1、2021版高中化學專題1化學家眼中的物質世界第三單元人類對原子結構的認識學案蘇教版必修1PAGE PAGE 36第三單元人類對原子結構的認識學習目標定位1.知道原子結構模型的演變。2.熟知原子的構成，能書寫原子結構示意圖，會分析元素在形成化合物時表現的化合價等性質的原因。3.認識同位素的概念，能進行有關質量數、質子數、中子數、核外電子數的計算。一、原子結構模型的演變1古希臘原子學說古希臘哲學家曾經提出，物質由不可分割的微粒(即原子)構成的。2道爾頓原子學說19世紀初，道爾頓認為，物質由原子組成，原子不能被創造，也不能被毀滅，在化學變化中不可再分割，在化學反應中保持本性不變。3湯姆生原子結構模型

2、1897年，湯姆生發現原子中存在電子，并提出了一個被稱為“葡萄干面包式”的原子結構模型。4盧瑟福原子結構模型原子由原子核和核外電子構成，原子核帶正電荷，位于原子中心，電子帶負電荷，在原子核周圍空間做高速運動。5玻爾原子結構模型原子核外，電子在一系列穩定的軌道上運動，每個軌道都有一個確定的能量值。核外電子在這些穩定的軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。6現代原子結構學說電子云模型原子核外電子的運動不遵循經典力學的原理，必須用量子力學模型描述核外電子的運動。原子結構模型的演變(1)原子結構模型的演變過程反映了科學家具有質疑、創新、求實、不畏艱辛等良好的科學品質。(2)研究探討原子結構模型離不

3、開正確理論的指導，科學實驗和科學技術的應用。(3)隨著現代科學技術的發展，人類對原子的認識還會不斷深化。1人類對原子結構的認識經歷了漫長的歷史階段。其中最有代表性的有：道爾頓的原子結構模型、湯姆生原子結構模型、盧瑟福原子結構模型和玻爾原子結構模型等。而這些原子結構模型都是建立在一定的實驗研究基礎上的。下列實驗事實與原子結構模型建立的關系正確的是()A電子的發現：道爾頓的原子結構模型B粒子散射：盧瑟福原子結構模型C粒子散射：玻爾原子結構模型D氫原子光譜：盧瑟福原子結構模型答案B解析道爾頓的原子結構模型是道爾頓通過對大氣的物理性質進行研究而提出的；盧瑟福原子結構模型是通過粒子散射實驗提出的；玻爾原

4、子結構模型是玻爾在牛頓力學的基礎上吸收了量子論和光子學說的思想建立起來的。二、原子核外電子排布1對于原子核外電子分層排布的狀況，通常用原子核外電子排布示意圖來表示，原子核外電子排布示意圖又叫做原子結構示意圖。請畫出下列各原子的原子結構示意圖：O；Ne；Mg；Ar。2在通常情況下，稀有氣體由于原子核外電子排布達到穩定(最外層8或2個電子)結構，很難與其他物質發生化學反應。3在化學反應過程中，原子核不發生變化，但原子的最外層電子數可以發生變化。如金屬鈉原子易失去最外層的1個電子，形成的Na具有與氖原子電子層相同的穩定結構；非金屬硫原子易得到2個電子，形成的S2具有與氬原子電子層相同的穩定結構。4N

5、a、Mg、Al等活潑金屬單質與F2、O2、Cl2等活潑非金屬單質發生反應生成的化合物中，金屬元素和非金屬元素的化合價與其在反應中失去或得到電子的數目存在一定的關系。請探究回答下列問題：(1)金屬單質Na、Mg能分別與非金屬單質O2、Cl2反應生成堿性氧化物和氯化物，請寫出這些氧化物和氯化物的化學式：_、_、_、_。(2)根據Na、Mg、O、Cl原子在反應過程中失去或得到電子的數目及其最外層電子數目，推斷其氧化物和氯化物中元素的化合價，將結果填入下表。元素化合價原子最外層電子數目失去(或得到)電子的數目NaMg2O6Cl1答案(1)Na2OMgONaClMgCl2(2)(從左到右，從上到下)11

6、12222711.元素性質與原子結構的關系原子的核外電子排布：特別是原子最外層電子數決定元素的化學性質。(1)稀有氣體元素的原子，最外層電子排布為8個電子(氦為2個電子)的穩定結構，既不易得電子，又不易失電子，所以化學性質穩定。(2)金屬元素的原子，最外層電子排布一般少于4個，所以在化學反應中易失去最外層電子，形成穩定的電子層結構。非金屬元素的原子，最外層電子排布一般多于4個，所以在化學反應中易得到電子，形成穩定的電子層結構。(3)最外層電子數決定了該元素的最高正價和最低負價。金屬元素的原子失去電子，表現為正化合價，非金屬元素的原子得到電子，表現為負化合價。2元素化合價與得、失電子數目的關系(

7、1)金屬元素的原子失去電子，表現為正化合價，化合價數值失去電子的數目原子最外層電子數。(2)非金屬元素的原子得到電子，表現為負化合價。最低負化合價的數值達到穩定結構所得電子的數目。2觀察下列A、B、C、D、E五種粒子(原子或離子)的結構示意圖，回答下列有關問題。(1)與離子相對應的元素的符號是_，與原子相對應的離子的結構示意圖是_。(2)電子層結構相同的是_(填寫字母，下同)，性質最穩定的是_，最容易失去電子的是_，最容易得到電子的是_。(3)可直接相互結合形成的化合物的化學式是_(寫一個即可，下同)，可經過得失電子后再相互結合形成的化合物的化學式是_。(4)在核電荷數110的元素內，列舉兩個

8、與B的電子層結構相同的離子，寫出離子的符號：_。答案(1)O、Mg、(2)BCECDA(3)MgONaCl(4)N3、F解析(1)在AE這五種粒子中，A是Cl，B是O2、C是Ne，D是Na，E是Mg2。Ne的特殊穩定結構決定了它不能形成離子。(2)電子層結構相同，即電子層數和各個電子層上的電子數目都相同，但與原子核內質子數無關。O2、Ne和Mg2都具有穩定的電子層結構，但最穩定的是Ne。(3)陽離子與陰離子可直接相互結合形成化合物；活潑金屬元素的原子與活潑非金屬元素的原子經過得失電子后可相互結合形成化合物；在化合物里，Na顯1價，Mg顯2價、Cl顯1價、O顯2價。(4)在核電荷數110的元素內

9、，N原子的核外共有7個電子，其最外層上是5個電子，N原子得到3個電子后形成的N3與B的電子層結構相同；F原子的核外共有9個電子，其最外層上是7個電子，F原子得到1個電子后形成的F與B的電子層結構相同。知識拓展(1)活潑金屬元素的原子與活潑非金屬元素的原子經過得失電子而形成離子再結合成離子化合物，如NaCl、MgO等；不活潑金屬元素的原子與非金屬元素的原子或幾種非金屬元素的原子通過形成共用電子對而結合成共價化合物，如AlCl3、HCl等。原子核外電子排布示意圖和原子結構示意圖也可以用來表示單核離子。如K：，；S2：，。三、原子核的組成1構成原子的微粒有電子、質子和中子，質子和中子構成原子核。微粒

10、電子質子中子質量/kg9.10910311.67310271.6751027相對質量0.000 544 71.0071.008電量/C1.60210191.60210190電荷110N原子中微粒數77根據表中基本數據，討論下列問題。(1)原子是由帶正電的原子核和帶負電的核外電子構成的，原子的質量主要集中在原子核上。原子核由帶正電的質子和不帶電的中子構成。(2)存在的數量關系質量關系質量數(A)質子數(Z)中子數(N)原子的質量數與其相對原子質量近似相等。質子數核電荷數原子序數核外電子數，所以原子呈電中性。原子組成符號eq oal(A,Z)X表示一個質量數為A、質子數為Z的X原子。如eq oal

11、(32,16)S表示質量數為32、質子數為16的硫原子。根據質量數和質子數可計算出中子數，所以只要告訴了符號eq oal(A,Z)X，就知道了該元素原子核的組成情況。2填表并思考回答下列問題：原子名稱原子符號原子核質子數(Z)中子數(N)氕eq oal(1,1)H10氘eq oal(2,1)H或D11氚eq oal(3,1)H或T12(1)H、D、T的原子結構相同點：質子數相同；不同點：中子數不同。(2)它們雖然是不同的核素，但同屬于氫元素。(3)H、D、T又是同位素關系。3元素、核素、同位素的比較元素核素同位素本質質子數相同的一類原子質子數、中子數都一定的原子質子數相同、中子數不同的同一元素

12、的不同原子之間的互稱決定因素質子數質子數、中子數質子數、中子數舉例H、C、N三種元素eq oal(1,1)H、eq oal(2,1)H、eq oal(3,1)H三種核素eq oal(234, 92)U、eq oal(235, 92)U、eq oal(238, 92)U互為同位素1.構成原子或離子的微粒之間的數量關系(1)質量數(A)質子數(Z)中子數(N)。(2)原子中：質子數核電荷數核外電子數。(3)陽離子中：質子數核電荷數核外電子數離子所帶電荷數。(4)陰離子中：質子數核電荷數核外電子數離子所帶電荷數。2元素、核素、同位素之間的關系如下圖3下列關于原子結構的說法正確的是()A所有的原子都含

13、有質子、中子和電子三種基本構成微粒，且個數都是相等的B質子數決定元素的種類，中子數決定核素的種類C原子核對電子吸引作用的實質是原子核中的質子對核外電子的吸引D原子中的質子、中子和電子三種基本構成微粒不可能再進一步分成更小的微粒答案C解析氫原子eq oal(1,1)H的原子核內沒有中子，核素是由質子數和中子數共同決定的，A、B項錯誤；原子核對核外電子的吸引作用就是質子對電子的吸引，C項正確；以發展的觀點分析，原子中的基本構成微粒有可能再進一步分成更小的微粒，如科學家研究發現了質子和中子里面還有更小的微?？淇?，D項錯誤。4填空(1)eq oal(34,16)S2中的質子數是_，中子數是_，核外電子

14、數是_，質量數是_。(2)微粒“AXn”核外有18個電子，則它的核電荷數為_，核內中子數為_。(3)由1Heq oal(16,2)O與2Heq oal(17,2)O所代表的物質中，共有_種元素，_種原子，_種分子，互為同位素的原子有_。答案(1)16181834(2)18nA(18n)(3)2421H和2H、16O和17O方法點撥元素、核素、同位素的判斷判斷元素、同位素和核素時，要抓住各種微粒區別的本質。即質子數相同的原子就屬同種元素；質子數和中子數均相同的就是同種原子，也稱為核素，同種元素的不同核素互稱同位素。答題時要認真分析原子表示符號的n組數字。eq oal(A,Z)X，只要Z相同，就是

15、同種元素，Z和A均相同，是同種核素，Z相同，A不相同的互稱同位素，Z不相同的無論A是否相同，均不是同種元素，更不能稱為同位素。1提出原子結構模型的科學家從時間的先后順序來看，下列排列正確的是()A湯姆生、玻爾、盧瑟福、道爾頓B湯姆生、玻爾、道爾頓、盧瑟福C盧瑟福、道爾頓、湯姆生、玻爾D道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾答案D解析19世紀初，道爾頓提出了原子學說；1904年湯姆生提出了一個被稱為“葡萄干面包式”的原子結構模型；1911年盧瑟福提出了帶核的原子結構模型；1913年玻爾提出了新的原子結構模型。2下列說法不正確的是()A金屬元素的化合價數值等于其原子失去電子的數目B非金屬元素的化合價數值等于

16、其原子得到電子的數目C鎂在氧化物中的化合價數值等于鎂原子最外層電子數目D氯化鎂中，氯的化合價數值等于氯原子最外層電子數目答案D3YBa2Cu8Ox(Y為元素釔)是磁懸浮列車中的重要超導材料，下列關于eq oal(89,39)Y的說法中不正確的是()A質量數是89B中子數與質子數之差為50C核外電子數是39D.eq oal(89,39)Y和eq oal(90,39)Y是兩種不同的核素答案B解析對于原子eq oal(89,39)Y，其質子數為39，質量數為89，中子數為893950，中子數與質子數之差為503911，核外電子數為39。eq oal(89,39)Y和eq oal(90,39)Y的質子

17、數相同而中子數不同，是兩種不同的核素，互為同位素。4下列說法正確的是()A某微粒核外電子排布為2、8、8結構，則該微粒一定是氬原子B最外層電子達到穩定結構的微粒只能是稀有氣體的原子CF、Na、Mg2、Al3是與Ne原子具有相同電子層結構的離子D某元素原子的最外層只有2個電子，則該元素一定是金屬元素答案C解析電子排布為2、8、8結構的微粒還可能為S2、Cl等，A項錯誤；O2、F、Cl、Li、Na、Mg2等微粒最外層電子數均達到了穩定結構，B項錯誤；F、Na、Mg2、Al3核外電子排布均為2、8結構，與Ne原子的電子層結構相同，C項正確；He原子的最外層只有2個電子，但He元素是稀有氣體元素，D項

18、錯誤。5某元素的陽離子Rn，核外共有x個電子，原子的質量數為A，則該元素原子里的中子數為()AAxn BAxnCAxn DAxn答案A解析質量數質子數中子數，因此要求中子數必須先要知道質量數和質子數。本題陽離子Rn中質子數等于陽離子的核外電子數加上陽離子所帶的正電荷數，所以，該原子的中子數為A(xn)Axn。6元素、原子、核素、同位素都是重要的基本概念。根據下列8種化學符號：eq oal(1,1)H2、eq oal(2,1)H2、eq oal(14, 6)C、eq oal(6,3)Li、eq oal(23,11)Na、eq oal(14, 7)N、eq oal(7,3)Li、eq oal(24

19、,12)Mg，回答問題：(1)表示核素的符號共_種。(2)互為同位素的是_和_。(3)質量數相等，但不能互稱為同位素的是_和_。(4)中子數相等，但質子數不相等的是_和_。答案(1)6(2)eq oal(6,3)Lieq oal(7,3)Li(3)eq oal(14, 6)Ceq oal(14, 7)N(4)eq oal(23,11)Naeq oal(24,12)Mg解析(1)核素是具有一定質子數和一定中子數的某種元素的原子，一種原子即為一種核素，eq oal(1,1)H2和eq oal(2,1)H2都是分子，不屬于核素，其余6種全部表示核素。(2)同位素是具有相同質子數和不同中子數的同種元素

20、的原子，所以eq oal(6,3)Li和eq oal(7,3)Li互稱為同位素。(3)eq oal(14, 6)C和eq oal(14, 7)N的質量數都是14，但質子數分別為6和7，屬于不同元素的原子，不能互稱為同位素。(4)eq oal(23,11)Na和eq oal(24,12)Mg的中子數都是12，但質子數分別為11和12。基礎過關題組一原子結構模型的演變1原子結構模型簡明形象地表示出了人類對原子結構認識逐步深化的過程，原子結構模型的演變階段正確的是()道爾頓原子模型阿伏加德羅原子模型拉瓦錫原子模型玻爾原子模型電子云模型湯姆生原子模型盧瑟福原子模型舍勒原子模型A BC D答案A題組二原

21、子核外電子排布2根據下列結構示意圖判斷，化學性質最穩定的是()答案B解析最外層電子數決定元素的化學性質，當最外層電子數大于或等于4且小于8時，易得到電子；當最外層電子數小于4時，易失去電子；當最外層電子數等于8時，處于穩定結構。當然解題時還要注意特例：稀有氣體中的氦，最外層只有2個電子，但為穩定結構。3某元素的原子核外有三個電子層，最外層電子數是4，該原子核內的質子數是()A14 B15C16 D17答案A解析核外有三層，最外層上有4個電子，則第一、第二層已排滿，每層電子數分別為2、8、4則該原子結構示意圖為，故選A。4下列離子中，所帶電荷數與該離子的核外電子層數相等的是()AAl3 BMg2

22、CBe2 DH答案B解析四種離子的核外電子層數分別是2、2、1、0。題組三原子的組成5R元素的原子序數小于20，其陽離子可用eq oal(A,Z)Rn表示，且其最外層已達到8電子穩定結構，則下列關于該微粒的敘述中正確的是()A所含質子數為(An) B所含中子數為(AZ)C所含電子數為(Zn) DZn8答案B解析對于核素eq oal(A,Z)R所形成的最外層已達到8電子結構的陽離子eq oal(A,Z)Rn而言，其質子數為Z，中子數為(AZ)，電子數為(Zn)，(Zn)可能等于10或18(如Na或K)。6某元素B的核電荷數為Z。已知Bn、Am的核外具有相同的電子數，則A元素的原子序數用Z、n、m

23、來表示，應為()AZnm BZnmCZnm DZmn答案D解析設A元素的原子序數為x，則有Znxm，xZmn。7已知R2核內共有N個中子，R的質量數為A，確定m g R2中含有電子的物質的量為()A.eq f(mAN,A) molB.eq f(mAN2,A) molC.eq f(mAN2,A) molD核內中子的總質量小于質子的總質量答案C解析R2核外電子數為(AN2)，m g R2的物質的量為eq f(m g,A gmol1)eq f(m,A) mol，m g R2中含有電子的物質的量為eq f(m,A)(AN2) mol。題組四核素、同位素8下列有關說法中，你認為不正確的是()答案C解析由

24、于同位素的存在，所以原子種類大于元素種類，A正確；電子質量只有質子質量的eq f(1,1 836)，B正確；氫元素中1H不含中子，C錯誤；12C與13C質子數相同(均為6)，中子數不同(前者為6，后者為7)，互為同位素，正確。9金屬鈦對人體體液無毒且有惰性，能與肌肉和骨骼生長在一起，有“生物金屬”之稱。下列有關eq oal(48,22)Ti和eq oal(50,22)Ti的說法中正確的是()Aeq oal(48,22)Ti和eq oal(50,22)Ti的質量數相同，互稱為同位素Beq oal(48,22)Ti和eq oal(50,22)Ti的質子數相同，互稱為同位素Ceq oal(48,22

25、)Ti和eq oal(50,22)Ti的質子數相同，是同一種核素Deq oal(48,22)Ti與eq oal(50,22)Ti核外電子數相同，中子數不同，不能互稱為同位素答案B解析本題考查同位素的概念?；橥凰氐脑淤|子數相同，中子數和質量數都不同，所以A選項錯誤、B選項正確；核素即為一種原子，eq oal(48,22)Ti和eq oal(50,22)Ti是兩種不同的原子，C選項錯誤；核外電子數等于質子數，二者互為同位素，D選項錯誤。10230Th和232Th是釷的兩種同位素，232Th可以轉化成233U。下列有關Th的說法正確的是 ()ATh元素的質量數是232BTh元素的相對原子質量是

26、231C232Th轉換成233U是化學變化D230Th和232Th的化學性質相同答案D解析232Th、230Th的質量數分別是232、230，A項錯誤；元素的相對原子質量是由各種同位素的相對原子質量取得的平均值，B項錯誤；同位素的物理性質可能不同，但化學性質幾乎相同，D項正確；化學變化是生成新物質的變化，原子不變，而C項的原子發生了變化，錯誤。能力提升11(1)1996年科學家在宇宙深處發現了Heq oal(,3)和H3分子。請回答下列問題：1個Heq oal(,3)中含有_個質子，_個電子。構成H3分子的原子的核外電子排布示意圖是_(填字母)。A. B.C. D.H3屬于_(填“混合物”“單

27、質”或“化合物”)。(2)寫出原子核內質子數與中子數相等的鈣原子的符號：_。(3)科學研究表明，月球上有豐富的He資源，可開發利用作未來的新型能源。eq oal(3,2)He的中子數是_，eq oal(3,2)He與 eq oal(4,2)He互稱為_。粒子是帶有2個單位正電荷、質量數為4的原子核，由此推斷粒子含有_個質子和_個中子。在eq oal(3,2)He、eq oal(4,2)He兩種核素中，原子核內的中子數相差為_，與粒子有相同質子數和中子數的是_。(4)在H3O中，質子數、中子數、 電子數之比為_；在NH3D中，質子數、中子數、電子數之比為_。(5)已知金屬鈉和水反應的化學方程式為

28、2Na2H2O=2NaOHH2。將9.2 g金屬鈉投入到足量的重水中，則產生的氣體中含有_(填字母)。A0.2 mol中子 B0.4 mol電子C0.2 mol質子 D0.4 mol分子答案(1)32C單質(2)eq oal(40,20)Ca(3)1同位素221eq oal(4,2)He(4)1181011810(5)B解析(5)鈉和重水反應的化學方程式為2Na2D2O=2NaODD2，所以產生的氣體全部是D2(eq oal(2,1)H2)，1個分子中含有2個質子、2個電子和2個中子。9.2 g金屬鈉的物質的量是0.4 mol。由化學方程式知，0.4 mol鈉可生成0.2 mol D2，所以0

29、.2 mol D2中含有的中子數、電子數、質子數均為0.4 mol。12用eq oal(A,Z)X表示原子：(1)中性原子的中子數N_。(2)AXn共有x個電子，則該陽離子的中子數N_。(3)AXn共有x個電子，則該陰離子的中子數 N_。(4)C1216O2分子中的中子數N_。(5)A2原子核內有x個中子，其質量數為m，則n g A2所含電子的物質的量為_。答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn(4)22(5)eq f(nmx2,m) mol解析根據“質子數中子數質量數”的關系，(1)NAZ。(2)AXn共有x個電子，中性原子X的電子數為xn，則NAxn。(3)AXn共有x個電子，中性原子X的電子數為xn，則NAxn。(4)C1216O2分子中的中子數為68822。(5)A2所含電子數為mx2，則n g A2所含電子的物質的量為eq f(nmx2,m) mol。13近年來，科學家通過粒子加速器進行了一周的實驗，獲得了6個非常罕見的eq oal(45,26