【快人一步】浙教版2022-2023学年寒假八（下）科学讲义（十）：原子结构的模型【wrod，含答案】

一、原子结构模型的建立
（一）原子结构模型的建立
时间 模型类型 科学家 模型说明 建立模型的依据
1803 实心球模型 道尔顿(英国) 认为原子是一个实心球体 猜测
1897 枣糕模型(又叫西瓜模型) 汤姆生(英国) 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像面包里的葡萄干那样镶嵌其中 汤姆生发现电子，且测得电子带负电，而原子显电中性
1911 核式结构模型(又叫行星模型) 卢瑟福(英国) ①原子的大部分体积是空的②在原子的中心有一个很小的原子核③原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核运动 a粒子轰击金属箔实验
1913 分层模型 玻尔(丹麦) 电子在原子核外空间的一定轨道上分层绕核做高速的运动 带负电的电子只能在原子内的一些特定稳定轨道上运动
建立模型往往需要有一个不断完善 、不断修正的过程，以使模型更接近事物的本质。
（二）原子的构成
原子是由带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构成的。电子在原子核外空间做高速运动，一个电子带一个单位负电荷，原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷总数相等，电性相反，因此原子呈电中性。（三）原子核与原子大小的比较
原子很小，原子核更小。原子核的半径大约是原子半径的十万分之一，原子核的体积虽然很小，但它几乎集中了原子的全部质量。
【能力拓展】卢瑟福的a粒子轰击金属箔实验
如图所示，a粒子是一种带正电荷的粒子，用它轰击金属箔，发现多数x粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有极少数a粒子发生了较大角度的偏转，甚至有个别的a粒子被弹回。实验结论:
①原子核体积很小，原子内部有很大空间，所以大多数a粒子能穿透金箔；
②原子核带正电，a粒子途经原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向；
③原子核的质量比a粒子大得多，当a粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。
二、揭开原子核的秘密
（一）原子核的构成
(1)原子核是由更小的两种粒子一质子和中子构成的(氢原子除外）
(2)原子核带正电，原子核中一个质子带一个单位正电荷，中子不带电；核外电子带负电，一个电子带一个单位负电荷。而原子呈电中性，因此质子数 = 核外电子数。
(3)科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数。核电荷数 = 质子数。
（二）构成原子的各种粒子之间的关系
(1)原子中，核电荷数=质子数=核外电子数。如氧原子核内有8个质子，则氧原子核带8个单位正电荷(即+8)， 即核电荷数为8，而核外电子数也为8。
(2)中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为11，中子数为12，两者并不相等。
(3)原子核内一定有质子， 但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。
（三）质子、中子和电子的质量比较
原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小，原子的质量主要集中在原子核上。
（四）构成质子和中子的粒子
科学家又对质子和中子的构成进行了研究，发现质子和中子都是由更微小的基本粒子-夸克构成的。夸克还可以再分。有关夸克的结构和性质还在研究中。
三、带电的原子-离子
（一）离子
带电的原子或原子团。原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的原子集团，在许多化学反应中作为一个整体参加反应。
（二）离子的分类
(1)阳离子:带正电荷的原子或原子团，如钠离子铵根离子。
(2)阴离子:带负电荷的原子或原子团，如氯离子硫酸根离子。
（三）离子的形成
一般来说，金属原子容易失去最外层电子变成阳离子，非金属原子容易得到电子变成阴离子。
（四）原子与离子的比较
项目 原子 离子
阳离子 阴离子
结构关系 质子数 = 电子数 质子数 > 电子数 质子数 < 电子数
电性 呈电中性 带正电 带负电
相互转化 同种元素的原子和离子的原子核相同，原子得、失电子后形成阴、阳离子
（五）氯化钠的形成
钠在氯气中燃烧时，钠原子失去1个电子形成带正电荷的钠离子，氯原子得到1个电子形成带负电荷的氯离子。带相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成了呈电中性的氯化钠。
【能力拓展】①离子形成化合物的过程:原子在一定的条件下发生电子的得失，从而形成阴、阳离子，阴、阳离子因所带电荷不同而相互吸引形成化合物。②原子的化学性质主要是由最外层电子数决定的，在化学反应中，原子核不变，改变的只是核外电子，即在离子中，核电荷数=质子数≠核外电子数。
四、原子的“孪生兄弟”
（一）元素
具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子总称为元素。如氧元素就是所有核电荷数为8的氧原子的总称，氢元素就是所有核电荷数为1的氢原子的总称。
（二）同位素
(1)定义:原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。
(2)同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子:氧-16、氧-17、氧-18的质子数均为8，中子数分别为8、9、10，因此它们都属于氧元素，不同的是其核内的中子数。
(3)同位素原子的表示方法
为了区分元素的同位素原子，常用原子符号(AzX)表示，其中X表示原子种类，Z表示质子数，A表示质子数和中子数之和。如氢有氕(11H)、氚(21H )氚(31H)三种同位素。
(4)同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如质谱分析中，用稳定同位素原子作为示踪原子；核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力；利用放射性同位素对一些脏器进行扫描，诊断肿瘤等疾病；根据放射性同位素的半衰期，进行古董鉴定。
【能力拓展】①元素概念中必须强调的微粒是原子或单核离子。具有相同质子数的微粒(或粒子)不一定是同种元素，因为常见的微粒包括分子、原子和离子，有些分子、原子和离子的质子数相同,如水分子中有10个质子，氖原子也有10个质子，但它们不是同种元素。
②元素属于宏观概念，表述时只能说“物质由某种或某些元素组成”而不能说成“物质由某种或某些元素构成”。
③元素只论种类，不计个数。
例1、美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了一种新型氢粒子，它由三个氢原子核(只含有质子)和两个电子构成，这为解释宇宙演化提供了新的参考。对于这种粒子，下列说法中错误的是(　　)
A．它一定含有3个中子 B．它比一个普通氢分子多一个氢原子核
C．该氢粒子中有5个微粒 D．它的化学性质与氢气不同
例2、有三种原子，甲原子核内有8个质子和8个中子，乙原子核内有8个质子和9个中子，丙原子核内有6个质子和6个中子，则下列说法正确的是(　　)
A．甲和乙是同种原子 B．甲和乙是同种元素
C．乙和丙核电荷数相等 D．乙和丙核外电子数相等
例3、如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子，下列说法中正确的是(　　)
A．决定该原子种类的粒子是b B．原子中b与c的数目一定相同
C．原子中a与c的数目一定相同 D．原子的质量集中在a和c上
例4、表中①②③④是四种粒子，请填表并回答有关问题。
粒子序号 质子数 中子数 电子数 带电性
① 14 14 14 　 　
② 26 30 　 　 带2个单位正电荷
③ 14 14 16 　 　
④ 14 16 　 　 不带电
表中粒子属于阳离子的是　 　(填序号，下同)，属于阴离子的是　 　，属于原子的是　 　；　 　属于同种元素；　 　互为同位素原子。
1．已知一种氧原子，原子核内含有8个质子和10个中子，则该氧原子的核外电子数是(　　)
A．8 B．10 C．2 D．18
2.俄国科学家门捷列夫对元素周期表的编制作出巨大贡献，人们将101号元素命名为“钔”来纪念他。钔原子的核电荷数为101，相对原子质量为258，则钔原子的核外电子数为(　　)
A．101 B．157 C．258 D．359
3.嫦娥五号带回的月球土壤中含有较丰富的氦-3，而在地球上氦元素主要以氦-4的形式存在，如图是它们的原子结构示意图，下列说法正确的是（　　）
A． 表示质子 B． 表示中子
C．氦-3原子核内有两个电子 D．氦-3与氦-4互为同位素
4.与铵根离子(NH )具有相同的质子数和电子数的微粒是（　　）
A．Na＋ B．OH－ C．H2O D．LiF
5.R2-的离子核外共有n个电子，则R的原子核内质子数为(　　)
A．n+2 B．n-2 C．n D．2n
6．有一种人造氢原子（可表示为 ）的原子核中有3个中子，它可以结合成 分子。一个 分子中，下列微粒的个数不等于2的是（　　）
A．原子 B．质子 C．中子 D．电子
7．2021年4月13日，日本政府正式决定将福岛第一核电站的上百万吨核污水排入大海，多国对此表示反对。核污水中含有氚，右图为氚原子结构示意图，由图可知氚原子（　　）
A．含有2个质子 B．核电荷数为1
C．相对原子质量为4 D．质子数和中子数相等
8.人类对原子结构的认识，经历了汤姆生、卢瑟福和波尔等提出的模型的过程。请利用所学知识完成下列有关问题。
（1）1897年，汤姆生发现原子中存在一种带负电荷的粒子，证明原子是可以再分的，提出了“面包模型”。汤姆生发现的粒子是　 　 。
（2）1911年，卢瑟福发现“原子的大部分质量都集中到了中心一个很小的结构上”，提出了“核式结构模型”。卢瑟福所说的“很小的结构”指的是　 　。
1．在化学发展史上，道尔顿提出的近代原子学说对化学的发展起着十分重要的作用，因而拥有“原子之父”的美誉。在他的学说中有下述三个主要论点：①原子是不能再分的粒子；②质子数相同的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中不确切的是(　　)
A．③ B．①③ C．②③ D．①②③
2．根据三种不同的原子(如表所示)，判断下列说法中正确的是(　　)
原子种类 A原子 B原子 C原子
质子数 8 8 7
中子数 8 9 7
A．A和B是同一种元素 B．A和B的核电荷数不同
C．B和C的核外电子数相等 D．B和C互为同位素原子
3.小金对某元素三种同位素的结构示意图，进行了相关阐述，不合理的是（　　）
A．图示的是氢元素，排在元素周期表首位
B． 表示的电子带负电，质量远小于质子
C． 表示的中子不带电，三种同位素的中子数不同
D． 表示的质子带正电，与中子的个数和质量都相等
4.生物体死亡后，体内含有的碳-14会逐渐减少(称为衰变)。科学家可通过测量生物体遗骸中碳-14的含量，来计算它存活的年代，这种方法称为放射性碳测年法。碳-14原子核中含6个质子和8个中子，在衰变时，一个中子变成质子，形成新的原子核。下列关于新原子核的说法正确的是(　　)
A．碳原子核，含7个质子，8个中子 B．氮原子核，含7个质子，7个中子
C．碳原子核，含6个质子，7个中子 D．氧原子核，含7个质子，8个中子
5.如图表示四种原子的结构模型(“ ”、“ ”和“ ”分别表示电子、中子、质子)，下列说法正确的是（　　）
A．甲、丙的核电荷数不同 B．乙、丁不属于同一种元素
C．甲、丁的相对原子质量相同 D．甲、乙为互为同位素原子
6.1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电）轰击金箔实验。结果发现：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原方向前进（图中未标出），但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。
（1）【解释与结论】卢瑟福提出了原子的核式模型，认为原子的中心有一个很小的　 　。
（2）【分析与应用】当α粒子轰击金箔时，如图所示的运动轨迹中不可能是　 　。（填字母）。
答案及解析
例1、A
【解析】根据所给粒子3个原子核，核内3个质子，无中子，核外两个中子，一个氢分子2个原子核，核内2个质子、核外2个电子分析。
A、该粒子原子核中不含中子，符合题意；
B、一个普通氢分子有2个氢原子核，该粒子有3个氢原子核，比氢分子多一个氢原子核 ，不符合题意；
C、该氢粒子中有3个质子和2个电子，共5个微粒 ，不符合题意；
D、氢气的化学性质与氢分子相同，该粒子的构成与氢分子不同，化学性质不同 ，不符合题意；
例2、B
【解析】元素的本质区别就是原子的质子数不同；在原子中，质子数=原子序数=核电荷数=核外电子数，据此分析判断。
【解答】甲和乙的质子数相同，肯定为同种元素，但是中子数不同，肯定不是同种原子，应该为同位素原子，故A错误，B正确；
核电荷数=质子数，因为乙和丙的质子数不同，所以二者的核电荷数不同，故C错误；
核外电子数=质子数，因为乙和丙的质子数不同，所以二者的核外电子书不同，故D错误。
例3、C
【解析】根据原子的构成及各粒子的带电情况，确定出a为电子，b为中子，c为质子，再结合原子中质子数＝电子数，质量主要集中在原子核上分析。
A、决定该原子种类粒子质子，质子是原子核的构成粒子，带正电核由图示可知，C为质子 ，不符合题意；
B、b为中子，c为质子，在 原子中b与c的数目不一定相同 ，不符合题意；
C、a为电子，c为质子，原子中a与c的数目一定相同 ，符合题意；
D、原子的质量集中在原子核上，即b和c上 ，不符合题意；
例4、不带电；24；带2个单位负电荷；14；②；③；①④；①③④；①④
【解析】根据阳离子质子数大于电子数，带正电，阴离子质子数小于电子数，带负电，原子质子数＝电子数，不显电性及元素种类由质子数决定分析。
【解答】质子数＝电子数＝14的粒子为氮原子，不带电呈中性，质子数为26，带2个单位正电荷的粒子为阳离子，即失了两个电子，其电子数为24，质子数为14，电子数为14的粒子带2个单位的负电荷，质子数为14不带电的粒子，电子数也为14； ② 中质子数大于电子数，为阳离子， ③ 质子数小于电子数，为阴离子， ①④ 中质子数＝电子数，为原子， ①③④ 质子数都是14，为同种元素； ①④ 表示同种元素不同种原子，互为同位素的原子。
1．A
【解析】根据原子中质子数＝电子数分析。在原子中质子数＝电子数，氧原子质量数为8，则电子数也为8；
2.A
【解析】根据原子中质子数＝电子数分析。原子中质子数＝电子数，所以钔原子的核外电子数为101；
3.D
【解析】（1）（2）同种元素具有相同的质子数；
（3）在原子中，核外电子数=质子数；
（4）具有相同的质子数和不同中子数的原子成为同位素原子。
【解答】氦-3和氦-4都是一种元素，那么具有相同的质子数。根据图片可知，两个原子都有2个，则为质子，而为中子，故A、B错误；
氦-3的质子数为2，根据核外电子数=质子数可知，它的原子内有2个电子，当并没有在原子核内，故C错误；
氦-3和氦-4都是一种元素的原子具有相同的质子数和不同的中子数，肯定为同位素，故D正确。
4.A
【解析】微粒中质子数为各原子的质子数之和，若微粒为分子，质子数=电子数；若微粒为阳离子，电子数=质子数-电荷数；若微粒为阴离子，电子数=质子数+电荷数。本题考查了微粒中质子数和电子数之间的关系，难度不大，明确阳离子中电子数=质子数-电荷数、阴离子中电子数=质子数+电荷数。
【解答】解：方法一：NH 中N原子的质子数为7，H原子的质子数为1，所以NH 的质子数为11，电子数=11-1=10。
A、Na+中质子数为11，电子数=11-1=10；
B、OH-中质子数为9，电子数=9+1=10；
C、H2O中质子数=1×2+8=10，分子中质子数=电子数，故其电子数也为10；
D、LiF中质子数=3+9=12，分子中质子数=电子数，故其电子数也为13；
方法二：由于铵根离子属于阳离子，而要求的微粒和铵根离子具有相同的质子数和电子数，故符合条件的微粒一定是阳离子。
5.B
【解析】根据阴离子是原子得电子后形成及原子中质子数＝电子数分析。
【解答】 R2-的离子是R原子得2个电子形成，其核外共有n个电子，则R原子的电子数为n－2，原子中质子数＝电子数，原子核内质子数为 n－2，B正确；
6．C
【解析】根据原子中质子数＝电子数，分子中的质子数、电子数和中子数为构成其原子的各粒子的总和分析。
【解答】人造氢原子的原子核中有3个中子，1个质子，1个电子，则一个 分子中含有2具原子，质子数为2，电子数为2，中子数为6；
7．B
【解析】根据结构图可知，该原子含有1个质子，2个中子，故A、D错误；
根据核电荷数=质子数可知，该原子的核电荷数为1，故B正确；
该原子的相对原子质量为：1+2=3，故C错误。
8.（1）电子（2）原子核
【解析】（1）在原子中，质子带正电荷，中子不带电，电子带负电荷；
（2）原子中间为原子核，它的质量很大，但是体积很小，据此分析解答。
【解答】（1）1897年，汤姆生发现原子中存在一种带负电荷的粒子，证明原子是可以再分的，提出了“面包模型”。汤姆生发现的粒子是电子。
（2）1911年，卢瑟福发现“原子的大部分质量都集中到了中心一个很小的结构上”，提出了“核式结构模型”。卢瑟福所说的“很小的结构”指的是原子核。
1．D
【解析】根据原子是由中心的原子核和绕核运动的电子构成，原子核外有很大空间，原子的质量由原子核决定，同种原子由于中子数不同，则质量不同分析。
【解答】 ①原子可以再分，分成原子核和核外电子，而不是不能再分的粒子，论点不确切；②质子数相同的原子可能中子数不同，则质量不相同，论点不确切；③原子是由居于中心的原子核和核外运动的电子，原子不是微小的实心球体 ，论点不确切；
2．A
【解析】根据A和B质子数相同，中子数不同，C与A和B质子数不同，质子数相同的原子为同种元素，质子娄秒相同的原子为不同种元素分析。
A、A和B质子数相同，属于同种元素，符合题意；
B、A和B质子数相同，则核电荷数也相同 ，不符合题意；
C、原子中质子数＝电子数， B和C的核外电子数不相等 ，不符合题意；
D、B和C质子数不同，不是互为同位素原子 ，不符合题意；
3.D
【解析】根据原子的构成及质子、中子、电子的带电情况分析。
A、图示的各粒子质子数是1，是氢元素，排在元素周期表首位 ，不符合题意；
B、表示的电子，带负电，质量远小于质子 ，不符合题意；
C、表示的中子，不带电，三种同位素的中子数不同，不符合题意；
D、表示的是质子，带正电，与中子的个数不一定相等，符合题意；
4.B
【解析】根据质子数为7的原子为氮原子分析。
【解答】 碳-14原子核中含6个质子和8个中子，在衰变时，一个中子变成质子，形成新的原子核 ，则新原子核内7个质子，7个中子，即为氮原子核；
5.C
【解析】（1）根据核电荷数=质子数分析；
（2）原子中质子数相同为同种元素，质子数不同为不同种元素；
（3）相对原子质量=质子数+中子数；
（4）具有相同的质子数和不同中子数的原子，称为同位素原子。
【解答】A.甲和丙的质子数都是1，根据核电荷数=质子数可知，它们的核电荷数相同，故A错误；
B.乙和丁的质子数都是2，为同种元素，故B错误；
C.甲的质子数为1，中子数为2，则相对原子质量：1+2=3；丁的质子数为2，中子数为1，则相对原子质量：2+1=3，则二者的相对原子质量相同，故C正确；
D.甲和乙的质子数不同，肯定不是同位素原子，故D错误。
6.（1）原子核（2）BC
【解析】（1）原子核带正电荷，α粒子也带正电荷，当α粒子靠近原子核时会受到排斥力而改变运动轨迹。由于只由极少数α粒子有较大幅度的偏转，那么说明排斥力作用的范围很小，即原子核本身很小。
（2）根据电荷之间的相互作用规律判断。
【解答】（1）【解释与结论】卢瑟福提出了原子的核式模型，认为原子的中心有一个很小的原子核。
（2）【分析与应用】当α粒子轰击金箔时，会受到原子核的排斥力，那么上面的α粒子运动轨迹向上偏折，下面的α粒子运动轨迹向下偏折，因此运动轨迹不可能的是BC。
浙教版寒假“快人一步”八（下）科学讲义（十）
原子结构的模型