2024年新高一化学暑假讲义讲义17 原子结构（学生版）

第十七讲原子结构1.了解原子结构模型的演变，认识原子的结构。2.能归纳多电子原子中核外电子排布的规律，并能根据规律用原子结构示意图表示1~20号元素源子的拨外电子带布。3.了解核素、同位素的概念以及同位素的应用，体会化学在人类发展中的价值。一．原子结构的认识历程（1）道尔顿模型（1803）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。（2）汤姆孙原子模型（1904）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。（3）卢瑟福原子模型（1911）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（4）波尔模型（1913）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（5）电子云模型：现代物质结构学说，电子在原子核很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物质不同，没有确定的轨道。二．原子结构1.原子的构成（1）构成原子eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(质子（相对质量近似为1，带一个单位正电荷）,中子（相对质量近似为1，不带电荷）)),核外电子（带一个单位负电荷）))原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(电中性原子中)（2）质量数：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。（3）原子结构的表示方法：表示一个质量数为A，质子数为Z的X原子，如表示一个质量数为16，质子数为8的氧原子。质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)2.核外电子排布规律（1）核外电子的分层排布电子层：在含有多电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层（有人把这种电子层模型比拟为洋葱式结构）。分别用n=1，2，3，4，5，6，7或K、L、M、N、O、P、Q来表示从内到外层电子。 （2）核外电子排布规律①能量关系各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高②数量规律第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。次外层最多能容纳的电子数不超过18个。倒数第三层不超过32个（3）原子(离子)结构的表示方法，如下所示原子结构示意图中，核内质子数=核外电子数，而离子结构示意图中，二者则不相等。如：（4）原子核外电子排布规律的应用①确定元素的种类：根据原子核外电子排布的某些特点可以确定元素的种类，注意1～20号元素原子结构的特殊关系。特殊关系元素最外层电子数等于次外层电子数的一半Li、Si最外层电子数等于次外层电子数Be、Ar最外层电子数等于次外层电子数的2倍C最外层电子数等于次外层电子数的3倍O最外层电子数等于次外层电子数的4倍Ne最外层电子数等于电子层数H、Be、Al最外层有1个电子H、Li、Na、K最外层有2个电子He、Be、Mg、Ca内层电子数之和是最外层电子数2倍的元素Li、P电子总数为最外层电子数2倍的元素Be②推断元素的性质元素最外层电子数得失电子能力化学性质主要化合价稀有气体元素8(He为2)一般不易得失电子较稳定，一般不参与化学反应－金属元素＜4易失电子金属性只有正价非金属元素≥4易得电子非金属性既有正价又有负价三．“10电子”“18电子”的等电子粒子①利用元素排布寻找“10电子”微粒的方法②利用元素排布寻找“18电子”微粒的方法四、核素1.元素：元素是具有相同质子数（核电荷数）的一类原子的总称。同种元素不同原子的原子核中质子数相同，中子数不一定相同。2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。3.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。如：氢元素的同位素：1H、2H、3H氢元素的原子核原子名称原子符号(eq\o\al(A,Z)X)质子数(Z)中子数(N)10氕eq\o\al(1,1)H11氘eq\o\al(2,1)H或D12氚eq\o\al(3,1)H或T（1）同位素的特征①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；物理性质略有差异。②在天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。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计算出来的平均值。如氯元素有和两种天然、稳定的同位素，氯元素的相对原子质量计算方法如下：氯元素的核素核素的百分比75.77%24.23%核素的相对原子质量34.96936.966元素的相对原子质量34.969×75.77%+36.966×24.23%≈35.453(2)同位素的用途：①eq\o\al(14,6)C在考古工作中用于测定文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹。③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。注意：同位素之间的变化为物理变化。同位素之间化学性质几乎完全相同。4.联系1．下列四位科学家中，首先提出原子有核结构模型的是A．卢瑟福 B．波尔 C．汤姆生 D．道尔顿2．下列有关原子或离子的结构示意图表示正确的是A． B． C． D．3．我国探月“嫦娥工程”已启动，人类探月的重要目的之一是勘察、获取地球上蕴藏量很小而月球上却极为丰富的核聚变燃料3He，以解决地球能源危机。关于3He的叙述正确的是A．含有3个质子，没有中子 B．1个3He原子的质量是3gC．He元素的相对原子质量是3 D．是4He的同位素4．下列关于的说法错误的是A．质量数为137 B．核内由82个中子C．核外有55个电子 D．核内有82个质子5．据报道，某些建筑材料会产生放射性同位素氡，从而对人体产生伤害，该同位素原子的中子数和质子数之差是A．50 B．86 C．136 D．2226．医学上用尿素[13C]呼气试验诊断幽门螺杆菌感染，该试验比14C呼气试验更安全。下列关于13C的说法不正确的是A．13C和14C互为同位素B．用14C断代法可对文物进行年代测定C．13CO2的摩尔质量为44g/molD．C核素的中子数为77．下列叙述不正确的是()A．在多电子原子里，核外电子的能量不同B．原子核外的电子按其能量不同分层排布C．电子的能量越低，运动区域离核越远D．M层电子的能量大于L层电子的能量8．下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法正确的是A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数B．微粒Na+、Mg2+、O2-具有相同的电子层结构C．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素D．Ca2+的质子数比核外电子数少29．关于的描述，下列正确的是A．该微粒核外有Z个电子 B．该微粒核外有A个电子C．该微粒核外有Z+n个电子 D．该微粒核外有Z-n个电子10．完成下列问题：(1)10Be和9Be___________。A．是同一种原子B．具有相同的中子数C．具有相同的化学性质D．具有相同的核外电子排布(2)有下列微粒或物质：①O、O、O②H2O、D2O③石墨、金刚石④H2、D2、T2⑤H、D、T⑥K、Ca、Ar，回答下列问题：a．互为同位素的是___________；b．互为同素异形体的是___________；c．①⑤⑥中共有___________种核素，共___________种元素。(3)D2O的摩尔质量为___________，相同质量的D2O与D2O所含中子数之比为___________。(4)电解相同质量的H2O和D2O时产生的氢气在同温同压下体积之比为___________，质量之比为___________。1．已知有b个中子，核外有a个电子。表示R的原子符号正确的是（）A． B． C． D．2．H、D、T2、H2和H+，表示A．不同的氢元素 B．互为同位素C．由氢元素组成的不同微粒 D．由氢元素组成的不同分子3．下列说法正确的是（）A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等4．已知一个原子的质量数等于其质子数和中子数相加，若R原子核内共有x个中子，R原子的质量数为A，则a克RO3中含有质子的物质的量为A．（A﹣x+24）mol B．（x+24）molC．（A﹣x）mol D．（A﹣x）mol5．某粒子的结构示意图为，关于该粒子的说法不正确的是A．核外电子数为18 B．核外有3个电子层C．属于带负电荷的粒子 D．在化学反应中易得电子6．已知氮原子的质量数为14，则在NH3D+中，电子数、质子数、中子数之比为A．10∶7∶11 B．11∶11∶8 C．11∶10∶8 D．10∶11∶87．随着科学技术的不断进步，研究物质的手段和途径越来越多，人们陆续发现N、H3、O4、C60等物质。下列有关说法中，正确的是（）A．N中含有36个电子 B．O2与O4互为同位素C．C60的摩尔质量为720 D．H2与H3互为同素异形体8．氯元素的天然同位素有35Cl和37Cl。氯元素的相对原子质量为35.45，则天然氯元素中35Cl和37Cl的原子数目之比约为A．3:1 B．1:3 C．3:2 D．4:19．下列各组微粒互为同位素的是（）①和②和③和④和⑤和A．①② B．③⑤ C．④ D．②③10．下列说法中不正确的是①质子数相同的粒子一定属于同一种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同，电子数也相同的两种粒子，不可能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不一定是同一种元素的原子⑤一种元素不可以形成不同的单质⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数A．①②⑤⑥ B．①②④⑤ C．②③⑤⑥ D．③④⑤⑥11．某微粒A的结构示意图如下：(1)若X=8，则此阴离子与图中带一个正电荷的阳离子形成一种常见化合物的化学式是_______。(2)1mol微粒A含有10mol电子，下列微粒各1mol，也含有10mol电子的有：_______(填序号)①CH4②H2O2③HF④Al3+⑤C