浙教版2022-2023学年第二学期八年级科学“冲刺重高”培优讲义（十）：原子结构模型【word，含答案及解析】

一、原子结构模型的建立
1、道尔顿模型（1803年）
原子是一个坚硬的实心小球
英国自然科学家约翰·道尔顿提出了世界上第一个原子。
理论
①原子都是不能再分的粒子；
②同种元素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。
2、葡萄干蛋糕 1904年
约瑟夫·约翰·汤姆森提出原子是一个带正电荷的球，电子镶嵌在里面，原子好似一块“葡萄干布丁”故名“枣糕模型”或“葡萄干蛋糕模型”
理论
①电子是平均的分布在整个原子上的，就如同散布在一个均匀的正电荷的海洋之中，它们的负电荷与那些正电荷相互抵消。
②在受到激发时，电子会离开原子，产生阴极射线。
3、1911年卢瑟福提出行星模型：
（1）原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转。
理论
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原子的全部正电荷在原子核内，且几乎全部质量均集中在原子核内部。带负电的电子在核空间进行绕核运动。
（2）卢瑟福实验
实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来，这就是α粒子的散射现象。
结论：正电荷集中在原子中心。
大多数α粒子穿透金箔：原子内有较大空间，而且电子质量很小 。
一小部分α粒子改变路径：原子内部有一微粒，而且该微粒的体积很小，带正电。
极少数的α粒子反弹：原子中的微粒体积较小，但质量相对较大。
（3）原子的构成
4、1913年玻尔模型
电子不是随意占据在原子核的周围，而是在固定的层面上运动，当电子从一个层面跃迁到另一个层面时，原子便吸收或释放能量。
理论
①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，不辐射能量。
②在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，且能量是量子化的，轨道能量值以n（1，2，3，...）的增大而升高，n称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K（n=1)、L(n=2)、M(n=3)、N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。
③当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来，就形成了光谱。
5、20世纪20年代以来 现代模型（电子云模型）
电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，这是德国物理学家海森堡在1926年提出的著名的不确定性原理。
二、揭开原子核的奥秘
1、原子核的构成
位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。而质子又是由两个上夸克和一个下夸克组成，中子又是由两个下夸克和一个上夸克组成。
原子核极小，它的直径在10-15m~10-14m之间，体积只占原子体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.96%以上原子的质量。原子核的密度极大，核密度约为1017kg/m3，即1m3的体积如装满原子核，其质量将达到1014t，即1百万亿吨。
质子直径约 1.6~1.7×10 15 m ，质量是1.6726×10-27千克，大约是电子质量的1836.5倍（电子的质量为9.1093×10-31千克），质子比中子稍轻（中子的质量为1.6749×10-27千克）
原子核中质子数目决定其元素的种类和它属于何种化学元素。
核电荷数=质子数=核外电子数 中子数与质子数不一定相等 不是所有原子都有中子
带电的原子——离子
1、定义：
指原子或原子基团失去或得到一个或几个电子而形成的带电荷的粒子。
2、分类：
当原子得到一个或几个电子时，质子数小于核外电子数，且质子数=核外电子数-所带电荷数，从而带负电荷，称为阴离子。
当原子失去一个或几个电子时，质子数大于核外电子数，且质子数=核外电子数+所带电荷数，从而带正电荷，称为阳离子。
3、离子符号：在元素符号右上角表示出离子所带正、负电荷数的符号。 例如,钠原子失去一个电子后成为带一个单位正电荷的钠离子用“Na+”表示。
常见的金属离子有
锂离子：Li+ 钾离子：K+ 钠离子：Na+ 钙离子：Ca2+ 镁离子：Mg2+
钡离子：Ba2+ 铝离子：Al3+ 锌离子：Zn2+ 铁离子：Fe3+ 亚铁离子：Fe2+
铜离子：Cu2+ 亚铜离子：Cu+ 银离子：Ag+ 汞离子：Hg2+
常见的非金属离子有
氟离子：F- 氯离子：Cl- 溴离子：Br- 碘离子：I- 硫离子：S 2- 氢离子：H+
常见的离子团
碳酸根：CO3 2- 硫酸根：SO4 2- 硝酸根：NO3- 氢氧根：OH-
磷酸根：PO4 3- 碳酸氢根：HCO3- 亚硫酸根：SO3 2- 硫酸氢根：HSO4-
亚硫酸氢根：HSO3- 醋酸根：CH3COO- 次氯酸根：ClO- 硅酸根：SiO3 2-
偏铝酸根：AlO2 -
4、原子与离子的区别
注意：
相同点：原子和离子都是直接构成物质的微粒，同种元素的原子和离子的核电荷数相同
在离子中，核电荷数=质子数≠核外电子数
原子的最外层电子数决定了元素的分布，元素的化学性质，元素的化合价
5、分子、原子、离子
四、同位素——原子的孪生兄弟
1、元素
具有相同的核电荷数（核内质子数）的一类原子的总称
如氧元素指所有核电荷数为8的原子的总称，包括
2、同位素
具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素互为同位素
如互为同位素
3、元素特点
元素的种类由质子数或核电荷数决定
质子数相同，化合价可不同，如Cl有-1，0，+1，+3，+5，+7
只论种类不讲个数
Cl和Cl-都属于氯元素
是同位素原子的总称
4、同位素
三相同：质子数、电子数、化学性质相同
三不同：中子数、原子质量、物理性质不同
是一种元素的不同原子
例1、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
例2、科学上用符号“ZAX”表示原子的组成，其中X代表元素符号，Z表示原子核内的质子数，A表示原子核内质子数与中子数之和。已知abXn＋和cdYm－的核外电子数相等。则下列关系正确的是（　　）
A．b－a＝d－c B．a＋n＝c－m C．a－n＝c＋m D．b－n＝d＋m
例3、知识梳理有助于我们对已学知识进行巩固，如图所示，某同学学习物质结构层次后以氧气为例进行了梳理，下列选项中与a、b、c相对应的是（　　）
A．原子、原子核、核外电子 B．原子核、原子、核外电子
C．原子、核外电子、原子核 D．核外电子、原子核、原子
例4、据所学的知识回答下列有关问题。
（1）1897年，汤姆生通过实验发现了　 　，进一步发展了原子、分子论。
（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　 　。
（3）原子是一种看不见、摸不着的微粒，为了帮助人们理解原子的结构，这三位科学家都运用了　 　来表达他们的理论成果。
例5、在科学中，寻找相同点和不同点是很好的学习方法。
（1）对Fe、Fe2+、Fe3+三种粒子，小科同学找到了以下相同点的判断，正确的是　 　 。
①核电荷数相同②核外电子数相等③每个粒子所带电荷数相同④质量几乎相等⑤所含的质子数相等
（2）C－12和C－14是碳元素的两种不同的原子，二者的不同点有　 　。
①原子中的电子数；②原子核内的中子数；③原子核内的质子数；④原子的质量。
1.2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月壤样品回到地球。月壤中蕴含He-3，它被认为是解决未来能源问题的重要物质之一。地球上的氦元素主要以He-4形式存在，He-4原子核内有2个质子和2个中子，下列说法正确的是（　　）
A． He-3原子核中有2个中子 B．He-3原子核外有3个电子
C．He-3和He-4是同位素原子 D．He-3和He-4的原子质量相同
2.卢瑟福的a粒子轰击金箔实验推翻了汤姆森在1903年提出的原子结构模型，为建立现代原子理论打下了基础。如图线条中，可能是a粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是（　　）
A．abc B．bcd C．ad D．abcd
3.与碳元素一样，氢元素也有三种不同的原子，依次称为氕[piē]、氘[dāo]、氚[chuān]，分别用符号 H、D、T 表示，其原子核内质子数均为 1，中子数依次为 0、1、2．下列有关说法不正确的是(　　)
A．氕、氘、氚三种原子核外均只有一个电子
B．一个氘原子的质量约为一个氕原子质量的 2 倍
C．氕、氘、氚三种原子的化学性质几乎完全相同
D．化学式为 HD 的物质属于化合物
4．具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同原子互称同位素。氘和氚是核聚变的原料，已知氘、氚原子核内都只有1个质子，但含不同数目的中子，聚变发生后，氘、氚原子核转变为氦原子核。根据以上叙述，下列说法正确的是（　　）
A．氘和氘与氢的原子序数不同
B．氘原子和氚原子是氢的不同元素
C．氘原子和氚原子是氢的两种同位素
D．氘原子和氚原子的相对原子质量相同
5.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
6.元素概念的发展意义重大，主要经历了以下四个阶段：
古代思辨阶段：恩培多克勒认为世界上的各种物质都是由水、气、火、土四种基本元素组成的。经验分析阶段：人们通过实验分解物质来定义元索，如拉瓦锡通过实验定义“元素是任何方法都不能分解的物质”，并将元素分为气体、金属、非金属、土族四类。
原子理论阶段：道尔顿等科学家揭示了元素与原子的内在联系，认为元素就是同一类原子。
现代科学阶段：提出了元素的现代科学概念，并揭示了元素周期律的实质。
（1）恩培多克勒认为水是组成物质的基本元素，这与现代科学认为水是一种化合物矛盾。在你学过的知识中能说明“水不是基本元素”的实验事实是　 　 。
（2）拉瓦锡的元素定义，实际上是将元素与物质的概念混淆了。其定义中的元素本质上是指物质分类中的　 　 。
（3）对元素概念的定义，本质上是对世界本源的探索。现代科学认为，元素是具有相同质子数(核 电荷数)的同一类原子的总称。该定义既符合物质由若干个要素组成的“要素说”，又符合物质由微粒构成的“微粒说”。下列观点符合“要素说”的是 (可多选)
A．恩培多克勒认为世界上的物质都是由水、气、火、土四种元素按一定配比组成的
B．中国古代哲学家用“金、木、水、火、土”五行理论来说明世界万物的形成及其相互关系
C．17世纪的著名炼金术士帕拉塞尔苏斯认为，自然界万物都由硫、盐、汞转化而来
D．现代原子之父道尔顿认为，自然界中所有物质都是由最基本的原子构成
E．意大利科学家阿伏加德罗提出，自然界的物质是由分子构成的，而分子是由原子构成的
7.下表是小明收集的一些微粒的资料，请根据表格数据，回答下列问题。
粒子名称 质子数 中子数 电子数
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）B微粒所带的电性为　 　。（填“不带电”、“带正电”或“带负电”）
（2）与A互为同位素原子的是　 　。
1.用 分别表示质子、中子和电子，如图表示四种原子结构模型，下列有关说法正确的是（　　）
A．甲、乙互为同位素 B．乙、丁为同一种元素
C．甲、丙的核电荷数不同 D．丙、丁为同一种原子
2.如图为小明制作的原子模型，外圈上小球为电子，内圈为原子核。下列说法正确的是（　　）
A．该原子核外有6个电子
B．该原子的核电荷数为4
C．该原子带电
D．该原子核由2个质子和2个中子构成
3.某元素原子A的质子数为a，已知B3+和A2-具有相同的核外电子数，则B元素的质子数为（　　）
A．a+2+3 B．a-2-3 C．a+2-3 D．a-2+3
4.如图甲是卢瑟福用a粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构.根据他的实验可知下列对原子结构的认识不正确的是(　　)
A．原子内部有一个带正电的原子核
B．卢瑟福提出原子核式模型结构是一个得出结论的过程
C．a粒子可能是某原子的原子核
D．原子内部有很大的空间
5．人类对原子结构的认识，经历了汤姆生、卢瑟福和玻尔等提出的模型的过程。卢瑟福核式结构模型是在α粒子轰击金箔实验的基础上提出的。把一束高速运动的α粒子(带2个单位正电荷)，射向一片极薄的金箔。他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，而由这种“实心球”紧密排列成的金箔，竟为大多数α粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的，但也有极少数的α粒子发生偏转，或笔直的弹回。根据上述实验现象能得出关于金箔中金原子结构的一些结论，试写出其中的三点：
（1）　 　。
（2）　 　。
（3）　 　。
6.人类对原子结构的认识永无止境。请根据所学知识回答：
（1）道尔顿最早提出原子的概念并认为原子是“不可再分的实心球体”，汤姆生认为原子是“嵌着葡 萄干的面包”，如今这些观点均　 　（填“正确”或“错误”）
（2）卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外电子构成。如图甲是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，卢瑟福的这一研究过程是个__________。
A．建立模型的过程 B．得出结论的过程
C．提出问题的过程 D．验证证据的过程
（3）卢瑟福在α散射实验中（α粒子带正电荷），断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是：　 　
答案及解析
例1、A
【解析】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； 故选A。
例2、C
【解析】X、Y原子的核内质子数分别是a、c，
根据原子中质子数=核外电子数，
则其原子的核外电子数分别是a、c；
已知 abXn＋和 cdYm－ 的核外电子数目相同，
则它们X、Y原子失去n个电子、得到m个电子得到的；
故a-n=c+m。 故选C。
例3、A
【解析】氧气由氧分子构成，而氧分子由氧原子构成，因此a为原子；原子由原子核和核外电子构成，而原子核由质子和中子构成，因此b为原子核，c为核外电子。 故选A。
例4、（1）电子（2）原子核（3）模型
【解析】（1） 汤姆生通过实验发现了电子，进一步发展了原子、分子论；
（2） 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”， 所说的“很小的结构”指的是原子核； （3）在研究原子结构上，科学家都运用了模型来表达理论成果。
例5、（1）①④⑤（2）②④
【解析】（1） ①三种粒子都属于铁元素，核电荷数相同，正确；②三种粒子所带电荷数不同，核外电子数不相等，错误；③每个粒子所带电荷数不相同，错误；④原子质量主要由原子核决定，电子质量小忽略不计，三种粒子只电子数不同，质量几乎相等，正确；⑤三种粒子都属于铁元素，所含的质子数相等 ，正确；
（2） C－12和C－14是碳元素的两种不同的原子， ①原子中质子数＝电子数，所以两种原子电子数相等；②两原子相对原子质量不同，核内的中子数不同；③两原子属于同种元素，原子核内的质子数相同；④两原子中子数没，原子的质量不同；
1.C
【解析】A. He-3的相对原子质量为3，质子数为2，则原子核中有中子数为：3-2=1，故A错误；
B. He-3原子核内有2个质子，根据核外电子数等于质子数可知，核外电子数为3，故B错误；
C. He-3和He-4的质子数都是2，但是中子数不同，二者为同位素原子，故C正确；
D. He-3和He-4的相对原子质量不同，则它们的实际质量不同，故D错误。 故选C。
2.B
【解析】原子核带正电荷，α离子也带正电荷，根据“同种电荷相互排斥”可知，α离子受到排斥力，因此轨迹d、c可能；如果α离子离原子核太远，就不会受到排斥力，因此沿直线运动，故b轨迹可能；α离子肯定不能被原子核吸引，故轨迹a不可能。
则α离子的可能轨迹为bcd。 故选B。
3.D
【解析】A.氕、氘、氚三种原子核质子数都是1，而核外电子数=质子数，因此均只有一个电子，故A正确不合题意；
B.一个氘原子的质量：1+0=1；一个氕原子质量：1+1=2，故B正确不合题意；
C.氕、氘、氚三种原子的最外层电子都是1个，因此它们的化学性质几乎完全相同，故C正确不合题意；
D.化学式为 HD 的物质其实由两种物质组成，应该为混合物，故D错误符合题意。 故选D。
4．C
【解析】A、 氘和氘与氢属于同种元素，质子数相同，则原子序数相同，不符合题意；
B、 氘原子和氚原子是氢的两种同位素 ，不符合题意；
C、 氘原子和氚原子是氢的两种同位素 ，符合题意；
D、 氘原子和氚原子中子数不同，相对原子质量不同 ，不符合题意； 故选C。
5.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；
6.（1）水电解能产生氢气和氧气（2）单质（3）A；B；C
【解析】（1）能说明“水不是基本元素”的实验事实是：水电解能产生氢气和氧气；
（2）拉瓦锡的元素定义，实际上是将元素与物质的概念混淆了。其定义中的元素本质上是指由同种元素组成的同一种物质，也就是物质分类中的单质 。
（3）A.恩培多克勒认为世界上的物质都是由水、气、火、土四种元素按一定配比组成的，故A符合题意；
B.中国古代哲学家用“金、木、水、火、土”五行理论来说明世界万物的形成及其相互关系，故B符合题意；
C.17世纪的著名炼金术士帕拉塞尔苏斯认为，自然界万物都由硫、盐、汞转化而来，故C符合题意；
D.现代原子之父道尔顿认为，自然界中所有物质都是由最基本的原子构成，与“要素说”无关，故D不合题意； E.意大利科学家阿伏加德罗提出，自然界的物质是由分子构成的，而分子是由原子构成的，与“要素说”无关，故E不合题意 故选ABC。
7.（1）带正电（2）D
【解析】（1）根据表格可知，B微粒质子数为26，电子数为24，因为正电荷数大于负电荷数，所以带正电。（2）根据表格可知，A和D质子数相同，而中子数不同，所以它们互为同位素原子。
1.B
【解析】A.甲的质子数为1，乙的质子数为2，二者质子数不同，肯定不是同位素，故A错误；
B.乙和丁的质子数都是2，因此为同一种元素，故B正确；
C.甲和丙的质子数都是1，根据核电荷数=质子数可知，它们的核电荷数相等，故C错误；
D.丙和丁的质子数和中子数都不同，肯定不是同一种原子，故D错误。 故选B。
2.D
【解析】A.根据图片可知，该原子的核外有2个电子，故A错误；
B.根据图片可知，该原子中间只有2个质子，那么核电荷数为2，故B错误；
C.该原子的正电荷数和负电荷数相等，对外不显电性，故C错误；
D.该原子核由2个质子和2个中子构成，故D正确。 故选D。
3.A
【解析】原子A的质子数为a，则 A2- 的核外电子数为：a+2；
B3+ 是B原子失去3个电子形成的，则B原子的核外电子数为：a+2+3；
因为质子数=核外电子数， 所以B元素的质子数为：a+2+3。 故选A。
4.B
【解析】A.只有极少数α粒子的运动方向发生改变，根据“同种电荷相互排斥”可知，这些粒子肯定是受到了排斥力的作用，即原子中间有一个带正电的原子核，故A正确不合题意；
B.卢瑟福提出原子核式模型结构是一个建立模型的过程，故B错误符合题意；
C.因为α粒子带正电荷，所以它可能是某原子的原子核，故C正确不合题意；
D.运动方向发生偏转的α粒子的数量很少，说明原子核能够发生力的作用的空间很小，即原子核本身很小，原子内部有很大的空间，故D正确不合题意。 故选B。
5.（1）原子内部很空旷（2）原子内部有一个很小但质量很大的核（3）原子内部的核带正电
【解析】（1）高速运动的α粒子的分布可以看作是均匀的，如果它们在运动过程中碰到实心的物体，那么肯定会被弹回。根据“大多数α粒子畅通无阻地通过，就像金箔不在那儿似的”可知，大多数α粒子都没有遇到实心的部分，即原子内部绝大部分都是空的，即原子内部很空旷；
（2）根据“有极少数的α粒子笔直的弹回”可知，原子内部的实心部分体积很小但质量很大，即原子内部有一个很小但质量很大的核；
（3）“同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引”，根据“有极少数的α粒子发生偏转”可知，原子内部的核带的电荷肯定与α粒子相同，即原子内部的核带正电。
6.（1）错误（2）A（3）α-粒子中的绝大多数通过金箔并按原来的方向运动
【解析】（1）道尔顿最早提出原子的概念并认为原子是“不可再分的实心球体”，汤姆生认为原子是“嵌着葡萄干的面包”，如今这些观点均错误的。
（2）卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外电子构成。如图甲是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，卢瑟福的这一研究过程是个建立模型的过程，故选A。
（3）卢瑟福在α散射实验中（α粒子带正电荷），断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是：α-粒子中的绝大多数通过金箔并按原来的方向运动。
浙教版科学八年级（下册）“冲刺重高”讲义（十）
原子结构模型