第三单元　人类对原子结构的认识教案（名师）

1-3-01 《人类对原子的认识》导学案

学习目标：

1、通过原子结构模型的演变的历史，了解科学家探索原子结构的艰难过程。

2、了解常见原子的原子核外电子排布，并能用原子结构示意图来表示。

3、知道元素的性质与核外电子排布的关系。

4、理解原子的构成和表示方法。

5、学会原子构成微粒之间数量关系的转化。

6、通过对核素、同位素的含义学习，认识元素、同位素、核素三者之间的关系，学会对元素、核素、同位素的辨析。

知识梳理：

一、原子结构模型的演变

1、阅读课本第27-28页的交流与讨论，回答下列问题。

（1）你能用简洁的语言描述各阶段科学家对原子结构的认识吗？

时

间

公元前

5世纪

科

学

家

原子结构理论部分要点

备

注

提出原子概念

19世纪初

道尔顿（英国）

1904年

原子可以再分，原子中存在电子。

原子核式

结构模型

1911年

玻

尔

（丹麦）

1913年

1926年

电子运动规律不能用经典力学描述，必须运用量子力学方法。

（2）你从上述原子结构认识过程得到什么启示？

1

二、原子核外电子的排布：

1、写出1-20号元素和Fe、Cu原子的结构示意图

2、知识回顾：原子核外电子排布规律：

①电子总是由_____往_______排；

②每个电子层最多容纳__________个电子；

③最外层电子数不超过_________个（只有一层的，不超过______个），倒数第二层电子数不

超过__________个，倒数第三层不超过__________个。

★注意：这三条规律互相牵制，三者合一。

三、元素的性质与核外电子排布的关系

1、（1）原子：核电荷数________核外电子数

（填=、＞或＜）

（2）阳离子：核电荷数__________核外电子数 （填=、＞或＜）

（3）阴离子：核电荷数________核外电子数 （填=、＞或＜）

2、活泼金属与活泼非金属反应时，_______ 容易失去电子，而___________容易得到电子，使最外层都达到稳定结构。

3、化学反应的特点：在化学反应过程中，_______不发生变化，___________________会发生变化。

4、原子最外层电子数和化学性质的关系

金

属

元

素

非金属元素

稀有气体元素

2 最外层电子

性 质

价态

价

电

关

系（一般地）

【例1】美国科学家约翰·马瑟和乔治·斯穆特由于为宇宙起源的大爆炸理论提供了支持,曾获得诺贝尔物理学奖。根据大爆炸理论,在大爆炸后约2 h,诞生了大量的氢、少量的氦,以及极少量的锂。下列说法不正确的是

(

) A.氢原子获得一个电子也能变成稳定结构

B.氢原子与氢离子都属于氢元素,它们的化学性质相同

C.氦元素原子最外层有2个电子,故其化学性质稳定

D.锂原子易失去最外层1个电子,形成最外层为2个电子的稳定结构

【解析】选B。选项A,氢原子获得一个电子核外有两个电子,变成H-,属于稳定结构,正确;选项B,氢原子与氢离子核外电子排布不同,故化学性质不同,错误;选项C,氦属于稀有气体,化学性质稳定,正确;选项D,锂易失最外层电子,形成类似氦的稳定结构,正确。

【例2】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(填写字母代号,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化合物的化学式是

,可经过得失电子后再相互结合形成化合物的化学式是

。

(4)在核电荷数1～10的元素内,列举两个与B电子层结构相同的离子,写出离子的符号

;列举原子的稳定性与C最接近的元素,写出元素的符号

。

【解析】 (2)电子层结构相同：电子层数和各个电子层上的电子数目都相同,但与原子核无关。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1～10的元素内,氮原子的核外

3

共有7个电子,其中最外层上是5个,氮原子得到3个电子后形成的N3-与B的电子层结构相同;氟原子的核外共有9个电子,其中最外层上是7个,氟原子得到1个电子后的F-与B的电子层结构相同。

答案:(1)O、Mg

、

(2)B、C、E

C

D

A (3)MgO

NaCl

(4)N3-、F-

Ar 四、原子的组成

核外电子：带一个单位负电荷

原子

质子：带一个单位正电荷

原子核

中子：不带电荷

五、表示方法

复习回顾：符号 中各个字母的含义？

______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________ ______________________________________________________

将有关原子的质子数和中子数之和填入表格，并与原子的相对原子质量做比较，你能得出什么结论？

原子

质子数（Z）

中子数（N）

质子数+中子数（A）

F Na Al 9 11 13 10 12 14

相对原

子质量

18.998 22.990 26.982

4

质量数：______________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 六、原子构成微粒之间的数量关系：

①质量数（A）=质子数＋中子数

②核电荷数＝质子数＝核外电子数

阳

离

子（Xm+）：质子数

= 核外电子数＋

m 阴

离

子（Xn—）：质子数

= 核外电子数－

n 【例3】已知R2+核外有a个电子,b个中子。表示R原子符号正确的是

(

) AR

BR

CR

DR 【解析】选C。由题意得:R的核外电子数为a+2,质量数为a+b+2,所以原子符号b2为a a2R。

七、核素

（1）概念：具有一定__________和一定___________的一种原子。

（2）特点：一种核素就是一种原子。

八、同位素

（1）概念：质子数_______、质量数（或中子数）_______的核素互称为同位素。

（2）特点：“三同三不同”

①.质子数相同，属于同一种元素，化学性质相同。

②.中子数不同，质量数不同，物理性质不同。

九、氢元素的三种核素

名称

氕

氘

氚

符号

核素表示式

俗名

十、元素、核素、同位素的关系

_______________________________________________ _______________________________________________

__________________________________________________________________

5

150[例4]我国稀土资源丰富。下列有关稀土元素144 62Sm与 62Sm的说法正确的是(

) 150A.144 62Sm与 62Sm互为同位素

150B.144 62Sm与 62Sm的质量数相同

150C.144 62Sm与 62Sm是同一种核素

150D.144 62Sm与 62Sm的核外电子数和中子数均为62 150[解析] 由稀土元素144 62Sm、 62Sm可知，二者是含有相同质子数、不同中子数150的同种元素；其中144 62Sm的质量数为144，中子数为82； 62Sm的质量数为150，中子数为88；故B、D项错；根据核素的定义“含有一定数目的质子和一定数目的中子”可知 62Sm、 62Sm为两种核素，故C错。[答案] A 【例5】

16O2和18O2互为同位素吗？

答案：不是。16O2和18O2为两种单质分子，而同位素讨论的是同一元素形成的不同原子(或核素)。

【例6】

已知氢元素有3种同位素，则氢分子最多有________种，有_______种不同的相对分子质量

解析：由于质量数为连续数(1、2、3)，所以各种氢气分子的相对分子质量也应是一组连续数，最小为2，最大为6。答案：6 5 【反馈巩固】

1311、131 53I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中的 53I含量变化来检测144150核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关131 53I的叙述中错误的是(

) 127131A.131 53I的化学性质与 53I相同 B. 53I的核电荷数为53 131C.131 53I的原子核外电子数为78 D. 53I的原子核内中子数多于质子数

232、[双选题]关于H＋、H－、11H、1H、1H五种微粒，下列说法中正确的是(

) A．五种氢元素

C．氢元素的五种不同微粒

B．氢元素的五种同位素

D．它们的质子数均相同

3、核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则n

g它的氧化物中所含质子的物质的量是(

)[来源:学.科.网]

A.nA＋16(A－N＋8) mol B.nA＋16nA(A－N＋10) mol C．(A－N＋2) mol D.(A－N＋6) mol

6

4、H、D、T、H＋可以用来表示(

) A．同一种原子

B．化学性质不同的氢原子

C．氢元素

D．氢的四种核素

5、某原子核外有6个电子，核内含8个中子，则该原子可以表示为(

) A．14Si B．14Si C．14C D．14C 6、下列关于化合价的说法正确的是(

) A．非金属元素在化合物里总是显负价

B．同种元素在同一化合物中化合价一定相同

C．在任何化合物中，正负化合价的代数和都等于0 D．一种元素只有一种化合价

7、根据硫元素的原子结构，推测硫元素的最高正价和最低负价分别为(

) A．＋2、－2

B．＋6、－2 C．＋4、－4

D．＋2、－6 8、在离子RO3N－中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是(

) A．A－x＋n＋48

B．A－x＋n＋24 C．A－x－n－24

D．A＋x－n－24 9、下列叙述中正确的是

(

) A. 92235U和 92238U是中子数不同质子数相同的同种核素

B.中子数为20的氯原子可以表示为Cl C.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数

D.F-的结构示意图可以表示为10、下列各组粒子:①H3O+、N

、Na+;②OH-、N、F-;③O2-、Na+、Mg2+;④CH4、NH3、H2O具有相同质子数和电子数的一组是

(

) A.①②③ B.①②④

C.②③④ D.①③④

7

11、若几种粒子具有相同的核电荷数,则可说明

(

) A.不可能属于同一种元素

B.一定是同一种元素

C.核外电子数一定相等

D.几种粒子可能是分子或离子

12、元素、原子、核素、同位素都是重要的化学基本概念,原子的构成是重要的化学基本理论。根据下列8种化学符号H2CLiNaNLiMg。

H2、回答问题: (1)表示核素的符号共

种。

(2)互为同位素的是

和

。[来源:学§科§网]

(3)质量数相等,但不能互称为同位素的是

和

。

(4)中子数相等,但质子数不相等的是

和

。

13、许多元素有多种核素，如氧元素有16O、17O、18O，碳元素12C、13C、14C。

(1)氧元素的3种同位素与碳元素的3种同位素最多可能组成________种二氧化碳分子。

(2)23 g由14C、16O组成的二氧化碳分子，其中含有质子数为________，中子数为________，电子数为________。

【反馈巩固答案】

1、C 2、解析：氢元素只有一种，A项不正确；五种微粒都属于氢元素，质子数均为231，C、D项正确；H＋和H－是氢元素的两种不同离子，11H、1H、1H是氢元素的三种同位素，B项不正确。答案：CD 3、解析：首先应运用质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，求出R原子所含质子数。把电子的质量忽略不计，R2＋的质量数为A，则R原子的质量数也是A，所以在R原子中Z＝A－N。由R2＋所带的电荷数可知，R显＋2价，其氧化物为RO，

8

摩尔质量为(A＋16)g·mol，n g RO物质的量为质子的物质的量为(A－N＋8) mol，则－1nA＋16 mol。1 mol RO中所含nA＋16 mol RO中所含质子的物质的量为nA＋16(A－N＋8) mol。答案：A 4、C H、D和T是氢原子，H＋是氢离子，它们都是氢元素，其中H＋是离子态的氢元素。

5、C 6、C NH4NO3中N有两种价态：－3价和＋5价 7、B 8、B 设R原子的中子数为N，则RO3n－中核外电子为A－N＋3×8＋n，根据题意得A－N＋3×8＋n＝x，N＝A－x＋n＋24。

9、D

10、B。①中H3O+、NN、Na+都含有11个质子、10个电子;②中OH-、、F-都含有9个质子、10个电子;③中O2-含有8个质子、10个电子,Na+含有11个质子、10个电子,Mg2+含有12个质子、10个电子;④中CH4、NH3、H2O都含有10个质子、10个电子。

11、D。具有相同核电荷数,如果都是单个原子形成的粒子,则必属于同种元素,若不是单个原子形成的,则可能是分子或不同的离子,如NH3与H2O等。

12、答案:(1)6 (2LiLi (3CN (4NaMg 13、【解析】

(1)一种碳原子与3种氧原子可组成6种分子，C16O2、C17O2、C18O2、C16O17O、C16O18O、C17O18O，3种碳原子可形成18种二氧化碳分子。

23 g(2)M(CO2)＝(14＋16×2)g·mol＝46 g·mol，N(CO2)＝46 g·mol－11416－1－11416＝0.5 mol，1个14C16O2分子中含有22个质子，24个中子，22个电子，故23 g 1416CO2中含有的总质子数为：0.5NA×22＝11NA，中子数为：0.5NA×24＝12NA，电子数为：0.5NA×22＝11NA。

【答案】

(1)18 (2)11NA

12NA

11NA

9