第三单元　人类对原子结构的认识教学创新设计

第三单元

人类对原子结构的认识

【学考报告】

知识内容

1.原子结构模型的演变

2．原子的构成、原子符号

3．核素、同位素的概念

4．常见离子化合物的形成过程

必考

a b a 加试

a b b b

一、原子结构模型的演变

德谟克利特的古代原子学说——万物都是由间断的、不可分割的微粒即原子构成的，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。

1803年，道尔顿―→原子学说，认为物质由原子组成。

1904年，汤姆生―→“葡萄干面包式”模型，发现了电子，原子是可以再分的。

1911年，卢瑟福―→核式原子结构模型。

1913年，玻尔―→电子运动的分层结构模型。

1926年，量子力学模型。

【训练1】

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 二、核外电子排布规律

1．每层最多容纳电子数目为2n2(n表示电子层数)个；

2

2．最外层电子数目不超过8个(第一层不超过2个)；

3．次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。

【思考探究】

1．电子数相同的微粒一定为同种元素吗？

提示

不一定，构成物质的基本微粒有分子、原子、离子，如果是原子，电子数相同，那一定为同种元素。“微粒”和“原子”不同。

【例1】

A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素原子的M层电子数是(a－b)，L层电子数是(a＋b)，则A、B两种元素形成的化合物可表示为(

) A．B3A2

C．A3B2

B．AB2

D．BA2

解析

由题意可知：a＋b＝8，b＝2，则a＝6，A为氧，B为硅，二者可形成SiO2。

答案

D 借题发挥：1－18号元素的原子结构的特殊性

(1)原子核中无中子的原子：H；

(2)最外层有1个电子的原子：H、Li、Na；

(3)最外层有2个电子的原子：Be、Mg、He；

(4)最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar；

(5)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子：C；

(6)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子：O；

(7)最外层电子数是次外层电子数4倍的原子：Ne；

(8)电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al；

(9)核外电子总数为最外层电子数2倍的原子：Be；

(10)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子：Si、Li；

(11)内层电子数是最外层电子数2倍的原子：Li、P。

【训练2】

两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等，则在周期表的前10号元素中，满足上述关系的元素共有(

) A．1对

B．2对

C．3对

D．4对

2

答案

B 三、原子的构成

1．原子结构

原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成。原子核是由带正电的质子和不带电的中子构成。

2．原子结构示意图

3．存在数据关系

(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

(2)电性关系：

原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数；

阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数；

阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数。

4．表示方法：AZX 其中X——表示X元素的元素符号；Z——表示X元素的原子的质子数；A——表示X元素的原子的质量数。

原子核

原子AZX 中子N

核外电子e－

5.核素与同位素

(1)元素：具有相同的核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。

(2)核素：具有一定质子数和一定中子数的某种原子。

质子Z 电量

＋1

－1 相对质量

1 1 11 836

实际体积

小

小

小

占据体积

小

小

相对很大

2

(3)同位素：质子数相同而质量数(或中子数)不同的核素的互称。

6．元素、核素、同位素的关系

元素

质子数相同的一类原区别

中子数可以相同，也可以不同

联系

是一类原子，不是一个原子

是互称，不是单称

子的总称

核素

同位素

质子数一定、中子数质子数相同、中子数也一定的一类原子

不同的原子的互称

质子数相同的核素属于同种元素，质子数相同的不同核素互为同位素

1举例

【思考探究】

H＋、2H、3H、1H－等1H＋、1H、1H－属于1H、2H、3H互为同都是H元素

同一种核素

位素

2．“互为同位素的原子具有相同的性质”，这句话对吗？为什么？

提示

不对；由于同位素原子具有相同的质子数和相同的核外电子排布，所以具有相同的化学性质；由于中子数不同，所以物理性质不同。

【例2】

下列说法正确的是(

) A．同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同

B．任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的

C．钠原子失去一个电子后，它的电子数与氖原子相同，所以变成氖原子

4040D.4018Ar、19K、20Ca的质量数相同，所以它们互为同位素

答案

A 易错疑难：

规避同位素、核素、同素异形体概念理解的4个易错点

(1)一种元素可能有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

314(2)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H与1H；也可能具有相同的中子数，如

6C1414与16

8O；也可能具有相同的质量数，如

6C与

7N；也可能质子数、中子数、质量数均12不相同，如11H与

6C。

2

(3)同位素的“同位”是指同一种元素的几种核素在元素周期表中的位置相同，即质子数相同，中子数不同；同素异形体的“同素”是指元素种类相同。

(4)化学变化中原子不发生变化，不同核素之间转化时原子发生变化，非化学变化。

【训练3】

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(

) m（A－N）A.

mol Am（A－N＋2）B.

mol Am（A－N－2）C.

mol AD．核内中子的总质量小于质子的总质量

答案

C 【训练4】

德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的4526Fe原子，有关4526Fe的说法正确的是(

) A．它是一种新元素

56B.4526Fe与26Fe互为同素异形体

C．它是一种新核素

D．这是铁原子发生衰变放出两个质子形成的核素

答案

C 四、离子键与离子化合物(加试) 1．离子键

(1)形成过程

如MgO的形成过程：O原子易获得2个电子达到8电子稳定结构，Mg原子易失去2个电子达到8电子稳定结构。

当Mg与O2反应时，Mg原子最外层的两个电子转移到O原子最外层上，形成带正电荷的Mg2＋和带负电荷的O2－，带相反电荷的两种离子通过静电作用形成稳定的化合物。

(2)概念：阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键。

(3)构成微粒：阴离子和阳离子。

2

(4)成键元素：一般情况下，活泼金属元素原子与活泼非金属元素原子间易形成离子键。

2．离子化合物

(1)定义：由离子键构成的化合物。

(3)与离子键的关系：

离子化合物中一定含有离子键；含有离子键的化合物一定是离子化合物。

(4)常见的离子化合物：强碱、绝大部分盐、活泼金属氧化物等。

【思考探究】

3．离子键的实质是静电作用，形成离子键的静电作用指的只是阴、阳离子间的静电吸引吗？

提示

形成离子键的静电作用包括阴、阳离子之间的静电吸引，也包括电子和电子、原子核和原子核之间存在的静电排斥作用，当静电吸引与静电排斥作用达到平衡时，便形成离子键。

【例4】

下列说法正确的是(

) A．离子键就是使阴、阳离子结合成化合物的静电引力

B．所有金属元素原子与所有非金属元素原子之间都能形成离子键

C．在化合物CaCl2中，两个氯离子之间也存在离子键

D．含有离子键的化合物一定是离子化合物

答案

D 借题发挥：离子化合物的判断

(1)由性质判断

①熔化时导电的化合物，一定是离子化合物；

②溶解时导电，不能判别。

(2)看是否含有离子键

①若含有离子键，一定是离子化合物；

2

②熔化(或溶解)时，破坏离子键的化合物，一定是离子化合物。

(3)看组成粒子

若组成粒子是阴、阳离子，一定是离子化合物。

(4)看组成元素

含有活泼金属元素或NH＋一般都是离子化合物。如Na2O、Ba(OH)2、CuSO4、KMnO4、4时，KClO3，都含有金属元素，都是离子化合物；NH4Cl、NH4HCO3都含有原子团NH＋4，都是离子化合物。

AlCl3、(CH3COO)2Pb，不是离子化合物，全部由非金属元素组成的物质，也可能是离子化合物，如NH4Cl。

【训练5】

用电子式表示出下列两种物质的形成过程。

(1)MgO：_________________________________________________________；

(2)NaCl：________________________________________________________。

1．下列说法中正确的是(

) A．40K与40Ca原子中的中子数相等

B．互为同位素的两种核素，它们原子核内的质子数一定相等

C．人们发现了112种元素，即共有112种核素

D．原子结构模型演变历史可以表示为：

答案

B 2．(2016·浙江省艾青中学高一上期中)H、D、T可以用来表示(

) A．同一种原子

C．氢元素

答案

C B．化学性质不同的氢原子

D．物理性质相同的氢原子

2

3．某元素原子的质量数为A，它的离子Xn＋

核外有y个电子，则Xn＋原子核内的中子数为(

) A．A－y＋n

C．A＋y＋n

答案

D 4．已知R原子有b个中子，R2＋核外有a个电子，表示R原子符号正确的是(

) bA.aR

＋b＋2C.aa＋2R

＋b－2B.aa－2R

＋bD.aa－2R B．A＋y－n

D．A－y－n

答案

C 5．下列粒子的结构示意图中，属于阳离子的是(

)

答案

D 6．(加试题)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121462314724的化学基本理论。根据下列9种化学符号：1H2、1H2、

6C、3Li、11Na、

7N、3Li、12Mg、3517Cl，回答下列问题：

(1)表示核素的符号共________种。

(2)没有中子的是________。

(3)互为同位素的是________和________。

(4)质量数相等，但不能互称为同位素的是________和________。

(5)中子数相等，但质子数不相等的是________和________。

(6)化学性质相同的是________、________。

(7)Mg与Cl2形成MgCl2的过程为________________________________ ______________________________________________________________。

1714答案

(1)7

(2)1H2

(3)63Li

3Li

(4)

6C

14

7N (5)2311Na

(7)2412Mg

267(6)11H2和1H2

3Li和3Li

2

基础巩固题组

1．下列关于科学家及其提出学说贡献的叙述错误的是(

) A．道尔顿提出原子学说

B．卢瑟福根据α粒子散射现象，提出了带核的原子结构模型

C．汤姆生发现电子，并提出原子结构轨道模型

D．舍勒发现了氯气

答案

C 2．已知自然界的氧原子有3种：16O、17O、18O，氢原子有1H、2H，从水分子的原子组成来看，自然界的水共有(

) A．2种

C．9种

答案

C 3．已知最外层电子数相同的原子具有相似的化学性质。氧原子的核外电子分层排布示意图为，则下列原子中，与氧原子的化学性质相似的是(

) B．6种

D．12种

答案

C 4．核裂变产生的核能可以用于发电，235

92U是一种常用的核燃料，下列说法错误的是(

) A.235

92U相对原子质量约为235 B.235

92U中的中子数为92 12C.235

92U与

6C的质量比约为235∶12 238D.235

92U与

92U互称为同位素

答案

B 5．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

2

(

) A.（A－N＋8）nmol

（A＋16）B.（A－N＋10）nmol （A＋16）（A－N＋8）nC.mol

A答案

A 6．下列叙述中正确的是(

) D．(A－N＋2)mol A．H3O和OH中具有相同的质子数和电子数

B．中子数为20的氯原子可表示为2017Cl 238C.235

92U和

92U是同位素，物理性质几乎相同，化学性质不同

＋－D．S2－的结构示意图答案

D

7．质量数为37的原子，可能有(

) A．18个质子，19个中子，19个电子

B．18个质子，20个中子，18个电子

C．19个质子，18个中子，20个电子

D．18个质子，19个中子，18个电子

8．下列化学用语正确的是(

) A．硫酸铁的化学式为：FeSO4

B．氧离子结构示意图：

C．碳酸氢钠的电离方程式：NaHCO3===Na＋＋HCO－3

D．质量数为37的氯核素符号：1737Cl 答案

C 9．某元素原子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(

) A．14

B．15

2

C．16

答案

A D．17 10．某金属氧化物的化学式为M2O3，一个分子的电子总数为50，每个M离子含10个电子，若其中每个氧原子核内部有8个中子，M2O3的相对分子质量为102，则M原子核内的中子数为(

) A．14

C．10

答案

A 11．(加试题)(2016·金华东阳二中高一期末)两种微粒含有相同的质子数和电子数，这两种微粒可能是(

) ①两种不同的原子

②两种不同元素的原子

③一种原子和一种分子

④一种原子和一种离子

⑤两种不同分子

⑥一种分子和一种离子

⑦两种不同阳离子

⑧两种不同阴离子

⑨一种阴离子和一种阳离子

A．①③⑤⑥⑦⑧

C．①③④⑤⑦

答案

B 12．(加试题)在1～18号元素中，有A、B两种原子，A原子的第三层比B原子的第三层少3个电子，B原子的第二层电子数恰好为A原子第二层电子数的2倍。A和B分别是(

) A．Si和Na

C．Cl和O

B

2

2x

y＋3 答案

D 13．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：

B．B和He D．C和Al B．①③⑤⑦⑧

D．全部都是

B．16

D．21

2

(1)A的原子结构示意图为___________________________________；

(2) B元素的名称为________。

(3)C的离子结构示意图为_____________________________________；

C元素的符号为________。

答案

(1)

(2)铝

(3)

Mg 14．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)在核电荷数1～10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____________。

(2)B、C、E

C

D

A

(3)N3－、F－

15．用AZX表示原子：

(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)12C16O2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________。

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