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第3节 原子结构的模型
考点一、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。
典例1：人类对原子结构的认识永无止境。请根据所学知识回答下列问题。
（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，认为原子符合“行星模型”，即原子由原子核和核外电子构成。如图2-Z-11甲是卢瑟福用α粒子轰击金箔产生散射的实验，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
【答案】（1）错误 （2）A
【解析】（1）原子中间为原子核，周围是绕核高速旋转的电子，绝大部分空间为空的，由此可知，道尔顿和汤姆生的观点都是错误的。
（2）如图甲是卢瑟福用α粒子轰击金箔产生散射的实验，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。
变式1：原子结构模型的建立经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，行星模型的提出标志着原子结构现代模型的问世，如图是锂原子结构的行星模型，图中原子核内有3个质子4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是( )
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小一部分
C．构成原子核的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．原子呈电中性
【答案】A
【解析】根据行星模型给出了原子的构成及构成原子的粒子的带电情况，但无法证明原子的运动分析。
【解答】A、该模型只给出了原子的内部构成，不能得出原子总是不断运动的结论，符合题意；
B、由模型可得出原子核的体积只占整个原子体积的很小一部分 ，不符合题意；
C、由行星模型可知，构成原子核的粒子之间存在一种互相吸引的力 ，不符合题意；
D、由行星模型可知，构成原子中子不带电，质子和电子所带电量相等，电性相反应，所以原子呈中性，不符合题意；
变式2：（2021八下·仙居期末）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 。
【答案】（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。
变式3：（2022八下·南浔期末）人类对微观世界的探究永无止境。请根据所学知识回答：
（1）1911年，卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由带 电荷的原子核和核外电子构成。
（2）如图甲是卢瑟福用α粒子轰击金属箔而产生散射的实验，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一个 。
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】（1）正电荷 （2）A （3）大多数α粒子通过金属箔后运动方向不变
【解析】（1）原子由原子核和核外电子构成，而原子核由带正电的质子和不带电的中子构成；
（3）α离子带正电荷，原子核也带正电荷，则α离子会受到原子核的排斥力而改变运动轨迹。根据甲图可知，只有少数α离子的运动轨迹发生改变，而大多数都没有发生改变，这说明原子核排斥力作用的范围很小，即原子核的体积很小，原子中绝大部分都是空的，据此分析解答。
【解答】（1）1911年，卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由带正电荷的原子核和核外电子构成。
（2）图甲是卢瑟福用α粒子轰击金属箔而产生散射的实验，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一个建立模型的过程，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：大多数α粒子通过金属箔后运动方向不变。
考点二、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。
【拓展提高】
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。
典例1：据科学家推测，月球的土壤中吸附着数百万吨的3He，每一百吨3He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以4He的形式存在。下列说法中正确的是( )
A．4He原子核内含有4个质子 B．3He和4He互为同位素
C．3He原子核内含有3个中子 D．4He和3He是同种元素的同种原子
【答案】B
【解析】（1）质子数等于原子序数；
（2）（4）具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素原子；
（3）中子数=相对原子质量-质子数。
【解答】A.4He原子核内含有2个质子，故A错误；
BD.3He和4He的质子数都是2，而中子数分别为1和2，应该为同位素，故B正确，D错误；
C.3He原子的质子数为2，相对原子质量为3，则中子数为：3-2=1，故C错误。
变式1：（2022八下·婺城期末）碳—14是碳的一种具放射性的同位素原子，其相对原子质量为14。如图为碳—14原子的结构示意图，由图可知碳—14原子（ ）
A．含有14个质子 B．含有6个中子 C．核电荷数为6 D．质子数和中子数相等
【答案】C
【解析】在原子中，质子带正电，电子带负电，中子不带电；相对原子质量=质子数+中子数，据此分析判断。
【解答】根据图片可知，碳原子的电子数为6，根据“质子数=中子数=核外电子数”可知，它的质子数为6，核电荷数也是6，故A错误，C正确；
该原子的相对原子质量为14，则中子数为：14-6=8，故B错误；
该原子的质子数和中子数不相等，故D错误。
变式2：（2022八下·嘉兴期末）当一颗大质量恒星耗尽其自身内部燃料时，它将迎来死亡的时刻，在一次巨大的爆发之后形成每立方厘米的质量达一亿吨的黑洞或中子星。大恒星演变为中子星时，在巨大的压力下，电子会被压缩到原子核内，与 （选填“质子或“中子”）电性中和，使原子变得仅由中子组成，原来的原子结构将不复存在，那么发生的这个变化 （选填“属于”或“不属于”)化学变化。
【答案】质子；不属于
【解析】（1）在原子内部，质子带正电荷，电子带负电荷，二者电性相反，而电量相同；
（2）化学变化的本质是有新物质生成，即分子发生变化，据此分析解答。
【解答】（1）大恒星演变为中子星时，在巨大的压力下，电子会被压缩到原子核内，与质子电性中和，使原子变得仅由中子组成，原来的原子结构将不复存在。
（2）原子结构不复存在，而并不是分子发生改变，那么那么发生的这个变化不属于化学变化。
变式3：（2022八下·柯桥期末）人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期，一代代科学家不断地发现和提出新的原子结构模型。
（1）以下是科学家及其提出的原子结构假设模型(如图所示)，其中符合原子结构模型建立先后顺序的是 。
（2）1919年科学家卢瑟福用氢原子核轰击氮原子核，结果得到氧、氢两种原子。某学生说：”这是一种生成新物质的变化——化学变化，元素可以通过化学反应来制取。”小柯认为这位学生的说法不正确，其理由是 。
（3）2022年4月26日，我国首次国产化碳-14批量生产在中核集团秦山核电站启动。下列模型能表示碳-14 (有6个质子，8个中子)原子结构的是( )
【答案】（1）③①②
（2）化学变化中元素种类是不变化的，粒子轰击过程中原子种类发生了变化这个过程一定不是化学变化，所以元素不能用化学反应来制取。
（3）C
【解析】（1）三位科学家对原子结构的假设顺序依次为；
③道尔顿的实心球模型；①汤姆生的枣核模型；②卢瑟福的核式模型。 正确顺序为③①②。
（2）小柯认为这位学生的说法不正确，其理由是：化学变化中元素种类是不变化的，粒子轰击过程中原子种类发生了变化这个过程一定不是化学变化，所以元素不能用化学反应来制取。
（3）碳-14的质子数为6，那么核外电子数也是6个，故B、D错误；
在A中，中子数为6个。在C中，中子数为8个，故A错误，C正确。
考点三、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。
典例1：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
【答案】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；
变式1：（2022八下·诸暨期中）化学上常用符号“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﹣的电子层排布完全相同，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
【答案】C
【解析】在原子中，核电荷数=质子数=核外电子数，相对原子质量=质子数+中子数；两种离子的电子层排布完全相同，就说明这两种离子的核外电子数相等。
【解答】A.此项表示的X、Y离子的中子数相等，而XY离子的中子数不一定相等，故A错误；
B.此项等式表示XY原子的电子数相等，故B错误；
C.此等式表示X、Y离子的核外电子数相等，故C正确；
D.此项等于没有正确的意义，故D错误。
变式2：（2022八下·新昌期末）我们可以从元素周期表上获得有关元素的许多信息。下表是元素周期表的一部分，请回答下列问题：
（1）①和③处于同一 (选填“周期”或“族”)。
（2）②和⑤是不同种元素，它们之间最本质的区别是 (选填“质子数”或“中子数”)不同。（3）③和④组成的物质是由 (选填“分子”、“原子”或“离子”)构成的。
【答案】（1）族 （2）质子数 （3）离子
【解析】（1）在元素周期表中，每行称为一个周期，每列称为一个族；
【解答】（1）根据图片可知，①和③同处于一列，则处于同一族。
（2）元素是具有相同核电荷数的同一类原子的统称，而核电荷数=质子数，那么不同元素，它们之间最本质的区别是质子数不同。
（3）根据表格可知，③为Na、④为Cl，二者组成的物质为NaCl，该物质是由离子构成的。
变式3：（2022八下·诸暨期中）下表是小明收集的一些微粒资料，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）表中的元素共有 种。
（2）属于阳离子的是 （填字母）。
（3）与A互为同位素原子的是 。
【答案】（1）2 （2）B （3）D
【解析】（1）元素是具有相同核电荷数的同一类原子的统称，即元素的本质区别就是核电荷数不同，即质子数不同。根据表格可知，质子数只有两种，因此共有2种元素。
（2）质子带正电荷，电子带负电荷，如果质子数大于电子数，那么带正电，为阳离子。根据表格可知，只有B的质子数大于电子数，因此阳离子是B。
（3）同位素原子具有相同的质子数和不同的中子数。根据表格可知，A和D的质子数相同，而中子数不同，为同位素原子。
考点四、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。
典例1：（2022八下·永嘉期中）用激光打印机打印材料时，经常能闻到一股特殊的气味，这就是臭氧(O3)的气味。氧气在放电条件下可以转化为臭氧。下列与此相关的说法正确的是（ ）
A．氧气变成臭氧的过程肯定没有发生物理变化
B．氧气与臭氧互为同位素
C．臭氧分子由一个氧分子和一个氧原子构成
D．氧气、臭氧是两种不同单质
【答案】D
【解析】（1）化学变化和物理变化的区别：有无新物质生成；
（2）根据同位素的定义判断；
（3）物质由分子构成，而分子由原子构成；
（4）分子是保持物质化学性质的最小微粒。
【解答】臭氧和氧气的分子构成不同，因此它们是两种不同的物质，则氧气变成臭氧的过程生成了新物质，发生了化学变化，故A错误，D正确；
具有相同的质子数和不同中子数的原子，称为同位素原子，因此氧气和臭氧不是同位素，故B错误；
臭氧分子由三个氧原子构成，故C错误。
变式1：用“”“”“”分别表示质子、中子和电子，下图表示四种原子的结构模型。下列有关说法中正确的是 ( )
A．甲、丁互为同位素 B．乙、丁属于同一种元素
C．甲、丙的核电荷数不同 D．甲、丙为同一种原子
【答案】B
【解析】（1）具有相同质子数和不同中子数的原子称为同位素原子；
（2）元素的本质区别是质子数不同；
（3）质子数=核外电子数=核外电子数；
（4）同种原子的质子数相同。
【解答】甲的核外电子数为1，则它的质子数为1；丁的核外电子数为2，则它的质子数为2。二者的质子数不同，肯定不是同位素，故A错误；
乙的核外电子数为2，则质子数为2，那么乙和丁的质子数相同，为同种元素，故B正确；
甲的核电荷数为1，则它的质子数为1；丙的的核电荷数为1，则丙的质子数为1，则甲和乙的核电荷数相同，故C错误；
甲和丙的质子数相等，但是中子数不同，那么为同位素原子，故D错误。
变式2：（2022八下·诸暨期中）氢有三种同位素原子，依次称为氕、氘、氚，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
【答案】D
【解析】（1）核外电子数=质子数；
（2）原子的实际质量之比等于相对原子质量之比；
（3）原子的化学性质有最外层电子数决定；
（4）只由一种元素组成纯净物叫单质，由多种元素组成的纯净物叫化合物。
【解答】A.这三种原子的质子数都是1，根据“核外电子数=质子数”可知，它们的原子和外都只有一个电子，故A正确不合题意；
B.氘原子的相对原子质量：1+1=2，氕原子的相对原子质量为：1+0=1，则前者的质量是后者质量的2倍，故B正确不合题意；
C.三种原子的最外层电子数都是1，具有相同的化学性质，故C正确不合题意；
D.H和D为同种元素，因此HD肯定不是化合物，故D错误符合题意。
变式3：如图所示，其中①②③表示三种原子，“”“”“”表示原子中的不同微粒。
②原子中质子数为 ；①②③中属于同种元素的原子是 。
【答案】1；①②
【解析】（1）在原子中，质子数=核外电子数；
（2）不同元素的本质区别是质子数不同。
【解答】（1）根据图片可知，②原子的核外电子数为1，根据“质子数=核外电子数”可知，它的质子数为1；
（2）根据图片可知，①原子的质子数为1，②的质子数为1，③的质子数为2，则①②的质子数相同，那么为同种元素。
1．（2022八下·诸暨期末）2021年，我国科学家首次合成铀-214，是目前已知质量最小的铀原子。其相对原子质量为214，质子数为92，则铀-214 原子的中子数为( )
A．92 B．122 C．214 D．306
【答案】B
【解析】相对原子质量=质子数+中子数。
【解答】根据“相对原子质量=质子数+中子数”可知，中子数=相对原子质量-质子数，即铀-214 原子的中子数为：214-92=122，故B正确，而A、C、D错误。
2．日本福岛核泄漏成分中有碘-131和铯-137等。碘与铯的本质区别是( )
A．质子数不同 B．中子数不同
C．最外层电子数不同 D．原子核外电子层数不同
【答案】A
【解析】根据元素的定义分析判断。
【解答】元素是具有相同核电荷数的同一类原子的统称，而质子数=核电荷数，因此相同元素，具有相同的质子数；不同元素，具有不同的质子数，故A正确，而B、C、D错误。
3．著名科学家居里夫人首先发现某些原子具有放射性，即原子能自动地放射出一些固定的粒子，一种元素的原子经过放射变成另一种元素的原子。据此推测，放射出来的粒子可能是 ( )
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
【答案】C
【解析】元素的本质区别是质子数不同。
【解答】根据元素的定义可知，一种元素的原子经过放射变成另一种元素的原子，说明质子数发生了改变，即放射出来的粒子可能是质子。
4．（2022八下·温州期末）科学家在地壳中发现了氦-3原子，它的中子数量与普通氦原子不同，故表现出众多优越特性。如图为其原子结构示意图，其中“ ”表示核外电子，则氦-3原子含有的质子数为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．5
【答案】B
【解析】在原子中，质子数=核电荷数=核外电子数。根据图片可知，氦-3的核外电子数为2，则它的质子数为2。
5．小柯学习科学知识时很懂得联想和类比。他想，书本上说卢瑟福研究发现的原子结构模型叫太阳系模型，如果把八大行星看作是原子中的八个核外电子的话，那么( )
A．“太阳”相当于一个原子
B．“太阳”中肯定有八个中子
C．“太阳”中肯定有八个质子
D．“太阳系”相当于一个碳原子
【答案】C
【解析】将太阳系看作一个原子，则中间的太阳相当于原子核，周围的八大行星相当于八个核外电子。根据“质子数=核外电子数”可知，其中一定有八个质子，而中子数不能确定，故C正确，A、B错误；
根据“质子数=原子序数”可知，“太阳系”相当于氧原子，故D错误。
6．（2022八下·临海月考）如图所示，1911年卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，实验发现：
①大多数α粒子能穿透金属箔而不改变原来的运动方向；
②一小部分α粒子改变了原来的运动方向；
③有极少数α粒子被弹了回来。根据以上实验现象， 可以得到（ ）
A．原子核带正电荷
B．原子是一个实心球体
C．电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
D．原子核体积很大，但是质量比α粒子小得多
【答案】A
【解析】A.α粒子靠近原子核时改变了运动方向，即受到排斥力，根据“同种电荷相互排斥”可知，原子核带正电，故A正确；
B.如果原子是一个实心球体，那么α粒子就不能从原子中间穿过了，故B错误；
C.当外界能量发生改变时，电子会发生跃迁，从而改变原来的运行轨道，故C错误；
D.根据“一小部分α粒子改变了原来的运动方向”可知，原子核的体积很小；根据“有极少数α粒子被弹了回来”可知，原子核的质量较大，故D错误。
7．（2022八下·滨江期末）日本政府计划在2023年春季将福岛核废水排入海里，核废水中含有大量的氚。氚一旦进入人体可能会对人造成辐射损害。氢原子和氚原子结构如图所示，下 列说法正确的是（ ）
A．氚原子与氢原子的核外电子数相同
B．氚原子与氢原子的核电荷数不同
C．氚与氢元素不属于同种元素
D．氚原子与氢原子相对原子质量相同
【答案】A
【解析】根据图片获取相关信息，从而对各个选项进行判断。
【解答】A.根据图片可知，氚原子与氢原子的核外电子数都是1，故A正确；
B.根据图片可知，氚原子与氢原子都只有一个质子，极核电荷数都是1，故B错误；
C.根据图片可知，氚原子与氢原子具有相同的质子数，为同一种元素，故C错误；
D.氚原子与氢原子的质子数相同，而中子数不同，根据“相对原子质量=质子数+中子数”可知，它们的相对原子质量不同，故D错误。
8．推理是研究和学习科学的一种重要方法。正电子、负质子都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等，电性相反。科学家已发现反氢原子。你推测反氢原子的结构可能是( )
A．由1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子构成
B．由1个质子和1个电子构成
C．由1个带负电荷的质子和1个电子构成
D．由1个质子和1个带正电荷的电子构成
【答案】A
【解析】根据反物质和正物质的特点分析判断。
【解答】氢原子含有1个质子和一个电子。而反氢原子与它质量相同，即具有的质子数和电子数相同，只是电性相反，即它含有1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子。故A正确，而B、C、D错误。
9．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克构成的。u夸克带电量为+e，d夸克带电量为-e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是( )
A．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
B．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由2个u夸克和1个d夸克构成
C．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和1个d夸克构成
【答案】C
【解析】质子带正电，而中子不带电，据此分析判断。
【解答】由质子带一个单位正电荷，中子不带电，
设质子中u夸克、d夸克个数分别是x、y，x、y取正整数，则；解得：x=2、y=1；
设中子中u夸克d夸克个数分别是m、n，m、n取正整数。
，解得：m=1、n=2。
10． 2018年1月31日，与地球分别150年的“超级蓝色血月全食”，终于又来了。此次月食让全世界的目光再次聚焦月球，其实月球并没有我们想象的那么贫瘠，它的矿产资源极为丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5 cm厚的沙土中就含有上亿吨铁，这里的“铁”指的是 (填“元素”“分子”或“原子”)，已知铁原子的核电荷数为26，则铁原子的核外电子数是 。假如某一天地球铁矿产资源耗尽，我们可以用“磁选”的方式对月球沙子进行处理，从而获得一部分铁 (填“单质”或“化合物”)。
【答案】元素；26；单质
【解析】（1）元素是具有相同核电荷数的同一类原子的统称；
（2）核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数；
（3）只由一种元素组成的纯净物叫单质，由多种元素组成的纯净物叫化合物。
【解答】（1）这里的“铁”指的是具有相同核电荷数的同一类原子的统称，属于元素；
（2）根据核外电子数=核电荷数可知，铁原子的核外电子数为26；
（3）铁是只由一种铁元素组成的纯净物，属于单质。
11．（2022八下·苍南期中）氮元素和氧元素可以组成很多物质，如氧气、氮气、硝酸(HNO3)等。
（1）氧气和氮气在化学性质上有很大不同，是因为构成它们的 不同。
（2）氧元素和氮元素的最根本区别是 不同。
A．元素符号 B．原子中的中子数 C．原子中的质子数 D．相对原子质量
（3）氮元素的化合价有-3，+1，+2，+3，+4，+5价等，则+5 价的氮元素与氧元素形成化合物的化学式为 。
【答案】（1）分子 （2）分子 （3）N2O5
【解析】（1）氧气和氮气在化学性质上有很大不同，是因为构成它们的分子不同。
（2）元素是具有相同的核电荷数的同一类原子的统称，则氧元素和氮元素的最根本区别是核电荷数不同，即质子数不同，故选C。
（3）设化合物的化学式为NxOy，根据正负化合价代数和为零得到：（+5）x+（-2）y=0，解得：x：y=2：5，即化学式为N2O5。
12．如图所示是四位同学替4种元素进行的自我介绍，请你根据所学知识回答下列问题。
（1）写出上述4种元素的元素符号。
甲： ，乙： ，丙： ，丁： 。
（2）上述4种元素的根本区别是 (填“质子数”或“中子数”)不同。
【答案】（1）O；Al；H；Si （2）质子数
【解析】（1）地壳中含量最多的元素是O，则甲为O；
地壳中含量最多的金属元素为Al，则乙为Al；
原子序数最小的元素是H，则丙为H；
地壳中含量排第二的元素是Si，则丁为Si。
（2）元素是具有相同核电荷数的同一类原子的统称，则元素的本质区别是质子数不同。
13．（1）现有A、B、C三种元素，A为地壳中含量最多的元素，B的单质是常温下呈液态的金属，C的原子核内通常没有中子。请写出它们的元素名称：A ；B ；C 。
（2）写出下列物质的名称：由两种元素组成的、生活中不可缺少的、呈液态的化合物是 。
（3）一瓶气体经过检验得知其中只有一种元素，则该气体是 (填字母)。
A．一种单质 B．单质和化合物的混合物
C．一种化合物 D．既可能是一种单质，也可能是几种单质组成的混合物
【答案】（1）氧元素；汞元素；氢元素 （2）水 （3）D
【解析】（1）地壳中含量最多的元素是氧元素，则A为氧元素。常温下呈液态的金属是汞元素，则B为汞元素。原子核内通常没有中子，那么它的原子序数为1，也就是氢元素，则C为氢元素。
（2）水是生活和生产中不可缺少的物质，它只由氢元素和氧元素组成，在常温下呈液态，属于化合物。
（3）化合物中至少有两种元素，则这瓶气体肯定不是化合物，故B、C错误；
一种元素可以组成不同物质，例如氧元素可以组成氧气和臭氧，因此这瓶气体可能是单质，也可能是几种单质组成的混合物，故D正确，而A错误。
14．（2022八下·余杭期中）人类对微观世界的探究永无止境。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”，1897年汤姆生发现电子并提出类似“西瓜”的原子模型，认为电子就像“西瓜子”一样镶嵌在带正电荷的“西瓜瓤”中，如今这些观点均是 (选填“正确”“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”，即原子是由带 电荷的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一个 。
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 。
（4）据报道，中国科学家利用超强超短激光，成功提取出反物质一一超快正电子源，“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量与电量，但电性相反，已知α粒子是带2个正电荷的氦原子核 ，则反α粒子的符号可表示为 。
【答案】（1）错误 （2）正电荷；A （3）大多数 粒子通过金箔后运动方向不变 （4）
【解析】（1）根据原子内部结构的知识分析；
（2）根据原子结构的知识及带电情况解答。根据探究实验的环节的知识解答；
（3）原子核带正电荷，α粒子带正电荷，根据“同种电荷相互排斥”可知，这些粒子受到排斥力后肯定会改变运动轨迹。如果没有受到排斥力，那么它们会沿原来的路径前进，而根据改变运动轨迹的粒子的数量，可以确定原子核的大小和质量。
【解答】（1）原子内部为原子核，原子核体积很小，质量很大，周围是绕核高速旋转的电子，据此可知，这些观点都是错误的。
（2）卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由带正电荷的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一个建立模型的过程 。
（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：大多数α粒子通过金箔后运动方向不变。
（4）反粒子和正粒子的质量相同，电量相同，但是电性相反，因为 带正电荷，所以它的反粒子带负电荷，写作 。
15．（2022八下·龙湾期中）为探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
（1）卢瑟福说“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”这里的“很小的结构”指的是 ；
（2）图甲为α粒子轰击金箔时的运动轨迹，请在图甲中补全A处α粒子的后半段大致运动轨迹。
（3）根据α粒子散射实验数据，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像如图乙所示。能说明原子
内部绝大部分是空的数据是 （用图乙中的字母表示）段曲线；
【答案】（1）原子核
（2）轨迹偏转角度介于相邻两颗粒子轨迹偏转角度之间即可。实线为正确示例，虚线为错误示例。
（3）BCD/BD
【解析】（1）在原子中心，是质量很大而体积很小的原子核，周围是绕核高速旋转的电子，几乎没有质量。
（2）α粒子带正电荷，原子核也带正电荷，因此α粒子会受到排斥力而改变运动轨迹。排斥力与到原子核的距离成反比，即距离越大，受到的排斥力越小，运动轨迹的该变量越小，据此分析解答。
（3）根据图乙可知，只有极少数α粒子的运动轨迹发生了大角度的改变，而大多数都沿原来的运动轨迹继续前进，这说明大多数粒子都几乎没有受到原子核的排斥力，即原子核很小，原子内部大部分都是空的。
【解答】（1）卢瑟福说“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”，这里的“很小的结构”指的是原子核；
（2）根据图甲可在，A所在的位置介于上下两个相邻粒子之间，那么它受到的排斥力也介于这两个粒子受到的排斥力之间，则它运动轨迹的该变量也介于它们之间，如下图所示：
（3）根据α粒子散射实验数据，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像如图乙所示。能说明原子 内部绝大部分是空的数据是BCD段曲线。
16．（2022八下·永嘉期中）19 世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到 1887 年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。1910 年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图所示：
①放射源——放射性物质放出α粒子（带正电荷），质量是电子质量的7000 倍；
②金箔——作为靶子，厚度 1 μm ，重叠了 3000 层左右的原子；
③荧光屏—— α粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
卢瑟福通过实验发现：a.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
b.少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过 90°
c.极少数α粒子偏转甚至几乎达到 180°，像是被弹了回来。
（1）卢瑟福推测“原子内部大部分体积是空的”，支持卢瑟福推测的实验现象是 。（2）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子中被打出，α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成氧原子，从现代观点看，被打出的微粒一定是 。
【答案】（1）a.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进（2）质子
【解析】（1）原子核带正电荷，α粒子也带正电荷，因此靠近原子核的α粒子都会受到排斥力而改变运动轨迹。由于大多数α粒子α粒子的运动方向都保持不变，说明它们没有受到排斥力，即距离中间的原子核很远，那么只能说明原子内部是空的。
（2）比较轰击前后两种原子中质子数的差异即可。
【解答】（1）卢瑟福推测“原子内部大部分体积是空的”，支持卢瑟福推测的实验现象是：a绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
（2）氮原子的质子数为7，氧原子的质子数为8，而α粒子为氦原子核，带有2个质子，那么得到：7+2-x=8，解得：x=+1，即被打出的微粒一定是质子。
17．（2022八下·丽水期末）人类为揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。原子结构的认识发展史简单归纳如下：
（1）卢瑟福核式结构模型，是基于“用带正电的α粒子轰击金属箔”的实验提出的。根据实验现象(如图)，不能获得的结论是 ；(填字母)
A．原子核体积很小 B．原子核质量较大 C．原子核带正电荷 D．核外电子带负电荷
（2）如图乙，α粒子通过荧光屏会引起闪光。荧光屏设计成360°环绕，是因为卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能 。
（3）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有微粒从氮原子中被击出，而α粒子留在了氮原子中，将氮原子变成了氧原子。从现代观点看，被击出的微粒一定含有 。(提示：α粒子由2个质子和2个中子构成)
【答案】（1）D （2）被弹射回来 （3）1个质子和1个中子
【解析】（1）A.当α粒子轰击金属箔时，只有少数α粒子的运动方向发生偏转，这说明原子核对它们的排斥力作用的范围很小，即原子核本身体积很小，故A正确不合题意；
B.极少数α粒子会沿原方向返回，说明它们与原子核撞击后受到的作用力很大，即原子核本身的质量较大，故B正确不合题意；
C.根据图片可知，α粒子与原子核相互排斥，说明原子核带正电荷，故C正确不合题意；
D.没有任何现象说明核外电子带负电荷，故D错误符合题意。故选D。
（2）如图乙，α粒子通过荧光屏会引起闪光。荧光屏设计成360°环绕，是因为卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能被弹射回来。
（3）氮原子有7个质子和7个中子，而α粒子有2个质子和2个中子，生成的氧原子有8个质子和8个中子，那么被轰击出的粒子含有的质子数为：7+2-8=1，含有的中子数为：7+2-8=1。
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第3节 原子结构的模型
考点一、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。
典例1：人类对原子结构的认识永无止境。请根据所学知识回答下列问题。
（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，认为原子符合“行星模型”，即原子由原子核和核外电子构成。如图2-Z-11甲是卢瑟福用α粒子轰击金箔产生散射的实验，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
变式1：原子结构模型的建立经过了几代科学家的艰辛努力，直到现在仍在探索中。其中，行星模型的提出标志着原子结构现代模型的问世，如图是锂原子结构的行星模型，图中原子核内有3个质子4个中子。不能根据原子结构的行星模型得出的结论是( )
A．原子始终在做无规则的运动
B．原子核的体积只占整个原子体积的很小一部分
C．构成原子核的粒子之间存在一种互相吸引的力
D．原子呈电中性
变式2：（2021八下·仙居期末）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 。
变式3：（2022八下·南浔期末）人类对微观世界的探究永无止境。请根据所学知识回答：
（1）1911年，卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由带 电荷的原子核和核外电子构成。
（2）如图甲是卢瑟福用α粒子轰击金属箔而产生散射的实验，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一个 。
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 。
考点二、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。
【拓展提高】
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。
典例1：据科学家推测，月球的土壤中吸附着数百万吨的3He，每一百吨3He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以4He的形式存在。下列说法中正确的是( )
A．4He原子核内含有4个质子 B．3He和4He互为同位素
C．3He原子核内含有3个中子 D．4He和3He是同种元素的同种原子
变式1：（2022八下·婺城期末）碳—14是碳的一种具放射性的同位素原子，其相对原子质量为14。如图为碳—14原子的结构示意图，由图可知碳—14原子（ ）
A．含有14个质子 B．含有6个中子 C．核电荷数为6 D．质子数和中子数相等
变式2：（2022八下·嘉兴期末）当一颗大质量恒星耗尽其自身内部燃料时，它将迎来死亡的时刻，在一次巨大的爆发之后形成每立方厘米的质量达一亿吨的黑洞或中子星。大恒星演变为中子星时，在巨大的压力下，电子会被压缩到原子核内，与 （选填“质子或“中子”）电性中和，使原子变得仅由中子组成，原来的原子结构将不复存在，那么发生的这个变化 （选填“属于”或“不属于”)化学变化。
变式3：（2022八下·柯桥期末）人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期，一代代科学家不断地发现和提出新的原子结构模型。
（1）以下是科学家及其提出的原子结构假设模型(如图所示)，其中符合原子结构模型建立先后顺序的是 。
（2）1919年科学家卢瑟福用氢原子核轰击氮原子核，结果得到氧、氢两种原子。某学生说：”这是一种生成新物质的变化——化学变化，元素可以通过化学反应来制取。”小柯认为这位学生的说法不正确，其理由是 。
（3）2022年4月26日，我国首次国产化碳-14批量生产在中核集团秦山核电站启动。下列模型能表示碳-14 (有6个质子，8个中子)原子结构的是( )
考点三、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。
典例1：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
变式1：（2022八下·诸暨期中）化学上常用符号“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﹣的电子层排布完全相同，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
变式2：（2022八下·新昌期末）我们可以从元素周期表上获得有关元素的许多信息。下表是元素周期表的一部分，请回答下列问题：
（1）①和③处于同一 (选填“周期”或“族”)。
（2）②和⑤是不同种元素，它们之间最本质的区别是 (选填“质子数”或“中子数”)不同。（3）③和④组成的物质是由 (选填“分子”、“原子”或“离子”)构成的。
变式3：（2022八下·诸暨期中）下表是小明收集的一些微粒资料，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）表中的元素共有 种。
（2）属于阳离子的是 （填字母）。
（3）与A互为同位素原子的是 。
考点四、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。
典例1：（2022八下·永嘉期中）用激光打印机打印材料时，经常能闻到一股特殊的气味，这就是臭氧(O3)的气味。氧气在放电条件下可以转化为臭氧。下列与此相关的说法正确的是（ ）
A．氧气变成臭氧的过程肯定没有发生物理变化
B．氧气与臭氧互为同位素
C．臭氧分子由一个氧分子和一个氧原子构成
D．氧气、臭氧是两种不同单质
变式1：用“”“”“”分别表示质子、中子和电子，下图表示四种原子的结构模型。下列有关说法中正确的是 ( )
A．甲、丁互为同位素 B．乙、丁属于同一种元素
C．甲、丙的核电荷数不同 D．甲、丙为同一种原子
变式2：（2022八下·诸暨期中）氢有三种同位素原子，依次称为氕、氘、氚，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
变式3：如图所示，其中①②③表示三种原子，“”“”“”表示原子中的不同微粒。
②原子中质子数为 ；①②③中属于同种元素的原子是 。
1．（2022八下·诸暨期末）2021年，我国科学家首次合成铀-214，是目前已知质量最小的铀原子。其相对原子质量为214，质子数为92，则铀-214 原子的中子数为( )
A．92 B．122 C．214 D．306
2．日本福岛核泄漏成分中有碘-131和铯-137等。碘与铯的本质区别是( )
A．质子数不同 B．中子数不同
C．最外层电子数不同 D．原子核外电子层数不同
3．著名科学家居里夫人首先发现某些原子具有放射性，即原子能自动地放射出一些固定的粒子，一种元素的原子经过放射变成另一种元素的原子。据此推测，放射出来的粒子可能是 ( )
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
4．（2022八下·温州期末）科学家在地壳中发现了氦-3原子，它的中子数量与普通氦原子不同，故表现出众多优越特性。如图为其原子结构示意图，其中“ ”表示核外电子，则氦-3原子含有的质子数为（ ）
A．1 B．2 C．3 D．5
5．小柯学习科学知识时很懂得联想和类比。他想，书本上说卢瑟福研究发现的原子结构模型叫太阳系模型，如果把八大行星看作是原子中的八个核外电子的话，那么( )
A．“太阳”相当于一个原子
B．“太阳”中肯定有八个中子
C．“太阳”中肯定有八个质子
D．“太阳系”相当于一个碳原子
6．（2022八下·临海月考）如图所示，1911年卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，实验发现：
①大多数α粒子能穿透金属箔而不改变原来的运动方向；
②一小部分α粒子改变了原来的运动方向；
③有极少数α粒子被弹了回来。根据以上实验现象， 可以得到（ ）
A．原子核带正电荷
B．原子是一个实心球体
C．电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
D．原子核体积很大，但是质量比α粒子小得多
7．（2022八下·滨江期末）日本政府计划在2023年春季将福岛核废水排入海里，核废水中含有大量的氚。氚一旦进入人体可能会对人造成辐射损害。氢原子和氚原子结构如图所示，下 列说法正确的是（ ）
A．氚原子与氢原子的核外电子数相同
B．氚原子与氢原子的核电荷数不同
C．氚与氢元素不属于同种元素
D．氚原子与氢原子相对原子质量相同
8．推理是研究和学习科学的一种重要方法。正电子、负质子都是反粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等，电性相反。科学家已发现反氢原子。你推测反氢原子的结构可能是( )
A．由1个带负电荷的质子和1个带正电荷的电子构成
B．由1个质子和1个电子构成
C．由1个带负电荷的质子和1个电子构成
D．由1个质子和1个带正电荷的电子构成
9．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克构成的。u夸克带电量为+e，d夸克带电量为-e，e为基元电荷。下列论断可能正确的是( )
A．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
B．质子由1个u夸克和1个d夸克构成，中子由2个u夸克和1个d夸克构成
C．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和2个d夸克构成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克构成，中子由1个u夸克和1个d夸克构成
10． 2018年1月31日，与地球分别150年的“超级蓝色血月全食”，终于又来了。此次月食让全世界的目光再次聚焦月球，其实月球并没有我们想象的那么贫瘠，它的矿产资源极为丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5 cm厚的沙土中就含有上亿吨铁，这里的“铁”指的是 (填“元素”“分子”或“原子”)，已知铁原子的核电荷数为26，则铁原子的核外电子数是 。假如某一天地球铁矿产资源耗尽，我们可以用“磁选”的方式对月球沙子进行处理，从而获得一部分铁 (填“单质”或“化合物”)。
11．（2022八下·苍南期中）氮元素和氧元素可以组成很多物质，如氧气、氮气、硝酸(HNO3)等。
（1）氧气和氮气在化学性质上有很大不同，是因为构成它们的 不同。
（2）氧元素和氮元素的最根本区别是 不同。
A．元素符号 B．原子中的中子数 C．原子中的质子数 D．相对原子质量
（3）氮元素的化合价有-3，+1，+2，+3，+4，+5价等，则+5 价的氮元素与氧元素形成化合物的化学式为 。
12．如图所示是四位同学替4种元素进行的自我介绍，请你根据所学知识回答下列问题。
（1）写出上述4种元素的元素符号。
甲： ，乙： ，丙： ，丁： 。
（2）上述4种元素的根本区别是 (填“质子数”或“中子数”)不同。
13．（1）现有A、B、C三种元素，A为地壳中含量最多的元素，B的单质是常温下呈液态的金属，C的原子核内通常没有中子。请写出它们的元素名称：A ；B ；C 。
（2）写出下列物质的名称：由两种元素组成的、生活中不可缺少的、呈液态的化合物是 。
（3）一瓶气体经过检验得知其中只有一种元素，则该气体是 (填字母)。
A．一种单质 B．单质和化合物的混合物
C．一种化合物 D．既可能是一种单质，也可能是几种单质组成的混合物
14．（2022八下·余杭期中）人类对微观世界的探究永无止境。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”，1897年汤姆生发现电子并提出类似“西瓜”的原子模型，认为电子就像“西瓜子”一样镶嵌在带正电荷的“西瓜瓤”中，如今这些观点均是 (选填“正确”“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”，即原子是由带 电荷的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一个 。
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 。
（4）据报道，中国科学家利用超强超短激光，成功提取出反物质一一超快正电子源，“反物质”是由“反粒子”构成的，“反粒子”与其对应的正粒子具有相同的质量与电量，但电性相反，已知α粒子是带2个正电荷的氦原子核 ，则反α粒子的符号可表示为 。
15．（2022八下·龙湾期中）为探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
（1）卢瑟福说“原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”这里的“很小的结构”指的是 ；
（2）图甲为α粒子轰击金箔时的运动轨迹，请在图甲中补全A处α粒子的后半段大致运动轨迹。
（3）根据α粒子散射实验数据，统计不同偏转角度的α粒子数量，绘制图像如图乙所示。能说明原子
内部绝大部分是空的数据是 （用图乙中的字母表示）段曲线；
16．（2022八下·永嘉期中）19 世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到 1887 年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。1910 年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图所示：
①放射源——放射性物质放出α粒子（带正电荷），质量是电子质量的7000 倍；
②金箔——作为靶子，厚度 1 μm ，重叠了 3000 层左右的原子；
③荧光屏—— α粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
卢瑟福通过实验发现：a.绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。
b.少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过 90°
c.极少数α粒子偏转甚至几乎达到 180°，像是被弹了回来。
（1）卢瑟福推测“原子内部大部分体积是空的”，支持卢瑟福推测的实验现象是 。（2）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子中被打出，α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成氧原子，从现代观点看，被打出的微粒一定是 。
17．（2022八下·丽水期末）人类为揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。原子结构的认识发展史简单归纳如下：
（1）卢瑟福核式结构模型，是基于“用带正电的α粒子轰击金属箔”的实验提出的。根据实验现象(如图)，不能获得的结论是 ；(填字母)
A．原子核体积很小 B．原子核质量较大 C．原子核带正电荷 D．核外电子带负电荷
（2）如图乙，α粒子通过荧光屏会引起闪光。荧光屏设计成360°环绕，是因为卢瑟福在实验前认为α粒子可能穿过金箔，也可能 。
（3）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有微粒从氮原子中被击出，而α粒子留在了氮原子中，将氮原子变成了氧原子。从现代观点看，被击出的微粒一定含有 。(提示：α粒子由2个质子和2个中子构成)
思维导图
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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