课件49张PPT。第三单元 人类对原子结构的认识 原子结构模型的演变
阅读教材P27第1自然段至P28末尾，完成下列问题【思考】
卢瑟福提出带核的原子结构模型说明原子还可以再分，原子是由________和________构成。
【提示】 原子核 核外电子 原子核外电子排布
阅读教材P29[原子核外电子排布]至P30[原子核的组成]以上内容，完成下列问题
1．原子结构
(1)原子结构(2)表示方法：原子结构示意图
2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系
(1)化学反应的特点：_______不发生变化，但_____________可能发生变化。
(2)化合价和核外电子排布的关系：
①活泼金属在反应中，一般______电子，表现正化合价。
②活泼非金属在反应中，一般_____电子，表示___化合价。原子核最外层电子数失去得到负 原子核的组成
阅读教材P30[原子核的组成]至P33末尾，完成下列问题
1．原子及原子核的构成
(1)质量数：_______和_______之和
(2)原子组成的表示方法：______
其中：X为_________ A为_______ Z为_______质子数中子数ZAX元素符号质量数质子数2．元素、核素、同位素
(1)元素：具有______________的同一类原子的总称。如11H、12H、13H、H＋都是氢元素的微粒。
(2)核素：具有一定_______和一定_______的一种原子，称为核素。如：11H、12H和13H等。
(3)同位素：具有相同_______和不同_______________的同一元素的不同核素互称同位素。如： 816O、 817O、 818O互称同位素。相同核电荷数质子数中子数质子数中子数(质量数)【判断】
1．原子可以再分为质子和中子( )
2．所有原子都含有质子、中子、电子( )
3．中子数相同的原子互为同位素( )
4．11H、12H、13H互为同位素，其物理性质不同，但化学性质相同( )
5．质子数相同的粒子一定是同一种元素( )×××√×1.核外电子排布规律
(1)核外电子的分层排布
在多电子原子里，电子的能量并不相同，有的电子能量高，有的电子能量低。能量低的电子，在离核较近的区域运动；能量高的电子，在离核较远的区域运动。因此，核外电子是分层排布的。(2)核外电子排布的一般规律
①每层最多容纳的电子数为2N2个(N代表电子层数)。
②最外层电子数不超过8个(第一层为最外层时，电子数不超过2个)。
③次外层电子数不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。2．原子结构与元素性质的关系
通常把最外层有8个电子(K层为最外层有2个电子)的结构，称为相对稳定结构。在化学反应中，各元素通过电子得失倾向于形成稳定结构。
原子的核外电子排布，特别是最外层电子数决定着元素的主要化学性质，如化合价、氧化性或还原性、金属性或非金属性等。(1)稀有气体：最外层有8个电子(或K层为最外层有2个电子)，属于相对稳定结构，通常很难得失电子，其化合价一般为0。化学性质非常稳定，一般不与其他物质发生化学反应。
(2)金属元素：最外层电子数一般少于4个，在化学反应中比较容易失去电子而达到相对稳定结构，表现出金属性。金属元素只有正价和零价。某些金属元素有多种化合价，如Fe有＋2价、＋3价、Cu有＋1价、＋2价。(3)非金属元素：最外层电子数一般多于4个，在化学反应时比较容易得到电子而达到相对稳定结构，表现出非金属性。非金属元素既有负价，又有正价。若某非金属元素最外层电子数为x个，则其最高正价为＋x价，最低负价为－(8－x)价。某些非金属元素只有负价，如F只有－1价。
稀有气体遇到F2也可以发生反应，而呈现正价。如XeF3中Xe呈＋3价。【活学活用】
1．根据给出的原子或离子结构示意图，回答下列问题(填字母)：
(1)电子层排布相同的是______。
(2)属于同种元素的是______。
(3)属于金属元素的是______。
(4)属于稀有气体元素的是______，稀有气体一般不参与化学反应的原因是________________________________。(5)写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图____________________。
【解析】 电子层排布相同是指电子层数和各电子层上的电子数均相同；决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数；金属元素原子的最外电子层上的电子数一般较少；稀有气体原子是电中性微粒，即核电荷数＝核外电子数，且最外电子层上一般为8个电子，He最外层为2个电子。
【答案】 (1)BC (2)AB (3)D (4)C 原子的最外层电子已达到8(或2)电子稳定结构，既不易失去电子也不易得到电子 1.原子的构成(2)构成原子或离子的粒子间的数量关系
①质子数(Z)＋中子数(N)＝质量数(A)＝原子的近似相对原子质量(质量关系)。
②原子的核外电子数＝核内质子数＝核电荷数。
③阳离子核外电子数＝核内质子数－阳离子所带电荷数。
④阴离子核外电子数＝核内质子数＋阴离子所带电荷数。2．元素、核素与同位素的比较三者的关系可用下图表示：【活学活用】
2．用A表示质子数，B表示中子数，C表示核外电子数，D表示最外层电子数，E表示电子层数，回答下列问题：
(1)同位素种类由______决定。
(2)元素种类由______决定。
(3)某元素有无同位素由______决定。
(4)质量数由______决定。(5)元素的化学性质主要由______决定。
(6)核电荷数由______决定。
【答案】 (1)AB (2)A (3)B (4)AB (5)D (6)A预习完成后，请把你认为难以解决的问题记录在下面的表格中：[探究背景1]
人们常用原子结构示意图表示原子的核外电子排布。如1～18号元素的原子结构示意图如下： [探究问题1]
1．根据1～18号元素的原子结构示意图，总结核外电子的排布规律：
(1)核外电子________排布。
(2)每层最多容纳的电子数为________个。
(3)最外层电子数不超过________个(第一层不超过2个)。
【提示】 (1)分层 (2)2N2 (3)82．根据核外电子的排布情况，找出合适的元素符号填空：
(1)最外层电子数等于次外层电子数的元素：______。
(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：______。
最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：______。
最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：______。
(3)电子层数与最外层电子数相等的元素：________。(4)电子总数为最外层电子数2倍的元素：______。
(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：______。
(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：______。
【提示】 (1)Be、Ar (2)C O Ne (3)H、Be、Al
(4)Be (5)Li、Si (6)Li、P[探究背景2]
原子、元素、核素、同位素等都属于重要的化学基本概念。分析下列八种化学符号：11H、12H2、 614C、36Li、1123Na、 714N、37Li、1224Mg。[探究问题2]
1．八种符号中核素共有多少种？
【提示】 8种。
2．互为同位素的是______和______。
【提示】 36Li 37Li
3．中子数相等的两种原子一定是同位素吗？若不是，请举一例说明。
【提示】 不一定，如1123Na与1224Mg。已知R元素的某种同位素能形成离子化合物AMRN，其中A的化合价为＋N。该化合物中一个R微粒的核外电子数是a，核内中子数是b，则该同位素的原子符号是( )
A．a＋mb＋m＋nR B．a＋ma＋b－mR
C．aa＋bR D．a－ma－m＋bR【思路点拨】 离子的电子数→原子的电子数→质量数→原子符号。
【解析】 由题意可知，在离子化合物AMRN中R的化合价为－M，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数是a，则其核内质子数为a－m，质量数＝质子数＋中子数＝a－m＋b。
【答案】 D质量数＝质子数＋中子数，该关系对原子和离子均适合，但核电荷数(质子数)＝核外电子数只适合于原子和分子，而且计算时应注意阳离子与阴离子的区别，由电子数计算质子数时，此处易出错。简单原子的原子结构可用如图所示的表示方法形象地表示。
下列关于粒子①、②、③的叙述正确的是( )
A．①、②、③不互为同位素
B．①、②、③表示三种核素C．①、②、③是三种化学性质不同的粒子
D．①、②、③具有相同的质量数
【思路点拨】 ①质子数、中子数共同决定核素的种类，②同位素化学性质相同，物质性质不同。
【解析】 由于三种结构中均只有一个质子，中子数不同，所以它们表示氢元素的三种核素，A项错误，B项正确，它们的化学性质相同，C项错误；三者的质量数分别为1、2、3，D项错误。
【答案】 B元素、核素、同位素的辨别方法
1．从决定因素上辨别
(1)元素由核电荷数(质子数)决定。同种元素的电荷数相同，即质子数相同，但中子数可以不同，带电情况也可以不同。
(2)核素由质子数和中子数共同决定，是电中性的微粒。同种元素的不同核素具有相同的质子数、不同的电子数，所以其化学性质相同，物理性质不同。(3)同位素由中子数决定。同位素中的“素”指的是核素，“同位”指的是同一种元素的几种核素处于元素周期表中的同一位置。
2．从量和种类上辨别
(1)元素是宏观概念，在描述元素时只讲种类，不讲个数。
(2)核素是微观概念，在描述核素时既可以讲种类，也可以讲个数。
(3)同位素也是微观概念，但由于是同一元素的不同核素的互称，所以在描述同位素时只能讲种类，不能讲个数。1．元素的种类和原子的种类相比较( )
A．前者大 B．后者大
C．相等 D．不能确定
【解析】 一种元素存在多种同位素，所以元素种类小于原子种类。
【答案】 B2．据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的23He，每百吨23He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24He的形式存在。下列说法中正确的是( )
A．24He原子核内含有4个质子
B．23He和24He互为同位素
C．23He原子核内含有3个中子
D．He的最外层电子数为2，所以24He具有较强的金属性【解析】 原子可以用符号ZAX表示，X为元素符号，Z为核电荷数，A为质量数，A、C两项错误；23He和24He的质子数都为2，中子数分别为1、2，它们互为同位素，B项正确；24He是氦元素的一种核素，最外层为L层，电子数为2，属于稳定结构，所以24He既不是金属，也不是非金属，它是稀有气体，D项错误。
【答案】 B3．下列各粒子①H3O＋、NH4＋、Na＋；②OH－、NH2－、F－；③O2－、Na＋、Mg2＋；④CH4、NH3、H2O，具有相同质子数和电子数的一组是( )
A．①②③ B．①②④
C．②③④ D．①③④
【解析】 H3O＋、NH4＋、Na＋各有11个质子和10个电子；OH－、NH2－、F－各有9个质子和10个电子；CH4、NH3、H2O各有10个质子和10个电子。
【答案】 B4．某微粒用符号ZAMn＋表示，下列关于该微粒的叙述中正确的是( )
A．所含质子数为(A－n)
B．所含中子数为Z
C．所含电子数为(Z＋n)
D．中子数－电子数＝A－2Z＋n【解析】 解答本题的关键是弄清微粒符号ZAMn＋所表示的意义：M代表元素符号，A是该元素某原子的质量数，Z是该原子的质子数，n是该原子所带的正电荷数，即表示M原子失去n个电子。由于原子变成离子时，一般只是最外层电子数的变化，而原子核内的质子数和中子数不变，故A项不正确。中子数为(A－Z)，故B项不正确。因原子中，质子数(Z)＝核外电子数，所以，ZAMn＋的电子数为(Z－n)，故C项不正确。中子数－电子数＝(A－Z)－(Z－n)＝A－2Z＋n。
【答案】 D5．阴离子Xn－含N个中子，X的质量数为A，则M g X的气态氢化物中含质子的物质的量为( )6．据报道，某些花岗岩会产生氡( 86222Rn)，对人体产生伤害，请回答下列问题：
(1)该原子的质量数为______，质子数为______，中子数为______。
(2)根据Rn的原子结构预测，氡气的化学性质______。
A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应
B．比较活泼，能与钠等金属反应
C．不太活泼，与氮气性质相似
D．很难与其他物质发生反应选择该项的理由是______________________________。
(3)研究发现，镭能蜕变为 86222Rn，故称 86222Rn为镭射气，钍能蜕变为 86220Rn，故称 86220Rn为钍射气，锕能蜕变为 86219Rn，故称 86219Rn为锕射气。则 86222Rn、 86220Rn、 86219Rn( )
A．是同种元素 B．互位同位素
C．是同种核素 D．是同种原子【解析】 86222Rn的质量数为222，质子数为86，中子数为222－86＝136。(2)由Rn的原子结构可知其最外层已达8原子稳定结构，故其性质很稳定，选D。(3) 86222Rn、 86220Rn、 86219Rn是同种元素，由于它们的质子数相同，而中子数不同，互为同位素。
【答案】 (1)222 86 136 (2)D 氡原子最外层已达8电子稳定结构，因此氡气很稳定 (3)AB学业达标限时自测（八）学业达标限时自测(八)
(对应学生用书第101页)
(限时40分钟)
A组 基础过关
1．H、D、T、H＋可以用来表示( )
A．同一种原子
B．化学性质不同的氢原子
C．氢元素
D．氢的四种核素
【解析】 H、D和T是氢原子，H＋是氢离子，它们都是氢元素，其中H＋是离子态的氢元素。
【答案】 C
2．英国科学家道尔顿(J.Dalton，1766～1844)的原子学说曾经对化学的发展产生了巨大的影响，因而被誉为“近代化学之父”。以下是“道尔顿原子学说”中的部分内容：
①原子是不可分割的实心球体；②同种元素的原子，其性质和质量都相同；③原子在化学变化中不可再分割，它们在化学反应中保持本性不变。从现代观点来看，“道尔顿原子学说”的这些内容中不正确的是( )
A．①② B．②③ C．①③ D．①②③
【解析】 从现代的观点来看，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核又是由质子和中子构成的，质子和中子都还可分割为更小的微粒；同种元素的原子，核内质子数相同，但核内中子数不一定相同，原子的质量也就不一定相同；在化学变化中，原子的变化是核外电子的变化，原子核不变，原子的本性也就不变。
【答案】 A
3．下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是( )
A．D3O＋ B．Li＋ C．OD－ D．OH－
【解析】 电子数大于质子数只能是阴离子，A、B两项不符题意。C项中O原子质子数＝中子数，D(重氢)质子数＝中子数，所以OD－的中子数＝质子数，不符题意。D中H无中子，故OH－中质子数>中子数，故选D。
【答案】 D
4．(2014·宁夏学业水平测试)某原子核外有6个电子，核内含8个中子，则该原子可以表示为( )
A．14Si B．14Si C．14C D．14C
【解析】 由题意知，核外有6个电子，即质子数为6；核内有8个中子，即质量数为14，所以该原子可表示为14C，C项正确。
【答案】 C
5．(2014·徐州高一检测)下列关于化合价的说法正确的是( )
A．非金属元素在化合物里总是显负价
B．同种元素在同一化合物中化合价一定相同
C．在任何化合物中，正负化合价的代数和都等于0
D．一种元素只有一种化合价
【解析】 本题可通过反例法进行判断。如HCl中H显＋1价，A项错误；NH4NO3中N有两种价态：－3价和＋5价，B、D项错误。
【答案】 C
6．根据硫元素的原子结构，推测硫元素的最高正价和最低负价分别为( )
A．＋2、－2 B．＋6、－2
C．＋4、－4 D．＋2、－6
【解析】 元素的最高正价一般为该元素的最外层电子数，非金属元素的最低价＝原子最外层电子数－8。
【答案】 B
7．(2011·海南高考) 53131I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中 53131I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关 53131I的叙述中错误的是( )
A. 53131I的化学性质与 53127I相同
B. 53131I的原子序数为53
C. 53131I的原子核外电子数为78
D. 53131I的原子核内中子数多于质子数
【解析】 53131I和 53127I的核外电子数目相同，具有相同的化学性质，A项正确； 53131I的原子序数和核外电子数均为53，B项正确，C项错误； 53131I的原子核内中子数为131－53＝78，而质子数为53，D项正确。
【答案】 C
8．正电子、反质子等都属于反微粒，它们跟普通电子、质子的质量、电量均相等，而电性相反。科学家设想在宇宙的某些区域可能存在完全由反微粒构成的物质——反物质。1998年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。你推测反氢原子是( )
A．由1个带正电的质子和1个带负电的电子构成
B．由1个带负电的质子和1个带正电的电子构成
C．由1个不带电的中子和1个带负电荷的电子构成
D．由1个带负电荷的质子和1个带负电荷的电子构成
【解析】 解题的全部信息凝聚在“反氢原子”这四个字上。包含如下三层含义：一是原子，是原子就应该有原子核和核外电子；二是“氢原子”，氢原子的原子核有1个带一个单位正电荷的质子，核外电子有1个带一个单位负电荷的电子；二是“反氢原子”，关键是“反”字，要保持原子的特征不变，要“反”只有从质子和电子的电性上“反”。
【答案】 B
9．填表。
微粒
电子数
质子数
中子数
质量数
原子或离子结构示意图
1737Cl
818O
1327Al
1634S2－
【解析】 对于离子，质量数＝质子数＋中子数，核电荷数＝核内质子数＝/核外电子数。
【答案】
微粒
电子数
质子数
中子数
质量数
原子或离子结构示意图
1737Cl
17
17
20
37
818O
8
8
10
18
1327Al
13
13
14
27
1634S2－
18
16
18
34
B组 能力提升
10．已知最外层电子数相等的元素的原子有相似的化学性质。氧元素原子核外电子分层排布示意图：。下列原子中，与氧原子的化学性质相似的是( )
A B C D
【解析】 由氧的原子结构示意图可知，氧原子最外层有6个电子，D选项最外层也有6个电子。
【答案】 D
11．(2012·高考组合)下列叙述正确的是( )
A．(山东)同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
B．(天津) 92235U和 92238U是中子数不同质子数相同的同种核素
C．(江苏)F－的结构示意图：
D．(江苏)中子数为20的氯原子：1720Cl
【解析】 同种元素的原子的质子数相同，但中子数不同，A项错误；同种核素的质子数、中子数均相同，B项错误；中子数为20的氯原子应为1737Cl，D项错误。
【答案】 C
12．13C—NMR(核磁共振)、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWü Thrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是( )
A．13C、15N有相同的中子数
B．13C与C60互为同素异形体
C．15N与14N互为同位素
D．15N的核外电子数与中子数相同
【解析】 根据质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，13C、15N的中子数分别为7、8，同素异形体是由同一元素形成的性质不同的单质，13C是原子。15N的核外电子数与中子数分别为7和8。
【答案】 C
13．在离子RO3N－中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是( )
A．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24
C．A－x－n－24 D．A＋x－n－24
【解析】 设R原子的中子数为N，则RO3n－中核外电子为A－N＋3×8＋n，根据题意得A－N＋3×8＋n＝x，N＝A－x＋n＋24。
【答案】 B
14．许多元素有多种核素，如氧元素有16O、17O、18O，碳元素12C、13C、14C。
(1)氧元素的3种同位素与碳元素的3种同位素最多可能组成________种二氧化碳分子。
(2)23 g由14C、16O组成的二氧化碳分子，其中含有质子数为________，中子数为________，电子数为________。
【解析】 (1)一种碳原子与3种氧原子可组成6种分子，C16O2、C17O2、C18O2、C16O17O、C16O18O、C17O18O，3种碳原子可形成18种二氧化碳分子。
(2)M(14C16O2)＝(14＋16×2)g·mol－1＝46 g·mol－1，N(14C16O2)＝＝0.5 mol，1个14C16O2分子中含有22个质子，24个中子，22个电子，故23 g 14C16O2中含有的总质子数为：0.5NA×22＝11NA，中子数为：0.5NA×24＝12NA，电子数为：0.5NA×22＝11NA。
【答案】 (1)18 (2)11NA 12NA 11NA
15．(1)已知 aAN＋与bBm－两种离子的电子层结构相同，则a______b(填“>”、“<”或“＝”)，A与B的核电荷数之差为______。
(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( )
A.(A－N＋8) mol
B.(A－N＋10) mol
C．(A－N＋2) mol
D.(A－N＋6) mol
【解析】 (1)由2种离子的电子层结构相同可知a－n＝b＋m，所以a－b＝m＋n。
(2)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，所以N g氧化物RO所含质子的物质的量为(A－N＋8) mol。
【答案】 (1)> m＋n (2)A
16．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______(填字母，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电子层结构相同的离子，写出离子的符号：______。
【解析】 (1)在五种微粒中A是Cl，B是O2－，C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。Ne的特殊稳定性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都相同。O2－、Ne、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。在化合物里，Na呈＋1价，Mg呈＋2价，Cl呈－1价，O呈－2价。
(4)在核电荷数1～10的元素内，N原子核外共有7个电子，其中最外层上是5个，N原子得到3个电子后形成N3－，与B的电子层结构相同；F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。
【答案】 (1)O、Mg (2)BCE C D A (3)MgO NaCl (4)N3－、F－
