2.3.2 原子结构的模型-离子、同位素（解析版）

2020年浙教版八年级下科学同步学习精讲精练第2章微粒的模型与符号2.3-2原子结构的模型——离子、同位素目录 1 3 5 8 10一、带电的原子——离子1.离子带电的原子或原子团。原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的原子集团。在许多化学反应中作为一个整体参加反应。2.离子的分类(1)阳离子：带正电荷的原子或原子团。(2)阴离子：带负电荷的原子或原子团。3.离子的形成一般来说，金属原子容易失去最外层电子变成阳离子，非金属原子容易得到电子变成阴离子。【注意】(1)离子同分子、原子一样，也是构成物质的一种基本粒子。(2)原子变为离子后元素种类不变。因为其质子数不变，改变的是电子的数目。即在离子中，核电荷数=质子数≠核外电子数。(3)离子形成化合物的过程：原子在一定的条件下发生电子的得失，从而形成阴、阳离子，阴、阳离子因所带电荷不同而相互吸引形成化合物。(4)原子的化学性质主要是由最外层电子数决定的，在化学反应中，原子核不变，改变的只是核外电子。4.原子与离子的比较原子离子阳离子阴离子结构关系质子数=电子数质子数>电子数质子数<电子数电性呈电中性带正电带负电互转化原子和离子的原子核相同，原子得、失电子后形成阴、阳离子阳离子原子阴离子5.氯化钠的形成钠在氯气中燃烧时钠原子失去1个电子形成带正电荷的钠离子，氯原子得到1个电子形成带负电荷的氯离子，带相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成了电中性的氯化钠。二、同位素1.元素的概念具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子总称为元素。【拓展】早在1803年10月，在曼彻斯特文学和哲学学会的一次活动中，道尔顿第一次提出了原子的概念，讲述了他的原子论。由此可归纳为三点关于元素和原子的结论：①元素是由非常微小、不可再分的微粒——原子组成，原子在一切化学变化中不可再分，并保持自己的独特性质。②同一元素所有原子的质量、性质都完全相同，不同元素的原子质量、性质各不相同。原子质量是每一种元素的基本特征之-③不同元素化合时，原子以简单整数比结合。道尔顿有“近代化学之父”之称，是近代化学的奠基人。道尔顿的原子论开辟了从微观世界识识物质及其变化的新纪元。现在原子的存在已被实验所证实。借助扫描隧道显微镜已经能看到原子的图像。【说明】元素概念中的“一类原子”包括：(1)质子数相同、中子数不同的同位素原子，如、、.(2)质子数相同化合价不同的元素，如0、+1、+3、+5、+7、-1价的氯元素。(3)质子数相同的单核粒子，如Cl-与Cl原子都属于氯元素。(4)元素只论种类，不讲个数。2.同位素（1）同位素概念：原子中核内质子数相同、中子数不同的同类原子互为同位素。元素是同位素原子的总称，同位素原子是一种元素的不同种原子，即原子的“孪生兄弟”。同位素原子有“三相同三不同”，三相同是：质子数相同、电子数相同、化学性质相同；三不同是：中子数不同、原子质量不同、物理性质不同。（2）同位素的应用：同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如：质谱分析中，用稳定同位素原子作为示踪原子，核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力，利用放射性同位素对一些脏器进行扫描，诊断肿瘤等疾病，根据放射性同位素的半衰期进行古董鉴定。注意：①具有相同质子数的微粒(或粒子)不一定是同位素。②元素概念中必须强调的是“原子”。③元素属于宏观概念，表述时只能说“物质由某种或某些元素组成”。3.元素、同位素的比较项目元素同位素概念具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子称为元素具有相同质子数和不同中子数的同一元素的不同原子互称同位素研究范围核电荷数(即质子数)相同的一类原子|同一种元素中，中子数不相同的原子特性具有相同质子数，其带的电荷数可以不同，具有的化合价可以不同，所以具有的性质也不同原子的质子数相同而中子数不同，所以质量数不同，但同价态的同位素化学性质几乎完全相同实例如：Fe、Fe2+、Fe3+为铁元素，、、、、、、为氮元素，其物理性质和化学性质都不同如：、、——氢元素三种同位素化学性质几乎相同1.元素与原子的比较项日元素原子概念具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。一种元素可含几种原子，如氢元素包含、、三种原子化学变化中的最小粒子种类确定由核内质子数确定由质子数和中子数确定区别宏观概念：只讲种类，不讲个数，没有数量多少的含义微观概念：既讲种类，又讲个数，有数量多少的含义使用范国用于描述物质的宏观组成，如水由氢、氧两种元素组成用于描述物质的微观构成，如1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成联系元素与原子是总体与个体的关系，原子是元素的个体，是构成和体现元素性质的最小粒子。在化学反应中，元素种类、原子种类和原子个数均不发生变化【例1】(2019无锡调研)2015年5月上旬，一枚用于探伤的放射源铱-192(其原子中含有77个质子和115个中子)在南京丢失，引起了社会的广泛关注。下列有关说法中正确的是（）A.该原子的核电荷数为77B.该原子中一共含有192个粒子C.该原子的核外有115个电子D.该原子的相对原子质量为192g【答案】A【解析】已知铱原子中含有77个质子，在原子中，核电荷数=质子数=核外电子数，则该原子的核电荷数为77，核外有77个电子，A项正确、C项错误；该原子中一共含有269个粒子(77个质子、77个电子和115个中子)，B项错误；相对原子质量=质子数+中子数，则该原子的相对原子质量=77+115=192，相对原子质量的单位是“1”不是“g”，常省略不写，D项错误。2.应用“四数一量”分析原子结构（1）“四数一量”原子：核电荷数=质子数=核外电子数；近似相对原子质量(第七节学习)=质子数+中子数。①“核电荷数”指原子核所带的电荷数，即质子所带电荷数之和。②并非所有原子核中都含有中子，如没有中子。一般地：质子数中子数。③化学变化过程中，原子核不发生变化，即质子数和中子数不发生变化。（2）分析同位素原子种类质子数中子数电子数相对原子质量1011111212136661267613146C68614【例2】已知每个电子的质量约为每个质子(或中子)质量的。下表列举了几种原子的质子数、中子数、电子数和相对原子质量的数据，通过此表，可总结出“在原子中质子数等于电子数”。还能总结出：原子种类质子数中子数核外电子数相对原子质量氢1011碳66612氧88816钠11121123铁26302656（1）；（2）；（3）；（4）。【答案】(1)数值上，原子的相对原子质量等于质子数和中子数之和(2)质子数不同，原子种类不同(3)原子核中不一定有中子(4)质子数不一定等于中子数(5)原子质量主要集中在原子核上(任选4个，其他合理答案均可)【常考1】离子的形成【例1】(2019崇阳期末)如图是三种微粒的结构示意图，有关它们的说法正确的是（）A.它们的最外层电子数相同B.它们都属于金属元素C.它们属于同种元素的微粒D.它们都是原子【答案】A【解析】根据三种微粒的结构示意图分析，当质子数=核外电子数，为原子；质子数>核外电子数，为阳离子；质子数<核外电子数，为阴离子；由微粒的结构可知，它们的最外层电子数相同，故A选项说法正确。由三种微粒的结构示意图可知，第一个的质子数是8，属于氧元素，是非金属元素；第二个质子数是10，属于氖元素，属于非金属元素；第三个是质子数是13，属于铝元素，是金属元素，故B选项说法错误。由三种微粒的结构示意图可知，三种微粒的质子数不同，属于不同种元素的微粒，故C选项说法错误。由三种微粒的结构示意图可知，在第一、三个微粒中质子数≠电子数，不是原子，故D选项说法错误。【例2】(2019行唐月烤)关于钠原子(Na)和钠离子(Na+)的叙述中判断正确的是（）①核电荷数相同②核外电子数相同③钠离子(Na+)较稳定④核内质子数相等A.①②③B.①③④C.①②④D.②③④【答案】B【解析】原子和离子之间可以互相转化，①钠原子失去最外层的1个电子形成钠离子，核电荷数不变，钠原子和钠离子具有相同的核电荷数，故此说法正确。②钠原子失去最外层的1个电子形成钠离子，钠原子和钠离子的核外电子数不同，故此说法错误。③钠原子失去最外层的1个电子形成钠离子，最外层达到8个电子的稳定结构，所以钠离子(Na+)较稳定，故此说法正确。④钠原子失去最外层的1个电子形成钠离子，核内质子数不变，钠原子和钠离子具有相同的质子数，故此说法正确。【常考2】元素、原子、分子、离子的区别【例3】一种元素与另一种元素的本质区别是（）A.原子的最外层电子数不同B.原子的质子数不同C.原子的电子层数不同D.原子的中子数不同【答案】B【解析】元素是具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。所以质子数是划分元素种类的标准，质子数相同的原子(或单核离子)都属于同一种元素，相反，质子数不同的原子(或单核离子)不属于同一种元素。【例4】下列有关分子、原子和离子的说法正确的是（）A.分子是化学变化中最小的粒子B.带电的原子才叫离子C.分子的质量总比原子质量太压D.分子、原子、离子都能直接构成物质【答案】D【解析】带电的原子或原子团都叫作离子，故选项B的说法是错误的；另外分子是保持物质化学性质的最小粒子，在化学变化中分子可以再分成原子，故选项A是错误的；分子与构成它的原子相比，体积和质量都比原子大，但是如果任意原子与分子比较，则分子不一定总比原子大，故选项C是错误的；有的物质由分子构成，有的物质则直接由原子构成，也有的物质由离子构成，故选项D的说法是正确的。【方法归纳】分子原和离子既有区别又有联系，原子可以构成分子，也可以直接构成物质；原子失去或得到电子就变为离子，当然离子也可以是带电的原子团；离子也可以直接构成物质。【常考3】同位素【例5】如图所示为氢的三种同位素，比较它们的结构可以得出的结论是()A.同位素原子的质子数不同B.同位素原子的电子数不同C.同位素原子的质子数相同，但中子数不同D.同位素原子的质子数相同，但电子数不同【答案】C【解析】同位素原子是同种元素的不同种原子。说它们是同种元素是因为质子数相同，说它们是不同种原子，是因为中子数不同。【例6】下列属于同位素的是（）A.气和氚B.红磷和白磷C.氢气和氧气D.钠原子和钠离子【答案】A【解析】同位素是指原子中核内质子数相同、中子数不相同的同类原子的统称，是微观概念，而选项B和C都属于宏观物质，故都不属于同位素，选项D则是原子和离子，与同位素概念不符，故也是错的，所以本题的正确答案为A。【易错】易错选B。错选的原因是对同位素的概念理解不够透彻。【热点题型1】元素、同位素【例7】(温州中考)氚是氢的一种同位素，氚原子含有1个质子和2个中子。下列示意图能正确表示氚原子结构的是（）【答案】A【解析】原子由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，原子核是由质子和中子构成的，核外电子绕着原子核做高速运动，且原子中，质子数=核外电子数。氚原子核内含有1个质子、2个中子，核外有1个电子，符合题意的原子结构是A。【方法归纳】元素与同位素的辨析原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子：氧-16、氧-17、氧-18的质子数均为8，中子数分别为8、9、10，因此它们都属于氧元素，不同的是其核内的中子数。【题型2】离子【例8】(海南中考)下列微粒结构示意图中，表示阴离子的是（）【答案】A【解析】当核内质子数=核外电子数时，表示的是原子；当核内质子数<核外电子数时，表示的是阴离子；当核内质子数>核外电子数时，表示的是阳离子。A中微粒的核内质子数是17，核外电子数是18，因此A表示的是阴离子。【方法归纳】粒子种类的辨析1.一种元素的原子变成离子时（）A.一定失去电子B.一定得到电子C.有可能得到电子，也有可能失去电子D.既不得到电子，也不失去电子【答案】C【解析】离子是由原子得失电子转变而来的，原子得到电子形成阴离子，原子失去电子形成阳离子.2.决定元素种类的是（）A.电子数B.质子数C.中子数D.最外层电子数【答案】B【解析】元素种类由原子的核电荷数(即核内质子数)决定，与中子数、电子数、最外层电子数无关.3.一种粒子的原子核内含有n个质子，核外共有n+1个电子，则该粒子一定属于（）A.原子B.分子C.阴离子D.阳离子【答案】C【解析】核外电子比核内质子多一个，说明是得电子，则为阴离子。4.下列关于同位素原子在医学、农业、环保等方面的应用的说法，错误的（）A.在医学上同位素主要用于显像、诊断和治疗，另外还包括医疗用品消毒、药物作用机理研究和生物医学研究B.同位素的辐射育种技术为农业提供了改进质量、增加产量的多种有效手段C.同位素在测定从工厂排放出来的温室(效应)气体的途径及其被植物同化方面起了重要的作用，从而增加了我们对CO2带来的环境冲击的了解D.当前在大多数应用中，同位素技术已被现有可更替的技术所取代【答案】D【解析】同位素技术成为研究生物物质代谢、遗传工程、蛋白质合成和生物工程等不可缺少的技术之一.5.科学家发现某些原子具有放射性，即原子能自动地放射出一些固定的粒子.据此推断，当一种元素的原子经过放射变化后，结果变成了另一种元素的原子.它一定是放射出了（）A.电子B.中子C.质子D.该原子的原子核【答案】C【解析】元素的种类由原子核内质子数所决定，当一种元素的原子经过放射变化后，结果变成了另一种元素的原子，则一定是质子数发生变化.6．参考如图中物质的微观结构示意图，其中由离子构成的物质是()【答案】C【解析】原子可以构成物质，金属（铜）、大多数固态非金属单质（金刚石、硫磺）、稀有气体等由原子构成；有些物质是由分子构成的，气态的非金属单质和由非金属元素组成的化合物，如氢气、水、干冰等；有些物质是由离子构成的，一般是含有金属元素和非金属元素的化合物，如氯化钠。7．关于下列“两个原子的谈话”的说法错误的是()A．当原子失去一个带负电的电子后，它就变成了带一个正电荷的离子B．当原子得到一个带负电的电子后，它就变成了带一个负电荷的离子C．我带上正电荷比原来更稳定了D．我带上负电荷比原来更活泼了【答案】D【解析】原子得失电子后就变成了离子，变得更加稳定。8．下表微粒中，是阳离子的是____________，互为同位素的是____________(填字母)。组别质子中子电子A141414B263024C263026D141614【答案】BAD【解析】，在阳离子中，核内质子数＞核外电子数，同位素是指核内质子数相同而中子数不同的原子。A、核内质子数＝核外电子数，是原子；B、核内质子数＝26＞核外电子数＝24，是阳离子；C、核内质子数＝核外电子数，是原子；D、核内质子数＝核外电子数，是原子；其中AD的核内质子数相同，而中子数不同，互为同位素；9.用“分子”“原子”“离子”填写下列空格。(1)氯气由氯________构成。(2)铜由铜________构成。(3)氯化钠由________构成。(4)氯分子由氯________构成。(5)硫酸铜晶体由________构成。【答案】(1)分子(2)原子(3)离子(4)原子(5)离子【解析】“分子”“原子”“离子”都可以构成物质。见第6题解析.10.决定元素种类的是原子的或，可区分一种元素不同种同位素原子的是.【答案】质子数核电荷数中子数【解析】见本节知识点扫描。11.写出氢的三种同位素原子的名称：、、.【答案】氕氘氚【解析】见本节知识点扫描。12．在①36锂、②714氮、③37锂、④614碳中：(1)______和______(填序号，下同)互为同位素。(2)______和______的质子数和中子数的总数相等，但不能互称同位素。【答案】(1)①③(2)②④【解析】原子核内的质子数相同、中子数不同的同类原子互为同位素原子，则①③是同位素；决定是不是同位素的关键是质子数要相等，②④的质子数和中子数的总数相同，但质子数不同，所以不是同位素。1.汤姆生最早发现了原子中存在一种带负电荷的粒子，证明了原子是可以再分的.汤姆生发现的这种粒子是（）A.原子核B.质子C.电子D.中子【答案】C【解析】原子内原子核中的质子带正电，核外电子带负电.2.1个原子的原子核中有6个质子和6个中子，则该原子的核外电子（）A.大于6个B.小于6个C.等于6个D.等于12个【答案】C【解析】在原子中，质子数=核外电子数.3.下列关于原子的叙述中，正确的是（）A.是带电的微粒B.是实心球体C.可分解为分子D.可转变为离子【答案】D【解析】原子本身不带电，A错误；原子由原子核和核外电子构成，不是实心球体，B错误；原子能构成分子，分子可分解为原子，C错误；原子可以通过得失电子形成离子，D正确.4.(江苏常州中考)道尔顿、汤姆生和卢瑟福等科学家对原子结构进行了不断探索.下列叙述正确的是（）①原子由原子核和核外电子构成②原子的质量主要集中在原子核上③原子核在原子中所占的体积极小A.①②B.①③C.②③D.①②③【答案】D【解析】道尔顿、汤姆生和卢瑟福等科学家对原子结构进行了不断探索，得出以下结论：①原子由原子核和核外电子构成；②原子的质量主要集中在原子核上；3原子核在原子中所占的体积极小.5.对于图示理解错误的是（）A.原子可结合成分子B.可用表示氢分子的形成过程C.物质都是由分子构成的D.化学变化的基础是分子的分裂和原子的重新组合【答案】C【解析】构成物质的粒子有分子、原子和离子，故C不正确.6.下列关于分子、原子、离子的说法，正确的是（）A.原子是最小的粒子，不可再分B.钠原子的质子数大于钠离子的质子数C.当二氧化碳气体变成干冰时，二氧化碳分子间不存在间隔D.分子、原子、离子都可以直接构成物质【答案】D【解析】原子是化学变化中的最小微粒，在其他变化中还可再分为原子核与核外