4.1原子结构与元素周期表课件（共38页）2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

(共38张PPT)
2019人教版必修第一册
第四章 第一节 原子结构与元素周期表
学习目标与核心素养
【引入】
丰富多彩的物质世界是由一百多种元素组成。那么这些元素之间有什么内在联系吗？它们是如何相互结合形成多种多样的物质呢？原子结构与元素周期表之间有什么样的关系呢？
原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象和描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。
原子结构模型的演变
1803年，道尔顿，实心球模型
1904年，汤姆孙，葡萄干面包模型
1911年，卢瑟福，行星结构模型
1913年，波尔，电子分层排布
1926年,电子云模型
人类对原子的认识在不断的深化
人类对原子的认识
臆想、臆测
假说、模型
实验、模型
利用仪器
化学的发展也是艰难而充满挑战的
对我们有何启示？
原子结构
根据初中的化学知识，同学们描述一下原子的结构
原子
原子核
核外电子
质子
中子
体积很小
质量很大
质量近似相等
质量可以忽略
原子的质量＝质子的质量+中子的质量+电子的质量（可忽略）
原子的质量≈质子的质量+中子的质量
相对原子质量≈质子的相对质量+中子的相对质量
原子结构
质子
质量 1.6726×10 27 kg
相对质量 ≈1.007
中子
质量 1.6749×10 27 kg
相对质量 ≈1.008
电子
质量数：
将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。
质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
相对原子质量：
某原子的质量与一个12C原子质量的1/12的比值
质量数
相对原子质量
≈
X
A
Z
—— 元素符号
质量数 ———
质子数 ———
原子的表示方法
原子结构
根据质量数的定义，可以将一个具体的原子表示如下：
原子
原子核
核外电子
质子
中子
Z个
Z个
(A-Z)个
原子核内各微粒的数量关系：核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数
课堂练习
质量数
质子数
微粒
中子数
电子数
23
12
32
35
45
18
10
16
16
80
11
35
Br
80
35
X+
23
11
S2-
32
16
1、原子的质量主要由原子核决定。已知质量数为A的某阳离子Rn＋，核外有X个电子，则核内中子数为
A.A－X B.A－X－n C.A－X＋n D.A＋X－n
√
2、已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为
√
原子核外电子排布
n=1 2 3 4 5 6 7
K L M N O P Q
近 远
低 高
离 核：
能 量：
电子分层运动，离核越远，能量越高。
通过科学研究发现，每一层能填充的电子数是有一定的规律的。
1、电子层
原子核外电子排布
2、原子结构示意图
原子核
核内质子数或核电荷数
粒子符号
M层电子数
电子层
钠原子的结构示意图如下，请注明其意义：
原子结构示意图中，核内质子数 = 核外电子数
原子核外电子排布
3、核外电子排布
电子一般总是先从内层排起，当一层充满后再填充下一层。那么每个电子层最多可以排布多少个电子呢？
核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 He(氦) 2
10 Ne(氖) 2 8
18 Ar(氩) 2 8 8
36 Kr(氪) 2 8 18 8
54 Xe(氙) 2 8 18 18 8
86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8
从表中稀有气体的电子排布，你发现什么规律？
(1) 当K为最外层，最多能容纳多少电子？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？
(2)次外层最多容纳电子数是多少？
(3)你能归纳出第n层最多能容纳的电子数吗？
原子核外电子排布
核电核数 元素名称和符号 各电子层的电子数 K L M N O P
2 He(氦) 2
10 Ne(氖) 2 8
18 Ar(氩) 2 8 8
36 Kr(氪) 2 8 18 8
54 Xe(氙) 2 8 18 18 8
86 Rn(氡) 2 8 18 32 18 8
核外电子排布的规律特点：(1)_____________________；(2)_____________________；(3)_____________________；(4)_____________________等。
原子核外电子分层排布
K层最多容纳电子数为2
最外层电子数不超过8个
L层最多排8个电子
每层最多容纳2n2个电子。最外层电子数目不超过8个，次外层电子数目不超过18个。核外电子排布的规律是互相联系的，不能孤立地理解。
原子核外电子排布
(4) 请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电核数为1-20号元素原子的核外电子排布。
原子核外电子排布
特殊关系 对应元素
最外层电子数等于电子层数
最外层有1个电子
最外层有2个电子
最外层电子数等于次外层电子数的一半
最外层电子数等于次外层电子数
最外层电子数等于次外层电子数的2倍
最外层电子数等于次外层电子数的3倍
最外层电子数等于次外层电子数的4倍
H、Be、Al
H、Li、Na
He、Be、Mg
Li、Si
Be、Ar
C
O
Ne
课堂练习
1、下面关于多电子原子的核外电子的运动规律的叙述正确的是
①核外电子是分层运动的　②所有电子在同一区域里运动　③能量高的电子在离核近的区域内运动　④能量低的电子在离核近的区域内运动
A.①④ B.②③ C.①③ D.②④
2、在第n电子层中，当它作为原子的最外电子层时，最多容纳的电子数与(n－1)层相同，当它作为原子的次外层时，其电子数比(n＋1)层最多能多10个，则此电子层是
A.K层 B.L层 C.M层 D.N层
A
C
3、根据原子核外电子排布规律，写出33号元素的原子结构示意图
课堂练习
4、已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A(1)三种元素的元素符号：
A________；B________；C________。
(2)画出三种元素的原子结构示意图：
A________；B________；C_________。
C
Si
Cl
课堂练习
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，回答有关问题：
（1）属于阴离子结构示意图的是________（填字母编号）。
（2）性质最稳定的原子是_________（填字母编号）。
（3）元素D的单质在B2中燃烧，该产物的化学式________。
（4）在核电荷数1－18的元素内，列举一个与C原子的电子层结构相同的离子，写出离子的符号_________。
（5）写出化合物DAB在水溶液中的电离方程式________________。
A
C
Na2O2
F-(Na+等)
NaClO=Na++ClO-
7．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）属于阴离子结构示意图的是________（填字母编号）。
（2）性质最稳定的原子是_________（填字母编号）。
（3）元素D的单质在B2中燃烧，该产物的化学式________。
（4）在核电荷数1－18的元素内，列举一个与C原子的电子层结构相同的离子，写出离子的符号_________。
（5）写出化合物DAB在水溶液中的电离方程式________________。
A
C
Na2O2
F-(Na+等）
NaClO=Na++ClO-
课堂小结
原子结构
核外电子的排布规律
原子结构模型演变
道尔顿模型
汤姆孙原子模型
卢瑟福原子模型
玻尔原子模型
电子云模型
能量最低原理
每个电子层最多能容纳的电子数为2n2
最外层最多能容纳8个电子（K层为2个）
次外层最多容纳18个电子（L层为8个）
元素周期表
1869年，俄国化学家门捷列夫编制出第一张元素周期表。
↓
按照相对原子质量由小到大的顺序依次排列，将化学性质相似的元
素放在同一纵行。
↓
揭示了化学元素间的内在联系，成为化学发展史上的重要里程碑之一。
↓
随着科学的发展，元素周期表中为未知元素留下的空位先后被填满。
↓
当原子的组成及结构的奥秘被发现后，编排依据由相对原子质量改
为原子的核电荷数，形成现行的元素周期表。
元素周期表
元素周期表
元素周期表中元素的排列方式：将电子层数相同的元素按照原子序数递增的顺序由左向右排成横行，再把不同横行中最外层电子数相同的元素，按电子层数递增的顺序由上向下排成纵列。
元素周期表
每一个横行叫做一个周期
一
二
三
四
五
六
七
7个
每一个纵行叫做一个族
第Ⅷ族
16个
元素周期表
填写下表，并思考周期序数与元素的原子核外电子层数之间的关系
周期序数 起止元素 包括元素种数 核外电子层数
1 H～He 2 1
2
3
4
5
6
7 Fr～Og 7
Li～Ne
8
2
Na～Ar
8
3
K～Kr
18
4
Rb～Xe
18
5
Cs～Rn
32
6
32
周期序数=原子核外电子层数
短周期
长周期
周期序数=原子核外电子层数
元素周期表
主族：由长周期元素和短周期元素共同组成的族 大写罗马数字加A
ⅠA
第Ⅷ族
ⅡA
ⅢA
ⅣA
ⅤA
ⅥA
ⅦA
副族：完全由长周期元素组成的族 大写罗马数字加B（第Ⅷ族以外）
ⅠB
ⅡB
ⅢB
ⅣB
ⅤB
ⅥB
ⅦB
稀有气体元素化学性质不活泼，其化合价定为0，统称0族
0族
碱金属元素
卤族元素
元素周期表
练习：指出Si在周期表中的位置
ⅣA族
三
Si在周期表中的位置为：第三周期第ⅣA族
课堂练习
(1)一个横行即是一个周期，一个纵列即是一个族(　　)
(2)每一周期都是碱金属元素开始，稀有气体元素结束(　　)
(3)同周期中元素电子层数一定相同(　　)
(4)同族元素的最外层电子数一定等于族序数(　　)
(5)0族元素的最外层电子数均为8(　　)
(6)元素周期表已发展成一个稳定的形式，它不可能再有新的变化了(　　)
×
√
×
×
×
×
1、判断正误
2、判断原子序数为13、34、53、96的元素在元素周期表中的位置。
课堂练习
3、根据短周期元素的信息回答问题。
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核素
第四章 第一节 原子结构与元素周期表
问题导入
【思考】比较三种原子结构的异同，它们是不是同一种元素？
没有中子
1个中子
2个中子
元素：具有相同核电荷数（或质子数）的同一类原子的总称。
核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
【思考】它们是不是同一种原子？
不是
概念学习
例如：
就是氢元素的三种核素
C
13
6
C
14
6
C
12
6
O
8
17
16
O
8
O
8
18
（1）表示核素要用原子符号：AX
Z
（2）绝大多数元素都包含多种核素，一种核素就是一种原子（到2001年底已发现114种元素的3070种核素）。
（3）多数核素能在自然界中稳定存在，少数核素因其原子具有放射性不能在自然界中稳定存在
概念学习
同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子互称为同位素。
同一元素的不同核素之间互称为同位素。
互为同位素
特点：
性质：
两同两不同
两同：质子数相同，元素相同；两不同：中子数不同，原子不同。
同一元素的各同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同。但物理性质有所不同。
元素 核素 同位素 同素异形体
本质
范畴
特性
决定因素
举例
质子数相同的一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的核素
同种元素形成的不同单质
同类原子
原子
原子
单质
只有种类，没有个数
化学反应中的最小微粒
化学性质几乎完全相同
元素相同
性质不同
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素、结构
H、C、O
三种元素
1H
1
1H
2
1H
3
三种核素
1H
1
1H
2
1H
3
互称同位素
O2、O3互为同素异形体
项目
内容
区分概念
深度思考
为什么H的相对原子质量1.008，这个数值是怎么来的？
天然存在的同位素，相互保持一定的比率。元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素所占的一定百分比（丰度）计算出来的平均值。
Ar＝R1×a1％+R2×a2％＋…
R1、R2…为各核素的相对原子质量；a1％、a2％…为各核素的所占百分比
例：镁有三种天然同位素：24Mg占78.70 ％，25Mg占10.13 ％，26Mg占11.17 ％，列式并计算镁元素的近似相对原子质量。
Ar = 24× 78.70％ ＋25× 10.13％ ＋26× 11.17％ = 24.32
同位素的应用
同位素中，有些具有放射性，称为放射性同位素。
1.
2. 用于制造原子弹、核发电；
3. 考古时利用测定一些文物的年代；
4. 可用于指示反应的原理（同位素示踪法16O和18O）
5. 可用于射线育种、金属的探伤、诊断和治疗疾病等
课堂练习
6
9
属于同一种物质
2、许多元素有多种核素，且各种核素在自然界都有固定的百分组成。如氧元素有816O 、817O 、818O三种，氢元素也有H 、D 、T 三种原子，请估算，自然界的水分子有几种？水分子的相对分子质量为多少？