第三單元 物質構成的奧秘
課題1 分子和原子
【培優訓練題】
1．（全國復賽題）科學家發現在特殊條件下水能表現出有趣的結構和性質。例如，在一定條件下給水施加弱電場，能使水在常溫常壓下結成冰（俗稱“熱冰”，結構見下圖）。下列說法正確的是（ ）
A．在弱電場下，水分子的排列從無序轉變為有序
B．水結成“熱冰”的過程中原子個數發生變化
C．上述變化過程中分子之間的間隔沒有發生變化
D．“熱冰”中水的化學性質發生了改變
2．（廣東初賽）下列操作或現象與分子對應的特性不一致的選項是（ ）
選項操作或現象分子的特性
A25 3的石油氣在加壓裝入容積為0.024 3的鋼瓶中分子間有間隔
B經過加油站常聞到汽油的氣味分子是運動的
C100 L氧氣和100 L氮氣混合在一起，體積小于200 L分子的質量非常小
D加熱氧化汞可得到金屬汞和氧氣分子是可以再分的
3．（山西中考題改編）請根據下圖回答問題：
（1）圖一中從微觀角度你獲得的一條信息______________________。
（2）圖二所示反應前后發生變化粒子是____________（填“分子”“原子”或“離子”），該反應的微觀過程是：①氫分子和氧分子分裂為氫原子和氧原子；則②表示___________________________。
【情景創新題】
4．“用微觀的眼光看世界”是我們學習化學的重要思想方法。試根據以下材料，結合你所學過的知識，簡要回答問題。
材料一 一滴水里大約有15萬億億個水分子，如果10億人來數一滴水里的水分子，每人每分鐘數100個，日夜不停，需要數3萬多年才能完成。
材料二 近代著名化學家道爾頓在著作中說：“一切物質都是由數量巨大的，極微小的粒子（原子）構成，這些粒子間通過引力相互結合，我們不能創造原子，不能分裂原子，我們能實現的變化，無非是把原先結合在一起的原子分開，或原先分開的原子結合起來�！�
（1）材料一說明 。
（2）有人對道爾頓觀點做了如下修正，你認為其中正確的是 。
①“一切物質”應該為“有的物質” ②“變化”只指“化學變化”而不能指其他變化
③不能“創造”或“分裂”原子應指明不能用化學變化的方法“創造”或“分裂”原子
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
參考答案
1．A 解析：水結成“熱冰”過程只是水的狀態發生改變，導致水分子間的間隔發生變化，同時水分子排列由無序轉變為有序，水變成熱冰的過程原子個數沒有發生改變。
2．C 解析：氣體混合后總體積小于兩者體積之和，說明分子間存在間隔。
3．（1）分子在不斷運動（分子間有間隔，或分子很小）
（2）分子 氫原子和氧原子結合成水分子（或每2個氫原子與1個氧原子結合成1個水分子）
解析：蔗糖溶于水說明分子是不斷運動的，同時也說明分子間有間隔，溶解后蔗糖不見了，說明分子非常小；化學變化實質是分子可以分成原子，原子不能再分，但原子可以重新組成組成新的分子。
4．（1）分子很�。w積和質量都很�。鎸嵈嬖�
（2）D
解析：原子只是構成物質的一種粒子，此外還有分子、離子等；分子分成原子、原子重新組成新物質分子，是化學變化的實質，而物理變化只是分子間距離發生變化，分子本身不變；原子是化學變化中最小粒子，在化學反應時，原子不會“分裂” 或“創造”，只是原子間的重新組合。
課題2 原子的結構
【培優訓練題】
1．（山東初賽）下列關于原子的觀點正確的是（ ）
A．原子的質量與原子核里質子和中子的總數量密切相關
B．原子的化學性質與原子的結構有關，與核外電子無關
C．原子雖不同，但是同一個原子核外的所有電子是完全相同的
D．原子核在化學反應前后一定會發生改變
2.（全國復賽）在化學實驗和科學研究中，水也是一種常用的試劑。水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子（H3O＋）。下列對上述過程的描述不合理的是（ ）
A．元素的種類沒有變 B．微粒的組成發生了改變
C．微粒的化學性質發生了改變 D．與水分子相比水合離子的電子數發生了改變
3.（湖北恩施中考改編）科學家設想宇宙中可能存在完全由反粒子構成的物質——反物質，物質與反物質相遇會釋放出巨大的能量，在能源研究領域中前景可觀。正電子、負質子等都是反粒子，它們跟通常所說的電子、質子相比較，電量相等但電性相反。請推測反碳原子的結構可能是（ ）
A．由6個帶正電荷的質子和6個帶負電荷的電子構成
B．由6個帶負電荷的質子和6個帶正電荷的電子構成
C．由6個帶正電荷的質子和6個帶正電荷的電子構成
D．由6個帶負電荷的質子和6個帶負電荷的電子構成
4.（廣東初賽）質子和中子都是由u夸克和d夸克組成，u夸克帶電量為23 e，d夸克帶電量為 - 13 e，e為基元電荷。下列論斷可能正確的是 （ ）
A．質子由1個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成
B．質子由1個u夸克和2個d夸克組成，中子由2個u夸克和1個d夸克組成
C．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和2個d夸克組成
D．質子由2個u夸克和1個d夸克組成，中子由1個u夸克和1個d夸克組成
【情景創新題】
5．人們為揭示原子結構的奧秘，經歷了漫長的探究過程。1897年湯姆生發現電子并提出類似“西瓜”的原子模型。1911年盧瑟福等人為探索原子的內部結構又進行了下面的實驗：用一束帶正電的、質量比電子大得多的高速運動的α粒子轟擊金箔，發現：①大多數α粒子能穿透金箔而不改變原來的運動方向；②一小部分α粒子改變了原來的運動方向；③有極少數α粒子被彈了回來。如右圖所示。
請你根據對原子結構的認識，分析出現上述現象的原因：
（1）現象①： 。
（2）現象②： 。
（3）現象③： 。
參考答案
1．A 解析：原子的質量主要集中在原子核上，而原子核是由質子和中子構成的；原子的化學性質與原子最外層電子數關系密切；原子核外電子能量不相同，能量低的在離核近區域運用，能量高的在離核遠區域運動；在化學反應中發生變化的是核外電子數，而原子核不會發生變化。
2．D 解析：氫原子核外只有1個電子，變成H＋后核外沒有電子，因此H+與H2O結合成H3O＋核外電子數與H2O核外電子數相同，則D錯誤。
3．B 解析：依題給信息：“它們跟通常所說電子、質子相比較，質量相等但電性相反”，再聯系所學知識碳原子是由6個帶正電荷質子和6個帶負電荷的電子構成。再由“反物質”概念進行遷移、推理可知，反碳原子則是由6個帶負電荷的質子和6個帶正電荷的電子構成。
4．C 解析：每1個質子帶1個單位正電荷，中子對外不顯電性。2個u夸克和1個d夸克總電量為2×（23 e）+ （-13 e）= e；1個u夸克和2個d夸克總帶電量為23 e+2×（-13 e）=0。所以不難得出，每個質子由2個u夸克和1個d夸克組成，每個中子由1個u夸克和2個d夸克組成。
5．（1）原子核很小，原子內部有很大的空間
（2）原子核帶正電，α粒子途經金原子核附近時，受到斥力而改變了運動方向
（3）金原子核質量比α粒子大得多，α粒子碰撞到金原子核時被彈了回來
解析：當用帶正電荷的α粒子轟擊金箔時，大多數α粒子能穿透金箔，而且不改變原來的前進方向，說明原子內部有很大的空間，原子并不是一個實心球體；這樣α粒子由于沒有受到阻礙，所以不改變原來的前進方向；一小部分α粒子改變了原來的運動路徑，說明帶正電的α粒子受到同種電荷的排斥，改變了方向，說明金的原子核帶正電。極少數α粒子好像碰到了堅硬不可穿透的質點而被彈回，說明了帶正電的α粒子可能撞擊到帶正電荷的原子核而被彈回，說明金原子核質量比α粒子大得多。
課題3 元素
【培優訓練題】
1.（泉州初賽） 著名的居里夫人首先發現某些原子具有放射性，即原子能自動地放射出一些特定的粒子。一種元素的原子經過放射變成了另一種元素的原子，據此推斷放射出的粒子一定是（ ）
A．電子 B．中子 C．質子 D．原子核
2.（江西初賽） 有兩種粒子，所含的質子數相等，下列說法中正確的是（ ）
A．它們一定屬于同種元素 B．它們屬于不同種元素
C．它們一定是同一種原子 D．以上說法都不對
3.（宿遷中考改編）下列關于二甲醚（C2H6O）的說法錯誤的是（ ）
A．由碳、氫、氧三種元素組成
B．1個二甲醚分子是由2個碳元素、6個氫元素和1個氧元素組成
C．1個二甲醚分子中含有9個原子
D．二甲醚分子是由碳、氫、氧三種原子構成的
4.（黑龍江初賽） X、Y、Z三種元素的核電荷數在1~18范圍內，已知三種元素原子的最外層電子數相等，X、Y都能與氧化合，而Z不能。X、Y、Z原子的核外電子層數遞減，則X為__________，Y為________，Z為________。（填元素符號）
5．（江蘇初賽）下圖是1~18號元素原子最外層電子數與原子核電荷數的關系圖。試回答：
（1）1個水分子共有_______原子核、________個質子。
（2） 1個g2+核外共有_____電子；Cl-的最外層電子數和______原子的最外層電子數相同。
（3）通過對該圖的分析，你能發現哪些規律？請寫出其中一個： 。
【情景創新題】
6．1977年8月，國際化學會無機化學分會做出一項決議：從104號元素以后，不再以人名、國名來命名，一律以新元素的原子序數（即核電荷數）的拉丁文縮寫來命名，即nil－0，un－1，bi－2，tri－3，quad－4，pent－5，hex－6，sept－7，dct－8，enn－9，照此規定，第104號元素的拉丁文名稱按“un＋nil＋quad＋iu（詞綴）”應為“unniquadiu”，其元素符號定為“Unq”，第105號元素的拉丁文名稱為“Unnilpentiu”，元素符號為“Unp”，依次類推，請分別給下列元素命名：
（1）109號元素拉丁文名稱為 ，元素符號為 。
（2）111號元素拉丁文名稱為 ，元素符號為 。
（3）116號元素拉丁文名稱為 ，元素符號為 。
參考答案
1．C 解析：元素種類是由質子數決定的，由“一種元素的原子經過放射變成了另一種元素的原子”推知，發生改變的粒子一定是質子。
2．D 解析：元素是具有相同核電荷數（即核內質子數）的一類原子的總稱。但粒子不一定是原子，如每個Ne原子、HF分子、H2O分子、NH3分子和CH4分子中都含有10個質子。但它們不屬于同種元素。因此，質子數相等的兩種粒子不一定屬于同種元素。
3．B 解析：元素是宏觀概念，只講種類，不論個數。
4．g Be He
解析：在核電荷數1~18范圍內，只有稀有氣體不能與氧化合，再結合1~18號元素最外層電子數和題設要求，不難推知Z是He，Y是Be，X是g。
5．（1）3 10
（2）10 氖（Ne）、 氬（Ar）
（3）①隨著核電荷數的遞增，最外層的電子數呈周期性變化；②H、Li、Na最外層都是一個電子，Ne、Ar最外層都是8個電子；③金屬元素的原子最外層電子數一般小于4，非金屬元素的原子最外層電子數一般都大于4； ④He、Ne、Ar最外層都達到了穩定結構（合理答案均可）
解析：每1個原子只有1個原子核，每個水分子中共有3個原子，故有3個原子核，每1個水分子中含有2個氫原子（共2個質子）和1個氧原子（8個質子），因此每個水分子共有10個質子；鎂原子核外有12個電子，失去2個電子，還剩下10個電子，氯離子最外層有8個電子，其中氖、氬原子最外層均是8個電子。
6．（1）Unnilenniu Une （2）Unununiu Uuu （3）Ununhexiu Uuh
解析：解答本題的關鍵在于根據題給信息中對104號以后元素的命名方法，依據所命名的元素的原子序數，對元素的名稱進行組合搭配。如109號元素，un－1、nil－0、enn－9、iu（詞綴），所以其名稱為Unnilenniu，元素符號為前三個詞的第一個字母組合在一起，即Une。111號、116號元素的命名方法依此類推。
第三單元 物質構成奧秘綜合訓練
【培優訓練題】
1．（齊齊哈爾競賽題） 2002年諾貝爾化學獎得主之一的瑞典科學家維特里希夫巧妙地選用生物大分子中的某些原子（X）作為測量對象，測出相鄰X原子間的距離和方位。再通過計算機破譯了某些生物大分子的空間結構。已知X2+核外有24個電子，該原子的相對原子質量是56，則X的中子數是（ ）
A．32 B．48 C．80 D．30
2．（江蘇初賽） 下面是某學生學習化學用語后一次練習的部分內容，其中不正確的是( )
A．2nO42-：表示2個高錳酸根離子
B．2Ar：表示2個氬分子或2個氬原子
C．Fe2+：表示l個亞鐵離子
D．H2S中的“2”表示1個硫化氫分子中含有2個氫原子
3．（山東初賽）據報道，科學家在深海發現了一種外表象冰的固態物質，這種物質的成分是甲烷水合物(CH4•xH2O)，稱為可燃冰。測得這種晶體的結構為平均每46個水分子建8個籠，每個籠中容1個甲烷分子或1個游離的水分子則在這種晶體中共含 種分子。若每8個籠容有6個甲烷和2個水分子，則在這8個籠組成的整體中，甲烷與水的分子個數比是 。
【情景創新題】
4．（原創題）資料一：據報道，浙西北藏著個聚寶盆，4平方公里范圍的稀土礦含鈧70 t，經濟價值超700億元。稀土是國家戰略儲備資源，這次發現的鈧更能被用在國防、軍工、航天、核能等多個重要方面。
資料二：2012年8月16日“嫦娥一號”從月球返回信息表明，月球中含有豐富3He，同時測了月球上14種元素的含量和分布：K、Th（釷）、U（鈾）、O、Si、g、Al、Ca、Fe、Ti（鈦）、Na、n（錳）、Cr（鉻）、Gd（釓）。
請結合上述材料回答：
（1） “嫦娥一號”從月球返回信息表明，月球中含有豐富He-3原子，它可能成為未來核能的重要原料。He-3原子核內 。
A．含有3個質子，沒有中子 B．含有2個質子，1個中子
C．含有1個質子，2個中子 D．含有3個中子，沒有質子
（2）鈧元素相關信息如下圖所示。下列說法中，不正確的是 。
A．該元素的元素符號為Sc
B．該元素屬于金屬元素
C．該元素的原子核外有21個電子
D．該元素的相對原子質量為44.96 g
（3）月球上的3He（3表示相對原子質量）蘊藏量巨大，探月的目標之一是探測核聚變燃料3He的分布。地球上的氦元素主要以4He形式存在。從原子的構成來看，3He、4He兩種原子的_________數不同，化學性質________�！版隙鹨惶枴绷硪粋�目標是探測下列14種元素的含量和分布：K、Th（釷）、U（鈾）、O、Si、g、Al、Ca、Fe、Ti（鈦）、Na、n（錳）、Cr（鉻）、Gd（釓）。其中屬于地殼中含量最多金屬是 ；屬于非金屬元素的有_________種。
（4）鈧是一種熔點高、密度小、抗腐蝕性能好的金屬。鈧（Sc）元素的粒子結構示意圖如下圖所示：
圖1 圖2
①下列四種粒子的結構示意圖中，與圖1化學性質相似的是 。
A B C D
②圖2所表示的粒子的化學符號是 。
參考答案
1．D 解析：X2+ 核外有24個電子，是指X原子失去2個電子后還剩余24個電子，根據原子中，質子數=核外電子數可知，X原子的質子數為26，根據相對原子質量=質子數+中子數可求得，X的中子數為56-26=30。
2．A 解析：表示2個錳酸根離子。
3．2 1?8
解析：由甲烷水合物（CH4•xH2O）可知，該晶體是由甲烷分子和水分子2種分子構成； 8個籠用46個水分子，籠中還有2個水分子，共48個水分子和6個甲烷分子。
4．（1）B
（2）D
（3）中子 相同 鋁（或Al） 2
（4）①B ②Sc3+
解析：問題（1）根據題給信息可知，該氦原子的近似相對原子質量為3，又知氦原子核內有2個質子，那么中子數為1。問題（2）元素周期表中原子序數等于核內質子數等于核外電子數，相對原子質量單位是1，一般不寫出。問題（3）3He和4He它們的質子數均為2，核外電子數也為2，因此它們的化學性質相似，只是中子數不同。問題（4）原子核外最外層電子數決定元素的化學性質，最外層電子數相同的元素，其化學性質也相似；圖2結構可以看出鈧失去了最外層3個電子，形成了3個單位正電荷的陽離子。
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