2024-2025学年新教材高中化学第4章物质结构元素周期律第1节课时1原子结构学案新人教版必修第一册

PAGE7-课时1原子结构发展目标体系构建1.知道原子的结构及构成原子的粒子间的关系；依据原子核外电子排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。培育学生“微观探析与证据推理”的核心素养。2.了解预料、假设、模型等方法在探讨原子结构中的作用，培育学生“证据推理与模型认知”的核心素养。一、原子的构成粒子及其定量关系1．构成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子相对质量近似为1，带1个单位,正电荷,中子相对质量近似为1，不带电)),核外电子带1个单位负电荷))2．质量数(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，假如忽视电子的质量，将原子核内全部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。(2)关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。一种中子数为9的氧原子的质量数为多少？核外电子数为多少？其二价氧离子的质量数为多少？核外电子数为多少？[提示]17,8,17,10二、核外电子排布1．电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，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，也称作电子层。(2)不同电子层的表示及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凹凸由低到高2.电子分层排布(1)能量最低原理核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步上升的电子层里，即按K→L→M→N……依次排列。(2)电子层最多容纳的电子数①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。②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)。③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。微点拨：(1)电子层实质上是一个“区域”，或者说是一个“空间范围”，它与宏观上电子层的含义完全不同。(2)核外电子排布的规律是相互联系的，不能孤立地理解。如钙原子由于受最外层电子数不超过8个的限制。其原子结构示意图为而不应当是。画出K、K＋的结构示意图[提示]K，K＋三、原子结构模型的演化过程eq\o(\s\up10(道尔顿模型),\s\do10(1803年))→eq\o(\s\up10(汤姆孙原子模型),\s\do10(1904年))→eq\o(\s\up10(卢瑟福原子模型),\s\do10(1911年))→eq\o(\s\up10(玻尔原子模型),\s\do10(1913年))→eq\o(\s\up10(电子云模型),\s\do10(1926－1935年))。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子核是由质子和中子构成，质子带正电、中子带负电。 ()(2)O与O2－的质子数相同，核外电子数不同。 ()(3)Al与Al3＋的电子层数相同。 ()(4)任何原子的最外层电子数均小于或等于8。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．某粒子的结构示意图为，下列关于该粒子的说法错误的是()A．核电荷数为17B．属于金属元素C．核外有三个电子层D．在化学反应中简洁得到1个电子[答案]B3．有下列示意图①②③④，其中表示原子的为________(填序号，下同)，表示阳离子的为________，表示阴离子的为________。[答案]③④①②原子构成粒子及其定量关系1．电性关系原子：质子数(Z)＝核外电子数阴离子(Rn－)：质子数(Z)＝核外电子数－n阳离子(Rn＋)：质子数(Z)＝核外电子数＋n2．质量关系：对于原子及相应的离子均满意质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。1．与NHeq\o\al(＋,4)互为等电子体的分子是()A．CH4 B．OH－C．NO D．H3O＋A[一个NHeq\o\al(＋,4)中的质子数是11个，电子数是10个，CH4、OH－、H3O＋电子数是10个，但属于分子的只有CH4，答案为A。]2．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的ng氧化物中所含质子的物质的量是()A．eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol B．eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)mol D．eq\f(n,A)(A－N＋6)molA[在化学变更中质子、中子均不变，故R2＋的质量数为A，中子数为N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，质子数为A－N。R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO的物质的量为eq\f(n,A＋16)mol。1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子的物质的量为eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol，A项正确。]核外电子排布规律的应用画出1～20号元素的原子结构示意图1．原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图。①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。②弧线表示电子层。③弧线内数字表示该层中的电子数。(2)离子结构示意图。①当主族中的金属元素原子失去最外层全部电子变为离子时，电子层数削减一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。②非金属元素的原子得电子形成简洁离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。2．依据核外电子排布特点推断元素特别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Be3.等电子体的分子(1)利用元素排布找寻“10电子”粒子的方法(2)利用元素排布找寻“18电子”粒子的方法3．下列粒子的结构示意图正确的是()A[B中粒子结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为，D中K的原子结构示意图应为。]4．核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种类有()A．1种 B．2种C．3种 D．4种B[在1号～18号元素中，符合题给要求的元素是Li和P。]5．与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是()A．H2O B．F－C．Na＋ D．NH3B[OH－具有9个质子，10个电子；H2O具有10个质子，10个电子；F－具有9个质子，10个电子；Na＋具有11个质子，10个电子；NH3具有10个质子，10个电子。]1．在化学变更过程中，原子中的下列粒子数可能发生变更的是()A．质子数 B．中子数C．质量数 D．电子数D[化学反应中原子的种类不变，质子数、中子数、质量数不变，电子数可能变更。]2．下列说法中正确的是()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D[在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上肯定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，C项错误；O2－的结构示意图是，D项正确。]3．下列原子(离子)的结构示意图正确的是()①磷原子②碳原子③钠原子④氧离子A．①②B．②③C．③④D．①④D[依据核外电子排布的一般规律可知，②违反每个电子层最多只能容纳2n2个电子，③违反最外层电子数不能超过8个，D项符合题意。]4．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为2a＋1。下列有关元素X的说法中，不正确的是()A．元素X的原子核内质子数可能为2a2－1B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂C．元素X形成的简洁离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用C[核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为a，最外层电子数为2a＋1，当a＝1时，最外层电子数为3，不符合题意；a＝2时，最外层电子数为5，质子数为7，符合题意；a＝3时，最外层电子数为7，质子数为17，符合题意，则X可能为N或Cl。a＝2时，质子数为2×22－1＝7，a＝3时，质子数为2×32－1＝17，A项正确；N2和Cl2中N和Cl的化合价为0，处于中间价态，既可上升又可降低，故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂，B项正确；若X为Cl，则Cl－的最外层电子数为8，不是2×32，C项错误；Cl形成的化合物HClO可用于杀菌消毒，D项正确。]5．(素养题)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：(1)三种元素的元