内容正文:
专题08 原子结构与性质
考点01 人类认识原子结构的历程
考点02 原子核的构成
考点03 核素 同位素
考点04 原子核外电子排布
▉考点01 人类认识原子结构的历程
德谟克利特(古希腊):古代原子学说——认为万物都是由间断的、不可分割的微粒即原子构成的,
原子的结合和分离是万物变化的根本原因。
道尔顿(英国):近代原子学说——原子学说,他认为原子是实心球体,原子不能被创造,也不能被毁灭,
在化学变化中不可再分割并保持本性不变。
汤姆生(英国):“葡萄干面包式”的原子结构模型——1897年发现了原子中存在电子,他认为原子是由更
小的微粒构成的,使人们认识到原子是可以再分的。
卢瑟福(英国):带核原子结构模型——根据α粒子散射现象,指出原子是由原子核和核外电子构成的,原
子核带正电荷,它几乎集中了原子的全部质量,但只占有很小的
体积,核外电子带负电荷,在原子核周围空间作高速运动。
玻尔(丹麦):轨道原子结构模型——原子核外电子在原子核外空间内一系列稳定的轨道上绕核作高速运
动,每个轨道都具有一个确定的能量值,运动时,既不放出能量,
也不吸收能量。
薛定谔(奥地利):电子云模型——20世纪末和21世纪初,电子在原子核外很小的空间内做高速运动,其运动规律与一般物体不同,没有确定的轨道。
【温馨提示】
1.原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析,通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。人类认识原子的历史是漫长的,也是无止境的。
2.目前,科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展,人类对原子的认识过程还会不断深化。
3.原子结构模型的演变过程对我们有何启示:①化学认识发展的形式与科学认识发展的形式一样,都是继承、积累、突破和革命;②实验方法是科学研究的一种重要方法,实验手段的不断进步是化学发展的一个关键;③科学研究、科学发现是无止境的。
▉考点02 原子核的构成
1.原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的,原子核又是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。
2.质量数:将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数值,加起来所得的数值。
3.原子的表示符号:X表示质子数是Z,质量数为A的一种X原子。
4.两个主要关系
(1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
(2)电性关系:原子:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数;
阴离子:质子数=核外电子数-电荷数;阳离子:质子数=核外电子数+电荷数。
【温馨提示】
1.原子的结构
(1)原子是由原子核以及核外电子组成的,而原子核又由质子和中子构成。
(2)相对于原子而言,原子核的体积很小,电子都在核外进行高速运动。
(3)原子的质量几乎都集中在原子核上,电子的质量可以忽略,而质子和中子的质量近似相等。+c
2.baX、X、Xd+、Xe中各个字母的含义
(1)a表示元素X的质子数;②b表示元素X的质量数;③+c表示元素X的化合价为+c。
(2)d+表示该离子带有d个单位的正电荷;⑤e表示1个分子中含有e个X原子。 X
A
Z
X
A
Z
(3)根据质量数的定义,我们可以用 的形式来表示一个特定的原子,即 表示具有Z个质子,Z个电子和(A-Z)个中子的原子。如12C表示具有6个质子、6个电子、6个中子的碳原子。
▉考点03 核素 同位素
1.元素、核素、同位素的概念辨析
元 素
核 素
同位素
概
念
具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素
范
围
宏观概念,对同类原子而言,既有游离态又有化合态
微观概念,对某种元素的一种原子而言
微观概念,对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类
联系
特
性
主要通过形成的单质或化合物来体现
不同的核素可能质子数相同,或中子数相同,或质量数相同,或各数均不相同
同位素(之间)质量数不同,化学性质基本相同
实
例
氢元素、氧元素
H、H、N、C、
Mg是不同的核素
H、H、H为氢元素的同位素
2.氢元素的三种核素比较
H(氕)
H(氘)
H(氚)
俗称
-
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
3.同位素的应用
(1)14C在考古工作中用于测定文物的年代;
(2)U用于制造原子弹、核发电;
(3)H、H用于制造氢弹;
(4)放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。
▉考点04 原子核外电子排布
1.电子层与其电子的能量
各电子层(由内到外)
序号(n)
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
与原子核的距离
由近到远
能量
由低到高
2.原子核外电子排布的一般规律
(1)能量规律(能量最低原理):核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上,然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。
(2)数量规律
①每层最多容纳2n2个电子;
②最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个);
③次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。
3.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
(1)原子结构示意图:
①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。
②用弧线表示电子层。
③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
④原子结构示意图中,核内质子数=核外电子数。
(2)离子结构示意图:
①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时,电子层数减少一层,形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同,每层上所排布的电子数也相同)。如
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时,形成和同周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。如
4.元素的化学性质与原子核外电子排布的关系
(1)元素的性质与原子的核外电子排布密切相关,元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子排布,元素的化合价的数值也与原子的电子层结构特别是最外层电子数有关。
钠、镁、铝等活泼金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子,化合价常显正价,且正化合价=失电子数=最外层电子数。
(2)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,通常易得到电子,在化合物中化合价常显负价,且负化合价=-(得电子数)=最外层电子数-8。
【温馨提示】
1.化合价和核外电子排布的关系
(1)活泼金属在反应中,一般失去电子,表现正化合价,失去n个电子,显+n价。化合价数值=1个原子失去电子的数目
(2)活泼非金属在反应中,一般得到电子,表现负化合价,得到n个电子,显-n价。最低负化合价=达到稳定结构所得电子数目
2.稳定结构与不稳定结构
(1)稳定结构:原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态,既不容易失去电子又不容易得到电子,化学性质稳定(如He、Ne、Ar)。
(2)不稳定结构:原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构(如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素)。
3.原子和简单离子的结构示意图
(1)原子结构示意图(以钠原子为例)
(2)离子结构示意图:原子得到或失去一定数目的电子形成阴离子或阳离子,原子核不发生改变。因此,简单离子可用离子结构示意图表示其核外电子排布,如Cl-: Na+:
(3)原子和离子中微粒间的数量关系:
①原子:核外电子数=质子数=核电荷数。如N原子,核外电子数为7
②阳离子:核外电子数=质子数-所带电荷数。如Na+的结构示意图:,核外电子数为10
③阴离子:核外电子数=质子数+所带电荷数。如S2-的结构示意图:,核外电子数为18
1.描述电子在原子核外空间具有确定半径的轨道上绕核进行高速圆周运动的原子模型是( )
A.玻尔电子分层排布模型 B.量子力学模型
C.汤姆逊“葡萄干布丁”模型 D.卢瑟福核式模型
2.金属钛有“生物金属”之称。下列有关Ti和Ti的说法正确的是( )
A.Ti和Ti原子中子数相同 B.Ti和Ti属于同位素
C.Ti和Ti的化学性质不同 D.Ti和Ti为同一种核素
3.中共有x个电子、R原子的质量数为A,则中含有质子的物质的量为( )
A. B.
C. D.
4.由电子层结构为、n均大于0的原子构成的单质,与盐酸反应有可燃性气体生成。该结构中n和m的关系,正确的是( )
A.m>n B.0<N<10
C.m=10-n D.m<4
5.下列叙述正确的是( )
A.电子的能量越低,运动区域离核越远
B.电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下一层
C.稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D.当M层是最外层时,最多可排布18个电子
6.某粒子的结构示意图为 ,关于该粒子的说法正确的是( )
A.核电荷数为18 B.核外有3个电子层
C.属于非金属元素的原子 D.在化学反应中易得1个电子
7.在第n电子层中,当它作为原子的最外电子层时,最多容纳的电子数与n-1层相同,当它作为原子的次外层时,其电子数比n+1层最少能多10个,则此电子层是( )
A.K层 B.M层 C.L层 D.N层
8.某短周期元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,那么该原子( )
A.有3个电子层 B.有2个电子层
C.最外层电子数是8 D.核电荷数是10
9.下面叙述不正确的是( )
A.S2-的结构示意图 B.的电子数为136
C.质子数为35、中子数为45的溴原子:Br D.Ti的中子数是26
10.下列微粒中,电子层结构(核外电子排布情况)完全相同的是( )
A.S2-、Cl、K B.Cl-、Br-、I-
C.Na+、Mg、F- D.O2-、Na+、Mg2+
11.我国在可控核聚变领域走在世界的前列,理想的核聚变反应之一为。下列说法正确的是( )
A.X中含有2个中子 B.、互为同分异构体
C.易与反应 D.等质量的、体积比为2∶3
12.下列说法中正确的是( )
A.某单核微粒的核外电子排布如图所示,则该微粒一定是氩原子
B.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C.NH与H3O+具有相同的质子数和电子数
D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
13.核内中子数为N的R2+的质量数为A,R2+与16O所形成的W g氧化物中所含质子的物质的量为( )
A. (A-N+8) mol B.(A-N+10) mol
C.(A-N+8) mol D.(A-N+6) mol
14.He是核聚变的重要原料,主要存在于月球上,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a g,一个He原子的质量为b g,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 g·mol-1
15.用X表示原子:
(1)中性原子的中子数N= ________________。
(2)写出表示含有8个质子,10个中子的原子的化学符号: _______________________。
(3)AXn+共有x个电子,则该阳离子的中子数N=_________________。
(4)AXn-共有x个电子,则该阴离子的中子数 N=__________________。
(5)12C16O2分子中的中子数N=_________________。
(6)A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则n g A2-所含电子的物质的量为_______________。
16.(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在_______________的电子层里,然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里,即按K→L→M→N……顺序排列。
(2)电子层最多容纳的电子数
①第n层最多容纳_______个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为_______。
②最外层电子数目最多不能超过_______个(K层为最外层时不能超过_______个)。
③次外层最多能容纳的电子数不超过_______个。
17.已知几种元素的性质或原子结构的相关叙述如表所示,回答下列问题。
元素编号
元素性质或原子结构的相关叙述
T
失去一个电子后形成与Ne相同的核外电子排布
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
其某种单质是空气的主要成分,也是最常见的助燃剂
Z
原子核外有3个电子层,最外层比次外层少1个电子
(1)元素X的一种同位素用作相对原子质量的标准, 这种同位素的原子符号是_____________。X的另一种同位素可用来测定文物所属年代,这种同位素的原子符号是________________。
(2)Y形成的另一种单质,主要存在于地球的平流层中,被称作地球生物的保护伞,该单质的化学式是_____________。
(3)元素Z在海水中含量非常高,海水中含Z元素的化合物主要是_______________(填化学式),电离方程式为________________________。
(4)画出T的原子结构示意图:_____________。
(5)由X元素组成的单质在Y元素组成的常见单质中燃烧,生成的产物是_____________。
18.近年来,科学家通过粒子加速器进行了一周的实验,获得了6个非常罕见的Fe原子,接着,科学家又使用特制的测量仪器观测到,这6个原子中有4个发生了衰变,这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式,即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题:
(1)Fe原子的核内中子数为___________,该原子的核外电子数为___________。
(2)以下关于Fe的叙述正确的是___________(填序号)。
A.Fe与Fe是两种核素 B.科学家获得了一种新元素
C.Fe的衰变不是化学变化 D.这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe
(3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应,他的判断依据是___________。
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专题08 原子结构与性质
考点01 人类认识原子结构的历程
考点02 原子核的构成
考点03 核素 同位素
考点04 原子核外电子排布
▉考点01 人类认识原子结构的历程
德谟克利特(古希腊):古代原子学说——认为万物都是由间断的、不可分割的微粒即原子构成的,
原子的结合和分离是万物变化的根本原因。
道尔顿(英国):近代原子学说——原子学说,他认为原子是实心球体,原子不能被创造,也不能被毁灭,
在化学变化中不可再分割并保持本性不变。
汤姆生(英国):“葡萄干面包式”的原子结构模型——1897年发现了原子中存在电子,他认为原子是由更
小的微粒构成的,使人们认识到原子是可以再分的。
卢瑟福(英国):带核原子结构模型——根据α粒子散射现象,指出原子是由原子核和核外电子构成的,原
子核带正电荷,它几乎集中了原子的全部质量,但只占有很小的
体积,核外电子带负电荷,在原子核周围空间作高速运动。
玻尔(丹麦):轨道原子结构模型——原子核外电子在原子核外空间内一系列稳定的轨道上绕核作高速运
动,每个轨道都具有一个确定的能量值,运动时,既不放出能量,
也不吸收能量。
薛定谔(奥地利):电子云模型——20世纪末和21世纪初,电子在原子核外很小的空间内做高速运动,其运动规律与一般物体不同,没有确定的轨道。
【温馨提示】
1.原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析,通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。人类认识原子的历史是漫长的,也是无止境的。
2.目前,科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展,人类对原子的认识过程还会不断深化。
3.原子结构模型的演变过程对我们有何启示:①化学认识发展的形式与科学认识发展的形式一样,都是继承、积累、突破和革命;②实验方法是科学研究的一种重要方法,实验手段的不断进步是化学发展的一个关键;③科学研究、科学发现是无止境的。
▉考点02 原子核的构成
1.原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的,原子核又是由质子和中子构成的,质子带正电,中子不带电。
2.质量数:将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数值,加起来所得的数值。
3.原子的表示符号:X表示质子数是Z,质量数为A的一种X原子。
4.两个主要关系
(1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
(2)电性关系:原子:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数;
阴离子:质子数=核外电子数-电荷数;阳离子:质子数=核外电子数+电荷数。
【温馨提示】
1.原子的结构
(1)原子是由原子核以及核外电子组成的,而原子核又由质子和中子构成。
(2)相对于原子而言,原子核的体积很小,电子都在核外进行高速运动。
(3)原子的质量几乎都集中在原子核上,电子的质量可以忽略,而质子和中子的质量近似相等。+c
2.baX、X、Xd+、Xe中各个字母的含义
(1)a表示元素X的质子数;②b表示元素X的质量数;③+c表示元素X的化合价为+c。
(2)d+表示该离子带有d个单位的正电荷;⑤e表示1个分子中含有e个X原子。 X
A
Z
X
A
Z
(3)根据质量数的定义,我们可以用 的形式来表示一个特定的原子,即 表示具有Z个质子,Z个电子和(A-Z)个中子的原子。如12C表示具有6个质子、6个电子、6个中子的碳原子。
▉考点03 核素 同位素
1.元素、核素、同位素的概念辨析
元 素
核 素
同位素
概
念
具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称
具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子或同一种元素的不同核素
范
围
宏观概念,对同类原子而言,既有游离态又有化合态
微观概念,对某种元素的一种原子而言
微观概念,对某种元素的原子而言。因同位素的存在而使原子种类多于元素种类
联系
特
性
主要通过形成的单质或化合物来体现
不同的核素可能质子数相同,或中子数相同,或质量数相同,或各数均不相同
同位素(之间)质量数不同,化学性质基本相同
实
例
氢元素、氧元素
H、H、N、C、
Mg是不同的核素
H、H、H为氢元素的同位素
2.氢元素的三种核素比较
H(氕)
H(氘)
H(氚)
俗称
-
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
3.同位素的应用
(1)14C在考古工作中用于测定文物的年代;
(2)U用于制造原子弹、核发电;
(3)H、H用于制造氢弹;
(4)放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。
▉考点04 原子核外电子排布
1.电子层与其电子的能量
各电子层(由内到外)
序号(n)
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
与原子核的距离
由近到远
能量
由低到高
2.原子核外电子排布的一般规律
(1)能量规律(能量最低原理):核外电子总是尽可能先排布在能量最低的电子层上,然后依次由内向外排布在能量较高的电子层上。
(2)数量规律
①每层最多容纳2n2个电子;
②最外层电子数目不超过8个(K层为最外层时不超过2个);
③次外层电子数目不超过18个,倒数第三层电子数目不超过32个。
3.核外电子排布的表示方法——原子结构示意图
(1)原子结构示意图:
①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。
②用弧线表示电子层。
③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。
④原子结构示意图中,核内质子数=核外电子数。
(2)离子结构示意图:
①当主族中的金属元素原子失去最外层所有电子变为离子时,电子层数减少一层,形成与上一周期稀有气体元素原子相同的电子层结构(电子层数相同,每层上所排布的电子数也相同)。如
②非金属元素的原子得电子形成简单离子时,形成和同周期稀有气体元素原子相同的电子层结构。如
4.元素的化学性质与原子核外电子排布的关系
(1)元素的性质与原子的核外电子排布密切相关,元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子排布,元素的化合价的数值也与原子的电子层结构特别是最外层电子数有关。
钠、镁、铝等活泼金属元素原子最外层电子数一般小于4,较易失去电子,化合价常显正价,且正化合价=失电子数=最外层电子数。
(2)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4,通常易得到电子,在化合物中化合价常显负价,且负化合价=-(得电子数)=最外层电子数-8。
【温馨提示】
1.化合价和核外电子排布的关系
(1)活泼金属在反应中,一般失去电子,表现正化合价,失去n个电子,显+n价。化合价数值=1个原子失去电子的数目
(2)活泼非金属在反应中,一般得到电子,表现负化合价,得到n个电子,显-n价。最低负化合价=达到稳定结构所得电子数目
2.稳定结构与不稳定结构
(1)稳定结构:原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态,既不容易失去电子又不容易得到电子,化学性质稳定(如He、Ne、Ar)。
(2)不稳定结构:原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构(如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素)。
3.原子和简单离子的结构示意图
(1)原子结构示意图(以钠原子为例)
(2)离子结构示意图:原子得到或失去一定数目的电子形成阴离子或阳离子,原子核不发生改变。因此,简单离子可用离子结构示意图表示其核外电子排布,如Cl-: Na+:
(3)原子和离子中微粒间的数量关系:
①原子:核外电子数=质子数=核电荷数。如N原子,核外电子数为7
②阳离子:核外电子数=质子数-所带电荷数。如Na+的结构示意图:,核外电子数为10
③阴离子:核外电子数=质子数+所带电荷数。如S2-的结构示意图:,核外电子数为18
1.描述电子在原子核外空间具有确定半径的轨道上绕核进行高速圆周运动的原子模型是( )
A.玻尔电子分层排布模型 B.量子力学模型
C.汤姆逊“葡萄干布丁”模型 D.卢瑟福核式模型
【答案】 A
【解析】 A.玻尔电子分层排布模型描述电子在原子核外空间具有确定半径的轨道上绕核进行高速圆周运动,A项正确;B.量子力学模型:电子是一种微观粒子,在原子如此小的空间(直径约10⁻¹⁰m)内运动,核外电子的运动与宏观物体运动不同,没有确定的方向和轨迹,只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会(几率)的大小,B项错误;C.汤姆逊“葡萄干布丁”模型:原子呈圆球状充斥着正电荷,而带负电荷的电子则像一粒粒葡萄干一样镶嵌其中,C项错误;D.卢瑟福核式模型:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间里绕着核旋转,这一模型也被称为“行星模型”,D项错误;故选A。
2.金属钛有“生物金属”之称。下列有关Ti和Ti的说法正确的是( )
A.Ti和Ti原子中子数相同 B.Ti和Ti属于同位素
C.Ti和Ti的化学性质不同 D.Ti和Ti为同一种核素
【答案】B
【解析】A. Ti和Ti原子中质子数为22相同,中子数不相同,分别为26、28,故A错误;B. Ti和Ti原子中质子数为22相同,中子数不相同,属于同位素,故B正确;C. Ti和Ti原子中质子数为22相同,价电子数相同,化学性质相同,故C错误;D. Ti和Ti为同中子数不同的两种核素,故D错误;故选B。
3.中共有x个电子、R原子的质量数为A,则中含有质子的物质的量为( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】中共有x个电子、R原子的质量数为A,则的摩尔质量为(A+48)g/mol, 的质子数等于其电子数减去所带负电荷数,为x-a,则中含有质子的物质的量为,故D正确;故答案为:D。
4.由电子层结构为、n均大于0的原子构成的单质,与盐酸反应有可燃性气体生成。该结构中n和m的关系,正确的是( )
A.m>n B.0<N<10
C.m=10-n D.m<4
【答案】D
【解析】A项、m为最外层电子数,取值小于4,n=10+m,所以m<n,故A错误;B项、n为质子数,则n=10+m,因为该元素的原子形成的单质可以和盐酸反应,说明该单质为金属单质,不能是稀有气体,所以n>10,故B错误;C项、根据原子结构示意图可知n=10+m,则m=n-10,故C错误;D项、短周期中,由质子数为n,M层上电子数是m的原子构成的单质,与盐酸反应有可燃性气体生成,则该单质在第三周期,与盐酸反应生成氢气,所以可能为Na、Mg、Al,所以m<4,故D正确;故选D。
5.下列叙述正确的是( )
A.电子的能量越低,运动区域离核越远
B.电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下一层
C.稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D.当M层是最外层时,最多可排布18个电子
【答案】B
【解析】A.电子的能量越低,运动区域离核越近,电子的能量越高,运动区域离核越远,A错误;B.电子在核外排列时,根据能量最低原理,电子先排能量低的然后排能量高的,所以电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再填充下一层,B正确;C.氦为稀有气体元素,其最外层只有2个电子,C错误;D.由电子的排布规律可知,M层最多排18个电子,但为最外层时,最多可排8个电子,D错误;答案选B。
6.某粒子的结构示意图为 ,关于该粒子的说法正确的是( )
A.核电荷数为18 B.核外有3个电子层
C.属于非金属元素的原子 D.在化学反应中易得1个电子
【答案】B
【解析】A.由结构示意图可知该粒子的质子数为17,则核电荷数为17,A错误;B.由结构示意图可知该粒子核外有3个电子层,B正确;C.由结构示意图可知该粒子的质子数为17,电子数为18,是氯元素的离子,则属于非金属元素的离子,C错误;D.由结构示意图可知该粒子的核外电子数为18,最外层有8个电子,属于8电子稳定结构,不能得电子,D错误;故选B。
7.在第n电子层中,当它作为原子的最外电子层时,最多容纳的电子数与n-1层相同,当它作为原子的次外层时,其电子数比n+1层最少能多10个,则此电子层是( )
A.K层 B.M层 C.L层 D.N层
【答案】B
【解析】n作为最外层电子时,最多只能容纳8个电子,所以n-1层为8个电子,为L层,则n应该为M层;若n为次外层,则n+1为最外层,次外层电子数最多为10+8=18,则进一步证明了n为M层;
故答案为B。
8.某短周期元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍,那么该原子( )
A.有3个电子层 B.有2个电子层
C.最外层电子数是8 D.核电荷数是10
【答案】B
【解析】某短周期元素原子的最外层电子数是次外层电子数的3倍,则该原子只能有2个电子层,最外层电子数为6,核电荷数为8,为氧元素,选项B正确,故答案为B。
9.下面叙述不正确的是( )
A.S2-的结构示意图 B.的电子数为136
C.质子数为35、中子数为45的溴原子:Br D.Ti的中子数是26
【答案】B
【解析】A.硫原子得到2个电子形成硫离子,S2-的结构示意图,A正确;B.核素的表示方法为:元素符号左下角为质子数,左上角为质量数,原子中质子数=电子数,的电子数为56-2=54,B错误;C.质子数为35、中子数为45的溴原子质量数为35+45=80:Br,C正确;D.中子数=质量数-质子数,Ti的中子数是48-22=26,D正确;故选B。
10.下列微粒中,电子层结构(核外电子排布情况)完全相同的是( )
A.S2-、Cl、K B.Cl-、Br-、I-
C.Na+、Mg、F- D.O2-、Na+、Mg2+
【答案】D
【解析】A.S2-、Cl、K的结构示意图分别为:、、,故电子层结构(核外电子排布情况)不完全相同,A不符合题意;B.Cl-、Br-、I-分别是第3周期、第四周期、第五周期元素,故核外分别有3个、4个、5个电子层,故电子层结构(核外电子排布情况)完全不相同,B不符合题意;C.Na+、Mg、F-的结构示意图分别为:、、,故电子层结构(核外电子排布情况) 不完全相同,C不符合题意;D.O2-、Na+、Mg2+的结构示意图分别为:、、,故电子层结构(核外电子排布情况) 完全相同,D符合题意;故答案为:D。
11.我国在可控核聚变领域走在世界的前列,理想的核聚变反应之一为。下列说法正确的是( )
A.X中含有2个中子 B.、互为同分异构体
C.易与反应 D.等质量的、体积比为2∶3
【答案】C
【解析】A.由质量守恒原理知,X是2H,核内有1个中子,A项错误;B.3H、2H互为同位素,B项错误;C.H2可在Cl2中燃烧,光照时两者混合可发生爆炸,C项正确;D.由于温度、压强不确定,故等质量的3H2、2H2体积关系无法确定,D项错误。故选C。
12.下列说法中正确的是( )
A.某单核微粒的核外电子排布如图所示,则该微粒一定是氩原子
B.最外层只有1个电子的元素一定是金属元素
C.NH与H3O+具有相同的质子数和电子数
D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素的原子容易失去电子成为阳离子
【答案】C
【解析】A.该微粒不一定是原子,如x=17时为氯离子,x=19时为钾离子,A错误;B.H原子的最外层只有1个电子,但H不是金属元素,B错误;C.NH与H3O+所含质子数均为11,电子数均为10,C正确;D.最外层电子数是次外层电子数2倍的元素为C元素,C原子既不容易失电子也不容易得电子,D错误;综上所述答案为C。
13.核内中子数为N的R2+的质量数为A,R2+与16O所形成的W g氧化物中所含质子的物质的量为( )
A. (A-N+8) mol B.(A-N+10) mol
C.(A-N+8) mol D.(A-N+6) mol
【答案】 A
【解析】 R2+带2个单位正电荷,所以其氧化物的化学式为RO,该氧化物的摩尔质量为(A+16) g·mol-1,W g该氧化物的物质的量为 mol;核内中子数为N的R2+的质量数为A,所以质子数为A-N,1 mol氧化物中含有(A-N+8) mol质子,所以W g该氧化物中所含质子的物质的量为(A-N+8) mol,A符合题意。
14.He是核聚变的重要原料,主要存在于月球上,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a g,一个He原子的质量为b g,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 g·mol-1
【答案】 C
【解析】 He的中子数为3-2=1,He的中子数为4-2=2,He比He少1个中子,故A错误;He的相对原子质量为=,故C正确;He的摩尔质量在数值上与1 mol原子的质量相同,则其摩尔质量为bNA g·mol-1,故D错误。
15.用X表示原子:
(1)中性原子的中子数N= ________________。
(2)写出表示含有8个质子,10个中子的原子的化学符号: _______________________。
(3)AXn+共有x个电子,则该阳离子的中子数N=_________________。
(4)AXn-共有x个电子,则该阴离子的中子数 N=__________________。
(5)12C16O2分子中的中子数N=_________________。
(6)A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则n g A2-所含电子的物质的量为_______________。
【答案】A-Z A-x-n A-x+n 22 n(m-x+2)/m
【解析】用X表示原子,A是质量数,Z是质子数,
(1)中性原子的中子数N= A-Z,答案为:A-Z;
(2)含有8个质子,10个中子的原子为氧元素的同位素原子,其质量数为18,其化学符号为:,答案为;
(3)AXn+共有x个电子,因为失去了n个电子,则AX原子的电子数为x+n,其中子数为N=A-x-n,答案为:A-x-n;
(4)AXn-共有x个电子,因为得到了n个电子,则AX原子的电子数为x-n,其中子数为N=A-x+n,答案为A-x+n;
(5)12C16O2分子中12C的中子数为6,16O的中子数为8,则12C16O2分子中的中子数N=6+8×2=22,答案为22;
(6)A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则其质子数为m-x,而A原子又得到2个电子,所以A2-的电子总数为m-x+2,则n g A2-所含电子的物质的量为n(m-x+2)/m mol,答案为n(m-x+2)/m;
16.(1)能量最低原理
核外电子总是优先排布在_______________的电子层里,然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里,即按K→L→M→N……顺序排列。
(2)电子层最多容纳的电子数
①第n层最多容纳_______个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为_______。
②最外层电子数目最多不能超过_______个(K层为最外层时不能超过_______个)。
③次外层最多能容纳的电子数不超过_______个。
【答案】(1)能量最低
(2)2n2 2、8、18、32 8 2 18
【解析】(1)核外电子总是首先排布在离核近、能量低的电子层上,因此核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里,故答案为:能量最低;
(2)①第n层最多可容纳的电子数为2n2,K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32,故答案为:2n2;2、8、18、32;②各电子层最多容纳的电子数为2n2,最外层电子数不超过8个,K层为最外层时不超过2个,故答案为:8;2;③次外层电子数不超过18个,故答案为:18。
17.已知几种元素的性质或原子结构的相关叙述如表所示,回答下列问题。
元素编号
元素性质或原子结构的相关叙述
T
失去一个电子后形成与Ne相同的核外电子排布
X
最外层电子数是次外层电子数的2倍
Y
其某种单质是空气的主要成分,也是最常见的助燃剂
Z
原子核外有3个电子层,最外层比次外层少1个电子
(1)元素X的一种同位素用作相对原子质量的标准, 这种同位素的原子符号是_____________。X的另一种同位素可用来测定文物所属年代,这种同位素的原子符号是________________。
(2)Y形成的另一种单质,主要存在于地球的平流层中,被称作地球生物的保护伞,该单质的化学式是_____________。
(3)元素Z在海水中含量非常高,海水中含Z元素的化合物主要是_______________(填化学式),电离方程式为________________________。
(4)画出T的原子结构示意图:_____________。
(5)由X元素组成的单质在Y元素组成的常见单质中燃烧,生成的产物是_____________。
【答案】(1)12C 14C (2)O3 (3)NaCl NaCl===Na++Cl-
(4) (5)CO2或CO
【解析】由题意可知T是Na,X是C,Y是O,Z是Cl。
(1)12C作为相对原子质量的标准,14C用于测定文物所属年代。
(2)O3主要存在于地球的平流层中。
(5)碳在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳,完全燃烧生成二氧化碳。
18.近年来,科学家通过粒子加速器进行了一周的实验,获得了6个非常罕见的Fe原子,接着,科学家又使用特制的测量仪器观测到,这6个原子中有4个发生了衰变,这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式,即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题:
(1)Fe原子的核内中子数为___________,该原子的核外电子数为___________。
(2)以下关于Fe的叙述正确的是___________(填序号)。
A.Fe与Fe是两种核素 B.科学家获得了一种新元素
C.Fe的衰变不是化学变化 D.这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe
(3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应,他的判断依据是___________。
【答案】(1)19 26 (2)AC
(3)Fe与Fe的核外电子数相同,化学性质几乎完全相同
【解析】(1)Fe的中子数=质量数-质子数=45-26=19,电子数=质子数=26。
(2)Fe与Fe的质子数相同,属同一元素Fe元素,但中子数不同,是两种不同的核素,A正确;Fe元素不是一种新元素,B错误;Fe衰变后变为质子数为24的新原子,原子核发生了变化,不是化学变化,因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质的,C正确;Fe衰变放出两个质子后变为Fe,D错误;故选AC。
(3)Fe与Fe的核外电子数相同,化学性质几乎完全相同
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