第三单元 物质构成的奥秘
课题1 分子和原子
【培优训练题】
1．（全国复赛题）科学家发现在特殊条件下水能表现出有趣的结构和性质。例如，在一定条件下给水施加弱电场，能使水在常温常压下结成冰（俗称“热冰”，结构见下图）。下列说法正确的是（ ）
A．在弱电场下，水分子的排列从无序转变为有序
B．水结成“热冰”的过程中原子个数发生变化
C．上述变化过程中分子之间的间隔没有发生变化
D．“热冰”中水的化学性质发生了改变
2．（广东初赛）下列操作或现象与分子对应的特性不一致的选项是（ ）
选项操作或现象分子的特性
A25 3的石油气在加压装入容积为0.024 3的钢瓶中分子间有间隔
B经过加油站常闻到汽油的气味分子是运动的
C100 L氧气和100 L氮气混合在一起，体积小于200 L分子的质量非常小
D加热氧化汞可得到金属汞和氧气分子是可以再分的
3．（山西中考题改编）请根据下图回答问题：
（1）图一中从微观角度你获得的一条信息______________________。
（2）图二所示反应前后发生变化粒子是____________（填“分子”“原子”或“离子”），该反应的微观过程是：①氢分子和氧分子分裂为氢原子和氧原子；则②表示___________________________。
【情景创新题】
4．“用微观的眼光看世界”是我们学习化学的重要思想方法。试根据以下材料，结合你所学过的知识，简要回答问题。
材料一 一滴水里大约有15万亿亿个水分子，如果10亿人来数一滴水里的水分子，每人每分钟数100个，日夜不停，需要数3万多年才能完成。
材料二 近代著名化学家道尔顿在著作中说：“一切物质都是由数量巨大的，极微小的粒子（原子）构成，这些粒子间通过引力相互结合，我们不能创造原子，不能分裂原子，我们能实现的变化，无非是把原先结合在一起的原子分开，或原先分开的原子结合起来。”
（1）材料一说明 。
（2）有人对道尔顿观点做了如下修正，你认为其中正确的是 。
①“一切物质”应该为“有的物质” ②“变化”只指“化学变化”而不能指其他变化
③不能“创造”或“分裂”原子应指明不能用化学变化的方法“创造”或“分裂”原子
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
参考答案
1．A 解析：水结成“热冰”过程只是水的状态发生改变，导致水分子间的间隔发生变化，同时水分子排列由无序转变为有序，水变成热冰的过程原子个数没有发生改变。
2．C 解析：气体混合后总体积小于两者体积之和，说明分子间存在间隔。
3．（1）分子在不断运动（分子间有间隔，或分子很小）
（2）分子 氢原子和氧原子结合成水分子（或每2个氢原子与1个氧原子结合成1个水分子）
解析：蔗糖溶于水说明分子是不断运动的，同时也说明分子间有间隔，溶解后蔗糖不见了，说明分子非常小；化学变化实质是分子可以分成原子，原子不能再分，但原子可以重新组成组成新的分子。
4．（1）分子很小（体积和质量都很小），但真实存在
（2）D
解析：原子只是构成物质的一种粒子，此外还有分子、离子等；分子分成原子、原子重新组成新物质分子，是化学变化的实质，而物理变化只是分子间距离发生变化，分子本身不变；原子是化学变化中最小粒子，在化学反应时，原子不会“分裂” 或“创造”，只是原子间的重新组合。
课题2 原子的结构
【培优训练题】
1．（山东初赛）下列关于原子的观点正确的是（ ）
A．原子的质量与原子核里质子和中子的总数量密切相关
B．原子的化学性质与原子的结构有关，与核外电子无关
C．原子虽不同，但是同一个原子核外的所有电子是完全相同的
D．原子核在化学反应前后一定会发生改变
2.（全国复赛）在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子（H3O＋）。下列对上述过程的描述不合理的是（ ）
A．元素的种类没有变 B．微粒的组成发生了改变
C．微粒的化学性质发生了改变 D．与水分子相比水合离子的电子数发生了改变
3.（湖北恩施中考改编）科学家设想宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质，物质与反物质相遇会释放出巨大的能量，在能源研究领域中前景可观。正电子、负质子等都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，电量相等但电性相反。请推测反碳原子的结构可能是（ ）
A．由6个带正电荷的质子和6个带负电荷的电子构成
B．由6个带负电荷的质子和6个带正电荷的电子构成
C．由6个带正电荷的质子和6个带正电荷的电子构成
D．由6个带负电荷的质子和6个带负电荷的电子构成
4.（广东初赛）质子和中子都是由u夸克和d夸克组成，u夸克带电量为23 e，d夸克带电量为 - 13 e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是 （ ）
A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
C．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成
【情景创新题】
5．人们为揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。1897年汤姆生发现电子并提出类似“西瓜”的原子模型。1911年卢瑟福等人为探索原子的内部结构又进行了下面的实验：用一束带正电的、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔，发现：①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向；②一小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少数α粒子被弹了回来。如右图所示。
请你根据对原子结构的认识，分析出现上述现象的原因：
（1）现象①： 。
（2）现象②： 。
（3）现象③： 。
参考答案
1．A 解析：原子的质量主要集中在原子核上，而原子核是由质子和中子构成的；原子的化学性质与原子最外层电子数关系密切；原子核外电子能量不相同，能量低的在离核近区域运用，能量高的在离核远区域运动；在化学反应中发生变化的是核外电子数，而原子核不会发生变化。
2．D 解析：氢原子核外只有1个电子，变成H＋后核外没有电子，因此H+与H2O结合成H3O＋核外电子数与H2O核外电子数相同，则D错误。
3．B 解析：依题给信息：“它们跟通常所说电子、质子相比较，质量相等但电性相反”，再联系所学知识碳原子是由6个带正电荷质子和6个带负电荷的电子构成。再由“反物质”概念进行迁移、推理可知，反碳原子则是由6个带负电荷的质子和6个带正电荷的电子构成。
4．C 解析：每1个质子带1个单位正电荷，中子对外不显电性。2个u夸克和1个d夸克总电量为2×（23 e）+ （-13 e）= e；1个u夸克和2个d夸克总带电量为23 e+2×（-13 e）=0。所以不难得出，每个质子由2个u夸克和1个d夸克组成，每个中子由1个u夸克和2个d夸克组成。
5．（1）原子核很小，原子内部有很大的空间
（2）原子核带正电，α粒子途经金原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向
（3）金原子核质量比α粒子大得多，α粒子碰撞到金原子核时被弹了回来
解析：当用带正电荷的α粒子轰击金箔时，大多数α粒子能穿透金箔，而且不改变原来的前进方向，说明原子内部有很大的空间，原子并不是一个实心球体；这样α粒子由于没有受到阻碍，所以不改变原来的前进方向；一小部分α粒子改变了原来的运动路径，说明带正电的α粒子受到同种电荷的排斥，改变了方向，说明金的原子核带正电。极少数α粒子好像碰到了坚硬不可穿透的质点而被弹回，说明了带正电的α粒子可能撞击到带正电荷的原子核而被弹回，说明金原子核质量比α粒子大得多。
课题3 元素
【培优训练题】
1.（泉州初赛） 著名的居里夫人首先发现某些原子具有放射性，即原子能自动地放射出一些特定的粒子。一种元素的原子经过放射变成了另一种元素的原子，据此推断放射出的粒子一定是（ ）
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
2.（江西初赛） 有两种粒子，所含的质子数相等，下列说法中正确的是（ ）
A．它们一定属于同种元素 B．它们属于不同种元素
C．它们一定是同一种原子 D．以上说法都不对
3.（宿迁中考改编）下列关于二甲醚（C2H6O）的说法错误的是（ ）
A．由碳、氢、氧三种元素组成
B．1个二甲醚分子是由2个碳元素、6个氢元素和1个氧元素组成
C．1个二甲醚分子中含有9个原子
D．二甲醚分子是由碳、氢、氧三种原子构成的
4.（黑龙江初赛） X、Y、Z三种元素的核电荷数在1~18范围内，已知三种元素原子的最外层电子数相等，X、Y都能与氧化合，而Z不能。X、Y、Z原子的核外电子层数递减，则X为__________，Y为________，Z为________。（填元素符号）
5．（江苏初赛）下图是1~18号元素原子最外层电子数与原子核电荷数的关系图。试回答：
（1）1个水分子共有_______原子核、________个质子。
（2） 1个g2+核外共有_____电子；Cl-的最外层电子数和______原子的最外层电子数相同。
（3）通过对该图的分析，你能发现哪些规律？请写出其中一个： 。
【情景创新题】
6．1977年8月，国际化学会无机化学分会做出一项决议：从104号元素以后，不再以人名、国名来命名，一律以新元素的原子序数（即核电荷数）的拉丁文缩写来命名，即nil－0，un－1，bi－2，tri－3，quad－4，pent－5，hex－6，sept－7，dct－8，enn－9，照此规定，第104号元素的拉丁文名称按“un＋nil＋quad＋iu（词缀）”应为“unniquadiu”，其元素符号定为“Unq”，第105号元素的拉丁文名称为“Unnilpentiu”，元素符号为“Unp”，依次类推，请分别给下列元素命名：
（1）109号元素拉丁文名称为 ，元素符号为 。
（2）111号元素拉丁文名称为 ，元素符号为 。
（3）116号元素拉丁文名称为 ，元素符号为 。
参考答案
1．C 解析：元素种类是由质子数决定的，由“一种元素的原子经过放射变成了另一种元素的原子”推知，发生改变的粒子一定是质子。
2．D 解析：元素是具有相同核电荷数（即核内质子数）的一类原子的总称。但粒子不一定是原子，如每个Ne原子、HF分子、H2O分子、NH3分子和CH4分子中都含有10个质子。但它们不属于同种元素。因此，质子数相等的两种粒子不一定属于同种元素。
3．B 解析：元素是宏观概念，只讲种类，不论个数。
4．g Be He
解析：在核电荷数1~18范围内，只有稀有气体不能与氧化合，再结合1~18号元素最外层电子数和题设要求，不难推知Z是He，Y是Be，X是g。
5．（1）3 10
（2）10 氖（Ne）、 氩（Ar）
（3）①随着核电荷数的递增，最外层的电子数呈周期性变化；②H、Li、Na最外层都是一个电子，Ne、Ar最外层都是8个电子；③金属元素的原子最外层电子数一般小于4，非金属元素的原子最外层电子数一般都大于4； ④He、Ne、Ar最外层都达到了稳定结构（合理答案均可）
解析：每1个原子只有1个原子核，每个水分子中共有3个原子，故有3个原子核，每1个水分子中含有2个氢原子（共2个质子）和1个氧原子（8个质子），因此每个水分子共有10个质子；镁原子核外有12个电子，失去2个电子，还剩下10个电子，氯离子最外层有8个电子，其中氖、氩原子最外层均是8个电子。
6．（1）Unnilenniu Une （2）Unununiu Uuu （3）Ununhexiu Uuh
解析：解答本题的关键在于根据题给信息中对104号以后元素的命名方法，依据所命名的元素的原子序数，对元素的名称进行组合搭配。如109号元素，un－1、nil－0、enn－9、iu（词缀），所以其名称为Unnilenniu，元素符号为前三个词的第一个字母组合在一起，即Une。111号、116号元素的命名方法依此类推。
第三单元 物质构成奥秘综合训练
【培优训练题】
1．（齐齐哈尔竞赛题） 2002年诺贝尔化学奖得主之一的瑞典科学家维特里希夫巧妙地选用生物大分子中的某些原子（X）作为测量对象，测出相邻X原子间的距离和方位。再通过计算机破译了某些生物大分子的空间结构。已知X2+核外有24个电子，该原子的相对原子质量是56，则X的中子数是（ ）
A．32 B．48 C．80 D．30
2．（江苏初赛） 下面是某学生学习化学用语后一次练习的部分内容，其中不正确的是( )
A．2nO42-：表示2个高锰酸根离子
B．2Ar：表示2个氩分子或2个氩原子
C．Fe2+：表示l个亚铁离子
D．H2S中的“2”表示1个硫化氢分子中含有2个氢原子
3．（山东初赛）据报道，科学家在深海发现了一种外表象冰的固态物质，这种物质的成分是甲烷水合物(CH4•xH2O)，称为可燃冰。测得这种晶体的结构为平均每46个水分子建8个笼，每个笼中容1个甲烷分子或1个游离的水分子则在这种晶体中共含 种分子。若每8个笼容有6个甲烷和2个水分子，则在这8个笼组成的整体中，甲烷与水的分子个数比是 。
【情景创新题】
4．（原创题）资料一：据报道，浙西北藏着个聚宝盆，4平方公里范围的稀土矿含钪70 t，经济价值超700亿元。稀土是国家战略储备资源，这次发现的钪更能被用在国防、军工、航天、核能等多个重要方面。
资料二：2012年8月16日“嫦娥一号”从月球返回信息表明，月球中含有丰富3He，同时测了月球上14种元素的含量和分布：K、Th（钍）、U（铀）、O、Si、g、Al、Ca、Fe、Ti（钛）、Na、n（锰）、Cr（铬）、Gd（钆）。
请结合上述材料回答：
（1） “嫦娥一号”从月球返回信息表明，月球中含有丰富He-3原子，它可能成为未来核能的重要原料。He-3原子核内 。
A．含有3个质子，没有中子 B．含有2个质子，1个中子
C．含有1个质子，2个中子 D．含有3个中子，没有质子
（2）钪元素相关信息如下图所示。下列说法中，不正确的是 。
A．该元素的元素符号为Sc
B．该元素属于金属元素
C．该元素的原子核外有21个电子
D．该元素的相对原子质量为44.96 g
（3）月球上的3He（3表示相对原子质量）蕴藏量巨大，探月的目标之一是探测核聚变燃料3He的分布。地球上的氦元素主要以4He形式存在。从原子的构成来看，3He、4He两种原子的_________数不同，化学性质________。“嫦娥一号”另一个目标是探测下列14种元素的含量和分布：K、Th（钍）、U（铀）、O、Si、g、Al、Ca、Fe、Ti（钛）、Na、n（锰）、Cr（铬）、Gd（钆）。其中属于地壳中含量最多金属是 ；属于非金属元素的有_________种。
（4）钪是一种熔点高、密度小、抗腐蚀性能好的金属。钪（Sc）元素的粒子结构示意图如下图所示：
图1 图2
①下列四种粒子的结构示意图中，与图1化学性质相似的是 。
A B C D
②图2所表示的粒子的化学符号是 。
参考答案
1．D 解析：X2+ 核外有24个电子，是指X原子失去2个电子后还剩余24个电子，根据原子中，质子数=核外电子数可知，X原子的质子数为26，根据相对原子质量=质子数+中子数可求得，X的中子数为56-26=30。
2．A 解析：表示2个锰酸根离子。
3．2 1?8
解析：由甲烷水合物（CH4•xH2O）可知，该晶体是由甲烷分子和水分子2种分子构成； 8个笼用46个水分子，笼中还有2个水分子，共48个水分子和6个甲烷分子。
4．（1）B
（2）D
（3）中子 相同 铝（或Al） 2
（4）①B ②Sc3+
解析：问题（1）根据题给信息可知，该氦原子的近似相对原子质量为3，又知氦原子核内有2个质子，那么中子数为1。问题（2）元素周期表中原子序数等于核内质子数等于核外电子数，相对原子质量单位是1，一般不写出。问题（3）3He和4He它们的质子数均为2，核外电子数也为2，因此它们的化学性质相似，只是中子数不同。问题（4）原子核外最外层电子数决定元素的化学性质，最外层电子数相同的元素，其化学性质也相似；图2结构可以看出钪失去了最外层3个电子，形成了3个单位正电荷的阳离子。
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