《高中化学》专题2第3单元人类对原子结构的认识

专题2研究物质的基本方法第三单元人类对原子结构的认识内容索引学习目标活动方案课堂反馈学习目标1.认识原子结构，认识化学是在原子、分子水平上研究物质的组成、结构、性质、变化及其应用的一门基础学科。2.知道元素、核素、同位素的含义。3.了解原子核外电子的排布。4.以原子结构模型为例，能从宏观和微观结合的视角理解原子结构模型提出的证据，初步形成模型建构的认知方式。活动方案早期的模型就是道尔顿所假设的原子模型，他提出：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。英国的物理学家汤姆生也提出了原子模型，他认为：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和正电荷，从而形成了中性原子。英国籍新西兰的物理学家卢瑟福在1911年提出进一步的原子模型，他提出的观点是：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。活动一：原子结构理论的发展丹麦的物理学家玻尔于1913年引入量子论观点，提出了一种关于原子的模型，他的观点是：电子在原子核外空间的一系列稳定的轨道上绕核做高速运动，每个轨道具有一个确定的能量值，核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。在现代科技仪器的帮助下，人们已经可以模拟出最相近的原子结构模型，现在普遍认为电子云模型是最真实的原子模型描绘，电子云结构认为：原子核占据了原子的主要重量，并且在它的周围，电子时时刻刻在围绕着原子核做着无规则的运动。如今，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。电子云结构思考：你认为科学理论在发展过程中一直都是正确吗？【答案】

模型本质上是科学家描述事物的原型，解释和预测未知现象的一种思维方式，广泛应用于科学发现和发明的过程中。从原子结构模型的发展历程可以看出，科学家通过不同的实验收集各种证据，从而提出原子结构模型，并不断修正模型。科学家在一定时期建构的模型不是绝对的、一成不变的，而是依据知识的积累、方法和技术的更新、实验证据的不断完善而动态发展的。1.原子是由原子核(nucleus)和核外电子(electron)构成的，原子的质量几乎都集中在原子核上。绝大多数原子核由带正电荷的质子(proton)和不带电荷的中子(neutron)构成。一个原子的核内质子数和核外电子数相等，所以原子是电中性的。活动二：了解原子核的构成2.学习元素、核素、质量数。

元素：元素是具有相同质子数一类原子的总称，即同一种元素的原子具有相同的质子数。核素：同一种元素的原子质子数相同，中子数不一定相同。氢元素在自然界存在三种氢原子，原子核内部都含有1个质子，中子数分别为0、1、2。其中氘称为重氢(D)，氚称为超重氢(T)，它们是制造氢弹的原料。人们把具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。氢元素三种核素的原子结构模型质量数：原子的质量主要由构成原子核的质子和中子的数目决定的，可用质量数衡量其相对大小。将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值称为质量数。根据下表总结出质子数、中子数和质量数的关系。【答案】

填表略。质量数常用质子数与中子数之和表示。质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

3.1910年英国化学家索迪提出假说：化学元素的原子存在着相对原子质量不同，而化学性质相同的变种，这些变种应处于周期表的同一位置上，称为同位素。研究表明，质量较大的核素往往容易发生衰变，变成质量较小的核素，同时放射出某种射线或粒子流。卢瑟福轰击金箔实验所用的α粒子就是放射性同位素衰变时放射出的氦原子核。同位素的六同三不同讨论：(1)元素、核素、同位素之间有什么关系？【答案】

元素是具有相同核电荷数的同一类原子的总称，同种元素可包含多种不同的核素。核素是具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子。同位素是质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素的互称。(2)举例同位素有哪些应用？【答案】

氢元素的三种核素中只有D、T可以用于制造氢弹；碳元素的三种核素中，12C用于标定相对原子质量和阿伏加德罗常数，14C用于考古，可判断出土文物的年代；铀元素的多种核素中，只有235U可用于制造原子弹，其他的U核素不可以。1.核外电子分层排布。经过长期研究，人们发现，含多个核外电子的原子中，电子运动的主要区域离核有远有近，在离核较近的区域运动的电子能量较低，在离核较远的区域运动的电子能量较高，可以认为电子在原子核外是分层排布的。人们把核外电子运动的不同区域看成不同的电子层，各电子层由内向外的序数n依次为1、2、3、4、5、6、7……分别称为K、L、M、N、O、P、Q……电子层。右图中核外电子是怎样排布的？【答案】

核外电子分层排布。活动三：探究原子核外电子的排布几种原子的核外电子排布2.探究核外电子排布规律。分析下表中稀有气体元素的核外电子排布，结合教材，总结核外电子排布有哪些规律。元素各电子层的电子数KLMNOP2He(氦)2

10Ne(氖)28

18Ar(氩)288

36Kr(氪)28188

54Xe(氙)2818188

86Rn(氡)281832188【答案】

原子核外各电子层最多能容纳的电子数是一定的，而且电子在原子核外排布时，总是尽量先排在能量最低的电子层，即最先排K层，当K层排满后，再排L层等。原子核外各电子层最多能容纳的电子数为2n2，最外电子层最多只能容纳8个电子(K层为最外层时，最多只能容纳2个电子)。稀有气体元素原子中最外电子层都已经填满，形成了稳定的电子层结构。例如，钠原子核外的11个电子分别处于K、L、M电子层中，排布在最外电子层(M层)的1个电子能量最高。3.观察钠原子的结构示意图。钠原子的结构示意图画出1～18号元素的原子结构示意图。【答案】

略4.请从原子结构角度提出可能的观点，解释镁原子与氧原子形成氧化镁的过程。【答案】

5.根据MgO的形成，你能得出活泼金属原子与活泼非金属原子在化学反应中得失电子与核外电子之间有什么关系？【答案】

钠、镁、铝等活泼金属原子的最外层电子数较少，与活泼非金属反应时容易失去电子，形成稳定的电子层结构；氧、氟、氯等活泼非金属原子的最外层电子数较多，与活泼金属反应时容易得到电子，形成稳定的电子层结构。6.填写下表。元素化合价原子最外层电子数目失去(或得到)电子的数目Na

Mg

2

O

6

Cl－1

元素化合价与元素最外层电子数有什么关系？【答案】

填表略。在活泼金属与活泼非金属的反应中，金属元素的原子失去电子，表现为正化合价，非金属元素的原子得到电子，表现为负化合价。金属元素化合价一般等于最外层电子数，非金属的负化合价＝最外层电子数－8，非金属的最高正化合价等于最外层电子数(O、F除外)。课堂反馈2451379681.已知最外层电子数相同的原子具有相似的化学性质。下列原子中与氧原子化学性质相似的是(

)D2451379682.原子结构模型的演变：①道尔顿实心球式原子模型；②卢瑟福行星运转式原子模型；③汤姆生葡萄干面包式原子模型；④近代量子力学原子模型；⑤玻尔轨道式原子模型。下列排列符合历史演变顺序的是(

)A.①③②⑤④ B.①②③④⑤C.①⑤③②④ D.①③⑤④②A245379683.(2024南通如皋调研)镁常用于制作合金。镁在元素周期表中的信息如图所示。下列有关说法正确的是(

)B.镁的最高化合价为＋2C.镁的相对原子质量为12 D.氧化镁的化学式为Mg2O31245379681【答案】

B245379681D245379681【解析】

碳原子核内有6个质子，原子核内应为＋6，最外层电子数为4，B错误。B245379686.(2023南通期末)雷雨闪电时空气中有O3生成。下列说法正确的是(

)A.O2与O3互为同位素B.标准状况下3.36LO2与4.8gO3含有相同的分子数C.O2转化为O3时分子总数增多D.等质量的O2和O3含有相同的质子数1【解析】

同位素指质子数相同，中子数不同的原子，不是单质，A错误；前者物质的量为0.15mol，后者物质的量为0.1mol，分子数不同，B错误；3O2===2O3，分子数减小，C错误；两者原子数相同，质子数相同，D正确。D245379687.核外电子是有规律地进行排布的，它们分层排布在K、L、M、N、O……层上，下列叙述正确的是(

)A.K层上容纳的电子数只能是2个

B.K层上容纳的电子数可以超过2个C.L层上最多只能容纳8个电子

D.最外层上容纳的电子数可以超过8个1【解析】K层上容纳的电子数最多是2个，A、B错误；L层上最多只能容纳8个电子，C正确；最外层上容纳的电子数不超过8个，D错误。C245379688.某元素的核外有三个电子层，其最外层电子数是次外层电子数的一半，则此元素是(

)A.S

B.C

C.Si

D.Cl1【解析】

根据题意推出该元素的核外电子数依次为2、8、4，该元素为硅元素。C245379689.观察下列A、B、C、D、E五种微粒(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。(1)上述结构示意图中，表示离子的是____________________(填微粒符号，下同)，表示原子的是____________________。1【解析】A、B、C、D、E五种微粒分别为O2－、Ne、Na、Mg2＋、Cl。题述结构示意图中，表示离子的是O2－、Mg2＋，表示原子的是Ne、Na、Cl。O2－、Mg2＋Ne、Na、Cl24537968(2)B、C、E三种微粒中性质最稳定的是________，最容易失去电子的是________，最容易得到电子的是________。

1【解析】

稀有气体元素原子性质最稳定，所以B、C、E三种微粒中性质最稳定的是Ne；最外层电子数越少，越容易失电子，最易失电子的是Na；最外层电子数越多(但小于8)越容易得电子，最易得电子的是Cl。NeNaCl245379