【必備知識】
一、原子結構
1、概念理解
①原子中：質子數(shù)(Z)＝核電荷數(shù)＝原子核外電子數(shù)+原子序數(shù)；
②質量數(shù)(A)＝質子數(shù)(Z) ＋中子數(shù)(N)；
③陽離子的核外電子數(shù)＝質子數(shù)－陽離子所帶電荷數(shù)；
④陰離子的核外電子數(shù)＝質子數(shù)＋陰離子所帶電荷數(shù)。
元素的相對原子質量：元素的各種天然同位素的相對原子質量與其在自然界中所占的物質的量分數(shù)計算出的平均值。
元素：具有相同質子數(shù)的同一類原子的總稱。
核素：具有一定數(shù)目的質子和一定數(shù)目的中子的一種原子。
同位素：質子相同，中子不同的同一元素的不同核素的互稱。
同位素的化學性質幾乎完全相同，物理性質不同。
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(shù)(豐度)不變。
氫元素的三種核素
eq \\al(1,1)H：名稱為氕，不含中子；
eq \\al(2,1)H：用字母D表示，名稱為氘或重氫；
eq \\al(3,1)H：用字母T表示，名稱為氚或超重氫。
2、常見的重要核素及其應用
3、抓住描述對象突破“四同”判斷
(1)同位素——原子，如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H；
(2)同素異形體——單質，如O2、O3；
(3)同系物——化合物，如CH3CH3、CH3CH2CH3；
(4)同分異構體——化合物，如正戊烷、新戊烷。
【注意】
1、1H2、2H2即不是同位素，也不同素異形體，是同種物質。
2、核變化不是化學變化。
例1、完成下列表格
例2、現(xiàn)有下列9種微粒：eq \\ar(1,1)H、eq \\ar(2,1)H、eq \\ar(13, 6)C、eq \\ar(14, 6)C、eq \\ar(14, 7)N、eq \\ar(56,26)Fe2＋、eq \\ar(56,26)Fe3＋、eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3。按要求完成以下各題：
(1)eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H分別是氫元素的一種________，它們互稱為________。
(2)互為同素異形體的微粒是________。
(3)eq \\al(56,26)Fe2＋的中子數(shù)為________，核外電子數(shù)為_______________________________________。
(4)上述9種微粒中有________種核素，含有________種元素。
【答案】 (1)核素 同位素 (2)eq \\ar(16, 8)O2、eq \\ar(16, 8)O3 (3)30 24 (4)7 5
核外電子排布
1、電子排布
電子排布規(guī)則
每層最多容納的電子數(shù)為2n2，最外層不超過8個(K層為最外層時不超過2個)，次外層不超過18個。
2、常見的“10電子”微粒
3、常見的“18電子”微粒
例2、A＋、B＋、C－、D、E五種粒子(分子或離子)中，每個粒子均有10個電子，已知：
①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。
回答下列問題：
(1)C－的電子式是________。
(2)分別寫出A＋和D反應、B＋和E反應的離子方程式：_____________________、_______________。
(3)除D、E外，請再寫出兩種含10個電子的分子的分子式：______________________。
(4)除A＋、B＋外，請再寫出兩種含10個電子的陽離子：________________________。
【答案】 (1) (2)NHeq \\al(＋,4)＋H2ONH3·H2O＋H＋ H3O＋＋NH3===NHeq \\al(＋,4)＋H2O (3)CH4、HF(答案合理即可) (4)Na＋、Mg2＋、Al3＋(答任意兩個即可)
4、1～20號元素原子核外電子排布的特點與規(guī)律
(1)原子核中無中子的原子：eq \\al(1,1)H。
(2)最外層只有一個電子的原子：H、Li、Na、K；
最外層有兩個電子的原子：He、Be、Mg、Ca。
(3)最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的原子：Be、Ar；
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)2倍的原子：C；
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)3倍的原子：O。
(4)電子層數(shù)與最外層電子數(shù)相等的原子：H、Be、Al；
最外層電子數(shù)是電子層數(shù)2倍的原子：He、C、S；
最外層電子數(shù)是電子層數(shù)3倍的原子：O。
(5)次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子：Li、Si。
(6)內(nèi)層電子總數(shù)是最外層電子數(shù)2倍的原子：Li、P。
(7)次外層電子數(shù)是其他各層電子總數(shù)2倍的原子：Li、Mg；
(8)次外層電子數(shù)與其他各層電子總數(shù)相等的元素：Be、S。
【易錯辨析】
1、一種元素可以有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種原子。( )
2、所有原子核內(nèi)一定都有中子。( )
3、質量數(shù)就是元素的相對原子質量。( )
4、質子數(shù)相同的微粒一定屬于同一種元素。( )
5、核外電子數(shù)相同的微粒，其質子數(shù)一定相同。( )
6、核聚變?nèi)鏴q \\al(2,1)H＋eq \\al(3,1)H―→eq \\al(4,2)He＋eq \\al(1,0)n，因為有新微粒生成，所以該變化是化學變化。( )
7、氫的三種核素形成的單質有6種，它們物理性質有所不同，但化學性質幾乎完全相同。( )
8、14C可由中子轟擊14N產(chǎn)生，14C與14N的化學性質相同。（ ）
9、M層電子為奇數(shù)的所有主族元素所在族的序數(shù)與該元素原子的M層電子數(shù)相等。（ ）
【答案】 1.√ 2.× 3.× 4.× 5.× 6.× 7.√ 8.× 9.√
【跟蹤練習】
1、《格物探源》中提到：“天地萬物皆以六十四種元質配合而成，如金銀銅鐵養(yǎng)輕淡炭等皆是元質，皆由微渺而造”，“微渺”即現(xiàn)代之“原子”。下列說法錯誤的是（ ）
A．“元質”即現(xiàn)代之“元素”，現(xiàn)在人類發(fā)現(xiàn)的化學元素已超過六十四種
B．“養(yǎng)、輕、淡”即“氧、氫、氮”三種元素，均為短周期主族元素
C．上文中提到的八種“元質”中，有四種金屬“元質”
D．“微渺”是組成物質的基本微粒，不可再分
【答案】D
2、下列表示或說法正確的是( )
A．Mg2＋的結構示意圖：(2016·江蘇) B．氯離子(Cl－)的結構示意圖：(2015·江蘇)
C．硫離子S2－的結構示意圖：(2014·江蘇) D．核外電子排布相同的微?；瘜W性質也相同(2014·山東)
【答案】 A
3、下列物質之間的相互關系不正確的是( )
A．與為同一種物質 B．C60、C70、金剛石、石墨互為同素異形體
C.eq \\al(1,1)H2O、eq \\al(2,1)H2O、eq \\al(3,1)H2O互為同位素 D．CH4與CH3CH2CH3是同系物
【答案】C
4、已知R2+離子核外有a個電子，核內(nèi)有b個中子．下列表示R原子符號正確的是（ ）
【答案】B
5、(2021·北京，2)下列有關放射性核素氚(eq \\al(3,1)H)的表述不正確的是( )
A.eq \\al(3,1)H原子核外電子數(shù)為1 B.eq \\al(3,1)H原子核內(nèi)中子數(shù)為3
C.eq \\al(3,1)H2與H2化學性質基本相同 D.eq \\al(3,1)H2O具有放射性
【答案】 B
6、全氮類物質具有高密度、超高能量及爆轟產(chǎn)物清潔無污染等優(yōu)點。中國科學家成功合成全氮陰離子Neq \\al(－,5)，Neq \\al(－,5)是制備全氮類物質Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)的重要中間體。下列說法中不正確的是( )
A．全氮類物質屬于綠色能源 B．每個Neq \\al(＋,5)中含有35個質子
C．每個Neq \\al(－,5)中含有35個電子 D．Neq \\al(＋,5)Neq \\al(－,5)結構中含共價鍵
【答案】 C
7、(2023屆河北全過程縱向評價)科學家以氘原子撞擊銅的一種同位素eq \\al(\s\up1(63),\s\d1(29))Cu，產(chǎn)生了一種鎳的同位素eq \\al(\s\up1(61),\s\d1(28))Ni，其核反應可表示為eq \\al(\s\up1(b),\s\d1(a))H＋eq \\al(\s\up1(63),\s\d1(29))Cu →eq \\al(\s\up1(61),\s\d1(28))Ni＋α。下列說法正確的是（ ）
A．α粒子為eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He B．eq \\al(\s\up1(63),\s\d1(29))Cu與eq \\al(\s\up1(61),\s\d1(28))Ni中子數(shù)相差2
C．Ni元素的相對原子質量為61 D．1H2與2H2互為同素異形體
【答案】A
【解析】A．根據(jù)核反應eq \\al(\s\up1(b),\s\d1(a))H＋eq \\al(\s\up1(63),\s\d1(29))Cu →eq \\al(\s\up1(61),\s\d1(28))Ni＋α可推出，α粒子為eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He，A正確；B．eq \\al(\s\up1(63),\s\d1(29))Cu與eq \\al(\s\up1(61),\s\d1(28))Ni之間的中子數(shù)相差29－28＝1，B錯誤；C．鎳元素的相對原子量不等于該鎳原子的質量數(shù)，C錯誤；D．1H2與2H2屬于同一種物質，D錯誤。
8、(2022·山東，3)eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)O的半衰期很短，自然界中不能穩(wěn)定存在。人工合成反應如下：
eq \\ar(16, 8)O＋eq \\ar(3,2)He―→eq \\ar(13, 8)O＋eq \\ar(a,b)X；eq \\ar(16, 8)O＋eq \\ar(3,2)He―→eq \\ar(15, 8)O＋eq \\ar(m,n)Y。下列說法正確的是( )
A.X的中子數(shù)為2 B.X、Y互為同位素
C.eq \\ar(13, 8)O、eq \\ar(15, 8)O可用作示蹤原子研究化學反應歷程 D.自然界不存在eq \\ar(13, 8)O2、eq \\ar(15, 8)O2分子是因其化學鍵不穩(wěn)定
【答案】 B
【解析】 根據(jù)質量守恒可知，X微粒為eq \\al(6,2)He，Y微粒為eq \\al(4,2)He，據(jù)此分析解題。X微粒為eq \\al(6,2)He，根據(jù)質量數(shù)等于質子數(shù)加中子數(shù)可知，該微粒的中子數(shù)為4，A錯誤；X微粒為eq \\ar(6,2)He，Y微粒為eq \\ar(4,2)He，二者為具有相同的質子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子，故互為同位素，B正確；由題干信息可知，eq \\ar(13, 8)O與eq \\ar(15, 8)O的半衰期很短，故不適宜用作示蹤原子研究化學反應歷程，C錯誤；自然界中不存在eq \\ar(13, 8)O2與eq \\ar(15, 8)O2分子并不是因其化學鍵不穩(wěn)定，而是由于eq \\ar(13, 8)O與eq \\ar(15, 8)O的半衰期很短，很容易發(fā)生核變化，轉化為其他原子，D錯誤。
9、（2020全國Ⅰ卷）1934年約里奧-居里夫婦在核反應中用α粒子(即氦核eq \\al(4,2)He)轟擊金屬原子eq \\al(W,Z)X，得到核素eq \\al( 30,Z＋2)Y，開創(chuàng)了人造放射性核素的先河：eq \\al(W,Z)X＋eq \\al(4,2)He―→eq \\al( 30,Z＋2)Y＋eq \\al(1,0)n。
其中元素X、Y的最外層電子數(shù)之和為8。下列敘述正確的是( )
A.eq \\al(W,Z)X的相對原子質量為26 B．X、Y均可形成三氯化物
C．X的質子數(shù)大于Y的 D．Y僅有一種含氧酸
【答案】 B
【解析】 由守恒關系可知元素X的質量數(shù)為27，X與Y最外層電子數(shù)之和為8，質子數(shù)相差2，且X為金屬元素，可推知X為Al元素，Y為P元素，二者都有＋3價，都可以形成三氯化物，A項錯誤，B項正確；Al原子質子數(shù)為13，P原子質子數(shù)為15，故質子數(shù)：XY B．最簡單氫化物的沸點： W>Y
C．X與 Y 形成的化合物只有極性鍵 D．最高價氧化物對應的水化物酸性： Z>W
【答案】 A
【解析】 X為H，Y為O，Z為Si，W為S。
13、現(xiàn)有五種1~18號元素X、Y、Z、M、N的性質或原子結構如下表所示：
請回答下列問題
（1）寫出X、Y、Z、N四種元素的名稱：X Y Z N
（2）由X、Y、Z、M、N五種元素兩兩組成的分子中，許多分子含有的電子數(shù)相等，寫出符合下列要求的分子式：
①含10e-且呈正四面體結構的分子： ；②含14e-的雙原子分子： ；
③含16e-且能使溴水褪色的分子： ；④含18e-且常溫下呈液態(tài)的分子： 。
【答案】 (1) 氫、氧、硅、硫 (2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2
14、現(xiàn)有部分元素的原子結構特點如下表所示：
(1)畫出G原子結構示意圖：____________________________________________________。
(2)元素X與元素Z相比，非金屬性較強的是______________________________________
(填元素名稱)，寫出一個能表示X、Z非金屬性強弱關系的化學方程式：_______________。
(3)X、Y、Z、G四種元素形成的一種離子化合物，其水溶液顯強酸性，該化合物的化學式為_____________________________________________________________________________。
(4)元素X和元素Y以原子個數(shù)比為1∶1形成的化合物Q，元素G和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的電子總數(shù)相等。以M為燃料，Q為氧化劑，可作火箭推進劑，最終生成無毒的，且在自然界中穩(wěn)定存在的物質，寫出該反應的化學方程式：________。
【答案】 (1)(2)氧 2H2S＋O2===2H2O＋2S↓(答案合理即可) (3)NH4HSO4
(4)N2H4＋2H2O2eq \(=====,\s\up7(點燃))N2↑＋4H2O
【解析】 X元素原子的L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，根據(jù)核外電子排布規(guī)律，可知L層為6個電子，所以X為氧元素；Y元素原子的核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)，Y只能是氫元素；Z元素原子的L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和，L層有8個電子，K層有2個電子，則其M層電子數(shù)為6，所以Z是硫元素；G元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2.5倍，其次外層只能是K層，有2個電子，所以G為氮元素。(3)H、N、O、S四種非金屬元素形成的離子化合物只能是銨鹽，其水溶液顯強酸性，則應是強酸的酸式鹽，故應為NH4HSO4。(4)H和O按原子個數(shù)比1∶1形成的化合物為H2O2，共有18個電子，則H和N形成的18電子微粒只能是N2H4，根據(jù)信息寫出化學方程式即可。核素
eq \\al(235, 92)U
eq \\al(14, 6)C
eq \\al(2,1)H(D)
eq \\al(3,1)H(T)
eq \\al(18, 8)O
用途
核燃料
用于考古斷代
制氫彈
示蹤原子
H2O
D2O
T2O
相對分子質量
18
20
22
質子數(shù)
10
10
10
中子數(shù)
8
10
12
電子數(shù)
10
10
10
元素編號
元素性質或原子結構
X
電子層數(shù)=最外層電子數(shù)=原子序數(shù)
Y
原子最外層電子數(shù)為a，次外層電子數(shù)為b
Z
原子L層電子數(shù)為a+b，M層電子數(shù)為a-b
M
其某種同素異形體在自然界中的硬度最大
N
M層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍
X
L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍
Y
核外電子層數(shù)等于原子序數(shù)
Z
L層電子數(shù)是K層和M層電子數(shù)之和
G
最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2.5倍

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