2020-2021高中化學(xué)蘇教版1學(xué)案：專題1 第三單元 人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)含解析

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2020-2021學(xué)年高中化學(xué)蘇教版必修1學(xué)案：專題1第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)含解析第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變二、原子核外電子排布1．原子核外電子是分層排布的。在化學(xué)反應(yīng)過程中原子核不發(fā)生變化，但原子的核外電子可能會(huì)發(fā)生變化?；顫娊饘倥c活潑非金屬反應(yīng)時(shí)，金屬容易失去電子，表現(xiàn)為正化合價(jià),非金屬容易得到電子，表現(xiàn)為負(fù)化合價(jià)?；顫娊饘僭卦邮ル娮雍突顫姺墙饘僭卦拥玫诫娮佣夹纬煞€(wěn)定的電子結(jié)構(gòu).2．鈉、鎂、鋁等活潑金屬與活潑非金屬反應(yīng)時(shí)容易失去電子，氧、氟、氯等活潑非金屬與活潑金屬反應(yīng)時(shí)容易得到電子。3．鎂原子最外層只有2個(gè)電子，在反應(yīng)過程中容易失去2個(gè)電子,所以鎂元素在化合物中常顯＋2價(jià)。寫出鎂分別跟氧、氯、氮、硫形成的化合物的化學(xué)式:MgO、MgCl2、Mg3N2、MgS。氧原子最外層有6個(gè)電子，在反應(yīng)過程中容易得到2個(gè)電子,所以氧元素在化合物中常顯－2價(jià)。三、原子核的組成1．原子的構(gòu)成質(zhì)量數(shù)（A）＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)；質(zhì)子數(shù)(Z）＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)。2．原子核位于原子的中心,它由帶正電荷的質(zhì)子和不顯電性的中子構(gòu)成(氫原子核內(nèi)沒有中子，是一個(gè)特例），電子在原子核外做高速運(yùn)動(dòng)，1個(gè)電子帶1個(gè)單位的負(fù)電荷,原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)相等,所以原子是呈電中性的.3．原子質(zhì)量主要集中在原子核上。質(zhì)子、中子的相對質(zhì)量分別是1。007、1。008，將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取整數(shù)再相加所得到的數(shù)值叫原子的質(zhì)量數(shù).eq\o\al(A，Z）X表示的含義是含有Z個(gè)質(zhì)子、（A－Z)個(gè)中子的X原子。電子的質(zhì)量約是質(zhì)子質(zhì)量的1/1836,原子由質(zhì)子、中子、電子等基本粒子構(gòu)成.1964年，美國科學(xué)家蓋爾曼設(shè)計(jì)了夸克模型，提出質(zhì)子、中子由更小的夸克構(gòu)成。4．具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱為一種核素，如氫元素存在eq\o\al(1，1)H(氕）、eq\o\al(2,1）H（氘）、eq\o\al(3,1)H(氚)3種核素,質(zhì)子數(shù)相同質(zhì)量數(shù)（或中子數(shù))不同的核素互稱為同位素。如16O、17O、18O是氧元素的3種核素（原子），它們之間互稱同位素。作為相對原(分）子質(zhì)量基準(zhǔn)的12C原子指的是含有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子，用于考古斷代的碳元素的放射性同位素是eq\o\al(14,6）C。探究點(diǎn)一原子核外電子排布1．原子核外電子的分層排布原子由原子核和核外電子構(gòu)成，對于多電子原子，可以近似認(rèn)為電子在原子核外是分層排布的。如氦(He)、氖(Ne）、氬（Ar）、氫（H）、氧(O)、鎂(Mg）等原子的核外電子排布的情況如下圖所示?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)元素原子核外電子最少的有1層，最多的有7層。最外層電子數(shù)最多不超過8個(gè)（只有1層的不超過2個(gè)）.2．原子結(jié)構(gòu)示意圖（1)人們常用原子結(jié)構(gòu)示意圖表示原子的核外電子排布。如1～18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下：(2)圖解原子結(jié)構(gòu)示意圖符號(hào)的意義。以鈉原子的結(jié)構(gòu)示意圖為例進(jìn)行說明:3．原子結(jié)構(gòu)與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系(1）原子結(jié)構(gòu)決定元素在化學(xué)變化中的性質(zhì).鎂離子和氧離子的形成過程如下圖所示：(2)元素的化合價(jià)及其與原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系.金屬元素易失去電子，顯正價(jià).Naeq\o（→，\s\up17(失去e－))Na＋(由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià));Mgeq\o(→,\s\up17(失去2e－）)Mg2＋(由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià))非金屬元素易得到電子，顯負(fù)價(jià)。Cleq\o（→,\s\up17(得到e－））Cl－(由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià))；Oeq\o(→，\s\up17(得到2e－））O2－(由0價(jià)變?yōu)椋?價(jià))1．如何正確理解原子結(jié)構(gòu)示意圖和離子結(jié)構(gòu)示意圖?提示：（1）原子結(jié)構(gòu)示意圖與離子結(jié)構(gòu)示意圖不同。當(dāng)原子發(fā)生變化時(shí)，往往是最外層電子發(fā)生變化，所以同一元素的原子和離子的結(jié)構(gòu)示意圖中變化的一般只是最外層電子排布情況.(2）原子一般傾向于形成稀有氣體原子結(jié)構(gòu)，所以不同離子可以具有相同的電子排布情況。如O2－、Mg2＋的電子排布相同。(3）從結(jié)構(gòu)示意圖可以看出微粒的帶電情況，若電子層上的電子數(shù)之和小于核電荷數(shù)，則該微粒為陽離子;若電子層上的電子數(shù)之和大于核電荷數(shù)，則為陰離子。2．怎樣理解原子結(jié)構(gòu)的作用？提示:（1)結(jié)構(gòu)定性①定元素種類之性：最外層電子數(shù)較少（1～4個(gè)）的元素為金屬元素(H、He除外)；最外層電子數(shù)較多（5～8個(gè)）的元素一般為非金屬元素。②定原子反應(yīng)之性:最外層電子數(shù)較少的原子在參加化學(xué)反應(yīng)時(shí),容易失去最外層電子，而最外層電子數(shù)較多的原子在參加化學(xué)反應(yīng)時(shí)，容易得到電子。③定元素穩(wěn)定之性：具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原子一般最外層為8電子或2電子。（2）結(jié)構(gòu)定價(jià)一般而言,最外層電子數(shù)能夠反映元素具有的化合價(jià)情況.一般情況下,最外層電子數(shù)＝最高正化合價(jià)，最低負(fù)化合價(jià)＝最外層電子數(shù)－8?！纠?】根據(jù)給出的原子或離子結(jié)構(gòu)示意圖，回答下列問題（填字母）：（1)電子層排布相同的是________。（2)屬于同種元素的是________。（3)屬于金屬元素的是________。（4）屬于稀有氣體元素的是________，稀有氣體一般不參與化學(xué)反應(yīng)的原因是___________________________。(5）寫出D參加化學(xué)反應(yīng)后所得離子的結(jié)構(gòu)示意圖________.【思路分析】金屬元素的最外層電子數(shù)一般小于4,在反應(yīng)中易失去電子，非金屬元素的最外層電子數(shù)一般大于4，在反應(yīng)中易得到電子.判斷電子層排布是否相同時(shí)，不用考慮原子核,只分析核外電子層數(shù)和各層上電子數(shù)是否相同即可；質(zhì)子數(shù)決定元素種類，最外層電子數(shù)決定元素性質(zhì)?！窘馕觥侩娮訉优挪枷嗤侵鸽娮訉訑?shù)和各電子層上的電子數(shù)均相同;決定元素種類的是核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，即核電荷數(shù)；金屬元素原子的最外電子層上的電子數(shù)一般較少；稀有氣體原子是電中性微粒，即核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)，且最外電子層上一般為8個(gè)電子,He最外層為2個(gè)電子?！敬鸢浮?1）BC（2）AB（3)D（4)C原子的最外層電子已達(dá)到8（或2）電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，既不易失去電子也不易得到電子(5)根據(jù)下列幾種粒子的結(jié)構(gòu)示意圖,回答問題（填字母）：(1）屬于陰離子的是B。（2)屬于金屬元素的是D。(3)具有相似化學(xué)性質(zhì)的是AC。解析：A、B、C、D表示的微粒分別是O、O2－、S、Mg,A和C都是原子，其最外層電子數(shù)相同,所以具有相似的化學(xué)性質(zhì).探究點(diǎn)二認(rèn)識(shí)原子核1．原子的組成（1）原子的特點(diǎn)：①原子的大部分質(zhì)量集中在原子核，原子顯電中性。②原子核的體積很小,約為整個(gè)原子體積的1/1015。③原子內(nèi)原子核的密度非常大，約為金屬鈾的密度(18。07g·cm－3)的5×1012倍.④電子在原子核外做不規(guī)則的高速運(yùn)動(dòng).（2)原子的組成：原子符號(hào)eq\o\al(A,Z)X。原子（eq\o\al(A，Z)X）eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1（質(zhì)子Z個(gè),中子A－Z個(gè)））,核外電子Z個(gè)））eq\o\al（A，Z)X的含義:代表一個(gè)質(zhì)量數(shù)為A，質(zhì)子數(shù)為Z的原子。如eq\o\al(35，17)Cl表示一個(gè)質(zhì)量數(shù)為35，質(zhì)子數(shù)為17的氯原子。注意:質(zhì)量數(shù)即原子的近似相對原子質(zhì)量,等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。(3)構(gòu)成原子的微粒及其性質(zhì):說明：表中①是指與C.12原子（原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子)質(zhì)量的1/12(1。661×10－27kg規(guī)律：一個(gè)中子的質(zhì)量大于一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量。（4）粒子符號(hào)中各數(shù)字的含義:規(guī)律：原子、離子中組成微粒的關(guān)系：①原子:核電荷數(shù)（Z)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z)＝核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)(A）＝質(zhì)子數(shù)（Z）＋中子數(shù)（N)②離子:陽離子：核電荷數(shù)(Z）＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z）＝核外電子數(shù)＋n質(zhì)量數(shù)(A）＝質(zhì)子數(shù)(Z）＋中子數(shù)(N）＝中子數(shù)（N）＋核外電子數(shù)＋n陰離子：核電荷數(shù)(Z)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)(Z）＝核外電子數(shù)－n質(zhì)量數(shù)（A)＝質(zhì)子數(shù)(Z）＋中子數(shù)（N)＝中子數(shù)（N）＋核外電子數(shù)－n2．元素、核素、同位素說明：（1）同種元素可能有不同的同位素，互為同位素必為同種元素.(2）大部分元素都有同位素，即有不同的核素(原子）；少量元素沒有同位素，即只有一種核素（原子）.（3）如果不特別說明,所說的原子一律是指常見的普通原子,如氧原子一般指eq\o\al(16,8）O原子.1．質(zhì)量數(shù)相同的核素是否互為同位素?提示：不互為同位素。質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和,同位素之間質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同,則同位素之間的質(zhì)量數(shù)不相同。反之，質(zhì)量數(shù)相同的核素不互為同位素，如eq\o\al（2,1)H、eq\o\al(2，2）He質(zhì)量數(shù)相同，但它們不互為同位素.2．同位素之間的化學(xué)性質(zhì)有什么關(guān)系?提示:決定原子化學(xué)性質(zhì)的是原子的核電荷數(shù)和核外電子排布,而不是核內(nèi)中子數(shù)。各同位素具有相同的核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）和核外電子排布，各同位素間不同的是核內(nèi)中子數(shù)。因此，各同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)?！纠?】原子、元素、核素、同位素等都屬于重要的化學(xué)基本概念。下列八種化學(xué)符號(hào)：eq\o\al（1,1)H、eq\o\al(2，1)H2、eq\o\al（14,6)C、eq\o\al（6,3）Li、eq\o\al(23，11)Na、eq\o\al（14,7）N、eq\o\al（7，3)Li、eq\o\al（24,12)Mg。（1)涉及的核素共有________種。（2)互為同位素的是________和________。(3)質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱為同位素的是________和________.(4)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的是________和________.【思路分析】正確理解同位素、核素的含義是解答這類題目的關(guān)鍵。在學(xué)習(xí)化學(xué)的過程中，對所學(xué)過的易混淆的內(nèi)容進(jìn)行歸類、對比，往往會(huì)收到事半功倍的效果?！窘馕觥恳环N核素就是一種原子。在這八種化學(xué)符號(hào)中，eq\o\al(2,1）H2涉及的核素是eq\o\al(2，1)H,其余的七種各為一種核素的符號(hào).同位素研究的對象是原子，這些原子屬于同一種元素.eq\o\al(6，3)Li和eq\o\al（7,3）Li的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)都是3,中子數(shù)分別是3和4，它們是鋰元素的不同種原子。eq\o\al（1，1)H和eq\o\al（2,1)H是同位素,但eq\o\al(2,1)H2是一種分子而不是原子，所以eq\o\al(1，1）H和eq\o\al（2，1）H2不是同位素。質(zhì)量數(shù)相等的是eq\o\al（14,6）C和eq\o\al（14，7)N（都是14),但eq\o\al（14，6）C的質(zhì)子數(shù)是6，屬于碳元素，eq\o\al(14,7)N的質(zhì)子數(shù)是7，屬于氮元素，所以eq\o\al(14,6）C與eq\o\al（14，7)N質(zhì)量數(shù)相等，但又不能互稱為同位素.eq\o\al（23,11)Na、eq\o\al(24，12）Mg的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)分別是11和12，根據(jù)原子核內(nèi)“質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)”的公式進(jìn)行判斷，eq\o\al（23，11)Na、eq\o\al（24，12)Mg的核內(nèi)中子數(shù)都是12。【答案】(1）8（2）eq\o\al(6,3)Lieq\o\al（7,3）Li（3）eq\o\al(14,6）Ceq\o\al(14，7）N(4）eq\o\al（23，11)Naeq\o\al（24，12)Mg2011年3月28日晚，日本東京電力公司宣布福島第一核電站廠區(qū)采集的土壤樣本首次檢測出放射性元素钚(Pu).钚有二十種放射性同位素，下列關(guān)于eq\o\al(240，94）Pu和eq\o\al(241,94）Pu的說法正確的是（B）A.eq\o\al(240，94）Pu和eq\o\al（241,94)Pu都含有94個(gè)中子B。eq\o\al(240，94）Pu和eq\o\al（241，94)Pu互為同位素C。eq\o\al（240,94）Pu和eq\o\al(241，94）Pu的核外電子數(shù)不同D。eq\o\al（240，94）Pu和eq\o\al（241，94）Pu分別含有146和147個(gè)質(zhì)子解析：eq\o\al(240，94）Pu和eq\o\al（241,94）Pu是Pu元素的兩種不同核素，它們互稱為同位素.A項(xiàng)eq\o\al（240,94）Pu和eq\o\al（241，94）Pu都含有94個(gè)質(zhì)子，中子數(shù)不同；C項(xiàng)eq\o\al（240，94）Pu和eq\o\al（241，94）Pu的核外電子數(shù)相同；D項(xiàng)eq\o\al（240,94)Pu和eq\o\al(241,94)Pu分別含有146和147個(gè)中子，故選B。1．對于原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程，下列順序正確的是（C)①湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型②道爾頓原子結(jié)構(gòu)模型③玻爾原子結(jié)構(gòu)模型④盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型⑤量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)模型A．①②③④⑤B．②①③④⑤C．②①④③⑤D．②①③⑤④解析:原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程:古代原子學(xué)說→道爾頓原子結(jié)構(gòu)模型→湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型→盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型→玻爾原子結(jié)構(gòu)模型→量子力學(xué)原子結(jié)構(gòu)（電子云)模型。2．下列化學(xué)用語或說法正確的是（C）A．中子數(shù)為8的氧原子：eq\o\al(18,8)OB．氯離子的結(jié)構(gòu)示意圖：C．中子數(shù)不同、質(zhì)子數(shù)相同的核素互為同位素D．質(zhì)子數(shù)相同的微粒一定是同種元素解析：中子數(shù)為8的氧原子的質(zhì)量數(shù)為16，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氯離子的核電荷數(shù)為17，B項(xiàng)錯(cuò)誤；中子數(shù)不同、質(zhì)子數(shù)相同的核素互為同位素，C項(xiàng)正確；質(zhì)子數(shù)相同的一類原子是同種元素，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．下列表述正確的是(A）A．硫離子M層上和L層上的電子數(shù)均為K層的4倍B．Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖:C．盧瑟福提出了“葡萄干面包式”的原子結(jié)構(gòu)模型D．14C和14解析：硫離子的第M層和第L層上的電子數(shù)均為8，第K層上的電子數(shù)為2，第M層和第L層上的電子數(shù)均為第K層的4倍，A正確;Cl－的結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)為，B錯(cuò)誤；湯姆生提出了“葡萄干面包式”的原子結(jié)構(gòu)模型，C錯(cuò)誤；質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)(或中子數(shù))不同的核素互稱同位素，14C和14N為不同元素的核素，不互為同位素，D錯(cuò)誤。4．下列關(guān)于化合價(jià)的說法正確的是(C）A．非金屬元素在化合物里總是顯負(fù)價(jià)B．同種元素在同一化合物中化合價(jià)一定相同C．在任何化合物中，正負(fù)化合價(jià)的代數(shù)和都等于0D．一種元素只有一種化合價(jià)解析：本題可通過反例法進(jìn)行判斷.如HCl中H顯＋1價(jià),A項(xiàng)錯(cuò)誤；NH4NO3中N有兩種價(jià)態(tài)：－3價(jià)和＋5價(jià)，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤.5．下列是幾種粒子的結(jié)構(gòu)