第三单元　人类对原子结构的认识ppt专用说课稿内容

第三单元

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

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。

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。核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。

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，必须用量子力学方法描述核外电子的运动。

[活学活用]

1．下列原子结构模型与科学家对应不正确的一项是(

) A．阿伏加德罗的原子学说

B．汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型

C．卢瑟福的带核原子结构模型

D．玻尔的核外电子在一定轨道上运动的观点

答案

A 解析

提出原子学说的是道尔顿，故A错误。二

原子核外电子排布

1．对于原子核外电子分层排布的状况，通常用原子核外电子排布示意图来表示，原子核外电子排布示意图又叫做原子结构示意图。

请画出下列各原子的原子结构示意图：

①O；②Ne；

③Mg；④Ar。

2．在通常情况下，稀有气体由于原子核外电子排布达到(最外层8或2电子)稳定结构，很难与其他物质发生化学反应。这些事实说明许多原子有达到稳定结构的倾向，最外层8电子结构是一种比较稳定的结构。如金属钠原子易失去最外层的1个电子，形成的Na具有与氖原子电子层相同的稳定结构；非金属硫原子易得到2个电子，形成的S2具有与氩原子电子－＋层结构相同的稳定结构。

3．Na、Mg、Al等活泼金属单质与F2、O2、Cl2等活泼非金属单质发生反应生成的化合物中，金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目存在一定的关系。请探究回答下列问题：

(1)金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成碱性氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。

(2)根据Na、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去或得到电子的数目及其最外层电子数目，推断其氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表。

元素

Na Mg O Cl 化合价

－1 原子最外层电子数目

2 6

失去(或得到) 电子的数目

答案

(1)氧化物：Na2O、MgO；氯化物：NaCl、MgCl2。

(2)(从左到右，从上到下)＋1

1

1

＋2

2

－2

2

7

1 [归纳总结]

元素的化学性质由最外层电子数决定

(1)稀有气体元素的原子，最外层电子排布为8电子(氦为2个电子)的稳定结构，既不易得电子，又不易失电子，所以化学性质稳定。

(2)金属元素的原子，最外层电子排布一般少于4个，所以在化学反应中易失去最外层电子，形成稳定的电子层结构。非金属元素的原子，最外层电子排布一般多于4个，所以在化学反应中易得到电子，形成稳定的电子层结构。

(3)最外层电子数决定了该元素的最高正价和最低负价。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。

[活学活用]

2．用下面结构示意图的字母填空。

A

B

C

D

E (1)属于金属原子或离子的是______________________________________________。

(2)属于非金属原子的是__________________________________________________。

(3)具有稳定结构的是___________________________________________________。

(4)B、E形成化合物的化学式为__________(用元素符号表示)。

答案

(1)BC

(2)ADE

(3)CD

(4)MgO 解析

对于给定的结构示意图，应根据图中的原子核确定该结构示意图所表示的原子属何种元素，通过确定是某种元素进行回答。

A是表示核电荷数为17的原子，显然A所代表的是氯元素的原子结构示意图，氯元素属于非金属元素；B的核电荷数为12，故表示的是镁元素的原子结构示意图，镁元素属于金属元素；C的核电荷数为11，是钠元素的离子结构示意图。当原子核外电子排布为8或2(只有1个电子层)电子结构时，我们即认为该原子达到了稳定结构。E表示氧元素的原子结构示意图。三

认识原子核

1．构成原子的微粒有电子、质子和中子，质子和中子构成原子核。

微粒

电子

质子

1.673质量/kg 9.109×10－31中子

1.675×1027－

×1027－

相对质量

0.000 544 7 1.007 1.6021.008 电量/C 1.602×10－19

×1019－0

0

电荷

N原子中微粒数

根据表中基本数据，讨论列问题。

(1)决定原子质量的微粒有哪些？

－1 7 ＋1 7 (2)如果一个质子和一个中子的相对质量都近似等于1，那么原子的相对质量又近似等于什么？

(3)在原子中质子数、中子数、电子数、核电荷数、原子序数、质量数之间的关系是怎样的？

(4)原子为什么显中性？

(5)对于一种原子既有一定数目的质子又有一定数目的中子，如12C原子的质量数为

________，质子数为______，中子数为________，那么如何表示这种原子呢？

答案

(1)质子和中子。

(2)等于质子数与中子数之和，这个数值叫做质量数，用A表示。

(3)质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数

质量数＝质子数＋中子数

(4)原子核所带正电荷总数与核外电子所带负电荷总数相等，故原子显电中性。

(5)12

6

6

用原子组成符号12

6C表示。

322．原子组成符号AZX表示一个质量数为A、质子数为Z的X原子。如16S表示质量数为32、质子数为16的硫原子。根据质量数和质子数可计算出中子数，所以只要告诉了符号AZX，就知道了该元素原子核的组成情况。

3．填表并思考回答下列问题：

原子名称

氕

氘

氚

(1)H、D、T的原子结构相同点：质子数相同，不同点：中子数不同。

(2)它们虽然是不同的核素，但同属于氢元素。

(3)H、D、T又是同位素关系。

4．元素、核素、同位素的比较

元素

核素

质子数、中子数都一定的原子

质子数、中子数

1231H、1H、1H21H31H原子符号

11H 原子核

质子数(Z)

1 1 1 中子数(N)

0 1 2 或D 或T 同位素

质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的互称

质子数、中子数

234235238 92U、 92U、 92U本质

质子数相同的一类原子

决定因素

举例

[归纳总结]

质子数

H、C、N三种元素

三种核素

互为同位素

(1)构成原子或离子的微粒之间的数量关系

①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

②原子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数。

③阳离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋离子所带电荷数。

④阴离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数－离子所带电荷数。

(2)元素、核素、同位素之间的关系如下图

[活学活用]

3．填空

2(1)3416S中的质子数是__________，中子数是________，核外电子数是________，质量数是－________。

(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－__________。

217(3)由1H162O与H2O所代表的物质中，共有______种元素，______种原子，______种分子，互为同位素的原子有______。

答案

(1)16

18

18

34 (2)18－n

A－(18－n) (3)2

4

2

1H和2H、16O和17O 理解感悟

判断元素、同位素和核素时，要抓住各种微粒区别的本质。即质子数相同的原子就属同种元素；质子数和中子数均相同的就是同种原子，也称为核素，同种元素的不同核素互称同位素。答题时要认真分析原子表示符号的n组数字。AZX，只要Z相同，就是同种元素，Z和A均相同，是同种核素，Z相同，A不相同的互称同位素，Z不相同的无论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。

当堂检测

1．下列说法不正确的是(

) A．金属元素的化合价数值等于其原子失去电子的数目

B．非金属元素的化合价数值等于其原子得到电子的数目

C．镁在氧化物中的化合价数值等于镁原子最外层电子数目

D．氯化镁中，氯的化合价数值等于氯原子最外层电子数目

答案

D

2．2010年诺贝尔化学奖授予在“钯催化交叉偶联反应”领域作出突出贡献的三位化学家。下列有关钯原子(106

46Pd)的说法错误的是(

) A．核电荷数为46

C．电子数为46

答案

D 解析

由

10646Pd中知，钯的质子数为46，核外电子数＝核电荷数＝质子数＝46；核内中子数为106－46＝60，D选项错误。

3．某元素的阳离子Rn，核外共有x个电子，原子的质量数为A，则该元素原子里的中子＋B．质子数为46 D．中子数为46 数为(

) A．A－x－n

C．A＋x－n

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＋B．A－x＋n

D．A＋x＋n

数为A－(x＋n)＝A－x－n。

4．用A质子数，B中子数，C核外电子数，D最外层电子数，填写下列各空格。

(1)原子种类由________决定。

(2)元素种类由________决定。

(3)元素有无同位素由________决定。

(4)同位素相对原子质量由________决定。

(5)元素的化合价由________决定。

答案

(1)AB

(2)A

(3)B

(4)AB

(5)D

40分钟课时作业

[基础过关]

一、原子结构模型演变

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 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。

二、原子核外电子排布

2．根据下列结构示意图判断，化学性质最稳定的是(

) A.

B.

C.

D.

答案

B 解析

最外层电子数决定元素的化学性质，当最外层电子数大于或等于4且小于8时，易得到电子；当最外层电子数小于4时，易失去电子；当最外层电子数等于8时，处于稳定结构。当然解题时还要注意特例：稀有气体中的氦，最外层只有2个电子，但为稳定结构。

3．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

C．16

D．17 答案

A 解析

核外有K、L、M三层，M层上有4个电子，则K、L层已排满，每层电子数分别为2、8，则该原子结构示意图为，故选A。

4．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(

) A．Al3

＋B．Mg2

＋C．Be2

＋D．H

＋答案

B 解析

四种离子的核外电子层数分别是2、2、1、0。

三、原子组成及其微粒间的关系

135.13

6C—NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，

6C表示的碳原子(

) A．核外有13个电子，核内有13个质子

B．核内有6个质子，核外有7个电子

C．质量数为13，原子序数为6，核内有7个质子

D．质量数为13，原子序数为6，核内有7个中子

答案

D 解析

13

6C表示质子数为6，质量数为13的碳原子，且核外电子数＝质子数＝6，中子数＝质量数－质子数＝13－6＝7。

6．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 A

m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 m gm＋＋2＋解析

R2核外电子数为(A－N－2)，m g R2的物质的量为中含－1＝

mol，m g RAA g·molm有电子的物质的量为(A－N－2) mol。

A7．某元素B的核电荷数为Z。已知Bn、Am的核外具有相同的电子数，则A元素的原子－＋序数用Z、n、m来表示，应为(

) A．Z＋n－m

C．Z－n－m

答案

D 解析

设A元素的原子序数为x，则有Z＋n＝x－m，x＝Z＋m＋n。

四、核素、同位素、同素异形体的概念

8．下列有关说法中，你认为不正确的是(

) B．Z－n＋m

D．Z＋m＋n

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1/1 836，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(前者为6，后者为7)，互为同位素，正确。

1989．下列关于

20278Pt和

78Pt的说法正确的是(

) 198A.

20278Pt和

78Pt的质子数相同，互称为同位素

198B.

20278Pt和

78Pt的中子数相同，互称为同位素

198C.

20278Pt和

78Pt的核外电子数相同，是同一种核素

198D.

20278Pt和

78Pt的质量数不同，不能互称为同位素

答案

A 解析

本题主要考查核素、同位素的概念，以及构成原子的各微粒数目的关系。二者质子数相同，但质量数不同，故核外电子数相同，中子数不同，二者互称为同位素，A项正确。

10．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 解析

A选项中的各核素属同一元素，这些核素间必定互为同位素，同位素的化学性质几乎完全相同，A正确；B选项中描述的只是原子构成的一般规律，而忽视了氕原子(11H)的原子核内只有质子而无中子这个特例，B错误；C选项中原子种类是由质子数和中子数共同决定的，若原子核不改变，仅核外发生电子得失，不会发生由一种原子转变为另一种原子的现象，而只能由原子变为离子，C错误；D选项中互为同位素的不同原子质子数相同，中子数不同，因而其质量数必然不等，D错误。

[能力提升]

11．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，自然界的水一共有(

) A．2种

B．6种

C．9种

D．12种

答案

C 解析

2个氢原子有H2、HD、D2等3种组合，再分别与16O、17O、18O结合，即可组合成9种不同的水分子。

12．原子、元素、核素、同位素等都属于重要的化学基本概念。现有下列八种化学符号：11H、214623147241H2、

6C、3Li、11Na、

7N、3Li、12Mg，其中：

(1)涉及到的核素共有______种。

(2)互为同位素的是__________和____________。

(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________________。

714答案

(1)8

(2)63Li

3Li

(3)

6C

14

7N (4)2311Na

2412Mg 2解析

一种核素就是一种原子。在这八种化学符号中，21H2涉及到的核素是1H，其余的七种各为一种核素的符号。

67同位素研究的对象是原子，互为同位素的原子属于同一种元素。3Li和3Li的核内质子数都是223，中子数分别是3和4，它们是锂元素的不同种原子。11H和1H是同位素，但1H2是一种分2子而不是原子，所以11H与1H2不是同位素。

141414质量数相等的是14

6C与

7N(都是14)，但

6C的质子数是6，属于碳元素，

7N的质子数是7，属于氮元素，所以232411Na、12Mg14

6C与14

7N质量数相等，但又不能互称为同位素。

的核内质子数分别是11和12，根据原子核内“质量数＝质子数＋中子数”的公

24式进行判断，2311Na、12Mg的核内中子数都是12。

13．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。

A

B

C

D

E (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)可直接相互结合形成的化合物的化学式是________，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____________。

答案

(1)O、Mg

(2)B、C、E

C

D

A (3)MgO

NaCl (4)N3、F

－－、

解析

(1)在A～E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，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，其中最外层上是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。

14．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________。

－－答案

(1)A－Z

(2)A－x－n

(3)A－x＋n

nm－x＋2(4)22

(5)

m解析

根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系，(1)N＝A－Z；(2)AXn共有x个电子，中＋性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n；(3)AXn共有x个电子，中性原子X的电子数－为x－n，则N＝A－x＋n；(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22；(5)A2所含电子数为－nm－x＋2－m－x＋2，则n g A2所含电子的物质的量为。

m[拓展探究]

15．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4526Fe原子，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)4526Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。

(2)以下关于4526Fe的叙述正确的是________(填序号)。

56A.4526Fe与26Fe是两种核素

B．科学家获得了一种新元素

45C.26Fe的衰变不是化学变化

D．这种铁原子衰变放出两个质子后变成4326Fe (3)某同学认为4526Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是________________。

答案

(1)19

26 (2)AC 56(3)4526Fe与26Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同

解析

(1)4526Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，电子数＝质子数＝26。

56(2)4526Fe与26Fe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元素不是一种新元素，4526Fe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，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质的。