化学 专题五 第讲 原子结构学案
第1讲 原子结构
[考纲要求] 1.掌握元素、核素、同位素、相对原子质量、相对分子质量、原子构成、原子核外电子排布的含义。2.掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3.掌握1～18号元素的原子结构示意图的表示方法。
考点一 原子构成
1．构成原子的微粒及作用
2．微粒之间的关系
(1)质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数；
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)；
(3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数；
(4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。
3．一个信息丰富的符号
深度思考
1．有5种单核粒子，它们分别是□、□、□＋、□2＋、□("□"内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有________种。
答案 3
解析 质子数决定元素种类，质子数有19、18、20共3种，所以它们所属元素的种类有3种。
2．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
(1)34S原子核内中子数为16 ( )
(2)2H＋核外电子数为2 ( )
(3)1HO的摩尔质量为20 g·mol－1 ( )
(4)13C和15N核内中子数相差1 ( ) (5)H3O＋和OH－中具有相同的质子数和电子数 ( )
(6)O和S2－具有相同的质子数和电子数 ( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√
易错警示
规避4个易失分点
(1)任何微粒中，质量数＝质子数＋中子数，但质子数与电子数不一定相等，如阴、阳离子中；
(2)有质子的微粒不一定有中子，如1H，有质子的微粒不一定有电子，如H＋；
(3)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－；
(4)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al3＋和Na＋、F－等，NH与
OH－等。
1．现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子层结构相同，则a与下列式子有相等关系的是
( )
A．b－m－n B．b＋m＋n
C．b－m＋n D．b＋m－n
答案 B
2．已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则ω g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是 ( )
A.mol B.mol
C．ω() mol D．ω() mol
答案 D
解析 R原子的质子数为(m－n)，其核外电子数也为(m－n)，所以R2－的核外电子数为(m－n＋2)，而ω g R原子的物质的量为mol，所以形成的R2－含有的电子的物质的量为(m－n＋2)mol，故选D。
3．某元素的一种同位素X的原子质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，在a g HmX中所含质子的物质的量是 ( )
A.(A－N＋m)mol B.(A－N)mol
C.(A－N)mol D.(A－N＋m)mol
答案 A
解析 X原子的质子数为(A－N)，一个HmX中所含的质子数为(A－N＋m)，HmX的摩尔质量为(A＋m)g·mol－1，所以a g HmX中所含质子的物质的量为(A－N＋m)mol。
思维模型
求一定质量的某物质中微粒数的答题模板
物质的质量÷摩尔质量?来自质量数?(÷摩尔质量?来自质量数?的)物质的量×一个分子或离子中含某粒子个数(×一个分子或离子中含某粒子个数模)指定粒子的物质的量×NA(×NA的)粒子数
考点二 元素 核素 同位素
1．元素、核素、同位素的概念及相互关系
2．同位素的性质
同一元素的各种核素的中子数不同，质子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质差异较大。
3．几种重要的核素
核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 4. 相对原子质量
(1)定义：以12C原子质量的1/12(约1.66×10－27 kg)作为标准，其他原子的质量跟它比较所得的值。其国际单位制(SI)单位为1，符号为1(单位1一般不写)。
(2)诸量比较
①原子质量：指原子的真实质量，也称绝对质量，是通过精密的实验测得的。如：一个Cl2分子的m(Cl2)＝2.657×10－26 kg。
②核素的相对原子质量：各核素的质量与12C的质量的1/12的比值。一种元素有几种同位素，就应有几种不同的核素的相对原子质量，如35Cl为34.969,37Cl为36.966。
③核素的近似相对原子质量：是对核素的相对原子质量取近似整数值，数值上与该核素的质量数相等。如：35Cl为35，37Cl为37。
④元素的相对原子质量：是按该元素各种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%。
⑤元素的近似相对原子质量：用元素同位素的质量数代替同位素相对原子质量与其丰度的乘积之和。
注意 (1)核素相对原子质量不是元素的相对原子质量。(2)通常可以用元素近似相对原子质量代替元素相对原子质量进行必要的计算。
深度思考
1．(1)1H、2H、3H三种微粒都属于________，因为它们是具有相同______________的同一类原子。
(2)在H、H、H、C、C、C、N、N中，核素、元素的种数分别为___种、__种。
(3)C、C、C的关系为__________，因为它们是具有____________________的同一元素的不同原子。其化学性质几乎完全相同。
答案 (1)氢元素 核电荷数(质子数)
(2)8 3
(3)互为同位素 相同的质子数和不同的中子数
2．核聚变，因其释放能量大，无污染，成为当前研究的一个热门课题。其反应原理为H＋H―→He＋n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化，这种说法是否正确？为什么？
答案 不正确，化学变化指的是有新物质生成，但原子种类不变；从微观上讲，既有化学键的断裂，也有化学键的生成，所以核变化不是化学变化。
3．已知一个12C的质量为a g，一个P2O3分子的质量为m g，一个P2O5分子的质量为n g，则氧原子的相对原子质量为__________。
答案
解析 一个氧原子的质量为 g，根据相对原子质量的定义，氧原子的相对原子质量为＝。
题组一 以同位素为核心的概念辨析
1．由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的Fe原子，下列说法不正确的是 ( )
A．可以用KSCN溶液检验FeCl3和FeCl3
B.Fe与Fe的电子数相同
C.Fe与Fe互为同位素
D.Fe的中子数小于质子数
答案 A
解析 同位素的化学性质基本相同，A项错误；Fe和Fe的电子数均为26，B项正确；根据同位素的定义，Fe与Fe互为同位素，C项正确；Fe的中子数为45－26＝19，D项正确。
2．具有广泛用途的Co放射源首次实现了国内批量生产。另外，钴还有多种原子，如Co、Co、Co和Co。下列关于钴原子的说法正确的是 ( )
A.Co、Co、Co、Co和Co是摩尔质量不同的五种同素异形体
B.Co放射源可以用来治疗癌症，其中子数与电子数之差等于6
C.Co、Co、Co、Co和Co互为同位素，物理性质几乎相同，化学性质不同
D.Co、Co、Co、Co和Co互为同分异构体
答案 B
解析 Co、Co、Co、Co和Co互为同位素，物理性质不同，化学性质几乎完全相同，A、C、D错误；Co的中子数为60－27＝33，与电子数之差为33－27＝6，B 正确。
题组二 相对原子质量的含义及辨析
3．16O中的"16"表示的含义是 ( )
①氧元素的相对原子质量
②氧元素的一种同位素的近似相对原子质量
③氧元素的近似相对原子质量
④氧元素的一种同位素的质量数
A．①③ B．②④ C．①④ D．②③
答案 B
解析 元素的相对原子质量是该元素的各种同位素的相对原子质量(Mr)与其丰度(n%)乘积的和的值，故①错误；同位素的相对原子质量是该同位素一个原子的绝对质量与12C原子质量的1/12的比值。同位素的近似相对原子质量是该同位素一个原子的绝对质量与12C原子质量的1/12的比值的近似整数倍，在数值上与同位素的质量数相等。因此，②、④正确；元素的近似相对原子质量是各同位素的近似相对原子质量(即质量数)与其丰度乘积的和的值，③错误。
4．某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。下列叙述中错误的是 ( )
A．它是副族元素
B．它是第6周期元素
C．它的原子核内有63个质子
D．它的一种同位素的核内有89个中子
答案 D
解析 核外电子数等于其质子数，C项正确；用质子数分别减去各周期所含有的元素种类数，63－2－8－8－18－18＝9，显然其是第6周期从左到右的第9种元素，而第6周期中包含镧系，所以它应属于副族，A、B项均正确；由于存在同位素，所以其相对原子质量应是同位素的平均值，而不代表其中一种元素的质量数，故中子数不能用152－63＝89来计算，D项错。
易错警示
规避同位素、核素、同素异形体概念理解的4个易错点
(1)一种元素可能有多种核素，也可能只有一种核素；
(2)有多少种核素就有多少种原子；
(3)不同的核素可能具有相同的质子数，如H与H；也可能具有相同的中子数，如C与O；也可能具有相同的质量数，如C与N；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如H与C；
(4)在区别同位素、同素异形体的概念时，可从概念的字面加深理解。同位素的研究对象是原子，"同位"是指同一种元素的几种核素在元素周期表中的位置相同，即质子数相同，中子数不同；同素异形体的研究对象为单质，"同素"是指元素种类相同。
考点三 核外电子排布
1．电子层的表示方法及能量变化
2．核外电子排布规律
(1)能量最低原则
核外电子总是先排布在能量最低的电子层里，然后再按照由里向外的顺序依次排布在能量逐渐升高的电子层里。
(2)分层排布原则
①每层最多容纳的电子数为2n2个。
②最外层不超过8个(K层为最外层时不超过2个)。
③次外层不超过18个，倒数第三层不超过32个。
特别提醒 核外电子排布的几条规律是相互联系的，不能孤立地理解，必须同时满足各项要求，如M层不是最外层时，最多能容纳18个电子，当M层为最外层时，最多容纳8个电子。
深度思考
下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。
① ② ③ ④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
(1)属于阳离子结构的粒子是________(填编号，下同)。
(2)具有稳定性结构的原子是__________________。
(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)③粒子半径________④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________。
答案 (1)③⑤⑧ (2)② (3)③⑤ ①④⑥ ⑦⑧ (4)小于 (5)⑤
题组一 核外电子排布规律的简单应用
1．原子的核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数为2n2－1。下列有关X的说法中不正确的是 ( )
A．X能形成化学式为X(OH)3的碱
B．X能与某些金属元素形成化合物
C．X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D．X可能形成化学式为KXO3的盐
答案 A
解析 符合题意的元素X可能是氮或氯元素，A项不正确。
2．现有部分元素的原子结构特点如表：
X L层电子数是K层电子数的3倍 Y 核外电子层数等于原子序数 Z L层电子数是K层和M层电子数之和 W 共用三对电子形成双原子分子，常温下为气体单质 (1)画出W原子结构示意图_______________________________________________。
(2)元素X与元素Z相比，非金属性较强的是__________，写出一个能表示X、Z非金属性强弱关系的化学反应方程式______________________________________________。
(3)X、Y、Z、W四种元素形成的一种离子化合物，其水溶液显强酸性，该化合物的化学式为__________。
(4)元素X和元素Y以原子个数比1∶1化合形成的化合物Q，元素W和元素Y化合形成的化合物M，Q和M的电子总数相等。以M为燃料，Q为氧化剂，可作火箭推进剂，最终生成无毒的，且在自然界中稳定存在的物质，写出该反应的化学方程式________________________________________________________________________。
答案 (1) (2)X(或氧) 2H2S＋O2点燃(点燃X)2H2O＋2S↓ (3)NH4HSO4 (4)N2H4＋2H2O2点燃(点燃N)N2↑＋4H2O
解析 L层电子数是K层电子数的3倍，即L层有6个电子，故X为氧元素；核外电子层数等于原子序数的元素只有氢，故Y为氢元素；Z元素的K、L层分别有2个和8个电子，则M层上有6个电子，故Z为硫元素；常温下为气态双原子分子，且原子间以三键结合的只有N2，故W为氮元素。问题(2)中能说明氧比硫非金属性强的事实有很多，其中较为直观的是O2置换H2S中的S。问题(4)中H、O形成的原子个数比为1∶1的化合物是H2O2，N、H形成的化合物分子中电子数也为18的分子只能是N2H4。
规律方法
短周期常见原子的12个核外电子排布规律
(1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na；(2)最外层电子数为2的原子有He、Be、Mg；(3)最外层电子数与次外层电子数相等的原子有Be、Ar；(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C；(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O；(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是Ne；(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有Li、Si；(8)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有Li、P；(9)电子层数与最外层电子数相等的原子有H、Be、Al；(10)电子层数为最外层电子数2倍的原子有Li；(11)最外层电子数是电子层数2倍的原子有He、C、S；(12)最外层电子数是电子层数3倍的原子 有O。
题组二 破解"10电子"、"18电子"微粒的应用
3．A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)中，每个粒子均有10个电子，已知：
①A＋＋C－===D＋E↑；②B＋＋C－===2D。
请回答：
(1)C－离子的电子式是________________。
(2)A＋离子中的键角为______________。
(3)分别写出A＋和D反应、B＋和E反应的离子方程式____________、____________。
(4)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子的分子式____________。
(5)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子________。
答案 (2)109.5° (3)NH＋H2ONH3·H2O＋H＋ H3O＋＋NH3===NH＋H2O (4)CH4、Ne (5)Na＋、Mg2＋
解析 本题中五种粒子均有10个电子是解题的突破口。依据已有的元素与化合物知识可知，10电子的粒子中，原子有Ne；阴离子有N3－、O2－、F－、OH－、NH，阳离子有Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋；分子有CH4、NH3、H2O、HF。根据题意有：①A＋＋C－===D＋E↑，推知A＋应为NH、C－为OH－、D为H2O、E为NH3，将其结果代入 ②B＋＋C－===2D，推知B＋应为H3O＋。
4．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，请写出：
①A与B在溶液中反应的离子方程式为______________。
②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
(2)①HS－＋OH－===S2－＋H2O ②OH－>S2－
方法规律
(1)寻找"10电子"微粒和"18电子"微粒的方法
①"10电子"微粒
②"18电子"微粒
CH3-CH3、H2N-NH2、HO-OH、F-F、F-CH3、CH3-OH......
(2)记忆其它等电子微粒
①"14电子"微粒：Si、N2、CO、C2H2、C
②"16电子"微粒：S、O2、C2H4、HCHO
探究高考 明确考向
1．判断正误，正确的划"√"，错误的划"×"
(1)氯原子的结构示意图： ( )
(2013·江苏，2C)
(2)中子数为146、质子数为92的铀(U)原子：92U ( )
(2013·江苏，2D)
(3)S2－的结构示意图： ( )
(2012·海南，9B)
(4)原子核内有18个中子的氯原子：Cl ( )
(2012·海南，9D)
(5)U和U是中子数不同质子数相同的同种核素 ( )
(2012·天津理综，3C)
(6)元素周期表中铋元素的数据见右图，则：
①Bi元素的质量数是209 ( )
②Bi元素的相对原子质量是209.0 ( )
(2012·上海，6改编)
(7)Cl－的结构示意图为 ( )
(2010·课标全国卷，7D)
(8)16O与18O核外电子排布方式不同 ( )
(2010·山东理综，9B)
(9)通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化 ( )
(2010·山东理综，9C)
(10)在氮原子中，质子数为7而中子数不一定为7 ( )
(2010·课标全国卷，7C)
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)①× ②√ (7)× (8)× (9)× (10)√
解析 (5)应为同一元素的不同种核素。(6)质子数＋中子数＝质量数。(7)此为氯原子结构示意图。(8)同位素原子核外电子排布方式相同。(9)通过化学变化不能实现同位素原子之间的转化。
2．(2013·新课标全国卷Ⅰ，9)短周期元素W、X、Y、Z的原子序数依次增大，其简单离子都能破坏水的电离平衡的是 ( )
A．W2－、X＋ B．X＋、Y3＋
C．Y3＋、Z2－ D．X＋、Z2－
答案 C
解析 结合原子序数和简单离子的电荷数，确定W、X、Y、Z分别为O、Na、Al、S四种元素，能发生水解的离子为Al3＋、S2－，故C项正确。
3．(2013·海南，3)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是 ( )
A．氘(D)原子核外有1个电子
B．1H与D互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1HO与DO的相对分子质量相同
答案 C
解析 A项，氘表示为H，核外有1个电子；D项1HO的相对分子质量为20，DO的相对分子质量也为20；C项，H2O、D2O均为化合物。
4．(2013·上海，3)230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是 ( )
A．Th元素的质量数是232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
答案 D
解析 232Th、230Th的质量数分别是232、230，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量取得的平均值，B项错误；同位素的物理性质可以不同，但化学性质几乎相同，D项正确；化学变化是生成新物质的变化，原子不变，而C项的原子发生了变化，错误。
5．[2012·福建理综，23(1)]元素M的离子与NH所含电子数和质子数均相同，则M的原子结构示意图为___________。
答案
解析 该元素为钠元素。
练出高分
1．下列说法中正确的是 ( )
A．34S原子核内的中子数为16
B．1H和2H的化学性质相同
C．HO与HO互为同素异形体
D．Na和Na＋属于同种元素，且性质相同
答案 B
解析 同位素的物理性质不同，但化学性质相同
2．核电荷数为1～18的元素中，下列叙述正确的是 ( )
A．最外层只有1个电子的元素一定不是非金属元素
B．最外层只有2个电子的元素一定是金属元素
C．原子核外各层电子数相等的元素一定是非金属元素
D．核电荷数为17的元素的原子容易获得1个电子
答案 D
解析 本题可以采用举反例的方法。氢原子最外层有一个电子，A错；氦原子的最外层有2个电子，B错；铍原子的结构示意图为，其各层上的电子数相等，C错；核电荷数为17的元素为Cl，其最外层有7个电子，易得1个电子达到8电子稳定结构。
3．在元素周期表中，铂表示如图所示，下列有关说法正确的是 ( )
A．铂是非金属元素，在常温下呈固态
B.78Pt和78Pt的核外电子数相同，互为同位素
C．"195.1"是铂的质量数
D．由78可以推出Pt为第五周期元素
答案 B
解析 铂为金属元素，A错；78Pt和78Pt的质子数相同，中子数不同，是两种不同核素，二者互为同位素，B正确；"195.1"是铂元素的相对原子质量，C错；由78－2－8－8－18－18＝24推出Pt为第6周期元素，D错。
4．下列关于阳离子的说法错误的是 ( )
①阳离子都是由一个金属原子失去电子而形成的 ②非金属原子不能形成阳离子 ③阳离子的电子排布一定与稀有气体相同 ④阳离子的价态不会大于其原子的最外层电子数 ⑤阳离子都是稳定结构，不会再失去电子
A．①④ B．②④ C．①②③ D．①②③④⑤
答案 D
解析 ①错，如NH；②错，如H＋；③错，如H＋；④错，如Fe3＋，Fe最外层只有2个电子；⑤错，如Fe2＋不是稳定结构，结构示意图为，容易再失去1个电子形成Fe3＋。
5．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是 ( )
A.Xn－含有的中子数为a＋b
B.Xn－含有的电子数为a－n
C．X原子的质量数为a＋b＋n
D．1个X原子的质量约为g
答案 D
解析 Xn－中a表示质子数，b表示质量数，"n－"表示X得到n个电子，则其含有的中子数为b－a，电子数为a＋n；1 mol Xn－的质量约为b g，则1个X原子的质量约为 g。
6．在短周期元素中，若某元素原子的最外层电子数与其电子层数相等，则符合条件的元素有 ( )
A．1种 B．2种 C．3种 D．4种
答案 C
解析 当电子层数为1时，为H元素；当电子层数为2时，为Be元素；当电子层数为3时，为Al元素。
7．X和Y均为短周期元素，X原子的最外层电子数是次外层电子数的2.5倍，Y位于X的前一周期，且最外层只有一个电子，则X和Y形成的化合物的分子式可表示为 ( )
A．XY B．XY2 C．XY3 D．XY4
答案 C
解析 由题意知X是氮，Y是氢，C正确。
8．短周期主族元素A、B、C、D的原子序数依次增大，A、B、C原子的最外层电子数之和为12，B、C、D位于同一周期，C原子的最外层电子数既是A原子内层电子数的3倍又是B原子最外层电子数的3倍。下列说法正确的是 ( )
A．原子半径：B＞A，离子半径：C＜D
B．B的单质能与A的最高价氧化物发生置换反应
C．元素B和D能形成BD2型的共价化合物
D．D的单质有毒，且有漂白性
答案 B
解析 据题意知：A是碳，B是镁，C是硫，D是氯，选项A中离子半径C＞D，选项C中MgCl2是离子化合物，选项D中Cl2无漂白性。
9．已知X、Y、Z、W、R是原子序数依次增大的短周期主族元素，X是周期表中原子半径最小的元素，Y元素的最高正价与最低负价的绝对值相等，Z的核电荷数是Y的2倍，W的最外层电子数是其最内层电子数的3倍。下列说法不正确的是 ( )
A．原子半径：Z＞W＞R
B．对应的氢化物的热稳定性：R＞W
C．W与X、W与Z形成的化合物的化学键类型完全相同
D．Y的最高价氧化物对应的水化物是弱酸
答案 C
解析 由题中信息可推知X、Y、Z、W、R分别为H、C、Mg、S、Cl。C项，W与X形成的化合物的化学键是共价键，而W与Z形成的化合物的化学键是离子键，故化学键类型不相同。
10．如图所示，a、b、c均为非金属单质，d、e均为含有10个电子的共价化合物，且分子中所含原子个数：d＞e，f为离子化合物。则下列说法错误的是 ( )
A．常温下，单质a呈气态
B．单质c具有强氧化性
C．稳定性：d＞e
D．f受热易分解为d和e
答案 C
解析 非金属单质形成的含有10个电子的共价化合物有CH4、NH3、H2O、HF。由于f为离子化合物且分子中所含原子个数：d＞e，则d是NH3，e是HF，f是NH4F。因此a、b、c分别是N2、H2、F2。根据元素周期律可知HF的稳定性大于NH3，故C错误。
11．六种粒子的结构示意图分别为
请回答下列问题：
(1)依次写出6种粒子的符号：________。
(2)A、B、C、D、E、F共表示________种元素、________种原子、________种阳离子、________种阴离子。
(3)上述微粒中，阴离子与阳离子可构成两种化合物，这两种化合物的化学式为___________。
答案 (1)F、F－、Ne、Na＋、Mg2＋、Mg
(2)4 3 2 1 (3)NaF、MgF2
解析 A为F，B为F－，C为Ne，D为Na＋，E为Mg2＋，F为Mg。
12．现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、
O2、O3。按要求完成以下各题：
(1)H、H、H分别是氢元素的一种____________，它们互称为____________。
(2)互为同素异形体的微粒是____________。
(3)对于X，按下列要求各举一例(要求：每小题分别写出符合题意的两种粒子，且从以上所给微粒中选择)：
①Z、n、b相同而A不同：__________________________________________________；
②A、n、b相同而Z不同：__________________________________________________；
③A、Z、b相同而n不同：__________________________________________________；
④Z、n、A相同而b不同：__________________________________________________。
答案 (1)核素 同位素
(2)O2和O3
(3)①H、H(或C、C) ②C、N ③Fe2＋、Fe3＋ ④O2、O3
解析 第(1)题，考查核素、同位素的区别。第(2)题，同种元素的不同单质互为同素异形体，只有O2和O3符合要求。第(3)题，①要求Z、n、b相同而A不同，应该是同位素原子；②要求Z不同而A、n、b相同，应该是质量数相同的不同元素的原子；③n是微粒的电荷数，要求Z、A、b相同而n不同，应该是同一元素的不同价态的离子；④b是原子个数，要求Z、n、A相同而b不同，应该是同素异形体。
13．现有部分短周期主族元素的性质或原子结构如下表所示：
元素编号 元素性质或原子结构 X 周期序数＝主族序数＝原子序数 Y 原子最外层电子数为a，次外层电子数为b Z 原子L层电子数为a＋b，M层电子数为a－b M 单质在自然界中的硬度最大 N 位于第3周期，最外层电子数是电子层数的2倍 (1)写出X、Y、Z、N四种元素的名称：X_________，Y______________，Z______________，N____________
(2)由X、Y、Z、M、N五种元素两两组成的分子中，许多分子含有的电子数相等，写出符合下列要求的分子式：
①含10e－且呈正四面体结构的分子__________；
②含14e－的双原子分子__________；
③含16e－且能使溴水褪色的分子__________；
④含18e－且常温下呈液态的分子__________。
答案 (1)氢 氧 硅 硫
(2)①CH4 ②CO ③C2H4 ④H2O2
解析 (1)根据周期序数＝主族序数＝原子序数，推知X为氢元素；根据电子数L层＝a＋b，M层＝a－b，最外层为a，次外层为b，得出b＝2，a＝6，从而推得Y、Z分别为氧元素、硅元素；金刚石在自然界中的硬度最大，故M为碳元素，N的最外层电子数是电子层数的2倍，则推得N为硫元素。(2)①CH4为正四面体分子，②CO为双原子14e－分子，③乙烯能和溴水发生加成反应，使溴水褪色，④H2O2在常温下为18e－的液态分子。
14．A、B、C、D、E、F、G、L、I九种主族元素分别位于三个不同的短周期，它们的原子序数依次增大，其中B、C、D位于同一周期，A与E、B与G、D与L分别位于同一主族，C、D、F三种元素的原子序数之和为28，F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，C和D的最外层电子数之和为11。请回答下列问题：
(1)以上元素中非金属所形成的最简单气态氢化物稳定性最弱的是(填化学式)_________，E、F、L所形成的简单离子的半径由大到小的顺序为(用离子符号表示)____________。
(2)L、I两元素可按原子个数比1∶1组成化合物X，化合物X中各原子均满足8电子的稳定结构，则X的电子式为____________________________________________。
(3)固体化合物E2D2投入到化合物E2L的水溶液中，只观察到有沉淀产生，写出该反应的离子方程式：_________________________________________________________。
(4)由A、B、C、D按原子个数比4∶1∶1∶2形成一种化合物Y，则Y的化学式为__________________________，向Y中加足量稀硫酸后，再加高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色。写出使高锰酸钾溶液褪色的反应的离子方程式：_____________________。
答案 (1)SiH4 S2－＞Na＋＞Al3＋ (2)
(3)Na2O2＋S2－＋2H2O===S↓＋2Na＋＋4OH－
(4)(NH4)2C2O4 2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O
解析 由于九种主族元素位于三个不同的周期，而B、C、D位于同一周期，可以知道A为氢元素，B、C、D位于第2周期，E、F、G、L、I则位于第3周期；由A与E为同一主族元素，可确定E为钠元素；由F的质子数比D多5，D的最外层电子数是F最外层电子数的2倍，可推知D、F为氧元素和铝元素；由C、D、F三种元素的原子序数之和为28，可推知C元素为氮元素；由D与L位于同一主族，可推知L为硫元素；由其原子序数关系和B与G位于同一主族可知，I只能是氯元素，B、G分别为碳元素和硅元素。即A、B、C、D、E、F、G、L、I分别对应H、C(碳)、N、O、Na、Al、Si、S、Cl。(1)题述非金属元素除H外，C(碳)、N、O、Si、S、Cl中硅元素的非金属性最弱，故形成的最简单的气态氢化物中SiH4的稳定性最弱。E、F、L所形成的简单离子中S2－与氩原子的核外电子排布相同，而Na＋和Al3＋则与氖原子核外电子排布相同，故离子半径大小顺序为S2－＞Na＋＞Al3＋。(2)L、I两元素按原子个数比1∶1组成的化合物应该是S2Cl2，其中硫原子和硫原子之间、硫原子和氯原子之间均以共价单键的形式结合。(3)Na2O2和Na2S的水溶液发生氧化还原反应，生成NaOH，同时有S沉淀析出。(4)由A、B、C、D按原子个数比4∶1∶1∶2形成的化合物为(NH4)2C2O4。C2O具有还原性，能够被酸性KMnO4溶液氧化，离子反应方程式为2MnO＋5H2C2O4＋6H＋===2Mn2＋＋10CO2↑＋8H2O。
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