物，往往其结构和性质相似。
PH4I是一种白色晶体，下列对PH4I的叙述中，正确的是（ ）
A.它是一种共价化合物
B.它受热时，可能会分解产生有色气体
C.它不可能与NaOH溶液反应
D.它只含离子键
答案 B
解析 PH4I类比NH4Cl，不同点是分解产生HI，受热还会继续分解产生H2和I2（紫色）。
7.月球上的每百吨
He聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量，地球上氦元素主要以
He的形式存在。
已知一个12C原子的质量为ag，一个
He原子的质量为bg，NA为阿伏加德罗常数的值。
下列说法正确的是（ ）
A.
He比
He多一个中子
B.氦元素的近似相对原子质量为3
C.
He的相对原子质量为
D.
He的摩尔质量为2bNA
答案 C
解析
He比
He少一个中子，A错误；地球上氦元素主要以
He的形式存在，所以氦元素的近似相对原子质量更接近4，B错误；
He的相对原子质量为
＝
，C正确；
He的摩尔质量为bNAg·mol－1，D错误。
8.（2018·郴州一模）三硫化磷（P4S3）是黄绿色针状晶体，易燃、有毒，分子结构之一如图所示，已知其燃烧时P被氧化为P4O10，下列有关P4S3中的说法不正确的是（ ）
A.P4S3中磷元素为＋3价
B.P4S3属于共价化合物
C.P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S3＋8O2
P4O10＋3SO2
D.1molP4S3分子中含有9mol共价键
答案 A
解析 由题图可知只有一个P与3个S形成共价键，其余三个P只与1个S形成共价键，而每个S都与两个P形成共价键，则P4S3中S为－2价，磷元素分别为＋3价、＋1价，故A错误；只含共价键的化合物为共价化合物，则P4S3属于共价化合物，故B正确；充分燃烧生成稳定的氧化物，则P4S3充分燃烧的化学方程式为P4S3＋8O2
P4O10＋3SO2，故C正确；由题图可知，1个P4S3分子中有6个P—S、3个P—P共价键，则1molP4S3分子中含有9mol共价键，故D正确。
9.近年来，科学家合成了一系列具有独特化学性质的氢铝化合物（AlH3）n，常用作还原剂。
已知最简单的氢铝化合物的化学式为Al2H6，它的熔点为150℃且熔融状态不导电，燃烧时放出大量的热量。
Al2H6的球棍模型如图所示。
下列说法正确的是（ ）
A.Al2H6中Al元素为－3价，H元素为＋1价
B.Al2H6中含有离子键和极性共价键
C.Al2H6为离子化合物
D.Al2H6在空气中完全燃烧，产物为氧化铝和水
答案 D
解析 在Al2H6中Al元素为＋3价，H元素为－1价，A项错误；Al2H6中含有的化学键都是极性共价键，B项错误；Al2H6为共价化合物，C项错误；Al2H6在空气中完全燃烧，根据元素守恒可知燃烧产物为氧化铝和水，D项正确。
10.下列各图中的大灰球代表原子序数从1～18号元素的原子实（原子实是原子除外最层电子后剩余的部分），小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表共价键。
下列各图表示的结构与化学式一定不相符的是（ ）
A
B
C
D
NH3
C2H4
CCl4
CO2
答案 C
解析 Cl原子核外最外层有7个电子，只有1个电子形成了共价键，还有6个电子未形成共用电子对，故CCl4的正确图示为
。
11.前四周期主族元素a、b、c、d、e原子序数依次增大。
已知：
a、c同主族，a的原子最外层电子数
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