高三化学原子结构的知识体系

物质结构、元素周期律讲座一、疑点、难点、关键点疑点：化学键与晶体；共价化合物与分子晶体、原子晶体。

分子结构及组成分子的元素在周期表位置关系。

非金属元素的含氧酸根。

难点：原子结构和该元素在周期表位置间的关系及递变规律；元素性质递变规律。

元素的推断，根据事实和数据，归纳物质变化规律；结合周期表的应用，培养学生推理能力。

关键点：搞清物质结构与化学键、晶体的关系。

搞清原子结构、周期表位置及元素性质关系。

二、示例例1 下列说法正确的是（）。

A．元素相对原子质量是该元素的一个原子的质量与碳-12原子质量1 / 12的比值。

B．具有相同质量的原子，其化学性质基本相同。

C．具有相同质子数的微粒不一定属于同一种元素。

D．同种元素组成的物质一定是单质。

[辨析] 元素的相对原子质量是该元素各同位素相对原子质量的平均值，某元素的一个原子的质量与碳-12原子质量的1 / 12的比值是某元素的一种同位素相对原子质量。

互为同位素的原子的化学性质几乎相同，而质量数相同的原子可能是不同元素的原子，例1940K和2040Ca 其性质不同。

微粒包括原子、分子、离子等，只有质子数相同的原子属于同一种元素，有些微粒具有相同的质子数，但不属于同一种元素，如：水分子，氟化氢分子和氖原子等的质子数相同，但它们不属于同一种元素。

同种元素组成的纯净物才是单质，两种同素异形体组成的物质是混合物。

[解答] C[小结] 分清质量数、同位素相对原子质量、元素相对原子质量、近似相对原子质量的不同概念。

分子是保持物质化学性质的一种微粒。

原子是化学反应中的最小微粒，但不是构成物质的最小微粒，原子可由更小的微粒（如：质子、中子、电子等）构成。

例2 下列叙述中，正确的是（）。

A．两种元素构成的共价化合物中的化学键都是极性键B．任何元素的原子都是由质子、中子、电子构成的C．由强酸和强碱形成的盐，其水溶液一定呈中性D．由非金属元素组成的化合物不一定都是共价化合物E．只要是离子化合物，其熔点一定高于共价化合物[辨析] 过氧化氢中的氧氧键属于非极性键；氢有一种同位素没有中子；硫酸氢钠显酸性；铵盐是由非金属元素组成的离子化合物；原子晶体属于共价化合物，它的熔点一般高于离子化合物。

[解答] D[小结] 离子键形成的化合物一定是离子化合物，但离子化合物内还可能有其它化学键，例氢氧化钠中有离子键，但氢氧原子间是极性键，过氧化钠中有离子键，但氧氧原子间是非极性键；而共价化合物中不可能存在离子键。

原子晶体熔点一般都很高，但不是在所有晶体中，原子晶体的熔点一定是最高的。

晶体的化学键破坏，如果没有新化学键形成，就不会有新物质生成，如：氯化钠晶体受热熔化时，晶体内氯离子与钠离子间的离子键被破坏了，但没有化学变化发生。

所以晶体内化学键被破坏不一定有化学变化发生。

稀有气体分子由单原子构成，分子内不存在共价键，分子间通过分子间作用力形成物质。

例3 假定12C的相对原子质量定为24时，则下列推断错误的是（）。

A．此时16O的相对原子质量为32B．标准状况时，44 g CO2的体积为22.4 LC．N A个氧分子与N A个氢分子的质量比为16 : 1D．常用密度为1.84 g / mL的98 % 的浓硫酸，其物质的量的浓度为9.2 mol / LE．标准状况下，11.2 L氧气的质量为32 g[辨析] 我们将12C的十二分之一定为相对原子质量的标准，当12C的相对原子质量定为24时，哪些量会发生变化。

我们将12C的十二分之一定为相对原子质量的标准，即12C的相对原子质量为12，此时12 g 12C 含阿伏加德罗常数个原子，约为6.02×1023个，其物质的量为1 mol。

若将12C的相对原子质量定为24时，此时12C的摩尔质量为24 g / mol，即24 g 12C为1 mol，显然其中的微粒数不再是6.02×1023个，而是1.204×1024个，故标准状况下的体积也加倍，为44.8 L。

可见当12C的相对原子质量定为24时，物质的摩尔质量、相对分子质量、相对原子质量、阿伏加德罗常数的数值、气体的摩尔体积都将加倍。

而物质的质量、物质的体积不会随之改变。

按以上理解：(A)(C )(D)是正确的。

(B)可理解为44 g CO2为0.5 mol，其体积为0.5 mol×44.8 L / mol = 22.4 L。

所以(B) 也是正确的。

[解答] E例4 X，Y是第二或第三周期元素中的两种元素，它们可形成离子化合物X m Y n，且离子均具有稀有气体的电子层结构，若X的原子序数为a，则Y的原子序数不可能是（）。

A．a + 8－(m + n) B．a + 16－m－nC．a－m－n D．a－8 + (m－n)[辨析] X m Y n中x为+ n价，Y为－m价，X 、Y在元素周期表中的相对位置：nA (8－m) AX Ya－m－na a+8-m-na+16-m-n第二、第三周期同一主族上下两元素原子序数相差8，同一周期两元素原子序数之差等于右面的主族序数减去左面的主族序数。

[解答] D[小结] 当阳离子和阴离子电子层结构相同时，阳离子的原子核电荷数一定比阴离子的原子核电荷数大；电子层结构相同时，随核电荷数增大，离子半径逐渐减小。

第三、第四周期同一主族上下两元素原子序数如果时ⅠA、ⅡA即相差8，其它主族上下两元素原子序数相差18。

如两元素形成XY2化合物时，除考虑X为+2、+4两种情况外，还应考虑特殊情况，例NO2两元素原子序数只相差1；SO2两元素原子序数相差8等。

例5.某共价化合物含碳、氢、氮三种元素，分子内由四个氮原子，且四个氮原子排列成四面体，每两个氮原子间都插入一个碳原子，已知分子内无C—C键和C=C键。

推测该化合物的化学式为。

[辨析] 四面体由六条棱，在棱与棱间可插入六个碳，每个碳由四个价键，插入的氢应12个，所以化学式为C6H12N4。

[解答] C6H12N4例6 在第n电子层中，当它作为最外层时，容纳的电子数最多与n - 1层相同；当它作为次外层时，其电子数比n + 1层最少能多10个电子。

n等于几？[辨析] 当n层作最外层时，n层最多容纳8个电子，而n - 1层最多与它容纳同样多即8个电子，据每层最多容纳电子数知（n - 1）层为第二层。

当n层作次外层时，n + 1层为最外层，最多容纳8个电子且比n层少1 ~ 10个电子，则n层最多容纳18个电子，n + 1层为第四层，故n层为第三层。

[解答] n = 3[小结] 最外层最多能容纳8个电子，次外层所能容纳电子可以2个、8个、18个、9～18个。

电子层层数大于四最外层电子为1～2个时，主族元素次外层电子为8个；最外层电子3～8时。

主族元素次外层电子为18个；最外层电子1～2个时，副族元素次外层电子为9～18个。

核外电子排布能级：快速推断元素。

推断Br、Ba、87号、53号推未知元素116号最外层电子由ns、np决定；次外层电子由s、p、d或s、p决定。

能级表与周期表结构关系：元素种类、周期表结构、4f（镧系）5f（锕系）例7 有V、W、X、Y、Z五种元素，它们的原子序数依次增大，且都小于20。

其中X和Z是金属元素。

V和Z属同一主族，它们原子的最外电子层只有1个电子。

W和Y也属同一主族，它们原子最外电子层的p亚层电子数是s 亚层电子数的二倍。

X原子最外电子层上电子数等于Y原子最外电子层上电子数的一半。

由此可知：V______W______X________Y________Z________。

由这五种元素组成的一种化合物是__________。

[辨析] 原子序数小于20，应考虑钾和钙两种元素，五种元素组成的一种化合物可以考虑明矾，正面突破，正面论证。

[解答] H O Al S K KAl ( SO4 )2·12 H2O[小结] 元素推断的依据是原子结构特征、周期表位置和化学性质(例：苍白色火焰、棕黄色的烟、与氯反应生成高价及低价化合物、白色烟雾等)。

还可根据金属与酸反应量的关系及其计算求解。

特殊化合价（例：Na2O2、FeS2、CaC2中O、S、C元素均为－1价）。

特殊化学式(例：A2B2→Na2O2或H2O2，AB2→CO2或SO2等)。

特定推断：五种元素组成的一种化合物可以考虑明矾；四种元素组成的一种化合物可以考虑酸式盐；四种元素组成两种化合物可以相互反应放出气体可以考虑弱酸酸式盐与酸反应，由四种元素组成，能起酸的作用的只能是硫酸氢盐，因此可以正面突破由四种元素组成两种化合物分别是亚硫酸氢盐和硫酸氢盐，然后正面论证等。

例8 a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有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；c与f可形成两个共价型g分子。

试写出：(1) a微粒的核外电子排布式___________________________。

(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比较为_______ > _______（用化学式表示）。

(3)d溶于水的电离方程式______________________。

(4) g微粒所构成的晶体类型属_______________________(5) c微粒是_________，f微粒是__________（用化学式表示）[辨析] 10号电子组：以下微粒均有10个电子，有几个原子即有几个原子核。

O2－F－Ne Na＋Mg2＋Al3＋OH－HF NH4＋NH2－H2O H3O＋NH3CH4[解答](1) a微粒的核外电子排布式1s22s22p6；(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比较为NaOH > Mg(OH)2；(3)d溶于水的电离方程式：NH3 + H2O === NH3·H2O === NH4＋+ OH－；(4) g微粒所构成的晶体类型属分子晶体；OH－H3O＋三、练习测试选择题：1．离子键、共价键、金属键、分子间作用力都是构成物质的微粒间的不同作用力。

含有上述两种作用力的晶体是（）。

A．二氧化硅B．白磷C．氧化镁D．氢氧化钠2．a A3+和b n B-的电子层结构相同，则b值是（）。

A．a + 3 - n B．a + 3 + n C．a - 3 + n D．a - 3 – n3．X和Y都是短周期元素，两者能形成化合物X2Y3，若X的原子序数为n，则Y的原子序数不可能是（）。

A．n＋1 B．n－6 C．n＋3 D．n－54．核外电子层结构相同的一组微粒是（）。

A．Mg2＋Al3＋Cl－Ne B．Na＋F－S2－ArC．K＋Ca2＋S2－Ar D．Mg2＋Na＋Cl－S2－5．下列叙述中正确的是（）。