2025版高一化学必修第一册 第四章 第一节 第1课时 原子结构

第一节原子结构与元素周期表第1课时原子结构课标定向目标定位1.能运用原子结构示意图描述原子的结构,能从微观角度了解原子的核外电子排布。(宏观辨识与微观探析)2.能理解、描述和表示原子结构和核外电子排布的模型,指出模型表示的具体含义,并运用于理论模型解释或推测物质的组成、结构、性质。(证据推理与模型认知)厘清重点通过原子结构分析,认识原子核外电子的排布规律突破难点从微观角度上认识原子核外电子的运动特征,理解其排布规律学习任务一:原子的构成【必备知识·导学】[引入]随着科学的发展,“点石成金”如今已经变为现实。1941年科学家用“慢中子技术”将汞变成了金。1980年美国科学家又用氖和碳原子高速轰击铋金属靶,得到了针尖大的微量金。“点石成金”的过程中是发生了化学变化吗?其过程中原子的结构有没有变化?一、原子的结构[思考]在原子中,质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系?提示:质子数=核电荷数=核外电子数二、质量数【判对错·通教材】判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)微粒中质子数与电子数一定相等。 (×)提示:对于原子或中性分子,质子数=电子数;对于离子,质子数≠电子数。(2)相对原子质量就是质量数。 (×)提示:质量数=质子数+中子数。相对原子质量是指某原子的质量与12C原子质量的1/12的比值。(3)标准状况下,2.24L氧气含有的质子数为3.2NA。 (×)提示:氧原子含有8个质子,氧气分子含有16个质子,0.1molO2含有1.6mol质子。(4)1mol重水和1mol水中,中子数之比为5∶4。 (√)提示:重水为D2O,1mol重水含有10mol中子,1mol水中含有8mol中子,二者中子数之比为5∶4。【核心要点·归纳】1.粒子中的电性关系(1)分子或原子:质子数=核外电子数(2)阳离子Xn+:质子数=核外电子数+n(3)阴离子Xn-:质子数=核外电子数-n2.粒子中的质量关系(1)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)(2)原子的相对原子质量近似等于质量数【学力诊断·测评】1.(2022·上海学业考试)下列说法中不正确的是()A.质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)B.原子的化学性质主要由最外层电子数决定C.任何微粒的电子数和核电荷数一定相等D.某种氧原子的中子数是8,则其质量数是16,核外电子数是8【解析】选C。原子中存在质量关系,质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N),故A正确;原子的化学性质主要由最外层电子数决定,最外层电子数相同,化学性质相似,故B正确;任何微粒的电子数和核电荷数不一定相等,如NH4+的核外电子数为10,核电荷数为11,故C错误;某种氧原子的中子数是8,则其质量数是16,核外电子数=质子数=16-8=8,故[方法导引](1)在原子中,质子数一定等于核外电子数,但不一定等于中子数。(2)在任何微粒中,质子数都等于核电荷数,但质子数与核外电子数不一定相等,如阴离子(如Cl-)的质子数小于其核外电子数,阳离子(如Na+)的质子数大于其核外电子数。2.镅元素在元素周期表中的信息如图所示。下列有关镅元素的说法正确的是()A.属于非金属元素B.镅原子核外电子数是95C.相对原子质量为243gD.镅原子中质子数为148【解析】选B。题图为元素周期表中的一格,中间的汉字表示元素名称,该元素名称是镅,是“钅”字旁,属于金属元素,A不正确;该元素的原子序数为95,原子序数=原子核外电子数,则该元素的原子核外电子数为95,B正确;该元素的相对原子质量为243,相对原子质量的单位是“1”,不是“g”,C不正确;该元素的原子序数为95,原子序数=质子数,则该元素的质子数为95,D不正确。3.(2024·大连高一检测)与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是()A.HF B.F- C.Mg2+ D.NH3【解析】选B。OH-有9个质子和10个电子。HF有10个质子和10个电子,故A错误;F-有9个质子和10个电子,故B正确;Mg2+有12个质子和10个电子,故C错误;NH3有10个质子和10个电子,故D错误。学习任务二:核外电子排布【必备知识·导学】一、核外电子排布1.电子层:(1)电子层不同的能量区域表示方法数字表示法电子层数1234567字母代号KLMNOPQ能量低→高离核远近近→远(2)电子层的表示方法2.核外电子排布规律(1)能量最低原理:核外电子总是尽可能地先排布在能量较低的电子层,然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的电子层。(2)各电子层排布规律①最外层电子数不超过8个(K层为最外层时不超过2个);②次外层电子数不超过18个;③倒数第三层电子数不超过32个;④电子层第n层最多容纳2n2个电子。[结论]以上四条规律相互联系和制约,一般以少为准,如K原子为,因为尽管第四层最多可排2×42=32个,但作为最外层不能超过8个。二、原子结构模型的演变【核心要点·归纳】1.原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图(2)离子结构示意图①当主族金属元素原子失去最外层所有的电子变为离子时,电子层数减少一层,形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。如:②非金属元素的原子得电子形成简单离子时,形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。如:2.原子核外电子排布规律及其之间的关系3.10电子微粒和18电子微粒(1)10电子微粒(2)18电子微粒【学力诊断·测评】1.第三周期中,次外层电子数是最外层的2倍的元素是()A.Na B.Cl C.Si D.Al【解析】选C。钠原子的原子结构示意图为,次外层电子数是最外层的8倍,A不符合题意;氯原子的原子结构示意图为,次外层电子数是最外层的87,B不符合题意;硅原子的原子结构示意图为,次外层电子数是最外层的2倍,C符合题意;铝原子的原子结构示意图为,次外层电子数是最外层的83,D不符合题意。【补偿训练】(2023·济南高一检测)神舟载人飞船使用了砷化镓太阳能电池。砷(As)、镓(Ga)的原子结构示意图和砷元素在元素周期表中的信息如图所示。下列说法中,不正确的是()A.镓元素的原子核外有31个电子B.砷的相对原子质量为74.92C.化学反应中镓原子容易得电子D.砷是非金属元素【解析】选C。镓元素的原子核电荷数=核外电子数=31,则核外有31个电子,故A正确;周期表中元素符号下面的数值为元素的相对原子质量,则砷的相对原子质量为74.92,故B正确;化学反应中镓原子容易失电子,故C错误;砷是非金属元素,故D正确。2.已知A的原子序数是x,B-与A3+具有相同的电子层结构,则B元素的原子序数为()A.x+4 B.x-4 C.x+1 D.x-1【解析】选B。设元素B的核电荷数是y,已知A的原子序数是x,核电荷数为x,所以A3+的核外电子数等于x-3,同理B-中带有(y+1)个电子。因为B-和A3+具有相同的电子层结构,即核外电子数相同;所以x-3=y+1,即y=x-4。学情检测·素养达标1.已知某单原子离子的质子数,则可确定的是()A.中子数 B.最外层电子数C.核电荷数 D.相对原子质量【解析】选C。根据题目条件,无法确定中子数,故A错误;根据题目条件,无法知道最外层电子数,故B错误;质子数=核电荷数,故可以确定质子数,故C正确;由于不知中子数,故无法确定相对原子质量,故D错误。【补偿训练】(2023·贵州高一检测)对图示信息的分析正确的是()A.图①②对应元素形成的化合物只有一种B.图③④对应元素的简单离子核外电子排布相同C.图①③对应元素的化学性质不相似D.图①②④对应的三种元素形成的化合物水溶液呈碱性【解析】选C。①对应元素是H元素、②对应的元素是O元素,H、O形成的化合物有H2O、H2O2,故A错误;③对应元素的离子是Na+,核外有10个电子,④对应元素的离子是S2-,核外有18个电子,故B错误;H是非金属元素,Na是金属元素,化学性质不相似,故C正确;H、O、S三种元素形成的化合物是H2SO3、H2SO4,水溶液呈酸性,故D错误。2.某一价阳离子含36个电子,它的质量数为85,则该离子核内中子数是()A.46 B.48 C.85 D.36【解析】选B。某一价阳离子含36个电子,其质子数=核外电子数+电荷数=36+1=37,其中子数=质量数-质子数=85-37=48。3.关于下列五种粒子结构示意图的说法正确的是()A.①④属于不同种元素B.②⑤属于金属元素C.④⑤均具有稳定结构D.①③两种粒子可以形成化合物MgCl2【解析】选D。①④核电荷数相同,属于同种元素,故A错误;②是Na元素,属于金属元素,⑤是氦元素,不属于金属元素,故B错误;⑤是氦元素,最外层电子数是2,为稳定结构,而④粒子的最外层电子数为7,在化学变化中容易得到电子,所以为不稳定结构,故C错误;①是氯离子,③是镁离子,①③两种粒子可以形成化合物MgCl2,故D正确。4.a、b、c、d、e、f、g为七种由1~18号元素原子构成的微粒,它们都有10个电子,其结构特点如表:微粒代码abcdefg原子核数单核单核多核单核双核多核多核所带电荷数1+2-01-1-01+其中b的离子半径大于d的离子半径;c是四原子分子;e与g加热可形成c和f两种分子。试回答下列问题。(1)c分子的化学式为__________;a和e两种粒子组成化合物的化学式为__________。

答案:(1)NH3NaOH【解析】由于都是短周期元素原子构成的微粒,都有10个电子,a是单核且带1个单位正电荷的离子,则a是Na+;b是单核带2个单位负电荷的离子,则b是O2-;c是四原子分子,则c为NH3;d是单核且带1个单位负电荷的离子,则d是F-;e是双核且带1个单位负电荷的离子,则e是OH-;e与g加热可形成c和f两种分子,g是多核带1个单位正电荷的阳离子,f是多核分子,则g为NH4+、f为H2(1)由分析可知c的化学式为NH3;a为Na+、e为OH-,两种粒子构成的化合物为NaOH。(2)e与g加热形成c和f的离子方程式:__________。

答案:(2)NH4++OH-NH3↑+H2【解析】(2)e与g加热形成c和f的离子方程式:NH4++OH-NH3↑+H2O(3)a的单质与f反应