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?？键c(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原子中：質子數(Z)核電荷數核外電子數。質量數(A)質子數(Z)中子數(N)。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。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。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。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UCHHO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166B質量數為67C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1666799，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()A34S原子核內中子數為16B1HO的摩爾質量為20 gmol1C13C和 15N原子核內的質子數相差2D2H的核外電子數為2解析：選B34S原子核內的中子數為341618，故A錯誤； 1HO的相對分子質量為121820，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 gmol1，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761，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CX原子的中子數為A(xn)，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60B.Fe的核內質子數比中子數多8C.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DFe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BH2、D2、T2互為同素異形體CH2、D2、T2在相同條件下的密度比為123D氕、氘發(fā)生核聚變生成其他元素，屬于化學變化解析：選CH、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6636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246123，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3618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?？键c(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()A1種B2種C3種D4種解析：選CHe、C、S符合題意。2某元素X，其原子的電子層數為(n1)，最外層電子數為(2n1)。下列有關元素X的說法中正確的是()AX可能是金屬元素B由X形成的含氧酸均為強酸CX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(2n1)可以推知n4，則X的電子層數3，X為短周期元素。當n4時，X為Cl元素；當n3時，X為N元素；當n2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?！?0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H2SOH=HSH2O或HSOH=S2H2O，則A為H2S或HS，B為OH，C為HS或S2，D為H2O。答案：(1)NHH2O(2)H2SOH=HSH2O(或HSOH=S2H2O)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)KClS(2)HCl共價鍵(3)F22F22H2O=4HFO2(4)H2SHHH2SHHS，HSHS2(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化學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。物質中不一定都存在化學鍵，如He等稀有氣體分子。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：。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；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BC、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DCH4中所有的最外層電子都參與形成共價鍵解析：選DA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()APCl5BP4CCCl4DNH3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HO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HO鍵比HS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NH3HCl=NH4Cl中的相關微粒，其中正確的是()A中子數為8的氮原子：NBHCl的電子式：CNH3的結構式：DCl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)(2018天津高考)Mg(OH)2的電子式：_。(2018海南高考)CO2的電子式：_。(2018北京高考)由Na和Cl形成離子鍵的過程：_。(2017天津高考)NaOH的電子式為_。(2017海南高考)PH3的電子式為_。(2016全國卷)聯氨(N2H4)分子的電子式為_。(2016浙江高考)硫化氫的電子式為_。(2015全國卷)硼氫化鈉(NaBH4)的電子式為_。(2015浙江高考)H2O2的電子式為_。(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NN，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NN，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斷裂化學鍵吸收能量，形成化學鍵釋放能量。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?；瘜W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DSO2、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CA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DA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()AY和Z可以組成一種Y和Z的質量比為78的共價化合物BX、Y、Z能組成既含離子鍵又含共價鍵的離子化合物CX和Z可以組成原子個數比分別為11和21，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： NaClNa2ONa2O2NaOHH2SO4H2ON2(NH4)2CO3CO2H2O2 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)(2)(3)離子化合物、共價化合物的判斷方法