2019高中化学 专题1第三单元 人类对原子结构的认识学案 苏教版必修1.doc

- 1 -第三单元第三单元 人类对原子结构的认识人类对原子结构的认识学习目标定位 1.知道原子结构模型的演变。2.熟知原子的构成，能书写原子结构示意图，会分析元素在形成化合物时表现的化合价等性质的原因。3.认识同位素的概念，能进行有关质量数、质子数、中子数、核外电子数的计算。一、原子结构模型的演变1古希腊原子学说古希腊哲学家曾经提出，物质由不可分割的微粒(即原子)构成的。2道尔顿原子学说19 世纪初，道尔顿认为，物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可再分割，在化学反应中保持本性不变。3汤姆生原子结构模型1897 年，汤姆生发现原子中存在电子，并提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型。4卢瑟福原子结构模型原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子中心，电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。5玻尔原子结构模型原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都有一个确定的能量值。6现代原子结构学说电子云模型原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学模型描述核外电子的运动。例 1 人类对原子结构的认识经历了漫长的历史阶段。下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是( )A电子的发现：道尔顿的原子结构模型B 粒子散射：卢瑟福原子结构模型C 粒子散射：玻尔原子结构模型D氢原子光谱：卢瑟福原子结构模型答案 B解析 道尔顿的原子结构模型是道尔顿通过对大气的物理性质进行研究而提出的；卢瑟福原子结构模型是通过 粒子散射实验提出的；玻尔原子结构模型是玻尔在牛顿力学的基础上- 2 -吸收了量子论和光子学说的思想建立起来的。二、原子核外电子排布1原子结构(1)原子结构(2)表示方法：原子结构示意图如 O：；Mg：。2元素的化学性质与原子核外电子排布的关系(1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但核外电子可能发生变化。(2)元素的化学性质与原子结构的关系活泼金属元素的原子最外层电子数较少，容易失去；活泼非金属元素的原子最外层电子数较多，容易从外界获得电子；稀有气体原子最外层有 8 个(He 2 个)电子，化学性质稳定，不易得失电子。(3)化合价和核外电子排布的关系活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。活泼非金属在反应中，一般得到电子，表示负化合价。1元素原子的核外电子排布，特别是原子最外层电子数决定元素的化学性质。2金属元素的原子失去电子，表现为正化合价，化合价数值失去电子的数目原子最外层电子数。3非金属元素的原子得到电子，表现为负化合价。,最低负化合价的数值达到稳定结构所得电子的数目。例 2 下列微粒结构示意图中，不正确的是( )答案 D解析 当原子核外第一电子层是最外电子层时，其中的最多电子数为 2，当原子核外其他电- 3 -子层作为最外层时，其中的最多电子数为 8，因此是错误的。例 3 根据给出的原子或离子结构示意图，回答下列问题(填字母)：(1)电子层排布相同的是_。(2)属于同种元素的是_。(3)属于金属元素的是_。(4)属于稀有气体元素的是_，稀有气体一般不参与化学反应的原因是_。(5)写出 D 参加化学反应后所得离子的结构示意图_。答案 (1)BC (2)AB (3)D (4)C 原子的最外层电子已达到 8(或 2)电子的稳定结构，既不易失去电子也不易得到电子 (5)解析 电子层排布相同是指电子层数和各电子层上的电子数均相同；决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数；金属元素原子的最外电子层上的电子数一般较少；稀有气体原子最外电子层上一般为 8 个电子，He 最外层为 2 个电子。三、原子核的组成1原子的组成(1)原子Error!(2)质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数加起来所得的数值，用A表示。(3)构成原子的微粒间的两个关系质量数(A)质子数(Z)中子数(N)质子数核外电子数核电荷数原子序数。(4)原子组成的表示方法如作为相对原子质量标准的C 表示质子数为 6，质量数为 12 的碳原子。12 6- 4 -1构成原子或离子的微粒之间的数量关系质量数A质子数Z中子数N。原子中：质子数核电荷数核外电子数。阳离子中：质子数核电荷数核外电子数离子所带电荷数。阴离子中：质子数核电荷数核外电子数离子所带电荷数。2并不是所有原子都是由质子、中子和电子构成的。如 H 是由质子和核外电子构成。1 12核素(1)概念：具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。(2)氢元素的三种核素( H、 H、 H)，质子数均为 1；中子数分别为 0、1、2。1 12 13 1(3)碳元素的三种核素C、C、C，质子数均为 6，中子数分别为 6、7、8。12 613 614 63同位素(1)概念：质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。(2)特点两同两不同两同：质子数相同，元素相同；两不同：中子数不同，原子不同。(3)用途放射性的C 用于考古断代。14 6 H 和 H 用于制造氢弹。2 13 1放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。元素、核素、同位素之间的关系如下图例 4 下列关于原子结构的说法正确的是( )A所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒，且个数都是相等的B质子数决定元素的种类，中子数决定核素的种类C原子核对电子吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引D原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒答案 C解析 氢原子 H 的原子核内没有中子，核素种类是由质子数和中子数共同决定的，A、B 项1 1错误；原子核对核外电子的吸引作用就是质子对电子的吸引，C 项正确；以发展的观点分析，原子中的基本构成微粒有可能再进一步分成更小的微粒，如科学家研究发现了质子和中子里- 5 -面还有更小的微粒夸克，D 项错误。例 5 填空(1)S2中的质子数是_，中子数是_，核外电子数是_，质量数是3416_。(2)微粒“AXn”核外有 18 个电子，则它的核电荷数为_，核内中子数为_。(3)由1HO 与2HO 所代表的物质中，共有_种元素，_种原子，_种分子，16 217 2互为同位素的原子有_。答案 (1)16 18 18 34 (2)18n A(18n)(3)2 4 2 1H 和2H、16O 和17O特别提示“同位”是指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。如O 与O 互为同位16 818 8素，而40K 和40Ca 不互为同位素。1(2018·嘉兴一中高一月考)19 世纪初，某科学家提出原子学说，他认为物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学反应中不能再分，这个科学家是( )A汤姆生 B道尔顿C卢瑟福 D玻尔答案 B2YBa2Cu8Ox(Y 为钇元素)是磁悬浮列车中的重要超导材料，下列关于Y 的说法中不正确的8939是( )A质量数是 89B中子数与质子数之差为 50C核外电子数是 39D.Y 和Y 是两种不同的核素89399039答案 B- 6 -解析 对于原子Y，其质子数为 39，质量数为 89，中子数为 893950，中子数与质子8939数之差为 503911，核外电子数为 39。Y 和Y 的质子数相同而中子数不同，是两种不89399039同的核素，互为同位素。3下列说法正确的是( )A某微粒核外电子排布为 2、8、8 结构，则该微粒一定是氩原子B最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子CF、Na、Mg2、Al3是与 Ne 原子具有相同电子层结构的离子D某元素原子的最外层只有 2 个电子，则该元素一定是金属元素答案 C解析 电子排布为 2、8、8 结构的微粒还可能为 S2、Cl等，A 项错误；O2、F、Cl、Li、Na、Mg2等微粒最外层电子数均达到了稳定结构，B 项错误；F、Na、Mg2、Al3核外电子排布均为 2、8 结构，与 Ne 原子的电子层结构相同，C 项正确；He 原子的最外层只有 2 个电子，但 He 元素是稀有气体元素，D 项错误。4某元素的阳离子 Rn，核外共有x个电子，原子的质量数为A，则该元素原子的中子数为( )AAxn BAxnCAxn DAxn答案 A解析 质量数质子数中子数，因此要求中子数必须先要知道质量数和质子数。本题阳离子 Rn中质子数等于阳离子的核外电子数加上阳离子所带的正电荷数，所以，该原子的中子数为A(xn)Axn。5观察下列 A、B、C、D、E 五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答下列有关问题。(1)与离子相对应的元素的符号是_，与原子相对应的离子的结构示意图是_。(2)电子层结构相同的是_(填写字母，下同)，性质最稳定的是_，最容易失去电子的是_，最容易得到电子的是_。(3)可直接相互结合形成的化合物的化学式是_(写一个即可，下同)，可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是_。(4)在核电荷数 110 的元素内，列举两个与 B 的电子层结构相同的离子，写出离子的符号：- 7 -_。答案 (1)O、Mg 、(2)BCE C D A(3)MgO NaCl(4)N3、F解析 (1)在 AE 这五种粒子中，A 是 Cl，B 是 O2、C 是 Ne，D 是 Na，E 是 Mg2。Ne 的特殊稳定结构决定了它不能形成离子。(2)电子层结构相同，即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同，但与原子核内质子数无关。O2、Ne 和 Mg2都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是 Ne。(3)阳离子与阴离子可直接相互结合形成化合物；活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子后可相互结合形成化合物；在化合物里，Na 显1 价，Mg 显2 价、Cl 显1 价、O 显2 价。(4)在核电荷数 110 的元素内，N 原子的核外共有 7 个电子，其最外层上是 5 个电子，N 原子得到 3 个电子后形成的 N3与 B 的电子层结构相同；F原子的核外共有 9 个电子，其最外层上是 7 个电子，F 原子得到 1 个电子后形成的 F与 B 的电子层结构相同。对点训练题组一 原子结构模型的演变1(2018·余姚中学高一期中)20 世纪初，通过 粒子散射实验提出带核的原子结构模型的科学家是( )A卢瑟福 B舍勒 C汤姆生 D玻尔答案 A2提出原子结构模型的科学家，从时间的先后顺序来看，下列排列正确的是( )A汤姆生、玻尔、卢瑟福、道尔顿B汤姆生、玻尔、道尔顿、卢瑟福C卢瑟福、道尔顿、汤姆生、玻尔D道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔答案 D解析 19 世纪初，道尔顿提出了原子学说；1904 年汤姆生提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型；1911 年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913 年玻尔提出了新的原子结构模型。3如图所示的原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型，(2)为卢瑟福行- 8 -星运转式原子模型，(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型，(4)为近代量子力学原子模型，(5)为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变的顺序的一组为( )A(1)(3)(2)(5)(4) B(1)(2)(3)(4)(5)C(1)(5)(3)(2)(4) D(1)(3)(5)(4)(2)答案 A题组二 原子核外电子排布4(2017·杭州市五校联考)下列结构示意图所代表的微粒中，化合价为1 价的是( )答案 D5某元素的原子核外有三个电子层，最外层电子数是 4，该原子核内的质子数是( )A14 B15C16 D17答案 A解析 核外有三层，最外层上有 4 个电子，则第一、第二层已排满，每层电子数分别为2、8、4，则该原子的结构示意图为，故选 A。6下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是( )AAl3 BMg2 CBe2 DH答案 B解析 四种离子的核外电子层数分别是 2、2、1、0。7(2018·慈溪实验高中月考)都具有和 Na 相同电子数的一组微粒是 ( )ANa NH BCO N2 4CCH4 H2O DMg N2H4答案 C解析 Na核外电子总数为 10，Na 核外电子总数为 11，NH核外电子总数为 10, A 错误； 4CO 和 N2核外电子总数均为 14, B 错误； CH4和 H2O 核外电子总数均为 10, C 正确； Mg 核外电子总数为 12，N2H4核外电子总数为 18, D 错误。- 9 -题组三 原子的组成8R 元素的原子序数小于 20，其阳离子可用 Rn表示，且其最外层已达到 8 电子稳定结构，A Z则下列关于该微粒的叙述中正确的是( )A所含质子数为(An) B所含中子数为(AZ)C所含电子数为(Zn) DZn8答案 B解析 对于核素 R 所形成的最外层已达到 8 电子结构的阳离子 Rn而言，其质子数为Z，A ZA Z中子数为(AZ)，电子数为(Zn)，(Zn)可能等于 10 或 18(如 Na或 K)。9(2018·温州中学高一期中)X、Y、Z 和 R 分别代表四种元素。如果aXm、bYn、cZn、dRm四种离子的电子层结构相同(a、b、c、d为元素的原子序数)，则下列关系正确的是( )Aacmn BabnmCcdmn Dbdnm 答案 D解析 由于四种离子的电子层结构相同，则有ambncndm，经分析关系正确的是 D。10已知 R2核内共有N个中子，R 的质量数为A，确定m g R2中含有电子的物质的量为( )A. molmANAB. molmAN2AC. molmAN2AD核内中子的总质量小于质子的总质量答案 C解析 R2核外电子数为(AN2)，m g R2的物质的量为 mol，m g R2中m g A g·mol1m A含有电子的物质的量为 (AN2) mol。m A题组四 核素、同位素11下列有关说法中，你认为不正确的是( )- 10 -答案 C解析 由于同位素的存在，所以原子种类大于元素种类，A 正确；电子质量只有质子质量的，B 正确；氢元素中1H 不含中子，C 错误；12C 与13C 质子数相同(均为 6)，中子数不同1 1 836(前者为 6，后者为 7)，互为同位素，D 正确。12金属钛对人体体液无毒且有惰性，能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关Ti 和Ti 的说法中正确的是( )48225022ATi 和Ti 的质量数相同，互称为同位素48225022BTi 和Ti 的质子数相同，互称为同位素48225022CTi 和Ti 的质子数相同，是同一种核素48225022DTi 与Ti 核外电子数相同，中子数不同，不能互称为同位素48225022答案 B解析 本题考查同位素的概念。互为同位素的原子质子数相同，中子数和质量数都不同，所以 A 选项错误、B 选项正确；核素即为一种原子，Ti 和Ti 是两种不同的原子，C 选项错48225022误；核外电子数等于质子数，二者互为同位素，D 选项错误。13230Th 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 ( )ATh 元素的质量数是 232BTh 元素的相对原子质量是 231C232Th 转换成233U 是化学变化D230Th 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能不同，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。14(2017·杭州市五校联考 )某元素的一种同位素X 的原子质量数为A，中子数为N，它与1H组成 XH，则a g XH中所含质子的物质的量是( )mmA.(ANm) mol a AmB. (AN) mola AC.(AN) mol a AmD. (ANm) mola A答案 A- 11 -解析 XH的相对分子质量为Am，a g XH的物质的量为n(XH)mmma g(Am) g·mol1mol，X 原子的质量数为A，含N个中子，则质子数为AN，所以在a g XH中含质子a Amm的物质的量 mol×(ANm)(ANm) mol。a Ama Am综合强化15用 X 表示原子：A Z(1)中性原子的中子数N_。(2)AXn共有x个电子，则该阳离子的中子数N_。(3)AXn共有x个电子，则该阴离子的中子数 N_。(4)12C 16O2分子中的中子数N_。(5)A2原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2所含电子的物质的量为_。答案 (1)AZ (2)Axn (3)Axn (4)22(5) molnmx2m解析 根据“质子数中子数质量数”的关系，(1)NAZ。(2)AXn共有x个电子，中性原子 X 的电子数为xn，则NAxn。(3)AXn共有x个电子，中性原子 X 的电子数为xn，则NAxn。(4)12C 16O2分子中的中子数为 68822。(5)A2所含电子数为mx2，则n g A2所含电子的物质的量为 mol。nmx2m16近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了 6 个非常罕见的Fe 原子，4526接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到，这 6 个原子中有 4 个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题：(1)Fe 原子的核内中子数为_，该原子的核外电子数为_。4526(2)以下关于Fe 的叙述正确的是_(填字母)。4526A.Fe 与Fe 是两种核素45265626B科学家获得了一种新元素C.Fe 的衰变不是化学变化4526D这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe4526(3)某同学认为Fe 在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是4526_。- 12 -答案 (1)19 26 (2)AC (3)Fe 与Fe 的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同45265626解析 (1)Fe 的中子数质量数质子数452619，电子数质子数26。(2)Fe45264526与Fe 的质子数相同，属同一元素 Fe 元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe 元素不5626是一种新元素；Fe 衰变后变为质子数为 24 的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，4526因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质的。17有 A、B、C 三种元素，核电荷数均小于 18。已知 A 元素原子的核电荷数大于 B 元素原子的核电荷数，但两种元素的原子具有相同数目的电子层，A 元素最外层电子数为 B 元素的两倍，A 元素原子第三层电子数为第一层电子数的三倍，C 元素原子的核电荷数是电子层数的4 倍，其质子数为最外层电子数的 6 倍。请回答下列问题：(1)A 的原子结构示意图：_；A 元素的名称：_。(2)B 的原子结构示意图：_；B 元素的名称：_。(3)C 的离子结构示意图：_；C 元素的符号：_。答案 (1) 硫 (2) 铝(3) Mg解析 因为最内层最多容纳 2 个电子，又已知 A 元素第三层电子数是第一层电子数的 3 倍， 所以第三层电子数为 2×36，则 A 为硫。B 元素最外层的电子数为 6÷23，则 B 为铝。已 知 C 元素原子的核电荷数是电子层数的 4 倍，质子数为最外层电子数的 6 倍，4 与 6 的最小 公倍数为 12，可见该元素原子的核内质子数应为 12 的倍数，又因为核电荷数小于 18，故为 Mg 元素。