原子结构模型的演变[上学期]
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第三单元 人类对原子结构的认识
原子结构模型的演变
［学习目标］
1.通过对原子结构模型演变历史的了解，认识假说、实验等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用。
2.知道核外电子是分层排布的并了解1～18号元素的电子排布情况。
3.了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实，并通过氧化镁、氯化钠的形成初步了解钠与氯、镁与氧气反应的本质。
［知识梳理］
1. 19世纪初英国科学家 提出了原子学说，认为
。
19世纪末，科学家 发现原子中存在电子，并于1904年提出了 式的原子结构模型。
1911年，英国物理学家卢瑟福提出 原子结构模型，认为
。
1913年，丹麦物理学家 提出了原子结构的轨道模型，认为 。
1926年，科学家又提出了原子结构的量子力学模型。现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是 排布的。
2.由课本给出的H、He、O、Ne、Mg原子的核外电子排布示意图，你能归纳出哪些核外电子排布的规律？
3.稀有气体的原子结构很稳定，与此相关的核外电子排布特点是 。Mg和O的原子结构 （是，否）稳定，若不稳定，它们反应时容易发生的变化及结果分别是Mg原子易 而形成 ；O原子易 而形成 。
4.活泼金属与活泼非金属反应时，所形成的化合物中化合价的正负及数值与它们在反应过程中电子的得失及数目有何关系？ ，而这些原子在反应中电子得失的数目与它们的最外层电子数有何关系 。
试写出氯化镁、氧化铝的化学式：
［例题解析］
例1. 在1911年前后，物理学家卢瑟福把一束运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正电荷的质子粒），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”紧密排列而成的金箔，竟能让大多数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，或被笔直地弹回。根据以上实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论。试写出其中的三点：
（1） （2）
（3）
解析：早在道尔顿时代，人们认为原子是个实心球。卢瑟福通过这个实验，发现大多数α-粒子畅通无阻地通过由这种“实心球”紧密排列而成的金箔，这说明原子并不是无法穿越的实心球，而是有隙可乘的。“也有极少数的α-粒子发生偏转，或被笔直地弹回”，由于α-粒子带正电荷，说明原子中阻挡α-粒子的微粒带正电荷，这个微粒就是原子核，“α-粒子被笔直地弹回”说明Au原子核质量远大于α-粒子。
例2. 活泼金属钠、镁、铝可与活泼非金属氟、氧形成氟化物NaF、MgF2、AlF3和氧化物Na2O、MgO、Al2O3 。钠、镁、铝、氟、氧的原子核外电子分层排布的示意图如下图所示。请说明下述过程中原子核外最外层电子的变化情况。
Na+F→NaF Mg+2F→ MgF2
2Na+O→Na2O 2Al+3O→Al2O3
解析：活泼非金属和活泼金属化合时，通常活泼金属原子失去最外层电子，活泼非金属原子得到电子使其最外层达到8电子稳定结构。当活泼金属Na、 Mg、Al原子与活泼非金属原子化合时，分别失去1、2、3个最外层电子而形成Na+、Mg2+、Al3+，当活泼非金属F、O原子与活泼金属原子化合时，分别得到1、2个电子形成F-、O2- 。
［基础训练］
1.下列四位科学家都对原子结构的认识起到过重要的推动作用，其中首先提出原子核外的电子在一定轨道上运动的是（ ）
A.汤姆生 B.道尔顿 C.玻尔 D.卢瑟福
2.已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是（ ）
A. Ne B. Mg C. S D. C
3.1911年，英国物理学家卢瑟福首先提出了带核的原子结构模型，他的学说与现代原子结构学说的相同点是 ，不同点是 。
4.在所给元素符号的下方，画出该元素的原子结构示意图：
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
5.在化学反应中，原子核 变化，原子的最外层电子数 变化。活泼金属与活泼非金属发生反应时，活泼金属容易 电子而显 价，活泼非金属容易 电子而显 价。试用原子结构示意图表示出钠原子与氟原子化合成氟化钠的形成示意图：
［能力拓展］
1. Mg原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价；
F原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价。
在上述过程中，F原子和 Mg原子通过 都形成了8电子稳定结构。
试用原子结构示意图表示Mg原子与F原子形成化合物的过程：
2. 和Ne原子具有相同电子数的单核微粒有 ，
和Ne原子具有相同电子数的多核微粒有 。
3. 有A、B、C、D、E五种元素，它们原子的核电荷数依次递增且均小于18；A原子核内仅有1个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍；E元素的最外层电子数是其电子层数的三分之一。
（1） 试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：A______、B______、C.______、D______、E 。
（2）写出A分别与B、C、D所形成化合物的化学式：
（3）A、C、D形成的化合物与A、D、E形成的化合物各属于那类物质？写出它们相互反应的化学方程式。
参考答案
〔基础训练〕
1.C 2. C 3.原子由原子核和电子构成,原子核位于原子的中心； 卢瑟福认为电子是静止、均匀地分布于核外，现代原子结构学说则认为电子是在一定轨道中有规律运动的。
4. 略 5 .不发生，发生，失去，正，得到，电子，负。图（略）
〔能力拓展〕
1. 2 ，失去2 ，＋2 ，7，得到1，－1，得、失电子。图（略）
2. N3- 、O2-、F-、 Na+、 Mg2+、 Al3+ ; CH4 、NH3、H2O、HF、NH4+ 、H3O+、OH－
3.（1）H、C、 N 、O、 Na （2）CH4 、NH3、 H2O
（3） HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
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原子结构模型的演变
［学习目标］
1.通过对原子结构模型演变历史的了解，认识假说、实验等科学方法在人类探索原子结构奥秘过程中的作用。
2.知道核外电子是分层排布的并了解1～18号元素的电子排布情况。
3.了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实，并通过氧化镁、氯化钠的形成初步了解钠与氯、镁与氧气反应的本质。
［知识梳理］
1. 19世纪初英国科学家 提出了原子学说，认为
。
19世纪末，科学家 发现原子中存在电子，并于1904年提出了 式的原子结构模型。
1911年，英国物理学家卢瑟福提出 原子结构模型，认为
。
1913年，丹麦物理学家 提出了原子结构的轨道模型，认为 。
1926年，科学家又提出了原子结构的量子力学模型。现在人们可以近似认为，多电子原子中，核外电子是 排布的。
2.由课本给出的H、He、O、Ne、Mg原子的核外电子排布示意图，你能归纳出哪些核外电子排布的规律？
3.稀有气体的原子结构很稳定，与此相关的核外电子排布特点是 。Mg和O的原子结构 （是，否）稳定，若不稳定，它们反应时容易发生的变化及结果分别是Mg原子易 而形成 ；O原子易 而形成 。
4.活泼金属与活泼非金属反应时，所形成的化合物中化合价的正负及数值与它们在反应过程中电子的得失及数目有何关系？ ，而这些原子在反应中电子得失的数目与它们的最外层电子数有何关系 。
试写出氯化镁、氧化铝的化学式：
［例题解析］
例1. 在1911年前后，物理学家卢瑟福把一束运动的α粒子（质量数为4的带2个单位正电荷的质子粒），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”紧密排列而成的金箔，竟能让大多数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，或被笔直地弹回。根据以上实验现象能得出关于金箔中Au原子结构的一些结论。试写出其中的三点：
（1） （2）
（3）
解析：早在道尔顿时代，人们认为原子是个实心球。卢瑟福通过这个实验，发现大多数α-粒子畅通无阻地通过由这种“实心球”紧密排列而成的金箔，这说明原子并不是无法穿越的实心球，而是有隙可乘的。“也有极少数的α-粒子发生偏转，或被笔直地弹回”，由于α-粒子带正电荷，说明原子中阻挡α-粒子的微粒带正电荷，这个微粒就是原子核，“α-粒子被笔直地弹回”说明Au原子核质量远大于α-粒子。
例2. 活泼金属钠、镁、铝可与活泼非金属氟、氧形成氟化物NaF、MgF2、AlF3和氧化物Na2O、MgO、Al2O3 。钠、镁、铝、氟、氧的原子核外电子分层排布的示意图如下图所示。请说明下述过程中原子核外最外层电子的变化情况。
Na+F→NaF Mg+2F→ MgF2
2Na+O→Na2O 2Al+3O→Al2O3
解析：活泼非金属和活泼金属化合时，通常活泼金属原子失去最外层电子，活泼非金属原子得到电子使其最外层达到8电子稳定结构。当活泼金属Na、 Mg、Al原子与活泼非金属原子化合时，分别失去1、2、3个最外层电子而形成Na+、Mg2+、Al3+，当活泼非金属F、O原子与活泼金属原子化合时，分别得到1、2个电子形成F-、O2- 。
［基础训练］
1.下列四位科学家都对原子结构的认识起到过重要的推动作用，其中首先提出原子核外的电子在一定轨道上运动的是（ ）
A.汤姆生 B.道尔顿 C.玻尔 D.卢瑟福
2.已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是（ ）
A. Ne B. Mg C. S D. C
3.1911年，英国物理学家卢瑟福首先提出了带核的原子结构模型，他的学说与现代原子结构学说的相同点是 ，不同点是 。
4.在所给元素符号的下方，画出该元素的原子结构示意图：
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
5.在化学反应中，原子核 变化，原子的最外层电子数 变化。活泼金属与活泼非金属发生反应时，活泼金属容易 电子而显 价，活泼非金属容易 电子而显 价。试用原子结构示意图表示出钠原子与氟原子化合成氟化钠的形成示意图：
［能力拓展］
1. Mg原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价；
F原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价。
在上述过程中，F原子和 Mg原子通过 都形成了8电子稳定结构。
试用原子结构示意图表示Mg原子与F原子形成化合物的过程：
2. 和Ne原子具有相同电子数的单核微粒有 ，
和Ne原子具有相同电子数的多核微粒有 。
3. 有A、B、C、D、E五种元素，它们原子的核电荷数依次递增且均小于18；A原子核内仅有1个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍；E元素的最外层电子数是其电子层数的三分之一。
（1） 试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：A______、B______、C.______、D______、E 。
（2）写出A分别与B、C、D所形成化合物的化学式：
（3）A、C、D形成的化合物与A、D、E形成的化合物各属于那类物质？写出它们相互反应的化学方程式。
参考答案
〔基础训练〕
1.C 2. C 3.原子由原子核和电子构成,原子核位于原子的中心； 卢瑟福认为电子是静止、均匀地分布于核外，现代原子结构学说则认为电子是在一定轨道中有规律运动的。
4. 略 5 .不发生，发生，失去，正，得到，电子，负。图（略）
〔能力拓展〕
1. 2 ，失去2 ，＋2 ，7，得到1，－1，得、失电子。图（略）
2. N3- 、O2-、F-、 Na+、 Mg2+、 Al3+ ; CH4 、NH3、H2O、HF、NH4+ 、H3O+、OH－
3.（1）H、C、 N 、O、 Na （2）CH4 、NH3、 H2O
（3） HNO3 + NaOH = NaNO3 + H2O
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