北京四中原子结构讲解

1、北京四中原子结构重点内容讲解一、原子结构原子（ ）原子组成符号含义， ，代表质子数，代表质量数，为中子数。学习中应注意掌握几个关系： 相对原子质量与质量数的关系：（）不同点： 相对原子质量：是指某原子的质量与 原子质量的 的比值。质量数： 是将原子内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加而得到的数值。由于一个质子和一个中子相对质量取近似整数值时均为，所以质量数（）质子数（） 中子数（） 。（）相同点： 质量数和相对原子质量实质上都表示原子的质量（相对质量） 。因为原子质量取决原子 核的质量（电子质量非常小，可以忽略不计） ，原子核质量取决于质子和中子的质量，由于 一个质子和一个中子的相对质量

2、取近似整数时均为， 所以相对原子质量取整数时， 在数值 上等于质子数加中子数，即等于质量数。在计算中往往将相对原子质量和质量数等同起来， 但它们是完全不同的两个概念，使用时应注意区分。粒子间的关系： 元素的种类主要由质子数目决定。元素的性质主要决定于原子的最外层电子数目； 原子的种类由质子数和中子数共同而定； 原子的质量主要由质子数和中子数而定。原子、离子（阴、阳）中质子和核外电子数关系，即电量关系： 原子中核电荷数质子数核外电子数这里要注意：在原子中存在这个等量关系，在微粒中就不定了，因为微粒包括分子、原 子、离子。在离子中质子数不等于核外电子数，例如K+、 Cl、 NH 等离子。二、原子核

3、外电子运动的特征 核外电子运动特征：（）质量很小的带负电荷的电子在很小的空间内（直径约 ）作高速运动，接近光速 （3108m/s）（）高速运动时，不能找到运动轨迹，不能准确地测量和计算出电子的确切位置。 电子云：是用来描述核外电子的运动时，好象一团带负电荷的云雾在原子核周围， 人们形象地把它叫做“电子云” 。电子云中每个黑点，仅表示一个电子在核外空间出现的一 次机会，黑点的疏密表示电子出现机会的多少，而不是电子的多少。三、核外电子排布 核外电子排布规律：分层排布电子层序数 1 2 3 45 6 7电子层符号 K L M NO P Q电子总是尽先占满能量低的电子层， 上。（）各电子层最多容纳电子

4、数目：（）最外层电子数目不超过个，（）次外层电子数目不超过 18然后由里到外， 依次排布在能量逐步升高的电子层2n2（层为最外层时，不超过个） 。，倒数第三次电子数目不超过 32 个，归根到底，核外电子排布遵循的规律是能量最低原理。电子首先应从内层填起，依次向外。核外电子排布的表示方法：（）原子结构示意图：（）电子式：即在元素符号周围用小黑点或来表示原子的最外层电子的式子。四、核素和同位素核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。同位素：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。（）同位素中“同位” 的含义：指在元素周期表中占据同一个位置的意思。 如氕、氘、 氚，即同一

5、元素的不同核素之间互称为同位素。（）同位素的性质： 在天然存在的某种元素中， 各种同位素原子个数百分含量一般是不变的； 同一种元素的 各种不同的同位素化学性质几乎完全相同，因为各同位素原子结构几乎相同（除中子数） 。 但由不同的同位素构成的物质物理性质不同。例如， H2 的沸点是 -252.4， D2 为-249.3， T2 为-248.0，所以同种元素不同同位素组成的分子混合在一起是混合物，例如：H2、 D2和 T2 混合在一起为混合物。（）同位素相对原子质量与元素相对原子质量同位素 （即某个原子）相对原子质量；是指某原子的质量与 原子质量的 的比值。例 如， 原子质量是 1.993 10-

6、26kg ，一个 Fe 原子质量为 9.28810-26kg，则该 Fe 原子相对 质量为 =55.923 。所以，同一种元素可以有几种不同的同位素（即不同的原子），各同位素的相对原子质量是不同的。元素的相对原子质量：是各同位素（即各原子） 相对原子质量的代数平均值。设某元素 各同位素（即各原子）的相对原子质量分别为M1 、M2 ，各同位素（即各原子）原子个数百分含量分别为 x1%，x2%， 则该元素相对原子质量=M1x1%+M2x2%+ ，若用同位素质量数和原子百分含量计算出的平均值为近似相对原子质量。五、例题解析：例在氢原子的电子云图中（ ）（A）一个小黑点表示一个电子（B）小黑点多的地方

7、说明电子数多（C）表示电子绕核作圆周运动（D）小黑点多的地方表示单位体积的空间中电子出现的机会多 分析：本题从多角度考查对氢原子的电子云图的理解。（ A ）一个小黑点若表示一个电子，氢的原子核外就有很多电子了，但实际上，氢原子的核外就1 个电子。（ B）小黑点多的地方表示电子在此处出现的机会多，而不是电子数多。（ C）电子运动无固定的轨道，电子在核外作无规则高速运动。由此可知，本题应选（D）。例今有 A、B两种原子， A原子的 M层比B原子的 M层少3个电子， B原子的 L 层电子数恰为 A 原子 L层电子数的 2倍。A 和 B 分别是（ ）（A） Si 和 Al （B） N 和 P （C）

8、F 和 Cl （D） C 和 Al分析： K L MA2xyB 2 2x y+3原子 B 的 M 层至少有 3 个电子，因而 L 层上的电子数必然是 8，求得 x=4 ，因此 A 原 子的L层只有 4个电子， M层上一定没电子， 即y=0，所以B原子的 M层上电子数为 3个， 因此这两个原子分别是 C和Al ，答案为（ D）。例已知阴离子 R2- 的原子核内有 x 个中子，元素的质量数为 m，则 wgR 元素完 全转化为 R2- 时，共含有的电子总数为：（） （） mol（） mol （） mol解析：根据原子组成中，可知原子核内有 （m-x） 个质子，原子核外 有（ m-x）个电子， R2-

9、中有电子（ m-x+2 ）个电子， WgR 元素的物质的量为mol，则WgR 完全转化为 2-时，共含有的电子总数为：（m-x+2）mol 。答案为。例 4由 与 Cl 和 Cl 制到的 NaCl 11.7g ，已知氯元素的相对原子质量为 35.5，求： （） Cl 的质量；（） Cl 的质量； 解析：（）根据元素相对原子质量，可以求出 Cl 与 Cl 的原子百分比。（） NaCl 的物质的量为： 0.2mol 。 Cl和 Cl 的物质的量之和为 0.2mol，依据原子百分比可知Cl为 0.15mol ，Cl为 0.05mol 。 Cl的质量为： 0.05mol 37g/mol=1.85g ，

10、Cl 的质量为： 0.15mol 58g/mol=8.7g 。参考练习已知元素的某种同位素的氯化物 RClx 为离子化合物，其中该元素的微粒核内中 子数为 y，核外电子数为 Z，则该同位素的符号为：（） （） （） （） Na+、F、 Ne 可以归为一类，与它们同类的微粒组是：（） H2O 、 Ar（） K+ 、 H3O+ （） NH3 、NH（） OH、 O2 H、D、T、 H+可以用来表示：）同一种原子；）氢元素；）化学性质不同的氢原子；）氢的四种同位素；某氖原子的质量是 ag，原子的质量是 bg，用 NA 表示阿佛加德罗常数，下列说 法中正确的是：氖元素的相对原子质量是 12a/b；Wg

11、 该氖原子的物质的量一定是 W/（aNA）mol ； 该氖原子的摩尔质量是 aNAag ；Wg 该氖原子所含质量数为 10W/a。一种微料的质子数和电子数与另一种微粒的质子数和电子数相等， 则下列两种微粒 之间的关系说法错误的是：（）它们可能是同位素；（）可能是不同分子；（）可能是一种分子和一种原子；（）可能是一种分子和一种离子；过氧化钠可与为：CO2 作用，当 0.2mol Na218O2 完全作用后，生成的 Na2CO3 的质量） 21.2g） 21.6g） 22.0g） 22.4g参考练习答案： 解析： Na2O2 与 CO2 作用的化学方程式为：2Na218O2+2CO2=2Na2CO

12、3+O2 ，在此反应中 Na2O2 既是氧化剂，又是还原剂，其 中的氧原子有一半进入 O2 中，另一半进入 Na2CO3 中，所以 1mol Na2CO3 的摩尔质量应 为 108g/mol ，依据 Na2O2 与 Na2CO3 的物质的量关系，可知 0.2mol Na2O2 生成 0.2mol Na2CO3。生成 Na2CO3 质量为： 108g/mol 0.2mol=21.6g,答案为。北京四中 一、本周内容：1、冲量和动量、动量变化。2、动量定理及应用。二、内容：1、冲量（1）定义：力与力作用时间的乘积叫做力的冲量。 表达式： （ I 为冲量）（2）冲量是力和力的作用时间的累积，是一个过

13、程量；只要有力，且作用了一段时间，冲 量就不为零。（3）冲量的单位：牛顿 ?秒（ N ?S）（4）冲量是矢量，当力的方向在力作用时间内不变时，冲量的方向与力的方向相同。（5）讲冲量时必须指明是哪个力的冲量，是某一个力的冲量，还是几个力合力的冲量。并 指明哪一个过程。2、动量：（1）定义：运动物体的质量和速度的乘积叫动量。表达式： （ P 为动量）（2）动量是描述物体运动状态的物理量。是状态量。由二个因素m、 v 决定，又是相对量。（3）动量的单位：千克 ?米 /秒（ kg?m/s）（4）动量是矢量；方向与速度方向相同。（5）动量不是描述物体运动快慢的物理量， 虽然与速度有关， 但是与速度的物理

14、意义不同， 不是速度越大，物体动量越大； v 大但 m 小， P可以很小； v 小 m 大 P可以很大。3、动量变化： （ P1为初动量， P2为末动量）（ 1）末动量与初始动量的矢量之差为动量的增量，或动量的变化。（2） 是矢量，有大小和方向，运算遵守平行四边形法则。例 1、物体静止在水平面上，受到与水平成37 大小为 250N 力的作用下开始运动，物体质量 m=20kg ，与水平面之间动摩擦因数 =0.4 ， g 取 10m/s2，求：（ 1）经过 2 秒；物体所受 各力的冲量； （ 2）物体所受合力的冲量。解：对物体进行受力分析：受四个力重力 G 外力 F、支持力 N，滑动摩擦力 f 。

15、 （1）重力的冲量 IG=mg ?t=20102=400N?S，方向竖直向下。外力 F 冲量 IF=F ?t=250 2=500N ?S，方向与水平成 37斜向上。 弹力 N 冲量 IN=N ?t，而 N=G-F ?sin37 =50N ，则 IN=50 2=100N?S，方向竖直向上。 摩擦力 f 冲量： If=f ?t而 f=N=0.450=20N，则 If=20 2=40N ?S，方向水平向左。 （2）物体所受合外力： F合=F ?cos37-f=250 -20=180N ，则合外力的冲量 I 合=F 合 t=180 2=360N ?S。例 2、同一高处以相同的速率抛出三个质量相同的小球

16、；a 球竖直上抛， b 球竖直下抛， c 球水平抛出，不计空气阻力则：A、落地时三球的动量都不相同。B 、从抛出到落地， ab 两球有相同的动量变化。 C、从抛出到落地，三球所受冲量都不同。 D、从抛出到落地，三球所受冲量都相同。解： a 球竖直上抛，根据匀变速运动规律，其落地速度大小，那么它落地动量 ，方向竖直 向下。b 球竖直下抛，根据匀变速运动规律，其落地速度大小 ，它落地时动量大小为 ，方向竖直 向下。c 球平抛运动，设其落地时，速度 vc 与水平成 角，其大小为，其动量 ，方向与水平成 角。可以看出 a、 b 两球落地时动量相同， c 球动量大小和它 们相等，但方向不同，故 A 选项

17、是错误的。三球从抛出到落地所用时间不同 tatctb 三个小球的冲量： Ia=mgta 、 Ib=mgtb 、 Ic=mgtc 则 IaIcIb ，故选项 C是正确的， D 是错误的。从抛出到落地， a、b 两球的动量变化矢量图如图所示：设初速度为v0、末速度为 vt、可以看出， a、b两球的动量变化 PaPb故 B选项是错误的。4、动量定理：一个质量为 m 的物体，初始速度为 v1 ，在恒力 F 作用下，经过时间 t 速度变为 v2 ，则物体 所受冲量与动量的关系为F?t=mv2-mv1 （1）动量定理描述力对时间的累积效果，物体所受合外力的冲量等于它动量的增量（或变 化量）（2）动量定理是

18、矢量方程，式中 I 表示物体受到所有外力冲量的矢量和，或等于合外力的 冲量， P 为物体的动量增量，方向与合冲量方向一致。（2）动量定理研究的对象是质点。例 3、一个质量为 60kg 的杂技演员练习走钢丝时，使用安全带，当此人走到安全带上端的 固定点正下方时不慎落下，下落 5m 时安全带被拉直，此后又经过 0.5S 的缓冲，人的速度 变为零，求这 0.5S内安全带对人的平均拉力多大？（ g=10m/s2 不计空气阻力） 解： 人从固定点下方落下可视为自由落体运动，下落 5m 时的速度为 v1，根据匀变速直线运动规律：v12=2gh ， 此后人将受到重力和安全带的拉力作用做变速运动，历时0.5S

19、，其动量由 mv1 变为 0。设竖直向下方向为正方向，安全带对人平均拉力为F，根据动量定理：（mg-F ） t=0-mv1解：此题也可以研究全过程，开始人的动量mv0=0 ，自由下落，然后缓冲过程受到重力和安全带的平均拉力 F，自由下落的时间设为 t1 ，缓冲时间设为 t2。设竖直向下为正方向，根据动理定理：初动量 mv0=0 ，末动量 mvt=0mg（t1+t2）- F?t2=0-0则例 4、两个质量相等的木块 A 和 B 并排放在光滑水平面上，处于静止。一颗子弹水平穿过 两个木块，设子弹穿过两木块所用的时间分别为 t 和 1.5t。木块对子弹的阻力恒为 f，则子 弹先后穿出 A、B 后，A

20、、B 的速度之比为A、2：3B、1： 3C、1：4D、1： 2解：子弹进入 A 木块，受到恒定阻力 f 后做匀减速运动，直至穿过 A ，历时 t；同时 A 、 B 受到 f 的反作用力一起从静止开始做匀加速运动，当子弹穿过 A 时，设速度为 vA ，此时， A 、B 有共同速度，而后子弹进入 B，继续受阻力做匀减速运动， B 物体继续做匀加速运动， A 物体则以速度 vA 做匀速运动。设子弹穿出 B 物体时， B 的速度为 vB ，根据动量定理：设正方向与子弹运动方向同，子弹穿过A 研究 AB ， f?t=2m ?vA-0 子弹穿过 B，研究 B， f?1.5t=mvB-mvA 由二式可得 ，则选项 C 是正确的。三、课后练习：1、如图所示，一个物体在与水平方向成角的拉力 F 的作用下匀速