第14讲原子结构一、原子的组成、结构与性质一、原子的组成、结构与性质1.原子的构成原子的构成2.电子层表示的意义及核外电子排布规律电子层表示的意义及核外电子排布规律(1)电子层表示电子离原子核平均距离的大小,通俗地讲就是电子离原子核的远近。教材研读教材研读电子层常用n表示,n值越小,表示电子离核越近越近。由于电子的运动没有固定的轨迹,因此只能讲平均距离。(2)原子核外电子排布规律1)每个电子层最多能容纳2n2个电子。2)最外层电子数最多为8(K层为最外层时,最多为2)。a.最外层电子排满排满8个个(He为2个)形成稳定结构,该结构是稀有气体元素原子结构,不易得失电子,因此化学性质稳定,一般条件下不发生反应。b.最外层电子数较少的(1、2、3个)有失电子达到稳定结构的倾向,表现出金属性金属性。c.最外层电子数较多的(4、5、6、7个)有得电子或形成共用电子对达到稳定结构的倾向,表现出非金属性非金属性。3)次外层电子数最多为18。3.最外层电子数与元素性质的关系(1)稀有气体元素原子最外层电子数一般为8(氦最外层只有2个电子),性质不活泼,既不易失去电子,又不易得到电子。常见化合价为0。(2)金属元素原子最外层一般少于4个电子,较易失去电子,显正价,失去几个电子就显正几价。(3)非金属元素原子最外层一般多于或等于多于或等于4个电子个电子,较易得到电子,显负价,得到几个电子就显负几价。自测自测1按要求填空(只填短周期元素):(1)最外层电子数为1的元素有H、Li、Na(填元素符号,下同)。(2)最外层电子数为2的元素有He、Be、Mg。(3)最外层电子数与次外层电子数相等的元素有Be、Ar。(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是C。(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的元素是O。(6)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素有Li、Si。(7)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素有Li、P。(8)电子层数与最外层电子数相等的元素有H、Be、Al。(9)最外层电子数是电子层数2倍的元素有He、C、S。(10)最外层电子数是电子层数3倍的元素有O。自测自测2下图为几种粒子的结构示意图,完成以下填空。(1)属于阳离子的粒子是(填编号,下同)。(2)具有稳定结构的原子是。(3)只能得电子的粒子是;只能失电子的粒子是;既能得电子,又能失电子的粒子是。(4)粒子半径小于小于粒子半径(填“大于”“小于”或“等于”)。(5)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。二、元素、核素、同位素二、元素、核素、同位素(1)元素:具有相同核电荷数核电荷数(即质子数即质子数)的同一类原子的总称。(2)核素:具有一定数目质子和一定数目中子一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。(3)同位素1)概念:质子数相同而中子数不同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。2)同位素的应用HH是制造氢弹的原料U是制造原子弹的原料和核反应堆的燃料;14C用于考古。放射性同位素最常见的应用是作为放射源和进行同位素示踪。例如,应用放射性同位素发射出的射线,可进行金属制品探伤、食物保鲜和肿瘤治疗等;追踪植物中放射性P发出的射线,能确定磷在植物中的作用部位。自测自测3判断正误,正确的划“”,错误的划“”。(1)质子数为17、中子数为20的氯原子Cl()(2)质子数为35、中子数为45的溴原子Br()(3U和U是中子数不同、质子数相同的同种核素()(4)13C和15N核内中子数相差1()(5)在氮原子中,质子数为7而中子数不一定为7()(6)通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化()(7)1O的摩尔质量为20gmol-1()(8)2H+核外电子数为2()自测自测4H2、D2和T2都是氢元素的单质,它们互为同素异形体吗?答案答案不是。因为同素异形体是同种元素形成的结构不同的单质,H2、D2和T2虽然是氢元素的单质,但分子结构相同,是同一种物质。考点突破考点突破考点一原子结构中微粒间的数量关系、核素考点一原子结构中微粒间的数量关系、核素考点二电子数相等的微粒的推断考点二电子数相等的微粒的推断1.微粒间的数量关系微粒间的数量关系考点一原子结构中微粒间的数量关系、核素考点一原子结构中微粒间的数量关系、核素2.元素符号周围数字的含义元素符号周围数字的含义3.元素、核素、同位素的比较元素、核素、同位素的比较(1)三者之间的关系(2)同位素的“同”与“不同”特别提示特别提示具有相同质子数的两微粒不一定是同种元素,如Ne和H2O。质子数相同而中子数不同的两微粒不一定互为同位素,如14N2和13C16O。有质子的粒子中不一定有中子,如H。质量数相同的核素不一定属于同种元素,如14C和14N。同位素是原子之间的互称,如12C与14C互称为同位素,35Cl2与37Cl2则不能互称为同位素。六同三不同原子核内质子数相同;核电荷数相同;原子的核外电子数相同;属于同一种元素;在元素周期表中位置相同;化学性质基本相同中子数不同;质量数不同;物理性质不同任何微粒中,质子数+中子数=质量数,但质子数和电子数不一定相等,如阴、阳离子中。核外电子数相同的微粒,其质子数不一定相同,如Na+和Al3+,N和OH-等。核裂变不属于化学变化。典例典例1用Tc给低产油田作“钡透”,能使实验原油的产量增收。下列有关Tc的说法中正确的是()A.Tc与Tc互为同素异形体B.Tc含有43个中子C.Tc与Tc的物理性质、化学性质均相同D.Tc的中子数比电子数多13D答案答案DA项Tc与Tc互为同位素;B项Tc中含有56个中子;C项Tc与Tc的物理性质不同、化学性质基本相同;D项Tc中含有56个中子、43个电子,中子数比电子数多13。1-1某元素的一种核素X的质量数为A,含N个中子,它与1H原子组成HmX分子。在agHmX中所含质子的物质的量是()A.(A-N+m)molB.(A-N)molC.(A-N)molD.(A-N+m)molA答案答案AHmX的相对分子质量约为A+m,每个分子中含质子个数为A-N+m,故agHmX中所含质子的物质的量为(A-N+m)mol。1-2(2018北京东城期末P是一种放射性核素,可治疗多种皮肤病。下列有关该核素说法正确的是()AP的摩尔质量是32BP和P互称为同位素C.1molP含质子数约为326.021023D.由质量数可以判断其在周期表中的位置B答案答案BA项,摩尔质量的单位是g/mol;B项,具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同核素互称为同位素;C项,1molP含质子数约为156.021023;D项,利用质子数可以判断元素在周期表中的位置。1.核外电子数相等的微粒的书写核外电子数相等的微粒的书写(1)首先要找出所要书写的相应电子数目的稀有气体元素的原子。(2)然后再根据“阴上阳下稀居中”的思维顺序,找出与稀有气体元素同周期的元素形成的阴离子和下一周期的主族元素形成的阳离子。(3)写出阴离子所对应的元素的氢化物分子。(4)若氢化物能自偶电离,则写出其电离生成的离子。如水可电离生成H3O+和OH-,氨能电离生成N和N。(5)再写出特殊情况的等电子微粒。2.10电子和电子和18电子微粒电子微粒(1)10电子微粒:以Ne为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下考点二电子数相等的微粒的推断一周期的主族金属元素形成的微粒。(2)18电子微粒:以Ar为核心,推断同周期的非金属元素形成的微粒和下一周期的主族金属元素形成的微粒。CH3CH3、H2NNH2、H2O2、F2、FCH3、CH3OH知识拓展知识拓展1.其他等电子数的微粒其他等电子数的微粒“9电子”的微粒:F、OH、NH2、CH3(取代基)“14电子”的微粒:Si、N2、CO、C2H2“2电子”的微粒:He、H-、Li+、Be2+、H22.质子数及核外电子总数均相等的微粒质子数及核外电子总数均相等的微粒Na+、N、H3O+;HS-、Cl-;F-、OH-、N;N2、CO、C2H2等。典例典例2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K,B元素是Cl,C元素是S(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HCl。(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F2。(4)F是由两种元素组成的三原子分子,其分子式是H2S;电子式是。(5)G分子中含有4个原子,其分子式是H2O2(答答PH3也可也可)。(6)H分子中含有8个原子,其分子式是C2H6。解析解析常见的18电子微粒有:分子:SiH4、PH3、H2S、HCl、Ar、F2、H2O2、C2H6、CH3OH等;离子:S2-、HS-、Cl-、K+、Ca2+等。总结出了以上粒子,各小问自然能够顺利解出。2-1a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的粒子,它们都具有10个电子,其结构特点如下:其中b的离子半径大于e的离子半径;d是由极性键构成的四原子极性分子;一个c与一个f可生成两个相同的10电子分子。(1)a粒子构成的晶体中是否存在化学键。(填“存在”或“不存在”)(2)b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱为。(用化学式表示)粒子代码abcdefg原子核数单核单核双核四核单核四核五核电荷数(单位电荷)01+1-02+1+0(3)d溶于水呈性。(填“酸”或“碱”)(4)g粒子是由键构成的分子。(5)c粒子是,f粒子是。(用化学式表示)答案答案(1)不存在(2)NaOHMg(OH)2(3)碱(4)极性非极性(5)OH-H3O+解析解析根据表格中各粒子的构成和电荷数,结合题干信息知,a是Ne,b是Na+,c是OH-,d是NH3,e是Mg2+,f是H3O+,g是CH4。2-2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。A与B在溶液中反应的离子方程式为。根据上述离子方程式,可以判断C与B结合质子的能力大小是(用化学式或离子符号表示)。答案答案(1)HH+(或H)HH(2)HS-+OH-S2-+H2O(或H2S+2OH-S2-+2H2O或H2S+OH-HS-+H2O)OH-S2-(或OH-HS-)解析解析(1)由A、B、C、D均是10电子粒子,可联想到N+OH-NH3+H2O或HF+OH-F-+H2O,故A为N或HF,D为H2O。(2)A和C是18电子的粒子,B和D是10电子的粒子,很容易联想到OH-与H2S或HS-的反应,故A为H2S或HS-,B为OH-。A与B在溶液中反应的离子方程式为H2S+OH-HS-+H2O或HS-+OH-S2-+H2O或H2S+2OH-S2-+2H2O;由反应方程式可看出,A中的质子被B结合,A失去质子变成了C,故结合质子的能力:BC。