專題2研究物質(zhì)的基本方法第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認識內(nèi)容索引學(xué)習(xí)目標活動方案課堂反饋學(xué)習(xí)目標1.認識原子結(jié)構(gòu)，認識化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化及其應(yīng)用的一門基礎(chǔ)學(xué)科。2.知道元素、核素、同位素的含義。3.了解原子核外電子的排布。4.以原子結(jié)構(gòu)模型為例，能從宏觀和微觀結(jié)合的視角理解原子結(jié)構(gòu)模型提出的證據(jù)，初步形成模型建構(gòu)的認知方式。活動方案早期的模型就是道爾頓所假設(shè)的原子模型，他提出：原子是組成物質(zhì)的基本的粒子，它們是堅實的、不可再分的實心球。英國的物理學(xué)家湯姆生也提出了原子模型，他認為：原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子和正電荷，從而形成了中性原子。英國籍新西蘭的物理學(xué)家盧瑟福在1911年提出進一步的原子模型，他提出的觀點是：在原子的中心有一個帶正電荷的核，它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉(zhuǎn)，就像行星環(huán)繞太陽運轉(zhuǎn)一樣。活動一：原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展丹麥的物理學(xué)家玻爾于1913年引入量子論觀點，提出了一種關(guān)于原子的模型，他的觀點是：電子在原子核外空間的一系列穩(wěn)定的軌道上繞核做高速運動，每個軌道具有一個確定的能量值，核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。在現(xiàn)代科技儀器的幫助下，人們已經(jīng)可以模擬出最相近的原子結(jié)構(gòu)模型，現(xiàn)在普遍認為電子云模型是最真實的原子模型描繪，電子云結(jié)構(gòu)認為：原子核占據(jù)了原子的主要重量，并且在它的周圍，電子時時刻刻在圍繞著原子核做著無規(guī)則的運動。如今，科學(xué)家已能利用電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡拍攝表示原子圖像的照片。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類對原子的認識過程還會不斷深化。電子云結(jié)構(gòu)思考：你認為科學(xué)理論在發(fā)展過程中一直都是正確嗎？【答案】

模型本質(zhì)上是科學(xué)家描述事物的原型，解釋和預(yù)測未知現(xiàn)象的一種思維方式，廣泛應(yīng)用于科學(xué)發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的過程中。從原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展歷程可以看出，科學(xué)家通過不同的實驗收集各種證據(jù)，從而提出原子結(jié)構(gòu)模型，并不斷修正模型。科學(xué)家在一定時期建構(gòu)的模型不是絕對的、一成不變的，而是依據(jù)知識的積累、方法和技術(shù)的更新、實驗證據(jù)的不斷完善而動態(tài)發(fā)展的。1.原子是由原子核(nucleus)和核外電子(electron)構(gòu)成的，原子的質(zhì)量幾乎都集中在原子核上。絕大多數(shù)原子核由帶正電荷的質(zhì)子(proton)和不帶電荷的中子(neutron)構(gòu)成。一個原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)和核外電子數(shù)相等，所以原子是電中性的。活動二：了解原子核的構(gòu)成2.學(xué)習(xí)元素、核素、質(zhì)量數(shù)。

元素：元素是具有相同質(zhì)子數(shù)一類原子的總稱，即同一種元素的原子具有相同的質(zhì)子數(shù)。核素：同一種元素的原子質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不一定相同。氫元素在自然界存在三種氫原子，原子核內(nèi)部都含有1個質(zhì)子，中子數(shù)分別為0、1、2。其中氘稱為重氫(D)，氚稱為超重氫(T)，它們是制造氫彈的原料。人們把具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱為一種核素。氫元素三種核素的原子結(jié)構(gòu)模型質(zhì)量數(shù)：原子的質(zhì)量主要由構(gòu)成原子核的質(zhì)子和中子的數(shù)目決定的，可用質(zhì)量數(shù)衡量其相對大小。將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取整數(shù)，加起來所得到的數(shù)值稱為質(zhì)量數(shù)。根據(jù)下表總結(jié)出質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)和質(zhì)量數(shù)的關(guān)系。【答案】

填表略。質(zhì)量數(shù)常用質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和表示。質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。

3.1910年英國化學(xué)家索迪提出假說：化學(xué)元素的原子存在著相對原子質(zhì)量不同，而化學(xué)性質(zhì)相同的變種，這些變種應(yīng)處于周期表的同一位置上，稱為同位素。研究表明，質(zhì)量較大的核素往往容易發(fā)生衰變，變成質(zhì)量較小的核素，同時放射出某種射線或粒子流。盧瑟福轟擊金箔實驗所用的α粒子就是放射性同位素衰變時放射出的氦原子核。同位素的六同三不同討論：(1)元素、核素、同位素之間有什么關(guān)系？【答案】

元素是具有相同核電荷數(shù)的同一類原子的總稱，同種元素可包含多種不同的核素。核素是具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子。同位素是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素的互稱。(2)舉例同位素有哪些應(yīng)用？【答案】

氫元素的三種核素中只有D、T可以用于制造氫彈；碳元素的三種核素中，12C用于標定相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)，14C用于考古，可判斷出土文物的年代；鈾元素的多種核素中，只有235U可用于制造原子彈，其他的U核素不可以。1.核外電子分層排布。經(jīng)過長期研究，人們發(fā)現(xiàn)，含多個核外電子的原子中，電子運動的主要區(qū)域離核有遠有近，在離核較近的區(qū)域運動的電子能量較低，在離核較遠的區(qū)域運動的電子能量較高，可以認為電子在原子核外是分層排布的。人們把核外電子運動的不同區(qū)域看成不同的電子層，各電子層由內(nèi)向外的序數(shù)n依次為1、2、3、4、5、6、7……分別稱為K、L、M、N、O、P、Q……電子層。右圖中核外電子是怎樣排布的？【答案】

核外電子分層排布。活動三：探究原子核外電子的排布幾種原子的核外電子排布2.探究核外電子排布規(guī)律。分析下表中稀有氣體元素的核外電子排布，結(jié)合教材，總結(jié)核外電子排布有哪些規(guī)律。元素各電子層的電子數(shù)KLMNOP2He(氦)2

10Ne(氖)28

18Ar(氬)288

36Kr(氪)28188

54Xe(氙)2818188

86Rn(氡)281832188【答案】

原子核外各電子層最多能容納的電子數(shù)是一定的，而且電子在原子核外排布時，總是盡量先排在能量最低的電子層，即最先排K層，當(dāng)K層排滿后，再排L層等。原子核外各電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2，最外電子層最多只能容納8個電子(K層為最外層時，最多只能容納2個電子)。稀有氣體元素原子中最外電子層都已經(jīng)填滿，形成了穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。例如，鈉原子核外的11個電子分別處于K、L、M電子層中，排布在最外電子層(M層)的1個電子能量最高。3.觀察鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖。鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖畫出1～18號元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。【答案】

略4.請從原子結(jié)構(gòu)角度提出可能的觀點，解釋鎂原子與氧原子形成氧化鎂的過程。【答案】

5.根據(jù)MgO的形成，你能得出活潑金屬原子與活潑非金屬原子在化學(xué)反應(yīng)中得失電子與核外電子之間有什么關(guān)系？【答案】

鈉、鎂、鋁等活潑金屬原子的最外層電子數(shù)較少，與活潑非金屬反應(yīng)時容易失去電子，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)；氧、氟、氯等活潑非金屬原子的最外層電子數(shù)較多，與活潑金屬反應(yīng)時容易得到電子，形成穩(wěn)定的電子層結(jié)構(gòu)。6.填寫下表。元素化合價原子最外層電子數(shù)目失去(或得到)電子的數(shù)目Na

Mg

2

O

6

Cl－1

元素化合價與元素最外層電子數(shù)有什么關(guān)系？【答案】

填表略。在活潑金屬與活潑非金屬的反應(yīng)中，金屬元素的原子失去電子，表現(xiàn)為正化合價，非金屬元素的原子得到電子，表現(xiàn)為負化合價。金屬元素化合價一般等于最外層電子數(shù)，非金屬的負化合價＝最外層電子數(shù)－8，非金屬的最高正化合價等于最外層電子數(shù)(O、F除外)。課堂反饋2451379681.已知最外層電子數(shù)相同的原子具有相似的化學(xué)性質(zhì)。下列原子中與氧原子化學(xué)性質(zhì)相似的是(

)D2451379682.原子結(jié)構(gòu)模型的演變：①道爾頓實心球式原子模型；②盧瑟福行星運轉(zhuǎn)式原子模型；③湯姆生葡萄干面包式原子模型；④近代量子力學(xué)原子模型；⑤玻爾軌道式原子模型。下列排列符合歷史演變順序的是(

)A.①③②⑤④ B.①②③④⑤C.①⑤③②④ D.①③⑤④②A245379683.(2024南通如皋調(diào)研)鎂常用于制作合金。鎂在元素周期表中的信息如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(

)B.鎂的最高化合價為＋2C.鎂的相對原子質(zhì)量為12 D.氧化鎂的化學(xué)式為Mg2O31245379681【答案】

B245379681D245379681【解析】

碳原子核內(nèi)有6個質(zhì)子，原子核內(nèi)應(yīng)為＋6，最外層電子數(shù)為4，B錯誤。B245379686.(2023南通期末)雷雨閃電時空氣中有O3生成。下列說法正確的是(

)A.O2與O3互為同位素B.標準狀況下3.36LO2與4.8gO3含有相同的分子數(shù)C.O2轉(zhuǎn)化為O3時分子總數(shù)增多D.等質(zhì)量的O2和O3含有相同的質(zhì)子數(shù)1【解析】

同位素指質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的原子，不是單質(zhì)，A錯誤；前者物質(zhì)的量為0.15mol，后者物質(zhì)的量為0.1mol，分子數(shù)不同，B錯誤；3O2===2O3，分子數(shù)減小，C錯誤；兩者原子數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)相同，D正確。D245379687.核外電子是有規(guī)律地進行排布的，它們分層排布在K、L、M、N、O……層上，下列敘述正確的是(

)A.K層上容納的電子數(shù)只能是2個

B.K層上容納的電子數(shù)可以超過2個C.L層上最多只能容納8個電子

D.最外層上容納的電子數(shù)可以超過8個1【解析】K層上容納的電子數(shù)最多是2個，A、B錯誤；L層上最多只能容納8個電子，C正確；最外層上容納的電子數(shù)不超過8個，D錯誤。C245379688.某元素的核外有三個電子層，其最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的一半，則此元素是(

)A.S

B.C

C.Si

D.Cl1【解析】

根據(jù)題意推出該元素的核外電子數(shù)依次為2、8、4，該元素為硅元素。C245379689.觀察下列A、B、C、D、E五種微粒(原子或離子)的結(jié)構(gòu)示意圖，回答有關(guān)問題。(1)上述結(jié)構(gòu)示意圖中，表示離子的是____________________(填微粒符號，下同)，表示原子的是____________________。1【解析】A、B、C、D、E五種微粒分別為O2－、Ne、Na、Mg2＋、Cl。題述結(jié)構(gòu)示意圖中，表示離子的是O2－、Mg2＋，表示原子的是Ne、Na、Cl。O2－、Mg2＋Ne、Na、Cl24537968(2)B、C、E三種微粒中性質(zhì)最穩(wěn)定的是________，最容易失去電子的是________，最容易得到電子的是________。

1【解析】

稀有氣體元素原子性質(zhì)最穩(wěn)定，所以B、C、E三種微粒中性質(zhì)最穩(wěn)定的是Ne；最外層電子數(shù)越少，越容易失電子，最易失電子的是Na；最外層電子數(shù)越多(但小于8)越容易得電子，最易得電子的是Cl。NeNaCl245379