第三单元　人类对原子结构的认识教学设计第二课时

专题1 化学家眼中的物质世界

第三单元

原子结构和核外电子排布

【学习目标】

1．通过对原子结构模型演变历史的了解，认识假说、实验等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用。

2．知道核外电子是分层排布的并了解1～18号元素的电子排布情况。

3．了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实，并通过氧化镁、氯化钠的形成初步了解钠与氯、镁与氧气反应的本质。

一．原子结构模型的演变

1．19世纪初英国科学家

提出了原子学说，认为

。

2．1897年，科学家

发现原子中存在电子，用实验方法测出电子的质量不及氢原子质量的

。并于1904年提出了

式的原子结构模型。

3．1911年，英国物理学家卢瑟福提出

原子结构模型，认为

。

4．1913年，丹麦物理学家

提出了原子结构的轨道模型，认为

，

。

5．20世纪初，科学家揭示了微观世界波粒二象性规律，认识到

。

二．原子核外电子排布

1．原子核外电子的分层排布：

能量低的电子在离核

的区域运动，而能量高的电子在离核

的区域运动，即电子在原子核外是分层排布的。可以按能量由低到高把核外地质运动运动的不同区域分为

。（也可称为

。）七个不同电子层。n越大离核越

，能量越

。

2．核外电子的运动特点：运动范围小、运动速度快、质量轻

3．原子结构示意图：

为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。如P原子：

课本给出的H、He、O、Ne、Mg、Ar原子的核外电子排布示意图，试写出前18号元素原子结构示意图并归纳出核外电子排布的规律：

，

。

4．原子核外电子排布规律：

①

各电子层最多只能容纳

个电子；

②

最外层最多只能容纳

个电子（K层为最外层是

个）；

次外层最多只能容纳

个电子

倒数第三层最多只能容纳

个电子；

③能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最

的电子层里；

即由能量由低到高排布。

电子排满K层，再排

层，排满

L 层再排

层。

5．稀有气体的原子结构很稳定，与此相关的核外电子排布特点是

。化学反应过程中原子核不发生变化，但原子最外层电子可能发生变化。

完成课本30页“问题解决”

Mg原子最外层电子数为

，反应中容易

个电子而显示

价；

O原子最外层电子数为

，反应中容易

个电子而显示

价。

在上述过程中，O原子和

Mg原子通过

都形成了8电子稳定结构。

6．原子结构与元素性质的关系（结构决定性质）

（

1

）稳定结构：即最外层为

特点：原子既不容易失去电子又不容易得到电子

8电子的结构（K层为2个）

（2）不稳定结构：

元素种类

最外层电子数

原子结构的稳定性

电子的得失

化学性质

金属

非金属

稀有气体

2或8 稳定

不易得失

稳定

【结论】

1．在活泼金属与活泼非金属的反应中，金属元素的原子失去电子，表现为正化合价。非金属元素的原子得到电子，表现为负化合价。

2．元素化合价的数值就是这种元素的一个原子得失电子的数目

6．活泼金属与活泼非金属反应时，所形成的化合物中化合价的正负及数值与它们在反应过程中电子的得失及数目有何关系？

，而这些原子在反应中电子得失的数目与它们的最外层电子数有何关系

。

①最外层电子数﹤4时，容易

电子

化合价＝＋失去的电子数目＝＋最外层电子数目

②最外层电子数≥4时，容易得到电子

化合价＝－得到的电子数目＝－（8－最外层电子数）

分别画出下列离子的结构示意图：

Mg2+

；Al3+

；

Cl－

；S2－

。

三．原子核的组成：

1．原子由

和

构成。原子核半径约为原子半径的几万分之一，它的体积只约占原子体积的几千亿分之一。（如同大型体育场与蚂蚁）

原子核密度很大，假如在1cm3的容器里装满原子核，则它的质量就相当于1.2×108

t，形象地可以比喻为需要3000万辆载重4t的卡车来运载。

2．绝大多数原子的原子核由

和

构成。质子、中子和电子的质量、所带电量各不

相同。

1个质子带1个单位正电荷，其相对质量≈1。质子数决定元素的种类。

中子不显电性，其相对质量≈1。中子数决定同位素的种类。

1个电子带1个单位负电荷，原子核外所有电子质量总和只占原子质量的极小一部分，

原子质量主要集中在

上。最外层电子数决定化学性质。

对原子而言：

数＝

数＝

数＝

数。

3．质量数指：将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值。

用符号

表示，

质量数A和质子数Z、中子数N的关系表示为

。

对于某原子，原子序数、质子数、中子数、电子数和质量数的关系

。

4．用

ZA

X

形式表示质子数为

、中子数为

、电子数为

、质量数为

的原子。

粒子符号

质子数（Z）

中子数（N）

质量数（A）

AZX①O

8

18

②Al

14

27

③Ar

18

22

④Cl

3517Cl

⑤H

11H

说明下列离子的质量数、质子数、中子数和电子数

Am+Z

X

AZ

X

n

-

。

质子数=核电荷数=核外电子数总成立吗？

a+ebXcd+a

b

c

d

e

四、元素、核素、同位素

1.元素:具有相同

数（即

数）的同一类原子的总称。

氕

中子数为

，氘

中子数为

，氚

中子数为

。

2.核素:具有一定

数和一定

数的一种原子。

核素的相对原子质量＝

，

3.同位素:

数相同而

数（或

数）不同的核素互称为同位素。质子 质量 中子

同种元素中不同的核素互称为同位素。

【随堂练习】

1．下列四位科学家都对原子结构的认识起到过重要的推动作用，其中首先提出原子核外的电子在一定轨道上运动的是（

）

A．汤姆生

B．道尔顿

C．玻尔

D．卢瑟福

2．已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是（

）

A．Ne

B.

Mg

C．S

D.

C 3．俄罗斯科学家最近合成第114号元素的原子，该原子的质量数为289，存在时间达到30s，这项成果具有重要意义。该原子的中子数与电子数之差是（

）

A．61

B．114

C．175

D．289

4．已知aAm+与bBn-具有相同的核外电子排布，则下列关系正确的是

（

）

A. a=b+m+n

B. a=b-m+n

C. a=b+m-n

D. a=b-m-n 5．据最新报道，放射性元素钬，可有效治疗肝癌，该同位素原子核内中子数和质子数之差为(

) A. 32

B. 67

C. 99

D. 166 16667Ho

6．和Ne原子具有相同电子数的单核微粒有

，和Ne原子具有相同电子数的多核微粒

有

。

7．有A、B、C、D、E五种元素，它们原子的核电荷数依次递增且均小于18；A原子核内仅有1个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍；E元素的最外层电子数是其电子层数的三分之一。

（1）断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：A_____、B_____、C._____、D_____、E

。

（2）写出A分别与B、C、D所形成化合物的化学式：

（3）A、C、D形成的化合物与A、D、E形成的化合物各属于那类物质？写出它们相互反应的化学方程式。