【推荐重点】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

- 1 - 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 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．α粒子散射：卢瑟福原子结构模型 C．α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α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吸- 2 -

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 ①活泼金属元素的原子最外层电子数较少，容易失去；②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；③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 ①活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。 ②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，当原子核外其他电子- 3 -

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 原子核 质子：带1个单位正电荷中子：不带电电子：带1个单位负电荷 (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 ①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) ②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12 6C表示质子数为6，质量数为12的碳原子。 - 4 -

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并不是所有原子都是由质子、中子和电子构成的。如11H是由质子和核外电子构成。 2．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(11H、21H、31H)，质子数均为1；中子数分别为0、1、2。 (3)碳元素的三种核素12 6C、13 6C、14 6C，质子数均为6，中子数分别为6、7、8。 3．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 ①两同：质子数相同，元素相同； ②两不同：中子数不同，原子不同。 (3)用途 ①放射性的14 6C用于考古断代。 ②21H和31H用于制造氢弹。 ③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11H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项错- 5 -

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面还有更小的微粒——夸克，D项错误。 例5 填空 (1)3416S2－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__________。 (3)由1H16 2O与2H17 2O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 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16 8O与18 8O互为同位素，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 B 2．YBa2Cu8Ox(Y为钇元素)是磁悬浮列车中的重要超导材料，下列关于8939Y的说法中不正确的是( ) A．质量数是89 B．中子数与质子数之差为50 C．核外电子数是39 D.8939Y和9039Y是两种不同的核素 - 6 -

答案 B 解析 对于原子8939Y，其质子数为39，质量数为89，中子数为89－39＝50，中子数与质子数之差为50－39＝11，核外电子数为39。8939Y和9039Y的质子数相同而中子数不同，是两种不同的核素，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 C．F－、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( ) A．A－x－n B．A－x＋n C．A＋x－n D．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，该原子的中子数为A－(x＋n)＝A－x－n。 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：