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2018版高中化学专题1化学家眼中的物质世界第三单元人类对原子结构的认识学案苏教版必修.doc

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    • 第三单元 人类对原子结构的认识[学习目标定位] 1.知道原子结构模型的演变2.熟知原子的构成,能书写原子结构示意图,会分析元素在形成化合物时表现的化合价等性质的原因3.认识同位素的概念,能进行有关质量数、质子数、中子数、核外电子数的计算一、原子结构模型的演变1.古希腊原子学说古希腊哲学家曾经提出,物质由不可分割的微粒(即原子)构成的2.道尔顿原子学说19世纪初,道尔顿认为,物质由原子组成,原子不能被创造,也不能被毁灭,在化学变化中不可再分割,在化学反应中保持本性不变3.汤姆生原子结构模型1897年,汤姆生发现原子中存在电子,并提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型4.卢瑟福原子结构模型原子由原子核和核外电子构成,原子核带正电荷,位于原子中心,电子带负电荷,在原子核周围空间做高速运动5.玻尔原子结构模型原子核外,电子在一系列稳定的轨道上运动,每个轨道都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6.现代原子结构学说——电子云模型原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理,必须用量子力学模型描述核外电子的运动 原子结构模型的演变(1)原子结构模型的演变过程反映了科学家具有质疑、创新、求实、不畏艰辛等良好的科学品质。

      2)研究探讨原子结构模型离不开正确理论的指导,科学实验和科学技术的应用3)随着现代科学技术的发展,人类对原子的认识还会不断深化1.人类对原子结构的认识经历了漫长的历史阶段其中最有代表性的有:道尔顿的原子结构模型、汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型和玻尔原子结构模型等而这些原子结构模型都是建立在一定的实验研究基础上的下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是(  )A.电子的发现:道尔顿的原子结构模型B.α粒子散射:卢瑟福原子结构模型C.α粒子散射:玻尔原子结构模型D.氢原子光谱:卢瑟福原子结构模型答案 B解析 道尔顿的原子结构模型是道尔顿通过对大气的物理性质进行研究而提出的;卢瑟福原子结构模型是通过α粒子散射实验提出的;玻尔原子结构模型是玻尔在牛顿力学的基础上吸收了量子论和光子学说的思想建立起来的二、原子核外电子排布1.对于原子核外电子分层排布的状况,通常用原子核外电子排布示意图来表示,原子核外电子排布示意图又叫做原子结构示意图请画出下列各原子的原子结构示意图:①O;②Ne;③Mg;④Ar2.在通常情况下,稀有气体由于原子核外电子排布达到稳定(最外层8或2个电子)结构,很难与其他物质发生化学反应。

      3.在化学反应过程中,原子核不发生变化,但原子的最外层电子数可以发生变化如金属钠原子易失去最外层的1个电子,形成的Na+具有与氖原子电子层相同的稳定结构;非金属硫原子易得到2个电子,形成的S2-具有与氩原子电子层相同的稳定结构4.Na、Mg、Al等活泼金属单质与F2、O2、Cl2等活泼非金属单质发生反应生成的化合物中,金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目存在一定的关系请探究回答下列问题:(1)金属单质Na、Mg能分别与非金属单质O2、Cl2反应生成碱性氧化物和氯化物,请写出这些氧化物和氯化物的化学式:________、________、________、________2)根据Na、Mg、O、Cl原子在反应过程中失去或得到电子的数目及其最外层电子数目,推断其氧化物和氯化物中元素的化合价,将结果填入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NaMg2O6Cl-1答案 (1)Na2O MgO NaCl MgCl2(2)(从左到右,从上到下)+1 1 1 +2 2 -2 2 7 11.元素性质与原子结构的关系原子的核外电子排布:特别是原子最外层电子数决定元素的化学性质。

      1)稀有气体元素的原子,最外层电子排布为8个电子(氦为2个电子)的稳定结构,既不易得电子,又不易失电子,所以化学性质稳定2)金属元素的原子,最外层电子排布一般少于4个,所以在化学反应中易失去最外层电子,形成稳定的电子层结构非金属元素的原子,最外层电子排布一般多于4个,所以在化学反应中易得到电子,形成稳定的电子层结构3)最外层电子数决定了该元素的最高正价和最低负价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2.元素化合价与得、失电子数目的关系(1)金属元素的原子失去电子,表现为正化合价,化合价数值=失去电子的数目=原子最外层电子数2)非金属元素的原子得到电子,表现为负化合价最低负化合价的数值=达到稳定结构所得电子的数目2.观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图,回答下列有关问题1)与离子相对应的元素的符号是__________,与原子相对应的离子的结构示意图是________________________________________________________________________2)电子层结构相同的是__________(填写字母,下同),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______________。

      3)可直接相互结合形成的化合物的化学式是___________________________(写一个即可,下同),可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是______________4)在核电荷数1~10的元素内,列举两个与B的电子层结构相同的离子,写出离子的符号:____________答案 (1)O、Mg 、(2)BCE C D A(3)MgO NaCl(4)N3-、F-解析 (1)在A~E这五种粒子中,A是Cl,B是O2-、C是Ne,D是Na,E是Mg2+Ne的特殊稳定结构决定了它不能形成离子2)电子层结构相同,即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同,但与原子核内质子数无关O2-、Ne和Mg2+都具有稳定的电子层结构,但最稳定的是Ne3)阳离子与阴离子可直接相互结合形成化合物;活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子后可相互结合形成化合物;在化合物里,Na显+1价,Mg显+2价、Cl显-1价、O显-2价4)在核电荷数1~10的元素内,N原子的核外共有7个电子,其最外层上是5个电子,N原子得到3个电子后形成的N3-与B的电子层结构相同;F原子的核外共有9个电子,其最外层上是7个电子,F原子得到1个电子后形成的F-与B的电子层结构相同。

      知识拓展(1)活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子而形成离子再结合成离子化合物,如NaCl、MgO等;不活泼金属元素的原子与非金属元素的原子或几种非金属元素的原子通过形成共用电子对而结合成共价化合物,如AlCl3、HCl等②原子核外电子排布示意图和原子结构示意图也可以用来表示单核离子如K+:,;S2-:,三、原子核的组成1.构成原子的微粒有电子、质子和中子,质子和中子构成原子核微粒电子质子中子质量/kg9.109×10-311.673×10-271.675×10-27相对质量0.000 544 71.0071.008电量/C1.602×10-191.602×10-190电荷-1+10N原子中微粒数77根据表中基本数据,讨论下列问题1)原子是由带正电的原子核和带负电的核外电子构成的,原子的质量主要集中在原子核上原子核由带正电的质子和不带电的中子构成2)存在的数量关系①质量关系质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)原子的质量数与其相对原子质量近似相等②质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数,所以原子呈电中性③原子组成符号X表示一个质量数为A、质子数为Z的X原子如S表示质量数为32、质子数为16的硫原子。

      根据质量数和质子数可计算出中子数,所以只要告诉了符号X,就知道了该元素原子核的组成情况2.填表并思考回答下列问题:原子名称原子符号原子核质子数(Z)中子数(N)氕H10氘H或D11氚H或T12(1)H、D、T的原子结构相同点:质子数相同;不同点:中子数不同2)它们虽然是不同的核素,但同属于氢元素3)H、D、T又是同位素关系3.元素、核素、同位素的比较元素核素同位素本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子之间的互称决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数举例H、C、N三种元素H、H、H三种核素U、U、U互为同位素1.构成原子或离子的微粒之间的数量关系(1)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)2)原子中:质子数=核电荷数=核外电子数3)阳离子中:质子数=核电荷数=核外电子数+离子所带电荷数4)阴离子中:质子数=核电荷数=核外电子数-离子所带电荷数2.元素、核素、同位素之间的关系如下图3.下列关于原子结构的说法正确的是(  )A.所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒,且个数都是相等的B.质子数决定元素的种类,中子数决定核素的种类C.原子核对电子吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引D.原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒答案 C解析 氢原子H的原子核内没有中子,核素是由质子数和中子数共同决定的,A、B项错误;原子核对核外电子的吸引作用就是质子对电子的吸引,C项正确;以发展的观点分析,原子中的基本构成微粒有可能再进一步分成更小的微粒,如科学家研究发现了质子和中子里面还有更小的微粒——夸克,D项错误。

      4.填空(1)S2-中的质子数是__________,中子数是________,核外电子数是________,质量数是________2)微粒“AXn-”核外有18个电子,则它的核电荷数为__________,核内中子数为__________3)由1HO与2HO所代表的物质中,共有______种元素,______种原子,______种分子,互为同位素的原子有________________答案 (1)16 18 18 34 (2)18-n A-(18-n)(3)2 4 2 1H和2H、16O和17O方法点拨 元素、核素、同位素的判断判断元素、同位素和核素时,要抓住各种微粒区别的本质即质子数相同的原子就属同种元素;质子数和中子数均相同的就是同种原子,也称为核素,同种元素的不同核素互称同位素答题时要认真分析原子表示符号的n组数字X,只要Z相同,就是同种元素,Z和A均相同,是同种核素,Z相同,A不相同的互称同位素,Z不相同的无论A是否相同,均不是同种元素,更不能称为同位素1.提出原子结构模型的科学家从时间的先后顺序来看,下列排列正确的是(  )A.汤姆生、玻尔、卢瑟福、道尔顿B.汤姆生、玻尔、道尔顿、卢瑟福C.卢瑟福、道尔顿、汤姆生、玻尔D.道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔答案 D解析 19世纪初,道尔顿提出了原子学说;1904年汤姆生提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型;1911年卢瑟福提出了带核的原子结构模型;19。

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