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第09讲 原子结构与元素周期表
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暑期启航·目标明确:暑期提前规划学习任务,明确阶段目标与提升路径
新知先修·体系构建:提前预习核心知识内容,梳理知识脉络,搭建完整框架
重点突破·方法培优:聚焦重难点知识突破,提炼解题思路,培养高效方法
典例精研·即时提升:精选典型例题深度讲解,掌握解题规律,实现即时提升
分层精练·培优拓展:基础巩固与培优拓展结合,分层训练提升综合应用能力
1.认识原子的构成,掌握原子核外电子排布规律,能正确书写 1–20 号元素原子结构示意图。
2.理解元素周期表的结构,区分周期、主族、副族,能根据原子序数确定元素在周期表中的位置。
3.结合原子结构,认识碱金属、卤族元素的性质递变规律,建立结构决定性质的化学观念。
4.了解核素、同位素的概念,区分元素、核素、同位素,能判断简单微粒间的关系
重点01 原子的表示方法、质量数及原子结构
1、原子的表示方法:
表示方法:
的含义
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子
2、质量数
(1)概念:原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值后相加所得的数值
(2)构成原子的微粒间的两个关系
①质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) ②质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
3、符号中各个字母的含义:
4、构成原子的微粒及作用
5、原子和离子中微粒间的数量关系
(1)原子:核外电子数=______=________,如N原子:
(2)阳离子:核外电子数=质子数-所带电荷数,如Na+:
(3)阴离子:核外电子数=质子数+所带电荷数,如S2-:
6、核外电子排布的一般规律
(1)“分层”是指核外电子分层排布。
(2)“一低”是指核外电子按照能量最低原则排布。一般情况下,核外电子总是尽可能先从能量最低的电子层排起,即由内向外,最先排布在K层,当K层排满后再排L层,当L层排满后再排M层。
(3)“三不超”是指各电子层容纳电子数的规律。各电子层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数),原子核外最外层电子不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层电子不超过______个,倒数第3层电子不超过32个。
【方法技巧】
①原子核外电子排布的各项规律是相互联系、相互制约的,不能孤立地理解,即任一原子的核外电子排布必须同时满足所有规律。 如M层不是最外层时,其容纳电子数最多为18,当M层为最外层时,其容纳电子数最多为8。
②从M层(第三层)开始,核外电子并不是排满一层后再排下一电子层,即M层还没有排满(即达到最多容纳的电子数),电子就开始在N层(第四层)排布。如K原子M层排8个电子,N层排1个电子。
重点02 元素、核素、同位素
1.元素
元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的同一类原子的总称。由此可知同种元素原子的原子核内质子数一定相同,但中子数不一定相同。例如氢元素原子的原子核内质子数与中子数的情况如下表:
元素名称
原子核
原子名称
原子符()
质子数(Z)
中子数(N)
氢
1
0
氕
1
1
氘
或D
1
2
氚
或T
2.核素
表示方法
含义
具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。“核素”属于微观概念,界定的是一种原子,核素既论种类又论个数,它由质子数和中子数共同决定,即原子核内质子数相同、中子数不同的原子不是同种核素,例 如:、、、、、各为一种核素。
3.同位素
含义
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同核素互称为同位素),如:、、三种核素互为同位素。
特点
①位置:质子数相同,故元素符号相同,在周期表中占据同一位置。
②构成:相同的质子数,不同的中子数。
③性质:同位素的原子核外电子层结构相同,因此化学性质几乎相同;因质量数不同,物理性质略有差异。
④存在:天然存在的同位素,相互之间保持一定的比率。
应用
①在考古工作中用于测定文物的年代;
②用于制造原子弹、核能发电;
③、用于制造氢弹等;
④放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。
4.元素、核素、同位素的区别与联系
元素
核素
同位素
本质
质子数相同的一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的相互称谓
范畴
同类原子,存在游离态、化合态两种形式
原子
原子
特性
只有种类,没有个数
化学反应中的最小微粒
化学性质几乎完全相同
决定因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
举例
O、O、O2-都属氧元素
H、H、H、K、Ca属于5种不同核素
U、U、U互为同位素
联系
【方法技巧】
①绝大多数元素都包含多种核素,如氢元素存在、、三种核素。
②不能利用质量数确定核素的种类,如、的质量数相同,但它们属于两种不同核素。
③核素的质子数不能等于0,而中子数可以等于0,如。
重点03 元素周期表
一、元素周期表的编排原则
1、元素周期表的发展历程
诞生⇒1869年,俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表
↓
依据⇒按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列,将化学性质相似的元素放在同一纵行
↓
意义⇒揭示了化学元素间的内在联系,成为化学发展史上的重要里程碑之一
↓
发展⇒随着科学的发展,元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
↓
现行⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后,编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数,形成现行的元素周期表
2、元素周期表的编排原则
(1)横行原则:把电子层数目相同的元素,按原子序数递增的顺序________排列
(2)纵行原则:把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排列
(3)原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号
(4)原子序数与元素的原子结构之间的关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
二.周期
数目
现行的元素周期表中有7个横行,每个横行各为一个周期,共7个周期,自上而下依次称为第一、二、三、四、五、六、七周期。
特点
同一周期中,元素原子的电子层数相同,且电子层数等于周期序数,从左到右原子序数递増。
周期分类及元素的种数
7个周期分为短周期(第一、二、三周期)和长周期(第四、五、六、七周期),7个周期中元素的种类不完全相同,其中第一周期含2种元素,第二、三周期各含8种元素,第四、五周期各含18种元素,第六、七周期各含32种元素,总共118种元素。
三.族
(1)含义:把最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序,从上至下排成的纵行,叫做一个族
(2)数目:元素周期表18个纵行中,除中间8、9、10三个纵行为一族外,其余每一纵行为一族,即:有______个族
(3)特点:主族元素的族序数=该主族元素原子的最外层电子数
(4)分类:现在常用的元素周期表有18个纵行,它们被划分为16个族,包括7个主族,7个副族,1个第Ⅷ族(其中第8、9、10这3个纵行称为第Ⅷ族),1个0族。详细情况见下图:
【方法技巧】
①各周期元素归类
类别
周期序数
起止元素
原子序数
所含元素种数
短周期
1
H~He
1~2
2
2
Li~Ne
3~10
8
3
Na~Ar
11~18
8
长周期
4
K~Kr
19~36
18
5
Rb~Xe
37~54
18
6
Cs~Rn
55~86
32
7
Fr~Og
87~118
32
②常见族元素的特别名称
第I A族(氢除外)碱金属元素;第IIA族:碱土金属元素;第VIIA族:卤族元素;0族:稀有气体元素。
③元素周期表中纵列与族序数的关系
元素周期表中共有18个纵列,16个族。其中有7个主族、7个副族、1个第VIII族、1个0族。7个主族(第I A族~第VIIA族)从左向右依次为第 1、2、13、14、15、16、17纵列;7个副族(第IIIB族~第VIIB族、第IB族~第IIB族)从左向右依次为第3、4、5、6、7、11、12纵列(其中第3纵列的第IIIB族因包含镧系、锕系元素,所含元素种类最多,有32种);第VIII族包含第8、9、10纵列;0族为第18纵列。
列数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
类别
主族
副族
第VIII族
副族
主族
0族
名称
IA
IIA
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
VIII
IB
IIB
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0
④元素周期表记忆口诀
横行叫周期,现有一至七;三四分长短,四长副族现, 竖列称作族,总共十六族; VIII族最特殊,三列是一族; 二三分主副,先主后副族; 镧锕各十五,均属IIIB族。
重点04 电子总数或质子总数相同的粒子
电子总数或质子总数相同的微粒可以是分子、原子,也可以是离子;可以是单核微粒,也可以是多核微粒。
1.电子总数相同的粒子
10电子微粒
18电子微粒
2电子微粒
2.质子总数相同的粒子
离子
9质子
F-、OH-、NH2-
11 质子
Na+、H3O+、NH4+
17质子
Cl-、HS-等
寻找具有相同质子数的离子时,常以单核离子为基础,通过其相邻元素氢化物形成的离子来确定,如确定含9个质子的离子,以F-为基础,然后确定8 + 1 (质子数分别为8、1 的两种原子)形成的离子、7 + 2(质子数分别为7、2的两种原子)形成的离子等。
分子
14质子
N2、CO
16质子
S和O2等
质子数相同的分子,其电子数也相同,因此记忆时可通过联想法:如判断与N2具有相同质子数的分子,以N的质子数7为中心,结合常见物质可确定双原子分子CO(质子数 6+8=7 +7)。
【方法技巧】
常见“几核几电子微粒”的说法中,微粒中含有几个原子,就为几核,如2核18电子的分子有HCl、F2;2核18 电子的离子有HS-、O22-;4核10电子的分子有NH3。
重点05 几种“相对原子质量”
概念
概念理解
原子质量
某元素一个原子的真实质量。例如一个原子的质量是2.657×10-26 kg
原子的相对原子质量
一个原子的质量与一个原子质量的1/12的比值
原子的近似相对原子质量(质量数)
原子核内质子数与中子数之和。例如的质量数为18
元素的相对原子质量
元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的百分比乘积的加和。计算公式为Ar=Ar(A)·a% +Ar(B)·b% +…[其中,Ar(A)、Ar(B)分别为各核素的相对原子质量,a% 、b%分别为自然界中各核素的丰度或原子个数百分比,a% + b% +…=1]。元素周期表中外围电子层排布下方的数字就是元素的相对原子质量
元素的近似相对原子质量
Ar =Ar(A)·a% + Ar(B)·b% +…,该式中Ar(A)、 Ar(B)若用各核素的质量数代替即得元素的近似相对原子质量
考向01 原子结构
【典例01】(24-25高一上·甘肃武威·开学考试)甘肃金昌因盛产镍又称“镍都”。镍可用于制造钛镍形状记忆合金。如图为镍元素在周期表中的信息及原子结构示意图,下列叙述不正确的是
A.镍的相对原子质量为28 B.镍是第四周期元素
C.镍原子在化学反应中易失电子 D.镍是金属元素
【即时提升1-1】(25-26高一上·广西百色·开学考试)2024年,全球新能源汽车销量再创新高,高容量镍钴锰电池成为主流。下图为镍元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图,以下说法错误的是
A. B.镍原子核内有28个质子
C.镍元素属于金属元素 D.镍元素的相对原子质量为58.69
【即时提升1-2】(25-26高一上·湖北十堰·开学考试)镁有“国防金属”的美誉。在元素周期表中,镁元素的信息如下图所示,对图中信息解释不正确的是
A.原子序数为12 B.核外电子数为 24
C.元素符号为Mg D.相对原子质量为24.31
考向02 根据核外电子排布特征进行元素推断
【典例02】(25-26高一上·浙江温州·期末)下列有关原子结构的说法不正确的是
A.原子的质量主要集中在原子核上
B.离原子核从近到远的电子层分别用K、L、M、N、O、P、Q符号表示
C.在多电子原子中,离核较近区域内运动的电子能量较高
D.第层最多能容纳的电子数为
【即时提升2-1】(25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期末)元素X的原子有3个电子层,最外层有2个电子,则元素X在周期表中的位置
A.第三周期第IIA族 B.第三周期第VA族
C.第二周期第ⅢA族 D.第三周期第ⅡB族
【即时提升2-2】(25-26高一上·安徽·阶段检测)青花瓷的釉料中富含钴元素,使其呈现出独特的蓝色。现代仪器分析结果表明,其蓝色主要来自(钴蓝)。下列有关说法正确的是
A.钴蓝中钴元素的化合价为+3价
B.的核外电子排布为
C.钴元素的焰色试验现象为蓝色,这与青花瓷视觉呈现蓝色原理相同
D.青花瓷釉料在烧制过程中发生了复杂的物理变化和化学变化
考向03 元素周期表的结构及元素的位置确定
【典例03】(25-26高一上·陕西西安·期末)前四周期元素、、、、在元素周期表中的位置如图。下列说法正确的是
A.W原子的最外层有8个电子
B.、的最高正化合价等于其族序数
C.、原子序数之差为8
D.、原子核外均有3个电子层
【即时提升3-1】(25-26高一上·天津蓟州·期末)分类法是学习化学的重要方法,下列物质或变化对应的分类正确的是
选项
物质或变化
分类标准
A
、、
碱性氧化物
B
、、N、H
主族元素
C
铝合金、、
电解质
D
制漂白粉、作供氧剂、储氢合金储运
氧化还原反应
A.A B.B C.C D.D
【即时提升3-2】(25-26高一上·山西晋城·期末)熟悉元素周期表有助于学习元素化合物知识,下列说法错误的是
A.元素周期表有7个横行、18个纵列分别代表7个周期、16个族
B.在元素周期表的金属与非金属的分界线处可以找到半导体材料
C.制造催化剂的元素主要分布在元素周期表右下方的非金属元素区域
D.门捷列夫将元素按照相对原子质量大小排列,并将化学性质相似的元素放在一起,制出第一张元素周期表
考向04 元素、核素、同位素、同素异形体的比较
【典例04】(25-26高一上·黑龙江绥化·期末)和可作核反应堆最佳热载体,和用作高温堆减速剂。下列说法不正确的是
A.和互为同位素 B.和属于同种核素
C.和中质子总数相同 D.和中电子总数相同
【即时提升4-1】(25-26高一上·辽宁·期末)2025年11月,我国在钍基熔盐堆技术领域取得了重大突破,将我国储量丰富的稀土资源钍转化为高效核燃料铀,未来可不再依赖铀进口。这一过程的核心路径如图所示,下列说法正确的是
A.该过程为化学过程 B.、互为同素异形体
C.比多一个中子 D.和混在一起是混合物
【即时提升4-2】(24-25高一上·河北保定·期中)下列化学用语表示正确的是
A.与互为同位素
B.的电离方程式:
C.氯离子的结构示意图:
D.质子数为17、中子数为20的氯原子:
基础巩固
1.(25-26高一上·广西玉林·开学考试)下图表示宇宙飞船发动机内氢气和氧气燃烧生成水的微观过程。下列说法错误的是
A.氢气、氧气和水都是由分子构成的
B.氢气和氧气燃烧生成水的过程中,分子种类发生了改变
C.氢气和氧气燃烧生成水的过程中,原子种类没有发生改变
D.氢原子和氧原子保持水的化学性质
2.(25-26高一上·广东·期末)雷雨天闪电时空气中有生成。下列说法中,正确的是
A.和互为同位素
B.等物质的量的和含有相同的质子数
C.转化为是物理变化
D.同温同压下,等体积的和含有相同的分子数
3.(25-26高一上·广东广州·期末)广州美术馆大量使用了碲化镉(CdTe)发电玻璃。下列说法正确的是
A.和的质子数一定相等 B.的中子数比质子数多14个
C.的相对原子质量为128 D.与互为同位素
4.(25-26高一上·湖北孝感·期末)反应 可用于联合制碱。下列说法正确的是
A.氯离子的结构示意图:
B.18g含质子的物质的量为9mol
C.的摩尔质量:
D.的电离方程式:
5.(25-26高一上·安徽合肥·期末)用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.的溶液中含有的氮原子数为
B.高温下与足量的水蒸气充分反应,转移电子总数为
C.固体中含有的阴阳离子总数为
D.含有的中子数为
6.(25-26高一上·浙江杭州·期末)下列离子方程式书写正确的是
A.用醋酸和淀粉溶液检验加碘盐中的:
B.少量通入溶液中:
C.向二元弱酸溶液中滴入足量烧碱溶液:
D.向溶液滴加溶液至沉淀完全:
7.(25-26高一上·浙江杭州·期末)某中德联合研究小组设计制造了一种“水瓶”,用富勒烯()的球形笼子作“瓶体”,一种磷酸盐作“瓶盖”,恰好可将一个水分子关在里面。下列说法正确的是
A.“水瓶”、都是混合物
B.属于酸性氧化物
C.、互为同素异形体
D.一定条件下石墨转化为是化学变化,属于有单质参加的非氧化还原反应
8.(25-26高一上·浙江杭州·期末)雷雨天闪电时空气中有生成,下列说法中,正确的是
A.和互为同位素
B.等质量和含有的质子数目不同
C.和化学性质相似
D.在相同的温度和压强下,气体体积相等的和含有相同数目的原子
9.(25-26高一上·浙江杭州·期末)劳动创造美好生活,化学知识在不同职业中有着广泛应用。以下关联中,不正确的是
选项
化学与职业
工作示例
A
化工工程师
设计以硫黄为原料制备硫酸的工艺流程,并监控生产过程
B
水质检验员
利用化学分析仪器等对水样中等进行检测
C
测试工程师
对不锈钢的主要合金元素Fe和Cr的含量进行定量分析
D
科技考古研究人员
利用衰变测定装置对文物进行年代测定和研究
A.A B.B C.C D.D
10.(25-26高一上·新疆喀什·期末)材料化学的发展彰显我国科技创新实力。最新研发的光控智能粘附材料由H、C、N和Fe等元素组成,其中属于IVA族元素的是
A.H B.C C.N D.Fe
11.(25-26高一上·山东日照·期末)标记的氟化钠注射液可用于肿瘤检测,下列说法正确的是
A.常温下,是黄绿色液体 B.比少一个质子
C.和互为同素异形体 D.与的化学性质基本相同
12.(25-26高一上·天津西青·期末)碳纳米管是一种仅由碳元素组成的纯净物,其直径为10~100 nm,被认为是一种未来的材料。下列有关碳纳米管的说法正确的是
A.碳纳米管是一种新型单质
B.碳纳米管属于胶体
C.碳纳米管与互为同位素
D.转化为碳纳米管的过程属于物理变化
13.(25-26高一上·安徽芜湖·期末)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.0.25 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中含有的水合K+的数目为0.5NA
B.12 g NaHSO4和KHSO3的固体混合物中含有的阴、阳离子总数为0.2NA
C.标准状况下,11.2 L Cl2溶于水,所得溶液中、、HClO、Cl2的粒子数之和为NA
D.NA个D3O+所含有的质子数为10NA
14.(25-26高一上·甘肃定西·开学考试)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。下图是元素周期表中的部分信息,请回答下列问题。
(1)硼元素的原子序数为___________,硫原子最外层电子数为___________。
(2)17号元素的原子形成的离子符号为___________,其离子结构示意图为___________。
(3)地壳中含量最高的金属元素和非金属元素组成的化合物的化学式为___________。
15.(25-26高一上·河北石家庄·期末)按要求填写下列空白。
(1)人类探索自然奥秘的一个重要方法是研究物质的微观结构,对原子结构的认识经历了以下几个阶段:19世纪初,英国科学家___________提出原子学说。19世纪末,科学家汤姆孙发现原子中存在___________,并于1904年提出了相关的原子结构模型。1911年,英国物理学家卢瑟福提出原子结构的带核模型。1913年,丹麦物理学家玻尔提出了原子结构的轨道模型。在发现原子的构成及结构之后,人们发现,原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系:___________=原子序数=核外电子数=核电荷数。
(2)已知A、B两种元素,A的原子序数为x,A和B所在周期包含元素种数分别为m和n。
①若A和B同在第ⅠA族,当B在A的上一周期时,B的原子序数为___________;
②若A和B同在第ⅦA族,当B在A的上一周期时,B的原子序数为___________。
(3)同位素在生活、生产和科学研究中有着重要用途。例如,考古时利用C测定一些文物的年代,此外,考古研究中还利用13C和___________的测定,分析古代人类的食物结构;用2H和___________用于制造氢弹。
(4)已知A3-的原子核内有x个中子,其质量数为m,则ngA3-所含电子的物质的量为___________mol;已知、、、四种主族元素离子且具有相同的电子层结构,则其原子序数由大到小的顺序是___________(填原子序数),A、B、C、D四种元素原子半径由小到大的顺序是___________。
培优拓展
16.(25-26高一上·四川成都·期末)下列化学用语描述正确的是
A.电子式:
B.氚的原子结构模型:
C.熔融的电离过程为
D.和互为同位素
17.(25-26高一上·福建莆田·期末)设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.的,含有的质子数为0.5NA
B.22.4L与足量的铁反应,转移的电子数为2NA
C.1mol/L的NaCl溶液中含的数目为NA
D.中含有的离子数目为3NA
18.(25-26高一上·福建莆田·期末)化学有自己独特的语言。下列化学用语表达正确的是
A.质量数为14的碳原子:
B.水溶液中,的电离方程式:
C.用双线桥表示电子转移过程:
D.“人造太阳”的核燃料、互为同位素
19.(25-26高一上·安徽安庆·期末)我国发射了长征七号改运载火箭。其燃料燃烧的反应为。下列有关说法不正确的是
A.发生还原反应
B.的电子式:
C.为共价化合物,其结构式为:
D.相同条件下反应生成的与的体积比为
20.(25-26高一上·山西晋城·期末)下列化学用语中,表示正确的是
A.与互为同位素
B.次氯酸的结构式:
C.和的离子结构示意图均为
D.在水溶液中的电离方程式:
21.(25-26高一上·广东深圳·期末)分类法是学习化学的重要方法。下列物质或变化所属类别正确的是
选项
物质或变化
所属类别
A
钢铁锈蚀、食物腐败、钟乳石形成
氧化还原反应
B
胆矾、氯水、氢氧化铁胶体
混合物
C
金刚石、石墨、
同素异形体
D
、、
碱性氧化物
A.A B.B C.C D.D
22.(25-26高一上·重庆·期末)利用示踪技术研究与的反应原理,结果如下。
①②
下列叙述不正确的是
A.反应②为分解反应 B.和互为同位素
C.与互为同素异形体 D.中,中子数和电子数相等
23.(25-26高一上·天津蓟州·期末)化学与生产、生活紧密相关。下列说法正确的是
A.节日五彩缤纷的烟花是某些金属的焰色试验,属于化学变化
B.血液透析与胶体的性质有关
C.食品包装中“脱氧剂”的主要成分是高锰酸钾
D.“人造太阳”的核燃料和互为同素异形体
24.(25-26高一上·安徽六安·期末)化学研究什么?我们身处丰富多彩的物质世界,大到日月星辰,小到病毒细菌,无不由物质所组成。如今的你已开始进入神秘莫测的高中化学了,化学会一直陪着你,就像氘核里的中子伴着质子默默守护,对你不离不弃!
(1)写出氘的另2种与它互为同位素的核素:________(写原子符号)。正电子、负质子都属于反粒子,它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。
(2)反氢原子中含有一个带________电荷的质子和一个带_________电荷的电子。
(3)反氯原子得到一个反电子后所形成的离子符号是________(元素符号不变)。
“分门别类,物以类聚”,为了更好的研究物质的性质,科学家把物质进行了分类,物质分类时可从不同角度或用不同方法进行。例如:根据分散质直径大小的不同,可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。
(4)利用饱和溶液可制得胶体,胶体粒子有很大的比表面积,所以常用于净水,若要分离溶液和胶体,可进行的实验操作名称是________。明矾在净水方面应用也很广泛,明矾净水的原理为(写离子反应方程式)________。
已知:不同温度下的溶解度如下:
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
90
溶解度/g
3.00
3.99
5.90
8.39
11.7
24.8
71.0
109
(5)从明矾水溶液中得到明矾晶体的“系列操作”为________(填字母)。
A.蒸发至有大量固体析出,撤去热源,用余热将溶剂蒸干
B.蒸发至有较多固体析出,撤去热源,冷却、过滤、洗涤、干燥
C.蒸发浓缩至热的饱和溶液,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥
(6)利用明矾,用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液,下列操作会使所配制溶液浓度偏高的是________(填字母)。
A.称取的明矾晶体因风化失去了部分结晶水,仍按化学式进行计算
B.转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水残留,未更换容量瓶
C.转移溶液时,未洗涤玻璃棒和烧杯内壁
D.定容时俯视刻度线
E.为加速溶解,将明矾晶体置于热水中溶解,未冷却至室温就进行转移、定容
25.(25-26高一上·宁夏·阶段检测)Ⅰ.如图A、B、C、D、E是五种粒子的结构示意图,请回答下列问题:
(1)C所示粒子表示___________(填化学符号),D粒子表示___________(填化学符号)。
(2)A粒子的化学性质与B、C、D、E中哪一种粒子的化学性质相似___________(填序号)。
(3)写出B和C两种元素组成化合物的化学式___________。
Ⅱ.近年来,科学家通过粒子加速器获得了6个非常罕见的原子,通过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:
(4)原子的核内中子数为___________。该元素原子的二价正离子中,核外电子数为___________,
(5)以下关于的叙述正确的是___________。
A.与是两种核素 B.科学家获得了一种新元素
C.的衰变不是化学变化 D.与两物质混在一起是混合物
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第09讲 原子结构与元素周期表
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新知先修·体系构建:提前预习核心知识内容,梳理知识脉络,搭建完整框架
重点突破·方法培优:聚焦重难点知识突破,提炼解题思路,培养高效方法
典例精研·即时提升:精选典型例题深度讲解,掌握解题规律,实现即时提升
分层精练·培优拓展:基础巩固与培优拓展结合,分层训练提升综合应用能力
1.认识原子的构成,掌握原子核外电子排布规律,能正确书写 1–20 号元素原子结构示意图。
2.理解元素周期表的结构,区分周期、主族、副族,能根据原子序数确定元素在周期表中的位置。
3.结合原子结构,认识碱金属、卤族元素的性质递变规律,建立结构决定性质的化学观念。
4.了解核素、同位素的概念,区分元素、核素、同位素,能判断简单微粒间的关系
重点01 原子的表示方法、质量数及原子结构
1、原子的表示方法:
表示方法:
的含义
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子
2、质量数
(1)概念:原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值后相加所得的数值
(2)构成原子的微粒间的两个关系
①质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) ②质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数
3、符号中各个字母的含义:
4、构成原子的微粒及作用
5、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:
(2)阳离子:核外电子数=质子数-所带电荷数,如Na+:
(3)阴离子:核外电子数=质子数+所带电荷数,如S2-:
6、核外电子排布的一般规律
(1)“分层”是指核外电子分层排布。
(2)“一低”是指核外电子按照能量最低原则排布。一般情况下,核外电子总是尽可能先从能量最低的电子层排起,即由内向外,最先排布在K层,当K层排满后再排L层,当L层排满后再排M层。
(3)“三不超”是指各电子层容纳电子数的规律。各电子层最多容纳的电子数为2n2(n代表电子层数),原子核外最外层电子不超过8个(K层为最外层时不超过2个),次外层电子不超过18个,倒数第3层电子不超过32个。
【方法技巧】
①原子核外电子排布的各项规律是相互联系、相互制约的,不能孤立地理解,即任一原子的核外电子排布必须同时满足所有规律。 如M层不是最外层时,其容纳电子数最多为18,当M层为最外层时,其容纳电子数最多为8。
②从M层(第三层)开始,核外电子并不是排满一层后再排下一电子层,即M层还没有排满(即达到最多容纳的电子数),电子就开始在N层(第四层)排布。如K原子M层排8个电子,N层排1个电子。
重点02 元素、核素、同位素
1.元素
元素是具有相同核电荷数(即核内质子数)的同一类原子的总称。由此可知同种元素原子的原子核内质子数一定相同,但中子数不一定相同。例如氢元素原子的原子核内质子数与中子数的情况如下表:
元素名称
原子核
原子名称
原子符()
质子数(Z)
中子数(N)
氢
1
0
氕
1
1
氘
或D
1
2
氚
或T
2.核素
表示方法
含义
具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。“核素”属于微观概念,界定的是一种原子,核素既论种类又论个数,它由质子数和中子数共同决定,即原子核内质子数相同、中子数不同的原子不是同种核素,例 如:、、、、、各为一种核素。
3.同位素
含义
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素(即同一元素的不同核素互称为同位素),如:、、三种核素互为同位素。
特点
①位置:质子数相同,故元素符号相同,在周期表中占据同一位置。
②构成:相同的质子数,不同的中子数。
③性质:同位素的原子核外电子层结构相同,因此化学性质几乎相同;因质量数不同,物理性质略有差异。
④存在:天然存在的同位素,相互之间保持一定的比率。
应用
①在考古工作中用于测定文物的年代;
②用于制造原子弹、核能发电;
③、用于制造氢弹等;
④放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。
4.元素、核素、同位素的区别与联系
元素
核素
同位素
本质
质子数相同的一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的相互称谓
范畴
同类原子,存在游离态、化合态两种形式
原子
原子
特性
只有种类,没有个数
化学反应中的最小微粒
化学性质几乎完全相同
决定因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
举例
O、O、O2-都属氧元素
H、H、H、K、Ca属于5种不同核素
U、U、U互为同位素
联系
【方法技巧】
①绝大多数元素都包含多种核素,如氢元素存在、、三种核素。
②不能利用质量数确定核素的种类,如、的质量数相同,但它们属于两种不同核素。
③核素的质子数不能等于0,而中子数可以等于0,如。
重点03 元素周期表
一、元素周期表的编排原则
1、元素周期表的发展历程
诞生⇒1869年,俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表
↓
依据⇒按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列,将化学性质相似的元素放在同一纵行
↓
意义⇒揭示了化学元素间的内在联系,成为化学发展史上的重要里程碑之一
↓
发展⇒随着科学的发展,元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满
↓
现行⇒当原子的组成及结构的奥秘被发现后,编排依据由相对原子质量改为原子的核电荷数,形成现行的元素周期表
2、元素周期表的编排原则
(1)横行原则:把电子层数目相同的元素,按原子序数递增的顺序从左到右排列
(2)纵行原则:把不同横行中最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序由上而下排列
(3)原子序数:按照元素在周期表中的顺序给元素编的序号
(4)原子序数与元素的原子结构之间的关系:原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数
二.周期
数目
现行的元素周期表中有7个横行,每个横行各为一个周期,共7个周期,自上而下依次称为第一、二、三、四、五、六、七周期。
特点
同一周期中,元素原子的电子层数相同,且电子层数等于周期序数,从左到右原子序数递増。
周期分类及元素的种数
7个周期分为短周期(第一、二、三周期)和长周期(第四、五、六、七周期),7个周期中元素的种类不完全相同,其中第一周期含2种元素,第二、三周期各含8种元素,第四、五周期各含18种元素,第六、七周期各含32种元素,总共118种元素。
三.族
(1)含义:把最外层电子数相同的元素,按电子层数递增的顺序,从上至下排成的纵行,叫做一个族
(2)数目:元素周期表18个纵行中,除中间8、9、10三个纵行为一族外,其余每一纵行为一族,即:有16个族
(3)特点:主族元素的族序数=该主族元素原子的最外层电子数
(4)分类:现在常用的元素周期表有18个纵行,它们被划分为16个族,包括7个主族,7个副族,1个第Ⅷ族(其中第8、9、10这3个纵行称为第Ⅷ族),1个0族。详细情况见下图:
【方法技巧】
①各周期元素归类
类别
周期序数
起止元素
原子序数
所含元素种数
短周期
1
H~He
1~2
2
2
Li~Ne
3~10
8
3
Na~Ar
11~18
8
长周期
4
K~Kr
19~36
18
5
Rb~Xe
37~54
18
6
Cs~Rn
55~86
32
7
Fr~Og
87~118
32
②常见族元素的特别名称
第I A族(氢除外)碱金属元素;第IIA族:碱土金属元素;第VIIA族:卤族元素;0族:稀有气体元素。
③元素周期表中纵列与族序数的关系
元素周期表中共有18个纵列,16个族。其中有7个主族、7个副族、1个第VIII族、1个0族。7个主族(第I A族~第VIIA族)从左向右依次为第 1、2、13、14、15、16、17纵列;7个副族(第IIIB族~第VIIB族、第IB族~第IIB族)从左向右依次为第3、4、5、6、7、11、12纵列(其中第3纵列的第IIIB族因包含镧系、锕系元素,所含元素种类最多,有32种);第VIII族包含第8、9、10纵列;0族为第18纵列。
列数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
类别
主族
副族
第VIII族
副族
主族
0族
名称
IA
IIA
IIIB
IVB
VB
VIB
VIIB
VIII
IB
IIB
IIIA
IVA
VA
VIA
VIIA
0
④元素周期表记忆口诀
横行叫周期,现有一至七;三四分长短,四长副族现, 竖列称作族,总共十六族; VIII族最特殊,三列是一族; 二三分主副,先主后副族; 镧锕各十五,均属IIIB族。
重点04 电子总数或质子总数相同的粒子
电子总数或质子总数相同的微粒可以是分子、原子,也可以是离子;可以是单核微粒,也可以是多核微粒。
1.电子总数相同的粒子
10电子微粒
18电子微粒
2电子微粒
2.质子总数相同的粒子
离子
9质子
F-、OH-、NH2-
11 质子
Na+、H3O+、NH4+
17质子
Cl-、HS-等
寻找具有相同质子数的离子时,常以单核离子为基础,通过其相邻元素氢化物形成的离子来确定,如确定含9个质子的离子,以F-为基础,然后确定8 + 1 (质子数分别为8、1 的两种原子)形成的离子、7 + 2(质子数分别为7、2的两种原子)形成的离子等。
分子
14质子
N2、CO
16质子
S和O2等
质子数相同的分子,其电子数也相同,因此记忆时可通过联想法:如判断与N2具有相同质子数的分子,以N的质子数7为中心,结合常见物质可确定双原子分子CO(质子数 6+8=7 +7)。
【方法技巧】
常见“几核几电子微粒”的说法中,微粒中含有几个原子,就为几核,如2核18电子的分子有HCl、F2;2核18 电子的离子有HS-、O22-;4核10电子的分子有NH3。
重点05 几种“相对原子质量”
概念
概念理解
原子质量
某元素一个原子的真实质量。例如一个原子的质量是2.657×10-26 kg
原子的相对原子质量
一个原子的质量与一个原子质量的1/12的比值
原子的近似相对原子质量(质量数)
原子核内质子数与中子数之和。例如的质量数为18
元素的相对原子质量
元素的各种天然同位素的相对原子质量与其在自然界中所占的百分比乘积的加和。计算公式为Ar=Ar(A)·a% +Ar(B)·b% +…[其中,Ar(A)、Ar(B)分别为各核素的相对原子质量,a% 、b%分别为自然界中各核素的丰度或原子个数百分比,a% + b% +…=1]。元素周期表中外围电子层排布下方的数字就是元素的相对原子质量
元素的近似相对原子质量
Ar =Ar(A)·a% + Ar(B)·b% +…,该式中Ar(A)、 Ar(B)若用各核素的质量数代替即得元素的近似相对原子质量
考向01 原子结构
【典例01】(24-25高一上·甘肃武威·开学考试)甘肃金昌因盛产镍又称“镍都”。镍可用于制造钛镍形状记忆合金。如图为镍元素在周期表中的信息及原子结构示意图,下列叙述不正确的是
A.镍的相对原子质量为28 B.镍是第四周期元素
C.镍原子在化学反应中易失电子 D.镍是金属元素
【答案】A
【详解】A.根据Ni元素在周期表的位置信息可知:镍的原子序数是28,其相对原子质量为58.69,A错误;
B.根据镍的原子结构示意图,可知镍是第四周期元素,B正确;
C.镍原子最外层有2个电子,在化学反应中易失电子,C正确;
D.镍元素原子核外最外层有2个电子,容易失去电子,可见镍是金属元素,D正确;
故合理选项是A。
【即时提升1-1】(25-26高一上·广西百色·开学考试)2024年,全球新能源汽车销量再创新高,高容量镍钴锰电池成为主流。下图为镍元素在元素周期表中的信息及原子结构示意图,以下说法错误的是
A. B.镍原子核内有28个质子
C.镍元素属于金属元素 D.镍元素的相对原子质量为58.69
【答案】A
【详解】A.原子中质子数等于核外电子数,镍原子质子数为28,因此,解得,而非18,A错误;
B.元素周期表单元格左上角数字为原子序数,原子序数等于原子核内质子数,镍的原子序数为28,故核内有28个质子,B正确;
C.镍元素属于金属元素,C正确;
D.元素周期表单元格下方数字为元素的相对原子质量,镍的相对原子质量为58.69,D正确;
故答案为A。
【即时提升1-2】(25-26高一上·湖北十堰·开学考试)镁有“国防金属”的美誉。在元素周期表中,镁元素的信息如下图所示,对图中信息解释不正确的是
A.原子序数为12 B.核外电子数为 24
C.元素符号为Mg D.相对原子质量为24.31
【答案】B
【详解】A.元素周期表单元格左上角数字表示原子序数,镁的原子序数为12,A正确;
B.对于电中性原子,原子序数=核外电子数,镁原子序数为12,故核外电子数应为12而非24,B错误;
C.元素周期表单元格右上角符号表示元素符号,镁的元素符号为Mg,C正确;
D.元素周期表单元格下方数字表示相对原子质量,镁的相对原子质量为24.31,D正确;
答案选B。
考向02 根据核外电子排布特征进行元素推断
【典例02】(25-26高一上·浙江温州·期末)下列有关原子结构的说法不正确的是
A.原子的质量主要集中在原子核上
B.离原子核从近到远的电子层分别用K、L、M、N、O、P、Q符号表示
C.在多电子原子中,离核较近区域内运动的电子能量较高
D.第层最多能容纳的电子数为
【答案】C
【详解】A.原子的质量主要集中在原子核上,因为原子核由质子和中子组成,其质量占原子质量的绝大部分,而电子质量极小,A正确;
B.离原子核从近到远的电子层分别用K、L、M、N、O、P、Q符号表示,这是电子层命名的国际标准,B正确;
C.离核越近的电子受原子核吸引越强,能量越低;离核越远的电子能量越高,C错误;
D.第n层最多能容纳的电子数为2n2,这是基于量子力学推导的电子层容纳电子数公式(如n=1时为2,n=2时为8),D正确;
故答案选C。
【即时提升2-1】(25-26高一上·黑龙江哈尔滨·期末)元素X的原子有3个电子层,最外层有2个电子,则元素X在周期表中的位置
A.第三周期第IIA族 B.第三周期第VA族
C.第二周期第ⅢA族 D.第三周期第ⅡB族
【答案】A
【详解】元素X有3个电子层,故位于第三周期,则元素X是主族元素,主族元素最外层电子数等于族序数,X最外层有2个电子,故X位于IIA族;
故答案选A。
【即时提升2-2】(25-26高一上·安徽·阶段检测)青花瓷的釉料中富含钴元素,使其呈现出独特的蓝色。现代仪器分析结果表明,其蓝色主要来自(钴蓝)。下列有关说法正确的是
A.钴蓝中钴元素的化合价为+3价
B.的核外电子排布为
C.钴元素的焰色试验现象为蓝色,这与青花瓷视觉呈现蓝色原理相同
D.青花瓷釉料在烧制过程中发生了复杂的物理变化和化学变化
【答案】D
【详解】A.在中,铝为+3价,氧为-2价,钴为+2价,A错误;
B.的核外电子排布为,B错误;
C.焰色试验是物理变化,源于电子的跃迁与回落。而青花瓷的蓝色是化合物本身对光的选择性吸收与散射所致。两者显色原理不同,C错误;
D.青花瓷的烧制过程包含了物理变化(如吸附水、自由水的蒸发,晶型转变等)和复杂的化学变化(如碳酸盐分解、新硅酸盐)等,D正确;
故选D。
考向03 元素周期表的结构及元素的位置确定
【典例03】(25-26高一上·陕西西安·期末)前四周期元素、、、、在元素周期表中的位置如图。下列说法正确的是
A.W原子的最外层有8个电子
B.、的最高正化合价等于其族序数
C.、原子序数之差为8
D.、原子核外均有3个电子层
【答案】D
【分析】前四周期元素、、、、在元素周期表中的位置如图,则、、、、分别为He、F、Cl、S、Se。
【详解】A.He原子的最外层有2个电子,A错误;
B.F的非金属性很强,没有正价,B错误;
C.Se、S原子序数之差为18,C错误;
D.S、Cl原子核外均有3个电子层,D正确;
故选D。
【即时提升3-1】(25-26高一上·天津蓟州·期末)分类法是学习化学的重要方法,下列物质或变化对应的分类正确的是
选项
物质或变化
分类标准
A
、、
碱性氧化物
B
、、N、H
主族元素
C
铝合金、、
电解质
D
制漂白粉、作供氧剂、储氢合金储运
氧化还原反应
A.A B.B C.C D.D
【答案】D
【详解】A.Na2O2与水反应生成NaOH和O2,属于过氧化物,不属于碱性氧化物;Al2O3是两性氧化物;Fe2O3是碱性氧化物,A错误;
B.Cu位于元素周期表第四周期第IB族,不属于主族元素;Cl、N、H是主族元素,B错误;
C.铝合金是混合物,不属于电解质;NaHSO4和AlCl3是电解质,C错误;
D.Cl2制漂白粉时Cl元素发生歧化反应,Na2O2作供氧剂时O元素发生歧化反应,储氢合金储运H2时H元素化合价改变,三者均有元素价态变化,属于氧化还原反应,D正确;
故答案选D。
【即时提升3-2】(25-26高一上·山西晋城·期末)熟悉元素周期表有助于学习元素化合物知识,下列说法错误的是
A.元素周期表有7个横行、18个纵列分别代表7个周期、16个族
B.在元素周期表的金属与非金属的分界线处可以找到半导体材料
C.制造催化剂的元素主要分布在元素周期表右下方的非金属元素区域
D.门捷列夫将元素按照相对原子质量大小排列,并将化学性质相似的元素放在一起,制出第一张元素周期表
【答案】C
【详解】A.元素周期表的结构为7个横行和18个纵列,横行代表7个周期,纵列通常分为16个族,A正确;
B.半导体材料,如硅、锗,位于周期表金属与非金属分界线附近,这是元素性质的常见应用,B正确;
C.催化剂主要来源于过渡金属,而右下方非金属区域并非主要分布区,C错误;
D.门捷列夫的历史贡献是依据相对原子质量和化学性质相似性排列元素,形成第一张周期表,符合史实,D正确;
故答案为C。
考向04 元素、核素、同位素、同素异形体的比较
【典例04】(25-26高一上·黑龙江绥化·期末)和可作核反应堆最佳热载体,和用作高温堆减速剂。下列说法不正确的是
A.和互为同位素 B.和属于同种核素
C.和中质子总数相同 D.和中电子总数相同
【答案】B
【详解】A.和质子数相同,中子数不同,互为同位素,A正确;
B.和属于不同核素,B错误;
C.和中质子总数均为4,C正确;
D.和中电子总数均为4,D正确。
故答案选B。
【即时提升4-1】(25-26高一上·辽宁·期末)2025年11月,我国在钍基熔盐堆技术领域取得了重大突破,将我国储量丰富的稀土资源钍转化为高效核燃料铀,未来可不再依赖铀进口。这一过程的核心路径如图所示,下列说法正确的是
A.该过程为化学过程 B.、互为同素异形体
C.比多一个中子 D.和混在一起是混合物
【答案】C
【详解】A.该过程涉及中子俘获和β衰变,属于核反应,不是化学过程,A错误;
B.同素异形体是指同种元素组成的不同单质,如O₂和O₃,而 和互为同位素,不互为同素异形体,B错误;
C.的质量数为233,质子数为90,中子数为143; 的质量数为232,质子数为90,中子数为142,因此 比多一个中子,C正确;
D.和是钍元素的同位素,它们混在一起仍属于同种元素,因此是纯净物,不是混合物,D错误;
故选C。
【即时提升4-2】(24-25高一上·河北保定·期中)下列化学用语表示正确的是
A.与互为同位素
B.的电离方程式:
C.氯离子的结构示意图:
D.质子数为17、中子数为20的氯原子:
【答案】C
【详解】A.与是同种元素形成的结构相同的单质,属于同一种物质,A错误;
B.的电离方程式为:,B错误;
C.氯离子是氯原子得到一个电子后形成的,则其结构示意图为:,C正确;
D.原子左上方的数值应该是质量数,质量数为17+20=37,正确的写法是Cl,D错误;
故选C。
基础巩固
1.(25-26高一上·广西玉林·开学考试)下图表示宇宙飞船发动机内氢气和氧气燃烧生成水的微观过程。下列说法错误的是
A.氢气、氧气和水都是由分子构成的
B.氢气和氧气燃烧生成水的过程中,分子种类发生了改变
C.氢气和氧气燃烧生成水的过程中,原子种类没有发生改变
D.氢原子和氧原子保持水的化学性质
【答案】D
【详解】A.氢气由氢分子构成,氧气由氧分子构成,水由水分子构成,三者均由分子构成,A不符合题意;
B.反应前存在氢分子、氧分子,反应后生成水分子,分子种类发生改变,B不符合题意;
C.化学变化中原子是最小粒子,反应前后仅存在氢原子和氧原子,原子种类没有发生改变,C不符合题意;
D.分子是保持物质化学性质的最小粒子,水由水分子构成,保持水的化学性质的是水分子,不是氢原子和氧原子,D符合题意;
故答案选D。
2.(25-26高一上·广东·期末)雷雨天闪电时空气中有生成。下列说法中,正确的是
A.和互为同位素
B.等物质的量的和含有相同的质子数
C.转化为是物理变化
D.同温同压下,等体积的和含有相同的分子数
【答案】D
【详解】A.同位素是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子,和是氧元素形成的不同单质,互为同素异形体,A错误;
B.1个分子含16个质子,1个分子含24个质子,等物质的量的和质子数之比为2:3,含量不相同,B错误;
C.转化为有新物质生成,属于化学变化,C错误;
D.根据阿伏加德罗定律,同温同压下,等体积的任何气体具有相同的分子数,因此等体积的和含有相同的分子数,D正确;
故选D。
3.(25-26高一上·广东广州·期末)广州美术馆大量使用了碲化镉(CdTe)发电玻璃。下列说法正确的是
A.和的质子数一定相等 B.的中子数比质子数多14个
C.的相对原子质量为128 D.与互为同位素
【答案】A
【详解】A.和是Cd元素的不同核素,属于同种元素,质子数一定相等,A正确;
B.的质子数为52,中子数为,中子数比质子数多,B错误;
C.的质量数为128,其相对原子质量仅近似等于128,并不完全等于128,C错误;
D.同位素的定义是质子数相同、中子数不同的同种元素的原子,与属于不同元素,质子数不同,不互为同位素,D错误;
故选A。
4.(25-26高一上·湖北孝感·期末)反应 可用于联合制碱。下列说法正确的是
A.氯离子的结构示意图:
B.18g含质子的物质的量为9mol
C.的摩尔质量:
D.的电离方程式:
【答案】B
【详解】
A.氯离子核外有18个电子,氯离子的结构示意图:,A错误;
B.18g含质子的物质的量为,B正确;
C.的摩尔质量:,C错误;
D.的电离方程式:,D错误;
故选B。
5.(25-26高一上·安徽合肥·期末)用表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.的溶液中含有的氮原子数为
B.高温下与足量的水蒸气充分反应,转移电子总数为
C.固体中含有的阴阳离子总数为
D.含有的中子数为
【答案】A
【详解】A.1 L1 mol/L的溶液中溶质物质的量为1 mol,根据氮元素守恒,溶液中氮原子总物质的量为2 mol,数目为,A正确;
B.5.6 gFe的物质的量为0.1 mol,高温下与水蒸气反应生成,Fe的平均化合价为,转移电子物质的量为,数目小于,B错误;
C.7.8 g的物质的量为0.1 mol,由和过氧根离子构成,1 mol含3 mol阴阳离子,故0.1 mol该固体中阴阳离子总数为,C错误;
D.1个分子中,D(氘)含1个中子,O含8个中子,总中子数为,故1 mol含有的中子数为,D错误;
故答案选A。
6.(25-26高一上·浙江杭州·期末)下列离子方程式书写正确的是
A.用醋酸和淀粉溶液检验加碘盐中的:
B.少量通入溶液中:
C.向二元弱酸溶液中滴入足量烧碱溶液:
D.向溶液滴加溶液至沉淀完全:
【答案】C
【详解】A.醋酸是弱电解质,在离子方程式中不能拆分为H+,需要保留分子形式,不能写成离子形式,正确的离子方程式为,A错误;
B.还原性I-强于Fe2+,少量Cl2通入FeI2溶液时,Cl2优先氧化I-,不会氧化Fe2+,正确的离子方程式为Cl2+2I-=2Cl-+I2,B错误;
C.H3PO3是二元弱酸,离子方程式中需要保留分子形式,1mol H3PO3与足量烧碱反应,只能电离出2molH+,中和2molOH-生成和水,该离子方程式书写正确,C正确;
D.向Ba(OH)2溶液滴加NaHSO4溶液至沉淀完全时,1molBa2+只需要结合1mol,此时正确离子方程式为,D错误;
故选C。
7.(25-26高一上·浙江杭州·期末)某中德联合研究小组设计制造了一种“水瓶”,用富勒烯()的球形笼子作“瓶体”,一种磷酸盐作“瓶盖”,恰好可将一个水分子关在里面。下列说法正确的是
A.“水瓶”、都是混合物
B.属于酸性氧化物
C.、互为同素异形体
D.一定条件下石墨转化为是化学变化,属于有单质参加的非氧化还原反应
【答案】D
【详解】A."水瓶"由C60、磷酸盐、水分子等多种物质组成,属于混合物;CuSO4·5H2O是结晶水合物,有固定组成,属于纯净物,A错误;
B.CO不能与碱反应生成盐和水,属于不成盐氧化物,不符合酸性氧化物的定义,B错误;
C.同素异形体是同种元素形成的不同单质,12C是碳元素的一种核素,不是单质,因此二者不互为同素异形体,C错误;
D.石墨转化为C60有新物质生成,属于化学变化;反应前后碳元素化合价均为0价,无化合价变化,因此属于有单质参加的非氧化还原反应,D正确;
故选D。
8.(25-26高一上·浙江杭州·期末)雷雨天闪电时空气中有生成,下列说法中,正确的是
A.和互为同位素
B.等质量和含有的质子数目不同
C.和化学性质相似
D.在相同的温度和压强下,气体体积相等的和含有相同数目的原子
【答案】C
【详解】A.同位素的研究对象是质子数相同、中子数不同的原子,和是氧元素形成的不同单质,二者互为同素异形体,不是同位素,A错误;
B.和都仅由氧原子构成,等质量的和所含氧原子总数目相等,每个氧原子的质子数相同,因此二者含有的质子数目相同,B错误;
C.和都是氧元素组成的单质,组成元素相同,二者化学性质相似,C正确;
D.根据阿伏伽德罗定律,相同温度和压强下,体积相等的和所含分子数目相同,1个分子含2个氧原子,1个分子含3个氧原子,因此二者含有的原子数目不同,D错误;
故答案选C。
9.(25-26高一上·浙江杭州·期末)劳动创造美好生活,化学知识在不同职业中有着广泛应用。以下关联中,不正确的是
选项
化学与职业
工作示例
A
化工工程师
设计以硫黄为原料制备硫酸的工艺流程,并监控生产过程
B
水质检验员
利用化学分析仪器等对水样中等进行检测
C
测试工程师
对不锈钢的主要合金元素Fe和Cr的含量进行定量分析
D
科技考古研究人员
利用衰变测定装置对文物进行年代测定和研究
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.工业上可采用硫黄为原料制备硫酸(步骤:硫黄燃烧生成,催化氧化生成,浓硫酸吸收得到产品),设计、监控工艺流程是化工工程师的工作,A正确;
B.、是水质检测的常规指标,水质检验员可利用化学方法/仪器对其进行检测,B正确;
C.不锈钢是以铁为基体的铁合金,铁是不锈钢的主要基础成分,不是合金元素,不锈钢的主要合金元素是(部分型号还含),描述错误,C错误;
D.考古领域利用衰变规律测定文物年代,是科技考古研究人员的研究内容,D正确;
故答案选C。
10.(25-26高一上·新疆喀什·期末)材料化学的发展彰显我国科技创新实力。最新研发的光控智能粘附材料由H、C、N和Fe等元素组成,其中属于IVA族元素的是
A.H B.C C.N D.Fe
【答案】B
【详解】A.H最外层电子数为1,是第IA族元素,A不符合题意;
B.C的最外层电子数为4,是第IVA族元素,B符合题意;
C.N的最外层电子数为5,是第VA族元素,C不符合题意;
D.Fe为过渡元素,是第VIII族元素,D不符合题意;
故选 B。
11.(25-26高一上·山东日照·期末)标记的氟化钠注射液可用于肿瘤检测,下列说法正确的是
A.常温下,是黄绿色液体 B.比少一个质子
C.和互为同素异形体 D.与的化学性质基本相同
【答案】D
【详解】A.是氟-18同位素组成的氟气,氟气在常温下为淡黄绿色气体,A错误;
B.和是氟的两种核素,质子数均为9,比少一个中子,B错误;
C.同素异形体是指同种元素形成的不同单质;而和是同种元素的不同原子,互为同位素,C错误;
D.和都是氟气,化学性质基本相同,D正确;
故答案选D。
12.(25-26高一上·天津西青·期末)碳纳米管是一种仅由碳元素组成的纯净物,其直径为10~100 nm,被认为是一种未来的材料。下列有关碳纳米管的说法正确的是
A.碳纳米管是一种新型单质
B.碳纳米管属于胶体
C.碳纳米管与互为同位素
D.转化为碳纳米管的过程属于物理变化
【答案】A
【详解】A.碳纳米管仅由碳元素组成且为纯净物,符合单质定义,属于新型单质,A正确;
B.胶体是分散系,属于混合物,碳纳米管是纯净物,不属于胶体,B错误;
C.碳纳米管与C60均为碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,C错误;
D.C60与碳纳米管结构不同,转化过程涉及化学键重组,属于化学变化,D错误;
故答案选A。
13.(25-26高一上·安徽芜湖·期末)用NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.0.25 mol·L-1 K2Cr2O7溶液中含有的水合K+的数目为0.5NA
B.12 g NaHSO4和KHSO3的固体混合物中含有的阴、阳离子总数为0.2NA
C.标准状况下,11.2 L Cl2溶于水,所得溶液中、、HClO、Cl2的粒子数之和为NA
D.NA个D3O+所含有的质子数为10NA
【答案】B
【详解】A.选项未给出溶液体积,无法计算数目,A错误;
B.和摩尔质量均为120 g/mol,12 g混合物为0.1 mol,每摩尔含2个离子(1阳离子+1阴离子),总离子数为,B正确;
C.标准状况下11.2 L为0.5 mol,溶于水发生可逆反应,根据原子守恒(0.1mol)可知溶液中:2n(Cl2)+n()+n()+n()=1 mol,则溶液中、、、的数目之和小于,C错误;
D.中每个D有1个质子、O有8个质子,个含质子数为11,非10,D错误;
故答案选B。
14.(25-26高一上·甘肃定西·开学考试)元素周期表是学习和研究化学的重要工具。下图是元素周期表中的部分信息,请回答下列问题。
(1)硼元素的原子序数为___________,硫原子最外层电子数为___________。
(2)17号元素的原子形成的离子符号为___________,其离子结构示意图为___________。
(3)地壳中含量最高的金属元素和非金属元素组成的化合物的化学式为___________。
【答案】(1) 5 6(2) (3)
【详解】(1)元素周期表单元格左上角的数字为元素的原子序数,硼元素对应单元格左上角数字为5,故硼的原子序数为5;硫的原子序数为16,其原子核外电子排布为2、8、6,因此最外层电子数为6。
(2)17号元素为氯元素,氯原子最外层电子数为7,化学反应中易得到1个电子达到8电子稳定结构,形成带1个单位负电荷的氯离子,离子符号为,离子结构示意图为:。
(3)地壳中含量最高的金属元素是铝元素,含量最高的非金属元素是氧元素;化合物中铝元素显+3价,氧元素显-2价,根据化合物中正负化合价代数和为0的规则,二者形成化合物的化学式为。
15.(25-26高一上·河北石家庄·期末)按要求填写下列空白。
(1)人类探索自然奥秘的一个重要方法是研究物质的微观结构,对原子结构的认识经历了以下几个阶段:19世纪初,英国科学家___________提出原子学说。19世纪末,科学家汤姆孙发现原子中存在___________,并于1904年提出了相关的原子结构模型。1911年,英国物理学家卢瑟福提出原子结构的带核模型。1913年,丹麦物理学家玻尔提出了原子结构的轨道模型。在发现原子的构成及结构之后,人们发现,原子序数与元素的原子结构之间存在着如下关系:___________=原子序数=核外电子数=核电荷数。
(2)已知A、B两种元素,A的原子序数为x,A和B所在周期包含元素种数分别为m和n。
①若A和B同在第ⅠA族,当B在A的上一周期时,B的原子序数为___________;
②若A和B同在第ⅦA族,当B在A的上一周期时,B的原子序数为___________。
(3)同位素在生活、生产和科学研究中有着重要用途。例如,考古时利用C测定一些文物的年代,此外,考古研究中还利用13C和___________的测定,分析古代人类的食物结构;用2H和___________用于制造氢弹。
(4)已知A3-的原子核内有x个中子,其质量数为m,则ngA3-所含电子的物质的量为___________mol;已知、、、四种主族元素离子且具有相同的电子层结构,则其原子序数由大到小的顺序是___________(填原子序数),A、B、C、D四种元素原子半径由小到大的顺序是___________。
【答案】(1) 道尔顿 电子 质子数
(2) x-n x-m
(3)
(4) b>a>c>d C<D<B<A
【详解】(1)19世纪初,英国道尔顿提出原子学说;汤姆孙发现原子中存在电子;原子结构中,质子数等于原子序数。
(2)①A原子序数为x,B所在周期所含元素数为n,所以若A与B同在IA族,B在A上一周期,B的原子序数为x-n;
②若A与B同在VIIA族,B在A上一周期,A所在周期所含元素数为m,则B的原子序数为x-m。
(3)值会沿食物链富集,所以考古研究利用13C与测定古人类的食物;用和用于制备制造氢弹。
(4)一个A3-离子所含质子数为m-x,所含电子数为m-x+3,所以n g A3-所含电子物质的量为;由给出结构可知,A与B位于同一周期,A带正电荷少,原子序数比B小,C带负电荷少,原子序数比D大,且C与D位于A与B的上一周期,所以原子序数由大到小的顺序为b>a>c>d;电子层数越多,原子半径越大,电子层数相同时,原子序数越大,半径越小,所以大小顺序为C<D<B<A。
培优拓展
16.(25-26高一上·四川成都·期末)下列化学用语描述正确的是
A.电子式:
B.氚的原子结构模型:
C.熔融的电离过程为
D.和互为同位素
【答案】B
【详解】
A.CO2中每个O与C共用2对电子对,电子式为,A错误;
B.氚原子核内中有1个质子,2个中子,核外有1个电子,图示正确,B正确;
C.NaCl为强电解质,在熔融状态下可自发完全电离,不需要“通电”,若通电,则为电解反应,生成Na和Cl2,C错误;
D.同位素为同种原子的不同核素,C与N为不同原子,D错误;
故选B。
17.(25-26高一上·福建莆田·期末)设NA为阿伏加德罗常数的数值,下列说法正确的是
A.的,含有的质子数为0.5NA
B.22.4L与足量的铁反应,转移的电子数为2NA
C.1mol/L的NaCl溶液中含的数目为NA
D.中含有的离子数目为3NA
【答案】D
【详解】A.T即3H,T2O摩尔质量(3×2+16)g/mol=22 g/mol,0.9 g的物质的量为mol ≈ 0.0409 mol,每个T2O分子含10个质子,故质子数约为0.409NA,不等于0.5NA,A错误;
B.未指明标准状况(如温度、压强),22.4 L Cl2的物质的量不一定是1 mol,无法确定转移电子数,B错误;
C.溶液体积未知,仅给出浓度1 mol/L,无法计算Cl-的具体数目,C错误;
D.Na2O2由Na+和按2:1构成,1 molNa2O2含3 mol离子,即3NA个,D正确
故选D。
18.(25-26高一上·福建莆田·期末)化学有自己独特的语言。下列化学用语表达正确的是
A.质量数为14的碳原子:
B.水溶液中,的电离方程式:
C.用双线桥表示电子转移过程:
D.“人造太阳”的核燃料、互为同位素
【答案】D
【详解】A.质量数为14的碳原子应为,其中左上角为质量数,左下角为原子序数(质子数),A错误;
B.由Ca2+与ClO-组成,在水中的电离应写为,B错误;
C.5个HCl中-1价的氯被氧化为0价,1个KClO3中+5价的氯被还原为0价,转移电子数目为5,KCl不是氧化还原反应的产物,双线桥为:,C错误;
D.、是质子数相同中子数不同的两种核素,互为同位素,D正确;
故选D。
19.(25-26高一上·安徽安庆·期末)我国发射了长征七号改运载火箭。其燃料燃烧的反应为。下列有关说法不正确的是
A.发生还原反应
B.的电子式:
C.为共价化合物,其结构式为:
D.相同条件下反应生成的与的体积比为
【答案】C
【详解】A.N2O4 发生还原反应正确,反应中N2O4 中N的化合价由+4降至生成物N2中的0价,说明N2O4 被还原,故A正确;
B.给出的CO2电子式(每个O原子与C成双键并有2对孤电子对),故B正确;
C.N2的结构式确实是N≡N,但它是由同种元素形成的单质分子,不能称作“共价化合物”,故C错误;
D.由方程式配平可知生成的CO2与N2物质的量之比为2∶3,在相同温度、压强下体积比也为2∶3,故D正确;
故选C。
20.(25-26高一上·山西晋城·期末)下列化学用语中,表示正确的是
A.与互为同位素
B.次氯酸的结构式:
C.和的离子结构示意图均为
D.在水溶液中的电离方程式:
【答案】B
【详解】A.同位素是指质子数相同中子数不同的原子,与都是分子,A错误;
B.次氯酸的结构式:,B正确;
C.同位素原子的原子核内质子数相同,核外电子数也相同,原子获得电子变为阴离子,所以和的离子结构示意图均为,C错误;
D.在水中的电离方程式为,D错误;
故答案选B。
21.(25-26高一上·广东深圳·期末)分类法是学习化学的重要方法。下列物质或变化所属类别正确的是
选项
物质或变化
所属类别
A
钢铁锈蚀、食物腐败、钟乳石形成
氧化还原反应
B
胆矾、氯水、氢氧化铁胶体
混合物
C
金刚石、石墨、
同素异形体
D
、、
碱性氧化物
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.钢铁锈蚀、食物腐败是氧化还原反应,但钟乳石形成(、)没有元素化合价变化,不属于氧化还原反应,A错误;
B.胆矾(CuSO4·5H2O)是纯净物,氯水(Cl2的水溶液)和氢氧化铁胶体是混合物,B错误;
C.金刚石、石墨、C60均为碳元素形成的不同单质,互为同素异形体,C正确;
D.Fe2O3是碱性氧化物,Na2O2是过氧化物(与酸反应生成盐、水和氧气),SiO2是酸性氧化物,D错误;
故答案选C。
22.(25-26高一上·重庆·期末)利用示踪技术研究与的反应原理,结果如下。
①②
下列叙述不正确的是
A.反应②为分解反应 B.和互为同位素
C.与互为同素异形体 D.中,中子数和电子数相等
【答案】D
【详解】A.反应②为分解反应,因为分解成多个产物,符合分解反应的定义,A正确;
B.和互为同位素,因为它们质子数相同,中子数不同,且和的中子数分别为10、8,B正确;
C.与互为同素异形体,因为它们是由同种氧元素组成的不同单质,结构不同,C正确;
D.中,电子数等于质子数之和,故电子数为2×1 + 2×8 = 18,氢原子中子数为0,氧原子中子数为10,故总中子数为2×0 + 2×10 = 20,电子数与中子数不相等,D不正确;
故选D。
23.(25-26高一上·天津蓟州·期末)化学与生产、生活紧密相关。下列说法正确的是
A.节日五彩缤纷的烟花是某些金属的焰色试验,属于化学变化
B.血液透析与胶体的性质有关
C.食品包装中“脱氧剂”的主要成分是高锰酸钾
D.“人造太阳”的核燃料和互为同素异形体
【答案】B
【详解】A. 焰色试验是金属原子电子跃迁产生的光谱现象,无新物质生成,属于物理变化,A错误;
B.血液透析利用半透膜分离血液中的毒素,胶体粒子不能透过,与胶体的渗析性质有关,B正确;
C.食品脱氧剂通常含还原性物质(如铁粉、维生素C等),高锰酸钾为强氧化剂,不符合用途,C错误;
D. 2H(氘)和3H(氚)质子数相同、中子数不同,互为同位素;同素异形体指同元素形成的不同单质(如O2与O3),D错误;
答案选B。
24.(25-26高一上·安徽六安·期末)化学研究什么?我们身处丰富多彩的物质世界,大到日月星辰,小到病毒细菌,无不由物质所组成。如今的你已开始进入神秘莫测的高中化学了,化学会一直陪着你,就像氘核里的中子伴着质子默默守护,对你不离不弃!
(1)写出氘的另2种与它互为同位素的核素:________(写原子符号)。正电子、负质子都属于反粒子,它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等,而电性相反,科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。
(2)反氢原子中含有一个带________电荷的质子和一个带_________电荷的电子。
(3)反氯原子得到一个反电子后所形成的离子符号是________(元素符号不变)。
“分门别类,物以类聚”,为了更好的研究物质的性质,科学家把物质进行了分类,物质分类时可从不同角度或用不同方法进行。例如:根据分散质直径大小的不同,可以把分散系分为溶液、胶体和浊液。
(4)利用饱和溶液可制得胶体,胶体粒子有很大的比表面积,所以常用于净水,若要分离溶液和胶体,可进行的实验操作名称是________。明矾在净水方面应用也很广泛,明矾净水的原理为(写离子反应方程式)________。
已知:不同温度下的溶解度如下:
温度/℃
0
10
20
30
40
60
80
90
溶解度/g
3.00
3.99
5.90
8.39
11.7
24.8
71.0
109
(5)从明矾水溶液中得到明矾晶体的“系列操作”为________(填字母)。
A.蒸发至有大量固体析出,撤去热源,用余热将溶剂蒸干
B.蒸发至有较多固体析出,撤去热源,冷却、过滤、洗涤、干燥
C.蒸发浓缩至热的饱和溶液,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥
(6)利用明矾,用容量瓶配制一定物质的量浓度的溶液,下列操作会使所配制溶液浓度偏高的是________(填字母)。
A.称取的明矾晶体因风化失去了部分结晶水,仍按化学式进行计算
B.转移溶液前容量瓶内有少量蒸馏水残留,未更换容量瓶
C.转移溶液时,未洗涤玻璃棒和烧杯内壁
D.定容时俯视刻度线
E.为加速溶解,将明矾晶体置于热水中溶解,未冷却至室温就进行转移、定容
【答案】(1)、(2) 负 正(3)(4) 渗析
(5)C(6)ADE
【详解】(1)氘原子含有1个质子和1个中子,质量数为2,另2种与它互为同位素的核素均含1个质子,中子数分别为0和2,质量数分别为1和3,原子符号为。
(2)氢原子中包括1个质子和1个电子,质子带正电荷,电子带负电荷,则反氢原子中含有一个带负电荷的反质子和一个带正电荷的电子。
(3)反氯原子得到一个反电子后具有17个反质子和18个正电子,离子符号为。
(4)使用半透膜分离溶液和胶体,方法名称为渗析;明矾化学式为,明矾溶于水后,电离产生铝离子,铝离子发生反应的离子方程式为:,生成的胶体能吸附水中的杂质形成沉淀,达到净化水质的目的。
(5)A.不能用余热蒸干,因为要得到带结晶水的晶体,蒸干会失去结晶水,故A错误;
B.不是直接蒸发溶液,因为明矾溶解度随温度的升高明显增大,室温下溶解度相对于较高温度时溶解度小,直接蒸发浓缩冷却结晶析出的晶体很少,B错误;
C.明矾的溶解度随温度升高显著增大,故得到带结晶水的明矾晶体需用冷却结晶法,此方法在蒸发浓缩时析出少量晶体便撤去酒精灯冷却,故“系列操作”包括:蒸发浓缩至热的饱和溶液,冷却结晶,过滤、洗涤、干燥,C正确;
故选C。
(6)A.称取的明矾晶体因风化失去了部分结晶水,仍按化学式进行计算,称得的明矾晶体偏多,溶液浓度偏高,A符合题意;
B.定容过程中本就需加入蒸馏水,所以转移溶液前,发现容量瓶内有少量蒸馏水残留,未更换容量瓶,对溶液浓度无影响,B不符合题意;
C.转移溶液时,未洗涤玻璃棒和烧杯内壁,溶质损失,溶液浓度偏低,C不符合题意;
D.定容时,俯视刻度线,溶液体积偏小,浓度偏高,D符合题意;
E.为加速溶解,将明矾晶体置于热水中溶解,未冷却至室温就转移至容量瓶中加水定容,溶液体积偏小,浓度偏大,E符合题意;
故答案选择ADE。
25.(25-26高一上·宁夏·阶段检测)Ⅰ.如图A、B、C、D、E是五种粒子的结构示意图,请回答下列问题:
(1)C所示粒子表示___________(填化学符号),D粒子表示___________(填化学符号)。
(2)A粒子的化学性质与B、C、D、E中哪一种粒子的化学性质相似___________(填序号)。
(3)写出B和C两种元素组成化合物的化学式___________。
Ⅱ.近年来,科学家通过粒子加速器获得了6个非常罕见的原子,通过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:
(4)原子的核内中子数为___________。该元素原子的二价正离子中,核外电子数为___________,
(5)以下关于的叙述正确的是___________。
A.与是两种核素 B.科学家获得了一种新元素
C.的衰变不是化学变化 D.与两物质混在一起是混合物
【答案】(1) S O2-(2)C(3)Na2S(4) 19 24(5)AC
【详解】(1)C含有16个质子和16个电子,为中性硫原子,化学符号为S;D含有8个质子和10个电子,为氧离子,化学符号为O2-。
(2)最外层电子数相同的粒子化学性质相似,A和C最外层均为6个电子,则两者化学性质相似。
(3)B为Na,C为S,组成的化合物为Na2S。
(4)原子的核内中子数为45-26=19,该元素原子核外有26个电子,其二价正离子中的核外电子数为26-2=24。
(5)A.与的质子数均为26,中子数不同,互为同位素,也是两种不同的核素,A正确;
B.元素的种类由质子数决定,的质子数为26,属于铁元素,未发现新元素,B错误;
C.衰变是原子核内部发生的变化,属于核变化,不属于化学变化,C正确;
D.由同种元素组成的物质属于纯净物,与混合后得到的物质是铁单质,属于纯净物,D错误;
故答案为AC。
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