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邳州市第二中学2013年高中化学必修一课件第三单元 人类对原子结构的认识


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第三单元 人类对原子结构的认识

新知初探自学导引
自主学习
一、原子结构模型的演变及原子的构成
1.原子结构模型的演变 原子学说 __________——希腊哲学家德谟克利特 ↓ 道尔顿 近代原子学说——英国科学家___________

↓<

br />
阿伏加德罗 分 子 概 念 —— 意 大 利 的 科 学 家 ____________ ↓ 原子结构模型——英国科学家汤姆生 ↓ 卢瑟福

带 核 原 子 结 构 模 型 —— 英 国 物 理 学 家
______ ↓ 新 的 原 子 结 构 模 型 —— 丹 麦 物 理 学 家 ______ 玻尔

2.原子的构成
?___________ ? 质子 原子核? ? ?中子 原子

? ? 电子 ?核外___________

3.原子核外电子排布 (1)原子结构

(2)表示方法:原子结构示意图,如:

O:___________ ;Mg:______________。
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4.原子的表示符号及意义
A 质子数 表示符号:X; 表示__________为 Z、质量数 ________ Z

为 A 的一种 X 原子。 5.原子构成微粒之间的数量关系

(1) 质 量 数 : 将 原 子 核 质子和中子 内 所 有 的 _____________的相对质量取整数,加起 来所得到的数值。 质子数(Z)

(2)各微粒之间的关系:

中子数(N) ①质量关系:质量数(A)=_____________ +_______________。 核外电子

② 电量关系:质子所带电荷数= __________所带电荷数。

想一想
1.从你所学过的知识(如Na化合价+1,最

外层有1个电子,Mg化合价+2,最外层有
2个电子,O化合价-2,最外层有6个电子,F

化合价-1,最外层有7个电子)能否分析出
原子核外最外层电子数和元素化合价的关系?

提示:(1)当原子核外最外层有8个电子时(只有
1个电子层时有2个电子)的结构为稳定结构。 (2)最外层电子数决定元素的化学性质。当最外 层电子数全部失去时,表现为最高化合价,所 以元素的最高化合价等于原子形成稳定结构时

失去的电子数,即等于原子核外最外层电子数.
(3)元素的最低化合价等于原子形成稳定结构时 得到的电子数。

二、认识原子核、核素、同位素
质子 1.原子核内肯定含有_______,绝大部分 中子 还含有__________。 2.核素、同位素 质子数 核素:人们把具有一定____________和一 中子数 定____________的一种原子称为一种核素。 质子数 同 位 数 : ____________ 中子数 、 相 同 __________不同的核素互称为同位素。

2 1 H(H) 1H(D) 1 氢元素有三种核素:_________、_______、

___________,三种核素间互称为同位素。
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3 1H(T) zxxkw

想一想
2.由H、D、T形成的氢气分子有几种?有 几种不同的相对分子质量?为什么通常认为 氢气分子的相对分子质量为2呢?

提示:(1)氢气分子有:H2、D2、T2、HD、HT、 DT 共 6 种; (2)相对分子质量有 5 种;
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(3)在自然界中,氢元素主要以1H 存在,在氢 1 分子中以 H2 为主。

自主体验
1.在物质结构研究的历史上,首先提出原 子是一个实心球体的是( A.汤姆生 C.道尔顿 )

B.卢瑟福 D.玻尔

解析:选C。汤姆生提出“葡萄干面包式” 的原子结构模型;卢瑟福提出了带核的原子

结构模型;

玻尔提出电子在一定轨道上运动的原子结构
模型;道尔顿首先提出原子是一个实心球体, 所以选C项。
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2.下列原子结构示意图不正确的是(双 . 选)( )

解析:选BD。B项应为????,D项应为

3.诺贝尔化学奖曾授予在“钯催化交叉偶联
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反应”领域作出贡献的三位化学家。 下列有关 钯原子(106Pd)的说法错误的是( 46 A.原子序数为 46 C.电子数为 46 )

B.质子数为 46 D.中子数为 46

解析:选D。该原子的原子序数为46,原子

序数=质子数=核外电子数,A、B、C正
确;中子数等于质量数减去质子数,该原子 的中子数为60,D错。

要点突破讲练互动
原子结构与元素性质的关系
探究导引1 在原子结构中,决定元素化学

性质的因素是什么?
提示:(1)原子结构决定了元素的性质—— 即元素原子得失电子的能力——即元素的非 金属性和金属性;

(2)原子半径越大,原子核外最外层电子数
越少越易失电子,即元素的金属性越强;原
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子半径越小,原子核外最外层电子数越多越
易得电子,即元素的非金属性越强。

探究导引2 为什么氯原子易变成Cl - ,钙原子易变成 Ca2+?

提示:Cl原子变成Cl-使原子核外最外层电
子数从7变为8,Ca原子变成Ca2+使原子核 外最外层电子数从2变成8,最外层电子数 为8的电子层结构是稳定结构。

要点归纳
(1)原子的组成

(2)元素化合价与得失电子数目的关系
①金属元素一定为正化合价,且最外层电子 数目即为化合价的数值(过渡金属除外)。 ②非金属元素即可以有正化合价也有负化合 价,且活泼非金属元素的负化合价的数值等

于最外层电子数减8。
(3)对“原子的8电子稳定结构”的理解

钠、镁、铝、钾、钙等活泼金属原子在化学
反应时容易失去电子形成最外层为8电子结 构的阳离子;氟、氯、溴、碘、氧、硫等许 多活泼非金属原子在化学反应中容易得到电 子形成最外层为8电子结构的阴离子;氖、

氩、氪、氙等最外层为8电子结构的原子的
化学性质很不活泼。这些事实说明许多原子 有达到最外层为8电子结构的倾向,

最外层8电子结构是一种比较稳定的结构。
像CO2、Cl2、N2等分子中各原子的最外层

电子数也都达到了8电子结构。值得注意的
是并不是所有分子中原子最外层都达到了8 电子结构,如PCl5中的磷原子、SF6中的硫 原子等最外层都超过了8电子,也很稳定。

即时应用
1.已知原子核外电子层数相同时,核电荷 数越大,原子核对核外电子的吸引力越强, 该原子也越易得电子。下列元素非金属性最 强的是( )

解析:选D。由题干信息和“探究1”可知F 原子最易得电子,F元素的非金属性最强。

“三素”比较及各种微粒 数间的关系
探究导引
31 P、35P、P4(白磷)它们之间有何关系? 15 15

提示:31P、35P 都是磷元素的核素,二者又互 15 15 为同位素; 4 是磷元素的一种单质, P 在组成该 单质分子的磷原子中既含有31P 又含有35P。 15 15

要点归纳

(1)“三素”比较
同位素 质子数相同、 质 具有一定质子数 量数(或中子 和一定中子数的 数)不同的核素 一种原子 的互称 微观概念,某种 微观概念, 同一 宏观概念 元素具体的某种 元素的不同原 原子 子 1 2 3 1H、1H、 1H 是氢元素的三种不同核素,它们互称 为同位素 元素 具有相同 质子数的 同一类原 子的总称 核素

概 念 对 象 举 例

元素

核素

同位素

①元素是宏观概念,原子是微观概念, 所以质量数是指某一原子的质量数,而 不能说是某一元素的质量数,元素没有 注意 质量数;②元素只讲种类不讲个数,而 事项 原子既可说种类也可说个数。例如,三 种元素的说法是正确的,而三个元素的 说法就是错误的,三种原子或三个原子 的说法均正确

(2)各种微粒数间的关系 ①质子数=核电荷数=核外电子数 ②质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) ③阳离子AXm 的电子数:N(e )=Z-m Z ④阴离子AXm 的电子数:N(e )=Z+m Z
- - + -

即时应用
2.原子、元素、核素、同位素等都是重要的 化学基本概念, 原子的构成属于重要的化学基 本理论。
1 下列八种化学符号:H 1 14 7N 7 3Li 24 12Mg 2 1H2 14 6C 6 3Li 23 11 Na

(1)涉及的核素共有________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________。
解析: 核素即具有一定的质子数和中子数的原 子,一种核素就是一种原子。在这八种化学符 号中,2H2 涉及的核素是2H,其余的七种各为 1 1 一种核素

核内质子数相同、中子数不同的原子,即同种 元素的不同核素(或原子)互称为同位素。同位 素的定义对象是原子, 这些原子的存在范围是 同一种元素。6Li 与7Li 的核内质子数都是 3, 3 3 中子数分别是 3 和 4,它们是锂元素的不同种 原子。1H 与2H 是同位素,但由于2H2 是一种 1 1 1 分子而不是原子,所以1H 与2H2 不是同位素。 1 1

质量数相等的是14C 与14N(都是 14) 但14C 的 6 7 6 质子数是 6,属于碳元素,14N 的质子数是 7, 7 属于氮元素,所以14C 与14N 质量数相等,但 6 7 不能互称为同位素。23Na、24Mg 的核内质子 11 12 数分别是 11 和 12,根据原子核内质量数=质
23 子数+中子数,11 Na、24Mg 的核内中子数都 12

是 12。
答案:(1)8 (2)6Li 3 (4)23Na 11
24 12Mg 7 3Li

(3)14C 6

14 7N

题型探究权威预测
原子结构与元素的性质
例1 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)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________。

【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;在化合物中,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。

【答案】

(1)O、Mg

(2)B、C、E

C

D

A

(3)MgO NaCl (4)N3-、F-

【名师点睛】

在多电子原子中,电子在原

子核外是分层排布的。人们常用原子结构示 意图表示原子核外电子排布。在化学反应中

原子核不发生变化,但原子的最外层电子数
可能会发生变化。活泼的金属原子在反应中 易失去最外层的电子,形成稳定的电子层结 构,表现正化合价。活泼的非金属原子在反 应中易得到电子,形成稳定的电子层结构,

表现负化合价。

组成原子的微粒间的相互 关系
例2 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(
n A. (A-N+8) mol A+16 n B. (A-N+1) mol A+16 C.(A-N+2) mol n D. (A-N+6) mol A

【思路点拨】 (1)由 R2 确定氧化物化学式为 RO; (2)确定每个“RO”中含质子数为(A-N+8); n (3)确定 n g RO 的物质的量为: 。 A+16 + 【解析】 根据质量数=质子数+中子数,R2



的质子数为 A-N,氧化物 RO 的质子数为 A-N - +8,RO 的摩尔质量为(A+16) g· mol 1,n g RO n 的物质的量为 mol, 所以 n g 氧化物 RO 所 A+16 n 含质子的物质的量为 (A-N+8) mol。 A+16

【答案】

A
(1)微粒中质子、中子、电

【规律方法】

子数的计算与前面所学求算分子中原子个数 的方法是一致的,都是根据题给条件,先计 算出此微粒的物质的量,再求算某种特定粒

子的个数。
(2)分子的质子(电子或中子等)总数就是分子 中各原子的质子数(电子数或中子数)之和。

(3)原子、分子、离子之间,质子数可能相同,
如S、S2-、O2等粒子的质子数均为16. (4)阳离子与阴离子之间可能质子数相同而核 外电子数不同(如H+ 与H- 的质子数都为1,但 核外电子数分别为0和2),可能核外电子数相

同而质子数不同(如Na+与OH-的核外电子数
均为10,但质子数分别为11和9),但绝不可能 出现质子数和核外电子数都相同的情况。

(5)核外电子总数为 10 的粒子有: ①阳离子:Na 、Mg 、Al 、NH4 、H3O 。 ②阴离子:N3 、O2 、F 、OH 、NH2 。 ③分子:Ne、HF、H2O、NH3、CH4。
- - - - - +

2+

3+





课堂达标即时巩固

热点示例思维拓展
原子结构推断题 【经典案例】 已知A、B、C、D是四种元 素的原子,质子数都小于20。A原子与B原 子的最外层电子数相同,B原子与C原子的 核外电子层数相同,0.2 mol C单质与足量

稀硫酸反应时放出 H2 6.72 L(标准状况),
A原子最外层上的电子数比次外层上的电子 数多5个,C原子与D原子的质子数之和为

32。

(1)A、B、C、D的元素符号分别为______、
________、________、________。 (2)A、C两元素原子结构示意图分别为 ________,________。 (3)C单质与硫酸反应的化学反应方程式为

__________________________。
(4)写出D元素原子失去1个电子后形成离子 的结构示意图为________。

【解析】

由A原子最外层上的电子数比次

外层电子数多5个,可推知A元素为F;又由 A原子与B原子的最外层电子数相同,则B 元素为Cl;根据0.2 mol C单质与足量稀硫 酸反应放出0.3 mol H2可判断C单质与酸反

应时生成了+3价的化合物,C元素为Al;
再由C原子与D原子的质子数之和为32,可 得D元素为K。

【答案】

(1)F

Cl

Al

K

(2) ?? ?? (3)2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑

(4) ?? ??


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