（通用版）2020版高考化學一輪復習 第五章 第一節(jié) 原子結構與化學鍵學案（含解析）.doc

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原子結構與化學鍵 第一節(jié) 原子結構與化學鍵 1.了解元素、核素和同位素的含義。了解原子的構成。了解原子序數、核電荷數、質子數、中子數、核外電子數以及它們之間的相互關系。 2．了解原子核外電子排布規(guī)律。掌握原子結構示意圖、電子式的表示方法。 　3.了解化學鍵的定義。了解離子鍵、共價鍵的形成。 4．熟記并正確書寫常見元素的離子符號。 考點(一)　原子結構 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．原子的構成 (1)原子的構成粒子 (2)構成原子或離子的微粒間的數量關系 ①原子中：質子數(Z)＝核電荷數＝核外電子數。 ②質量數(A)＝質子數(Z)＋中子數(N)。 ③陽離子的核外電子數＝質子數－陽離子所帶電荷數。如Mg2＋的核外電子數是10。 ④陰離子的核外電子數＝質子數＋陰離子所帶電荷數。如Cl－的核外電子數是18。 (3)微粒符號周圍數字的含義 (4)兩種相對原子質量 ①原子(即核素)的相對原子質量：一個原子(即核素)的質量與12C質量的 的比值。一種元素有幾種同位素，就有幾種不同核素的相對原子質量。 ②元素的相對原子質量：是按該元素各種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、同位素的關系 (2)同位素的特征 ①同一元素的各種核素的中子數不同，質子數相同，化學性質幾乎完全相同，物理性質差異較大。 ②同一元素的各種穩(wěn)定核素在自然界中所占的原子百分數(豐度)不變。 (3)氫元素的三種核素 H：名稱為氕，不含中子； H：用字母D表示，名稱為氘或重氫； H：用字母T表示，名稱為氚或超重氫。 (4)幾種重要核素的用途 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古斷代 制氫彈 示蹤原子 [題點練通] 原子的構成　 　 1.(2019揚州模擬)鈥(Ho)的某些原子具有放射性，可用于治療肝癌。下列有關 Ho的敘述正確的是(　　) A．電子數為166　　　　　　 B．質量數為67 C．中子數為99 D．核電荷數為99 解析：選C　元素符號左下角表示質子數或核電荷數，左上角表示質量數；質量數＝質子數＋中子數； 對于原子，質子數＝核外電子數，整個原子不顯電性。電子數＝質子數＝67，故A錯誤；元素符號左上角為質量數166，故B錯誤；中子數＝質量數－質子數＝166－67＝99，故C正確；核電荷數＝質子數＝67，故D錯誤。 2．(2019龍鳳區(qū)模擬)近20年來，同位素分析法在植物生理學、生態(tài)學和環(huán)境科學研究中獲得廣泛應用。如在陸地生態(tài)系統(tǒng)研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常用作環(huán)境指示物。下列有關說法正確的是(　　) A．34S原子核內中子數為16 B．1HO的摩爾質量為20 gmol－1 C．13C和 15N原子核內的質子數相差2 D．2H＋的核外電子數為2 解析：選B　34S原子核內的中子數為34－16＝18，故A錯誤； 1HO的相對分子質量為12＋18＝20，摩爾質量在數值上等于相對分子質量，則1HO的摩爾質量為20 gmol－1，故B正確；C原子的質子數為6，N原子的質子數為7，則 13C和15N原子核內的質子數相差7－6＝1，故C錯誤；H元素的原子核外只有一個電子失去一個電子變?yōu)?H＋，則其離子的核外電子數為0，故D錯誤。 3．某元素原子的質量數為A，它的陰離子Xn－核外有x個電子，w g這種原子的原子核內中子數為(　　) A. B. C. D. 解析：選C　X原子的中子數為A－(x－n)，w g X的物質的量為 mol，則中子的物質的量為 mol，中子數為。 元素、核素、同位素　　 4.鐵60同位素的現身，揭秘了超新星爆炸歷史真相。下列說法正確的是(　　) A．鐵元素的質量數為60 B.Fe的核內質子數比中子數多8 C.Fe與 Fe的核外電子數相同，屬于同一種核素 D.Fe與 Fe的化學性質相似，互為同位素 解析：選D　Fe這種鐵原子的質量數為60，而不是鐵元素的質量數，A錯誤；Fe的核內質子數(26)比中子數(34)少8，B錯誤；Fe與 Fe的質子數相同但中子數不同，是兩種不同的核素，C錯誤；Fe與 Fe是同種元素的不同核素，互為同位素，化學性質相似，D正確。 5．下列說法正確的是(　　) A．由H、D、T與 16O、17O、18O構成的過氧化氫分子的相對分子質量有36種 B．H2、D2、T2互為同素異形體 C．H2、D2、T2在相同條件下的密度比為1∶2∶3 D．氕、氘發(fā)生核聚變生成其他元素，屬于化學變化 解析：選C　H、D、T組合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6種；16O、17O、18O組合16O2、17O2、18O2、16O17O、16O18O、17O18O 共6種，所以構成的過氧化氫分子共有66＝36種，但其中有相對分子質量相同的分子，故構成的過氧化氫分子的相對分子質量種數小于36種，故A錯誤；H2、D2、T2均為氫氣單質，屬于一種物質，故B錯誤；H2、D2、T2在相同條件下的密度比等于氣體相對分子質量之比為2∶4∶6＝1∶2∶3，故C正確；氕、氘發(fā)生核聚變生成其他元素，屬于核反應，不是化學變化，故D錯誤。 [易錯提醒] 元素、核素、同位素、同素異形體的易錯點 (1)現行元素周期表已發(fā)現的元素有118種，由于同位素的存在，故核素的種數遠大于118種。 (2)不同核素可能具有相同的質子數，如 H、H；也可能具有相同的中子數，如 C、O；也可能具有相同的質量數，如 C、N。 (3)一種元素可以有多種核素，也可能只有一種核素。 (4)同位素之間的轉化，既不是物理變化也不是化學變化，是核反應。 (5)同位素是指同一元素的不同“原子”間的關系，同素異形體是指同一元素的不同“單質”間的關系。 (6)同位素之間可形成不同的同位素單質。如氫分子有六種：H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之間可形成不同的同位素化合物。如水分子有：H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T與16O、17O、18O可形成36＝18種水分子，相對分子質量不同。它們的物理性質(如密度)有所不同，但化學性質幾乎完全相同。 考點(二)　核外電子排布 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．核外電子排布規(guī)律 2．原子結構示意圖 如Mg2＋結構示意圖為， Cl－結構示意圖為。 3．核外電子排布與元素性質的關系 (1)金屬元素原子的最外層電子數一般小于4，較易失去電子，形成陽離子，表現出還原性，在化合物中顯正化合價。 (2)非金屬元素原子的最外層電子數一般大于或等于4，較易得到電子，活潑非金屬原子易形成陰離子。在化合物中主要顯負化合價。 (3)稀有氣體元素的原子最外層為8電子(氦為2電子)穩(wěn)定結構，不易失去或得到電子，通常表現為0價。 4．短周期常見原子的核外電子排布規(guī)律 (1)原子核中無中子的原子：H。 (2)最外層有1個電子的元素：H、Li、Na。 (3)最外層有2個電子的元素：Be、Mg、He。 (4)最外層電子數等于次外層電子數的元素：Be、Ar。 (5)最外層電子數是次外層電子數2倍的元素：；是次外層電子數3倍的元素：；是次外層電子數4倍的元素：。 (6)電子層數與最外層電子數相等的元素：H、Be、Al。 (7)電子總數為最外層電子數2倍的元素：。 (8)次外層電子數是最外層電子數2倍的元素：Li、Si。 (9)內層電子總數是最外層電子數2倍的元素：Li、P。 5．常見的“10電子”“18電子”微粒 (1)常見的“10電子”微粒 (2)常見的“18電子”微粒 [題點練通] 核外電子排布規(guī)律 1.在元素周期表的前18號元素中，最外層電子數是其電子層數的2倍的元素共有(　　) A．1種　　　 B．2種　　　　 C．3種　　　　 D．4種 解析：選C　He、C、S符合題意。 2．某元素X，其原子的電子層數為(n－1)，最外層電子數為(2n－1)。下列有關元素X的說法中正確的是(　　) A．X可能是金屬元素 B．由X形成的含氧酸均為強酸 C．X不能形成化學式為KXO4的含氧酸鹽 D．元素X的氣態(tài)氫化物一定極易溶于水 解析：選D　 由X原子的最外層電子數為(2n－1)可以推知n≤4，則X的電子層數≤3，X為短周期元素。當n＝4時，X為Cl元素；當n＝3時，X為N元素；當n＝2時，不符合題意。HNO2和HClO均為弱酸，B錯誤；Cl元素能形成KClO4，C錯誤；NH3和HCl均極易溶于水，D正確。 “10電子”“18電子”微粒的應用 3.已知A、B、C、D是中學化學中常見的四種不同微粒。它們之間存在如圖中轉化關系。 (1)如果A、B、C、D均是10電子的微粒，請寫出： A的化學式：________；D的化學式：________。 (2)如果A和C是18電子的微粒，B和D是10電子的微粒，請寫出A與B在溶液中反應的離子方程式： ______________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)如果A、B、C、D均是10電子的微粒，結合10電子微粒的結構性質特征判斷：A為NH，B為OH－，C為NH3，D為H2O。(2)如果A和C是18電子的微粒， B和D是10電子的微粒，觀察框圖，容易想到H2S＋OH－===HS－＋H2O或HS－＋OH－===S2－＋H2O，則A為H2S或HS－，B為OH－，C為HS－或S2－，D為H2O。 答案：(1)NH　H2O　(2)H2S＋OH－===HS－＋H2O(或HS－＋OH－===S2－＋H2O) 4．用A＋、B－、C2－、D、E、F、G和H分別表示含有18個電子的八種微粒(離子或分子)，請回答下列問題： (1)A元素是________、B元素是________、C元素是________(用元素符號表示)。 (2)D是由兩種元素組成的雙原子分子，其分子式是________，含有的化學鍵是________。 (3)E是所有含18個電子的微粒中氧化能力最強的分子，其分子式是________，其與水反應的化學方程式為_________________________________________________________。 (4)F是由兩種元素組成的三原子分子，其分子式是________，其電子式和電離方程式為______________、____________________________________________________________。 (5)G分子中含有4個原子，其分子式是_________________________________。 (6)H分子中含有8個原子，其分子式是____________________________________。 答案：(1)K　Cl　S　(2)HCl　共價鍵 (3)F2　2F2＋2H2O===4HF＋O2 (4)H2S　HH H2SH＋＋HS－，HS－H＋＋S2－ (5)H2O2(或PH3)　(6)C2H6 考點(三)　化學鍵與分子間作用力　氫鍵 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．化學鍵 (1)概念：使離子相結合或原子相結合的作用力。 (2)分類 2．離子鍵、共價鍵的比較 離子鍵 共價鍵 非極性鍵 極性鍵 概念 陰、陽離子通過靜電作用所形成的化學鍵 原子間通過共用電子對(電子云重疊)而形成的化學鍵 成鍵 粒子 陰、陽離子 原子 成鍵 實質 陰、陽離子的靜電作用 共用電子對不偏向任何一方 共用電子對偏向一方原子 形成 條件 活潑金屬元素與活潑非金屬元素經電子得失，形成離子鍵 同種元素原子之間成鍵 不同種元素原子之間成鍵 形成的 物質 離子化合物 非金屬單質；某些共價化合物或離子化合物 共價化合物或離子化合物 [注意]?、倩瘜W反應的本質是舊化學鍵的斷裂和新化學鍵的形成，只有化學鍵的斷裂，不一定是化學變化，如熔融NaCl。 ②物質中不一定都存在化學鍵，如He等稀有氣體分子。 ③非金屬元素的兩個原子之間能形成共價鍵，但多個非金屬元素原子間也可能形成離子鍵，如NH4Cl。 3．電子式 (1)概念：在元素符號周圍用“”或“”來代表原子的最外層電子的式子。 (2)書寫方法 (3)用電子式表示化合物的形成過程 ①離子化合物：左邊是原子的電子式，右邊是離子化合物的電子式，中間用“―→”連接，相同的原子或離子不合并。 如NaCl：。 ②共價化合物：左邊是原子的電子式，右邊是共價化合物的電子式，中間用“―→”連接。 如HCl：。 4．分子間作用力和氫鍵 (1)分子間作用力 定義 把分子聚集在一起的作用力，又稱范德華力 特點 ①分子間作用力比化學鍵弱得多，它主要影響物質的熔點、沸點等物理性質，而化學鍵主要影響物質的化學性質； ②分子間作用力存在于由共價鍵形成的多數共價化合物和絕大多數氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)非金屬單質分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由共價鍵形成的物質，微粒之間不存在分子間作用力 變化規(guī)律 一般來說，對于組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔、沸點也越高。例如，熔、沸點：I2>Br2>Cl2>F2 (2)氫鍵 定義 分子間存在的一種比分子間作用力稍強的相互作用 形成條件 除H外，形成氫鍵的原子通常是O、F、N 存在 氫鍵存在廣泛，如蛋白質分子、醇、羧酸分子、H2O、NH3、HF等分子之間。分子間氫鍵會使物質的熔點和沸點升高 [題點練通] 化學鍵與物質變化 1.下列關于化學鍵的敘述正確的是(　　) A．非金屬元素組成的化合物中只含共價鍵 B．C、N、O、H四種元素形成的化合物一定既有離子鍵，又有共價鍵 C．不同元素的原子構成的分子只含極性共價鍵 D．CH4中所有的最外層電子都參與形成共價鍵 解析：選D　A項，在銨鹽中含有離子鍵，錯誤；B項，C、N、O、H形成的氨基酸只含共價鍵，錯誤；C項，C2H6、C2H4等烴中除極性鍵外，還含有非極性鍵，錯誤。 2．下列物質中所有原子均滿足最外層8電子穩(wěn)定結構的化合物是(　　) A．PCl5　　 B．P4　　　 C．CCl4　　　 D．NH3 解析：選C　判斷原子滿足最外層8電子結構的方法為最外層電子數＋所成價鍵數＝8。 3．(2019騰沖模擬)下列說法正確的是(　　) A．冰融化時，分子中H—O鍵發(fā)生斷裂 B．隨著電子層數的增加，鹵化物CX4分子間作用力逐漸增大，所以它們相應的熔沸點也逐漸升高 C．由于H—O鍵比H—S鍵牢固，所以水的熔沸點比H2S高 D．在由分子所構成的物質中，分子間作用力越大，該物質越穩(wěn)定 解析：選B　冰融化時發(fā)生物理變化，只破壞范德華力而不破壞化學鍵，故A錯誤；結構相同的分子晶體中，物質的熔沸點與其相對分子質量成正比，所以隨著電子層數的增加，鹵化物CX4分子間作用力逐漸增大，所以它們相應的熔沸點也逐漸升高，故B正確；物質的熔沸點與化學鍵無關，水的熔沸點比H2S高是因為水中存在氫鍵，故C錯誤；物質的穩(wěn)定性與化學鍵有關，與范德華力無關，故D錯誤。 電子式的書寫與判斷 4.(2018江蘇高考)用化學用語表示NH3＋HCl===NH4Cl中的相關微粒，其中正確的是(　　) A．中子數為8的氮原子：N B．HCl的電子式： C．NH3的結構式： D．Cl－的結構示意圖： 解析：選C　中子數為8的氮原子為N，A項錯誤；HCl是共價化合物，電子式為，B項錯誤；Cl－的結構示意圖為，D項錯誤。 5．書寫下列粒子或物質的電子式： (1)Mg__________________，S___________________________________________。 (2)Na＋________________，Cl－_____________________________________， NH__________________，H3O＋_______________________________________， OH－____________________，—OH____________________________， —CHO__________________，—NH2_________________________________________。 (3)Cl2___________________，H2______________________________________， N2______________________，O2______________________________________。 (4)MgF2_________________，Na2S__________________________________________， Na2O2___________________，NH4Cl__________________________________， NaH____________________。 (5)H2O________________，NH3____________________________________________， CCl4_____________________，C2H4______________________________________， HClO__________________，C2H5OH___________________________________。 (6)①(2018天津高考)Mg(OH)2的電子式：____________________________。 ②(2018海南高考)CO2的電子式：____________________________________________。 ③(2018北京高考)由Na和Cl形成離子鍵的過程：___________________________ ________________________________________________________________________。 ④(2017天津高考)NaOH的電子式為________________________________________。 ⑤(2017海南高考)PH3的電子式為_______________________________________。 ⑥(2016全國卷Ⅱ)聯氨(N2H4)分子的電子式為__________________________________。 ⑦(2016浙江高考)硫化氫的電子式為__________________________________________。 ⑧(2015全國卷Ⅰ)硼氫化鈉(NaBH4)的電子式為____________________________。 ⑨(2015浙江高考)H2O2的電子式為______________________________________。 ⑩(2015海南高考)甲硅烷(SiH4)的電子式為______________________________________ ______________。 ?(2014全國卷)光氣的化學組成為COCl2，每個原子均達到8電子穩(wěn)定結構，其電子式為________________________________________________________________________。 答案：(1)Mg　 [易錯提醒] 電子式書寫常見的6大誤區(qū) 內容 實例 誤區(qū) 漏寫未參與成鍵的電子 N2誤寫為N??N，應寫為 誤區(qū) 化合物類型不清楚，漏寫或多寫[　]及錯寫電荷數 NaCl誤寫為Na＋，應寫為 Na＋[]－，HF誤寫為 H＋[]－，應寫為H 誤區(qū) 書寫不規(guī)范，錯寫共用電子對 N2的電子式不能寫成 NN，更不能寫成 或 誤區(qū) 不考慮原子間的結合順序 HClO的電子式為H， 而不是 誤區(qū) 不考慮原子最外層有幾個電子，均寫成8電子結構 CH的電子式為，而不是 誤區(qū) 不考慮AB2型離子化合物中2個B是分開寫還是一起寫 CaBr2、CaC2的電子式分別為 考點(四)　化學鍵與物質類別的關系 【精講精練快沖關】 [知能學通] 1．化學鍵與化學反應的關系 [注意]　①斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵釋放能量。 ②有化學鍵變化的不一定是化學變化。如NaCl晶體從溶液中析出只有化學鍵的形成，沒有化學鍵的斷裂，HCl溶于水電離成H＋和Cl－等，只有舊化學鍵的斷裂沒有新化學鍵的形成，二者都沒有發(fā)生化學變化。 2．化學鍵與物質類別的關系 除稀有氣體中沒有化學鍵外，其他物質都存在化學鍵。化學鍵與物質的類別之間的關系可概括為 (1)只含有極性共價鍵的物質一般是不同種非金屬元素形成的共價化合物，如SiO2、HCl、CH4等。 (2)只含有非極性共價鍵的物質是同種非金屬元素形成的單質，如Cl2、P4、金剛石等。 (3)既有極性鍵又有非極性鍵的共價化合物一般由多個原子組成，如H2O2、C2H4等。 (4)只含離子鍵的物質主要是由活潑非金屬元素與活潑金屬元素形成的化合物，如Na2S、CaCl2、NaCl等。 (5)既有離子鍵又有極性共價鍵的物質，如NaOH、K2SO4等；既有離子鍵又有非極性共價鍵的物質，如Na2O2等。 (6)僅由非金屬元素形成的離子化合物，如NH4Cl、NH4NO3等。 (7)金屬元素和非金屬元素間可能存在共價鍵，如AlCl3等。 3．化學鍵對物質性質的影響 (1)對物理性質的影響 金剛石、晶體硅、石英、金剛砂等物質硬度大、熔點高，就是因為其中的共價鍵很強，破壞時需消耗很多的能量。NaCl等部分離子化合物中也有很強的離子鍵，故其熔點也較高。 (2)對化學性質的影響 N2分子中有很強的共價鍵，故在通常狀況下，N2很穩(wěn)定，H2S、HI等分子中的共價鍵較弱，故它們受熱時易分解。 [題點練通] 1．在下列變化過程中，既有離子鍵被破壞又有共價鍵被破壞的是(　　) A．將SO2通入水中　 　 　 B．燒堿溶于水 C．將HCl通入水中 D．硫酸氫鈉溶于水 解析：選D　SO2、HCl不含有離子鍵，所以通入水中不會有離子鍵的破壞，A、C錯誤；燒堿在水溶液中電離產生Na＋和OH－，沒有共價鍵的破壞，B錯誤；硫酸氫鈉既含有離子鍵又含有共價鍵，溶于水時電離出Na＋、H＋和SO，既有離子鍵被破壞，也有共價鍵被破壞。 2．下列關于離子鍵、共價鍵的敘述中正確的是(　　) A．在離子化合物里，只存在離子鍵，沒有共價鍵 B．非極性鍵只存在于雙原子的單質分子(如Cl2)中 C．在共價化合物分子內，一定不存在離子鍵 D．由多種元素組成的多原子分子里，一定只存在極性鍵 解析：選C　A項，NH4Cl中存在共價鍵；B項，如H2O2、CH3CH3等分子中存在非極性鍵；C項，共價化合物一定不含離子鍵；D項，H2O2、C2H6等分子中存在非極性鍵。 3．下列說法正確的是(　　) A．共價化合物中可能含有離子鍵 B．區(qū)別離子化合物和共價化合物的方法是看其水溶液是否能夠導電 C．離子化合物中只含有離子鍵 D．離子化合物熔融狀態(tài)能電離出自由移動的離子，而共價化合物不能 解析：選D　A項，共價化合物中只含有共價鍵；B項，區(qū)別離子化合物和共價化合物的方法是看其熔融狀態(tài)能否導電，而不能根據其溶于水是否導電來判斷；C項，離子化合物熔融狀態(tài)下能電離，共價化合物在熔融狀態(tài)下不電離。 4．(2019連云港模擬)已知X、Y、Z三種元素的原子序數依次遞增，X原子的電子層數與它的核外電子總數相等，而Z原子的最外層電子數是次外層的3倍，Y和Z可以形成兩種以上氣態(tài)化合物，則下列說法錯誤的是(　　) A．Y和Z可以組成一種Y和Z的質量比為7∶8的共價化合物 B．X、Y、Z能組成既含離子鍵又含共價鍵的離子化合物 C．X和Z可以組成原子個數比分別為1∶1和2∶1，常溫下為液態(tài)的兩種化合物 D．由X、Y、Z三種元素中的任意兩種組成的具有10電子的微粒僅有2種 解析：選D　由X原子的電子層數與它的核外電子總數相等知X為氫元素；Z原子的最外層電子數是次外層的3倍，故Z為氧元素；與氧元素形成兩種以上氣態(tài)化合物的Y為氮元素。 5．現有以下物質：　　 ①NaCl　②Na2O?、跱a2O2?、躈aOH?、軭2SO4?、轍2O ⑦N2?、?NH4)2CO3?、酑O2?、釮2O2　 ?Ne ?C2H4 (1)只含離子鍵的物質有________，只含共價鍵的物質有________，不含化學鍵的有________。 (2)屬于離子化合物的有________；其中含有非極性鍵的是________，其中含有極性鍵的是________。 (3)屬于共價化合物的有________；其中含有非極性鍵的是________。 答案：(1)①②?、茛蔻撷幄?　? (2)①②③④⑧　③?、堍? (3)⑤⑥⑨⑩?　⑩? 離子化合物、共價化合物的判斷方法