高中化学-必修一讲义：--第三单元-人类对原子结构的认识-Word版含答案

第三单元人类对原子结构的认识——————————————————————————————————————[课标要求]1．了解人类对原子结构的认识过程。2．掌握原子的构成，深刻理解构成原子的三种微粒间的关系。3．知道核素的涵义，认识元素、同位素、核素三者之间的关系，并学会正确判断同位素。1．原子结构模型先后经历了道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔等多位科学家的研究。2．在化学反应中原子核不发生变化，原子的最外层电子数可能发生变化。3．AZX表示一个质量数为A，质子数为Z的原子，其中子数为A－Z。4．同种元素(质子数相同)的不同原子(中子数不同)互称同位素。核素的种类与原子种类相同。原子结构模型的演变1．古希腊原子学说万物由间断的、不可分的原子构成，原子的结合和分离是万物变化的根本原因。2．道尔顿原子学说19世纪初，道尔顿认为，物质由原子构成，原子不能被创造，不能被毁灭，在化学变化中不可再分割。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“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，电子带负电荷，在原子核周围做高速运动。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。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，必须用量子力学方法描述核外电子的运动。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、玻尔解析：选D19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；1913年玻尔提出了新的原子结构模型。2．如图所示的原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型，(2)为卢瑟福行星运转式原子模型，(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型，(4)为近代量子力学原子模型，(5)为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变的顺序的一组为()A．(1)(3)(2)(5)(4)B．(1)(2)(3)(4)(5)C．(1)(5)(3)(2)(4)D．(1)(3)(5)(4)(2)答案：A原子核外电子排布(对应学生用书P25)1．原子结构(1)原子结构(2)表示方法：原子结构示意图如O：；Mg：2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系(1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但最外层电子数可能发生变化。(2)元素的化学性质与原子结构的关系活泼金属元素的原子最外层电子数较少，易失去，而活泼非金属元素的原子最外层电子数较多，易从外界获得电子；稀有气体原子最外层有8个(He2个)电子，化学性质稳定，不易得失电子。(3)化合价和核外电子排布的关系①活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。②活泼非金属在反应中，一般得到电子，表示负化合价。3．核外电子排布规律(1)能量最低原理：电子总是尽先排布在能量最低的电子层里。(2)每个电子层最多只能容纳2n2电子，①最外层最多只能容纳8个电子(氦原子是2个)；②次外层最多只能容纳18个电子；③倒数第三层最多只能容纳32个电子。1．下列微粒结构示意图中，不正确的是()解析：选BDB项中H－的核内质子数为1，核外电子数为2，则示意图为错误；D项中当原子核外第一电子层是最外电子层时，其中的最多电子数为2，当原子核外其他电子层作为最外层时，其中的最多电子数为8，因此是错误的。2．根据给出的原子或离子结构示意图，回答下列问题(填字母)：(1)电子层排布相同的是________。(2)属于同种元素的是________。(3)属于金属元素的是________。(4)属于稀有气体元素的是______，稀有气体一般不参与化学反应的原因是________________________________________________________________________。(5)写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图______________。解析：电子层排布相同是指电子层数和各电子层上的电子数均相同；决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数；金属元素原子的最外电子层上的电子数一般较少；稀有气体原子最外电子层上一般为8个电子，He最外层为2个电子。答案：(1)BC(2)AB(3)D(4)C原子的最外层电子已达到8(或2)电子稳定结构，既不易失去电子也不易得到电子(5)[方法技巧](1)最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar。(2)最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C。最外层电子数是次外层电子数3倍的元素：O。最外层电子数是次外层电子数4倍的元素：Ne。(3)电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al。(4)电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be。(5)次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、Si。(6)内层电子总数是最外层电子数2倍的元素：Li、P。原子核的组成1．原子的组成原子原子核质子：带1个单位正电荷中子：不带电电子：带1个单位负电荷2．质量数(1)概念：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数加起来所得的数值，用A表示。(2)构成原子的微粒间的两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)②质子数＝核外电子数＝核电荷数＝原子序数。3．原子组成的表示方法AZX质量数质子数元素符号如作为相对原子质量标准为126C表示质子数为6，质量数为12的碳原子。[特别提醒]并不是所有原子都是由质子、中子和电子构成的。如11H是由质子和核外电子构成。4．核素(1)概念具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。(2)氢元素的三种核素原子符号(AZX)原子名称氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)11H氕1021H或D氘(重氢)1131H或T氚(超重氢)12(3)碳元素的三种核素126C、136C、146C，质子数均为6，中子数分别为6、7、8。5．同位素(1)概念质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。(2)特点——两同两不同①两同：质子数相同，元素相同；②两不同：中子数不同，原子不同。(3)性质①同一元素的各同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质基本相同。②天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。(4)用途①放射性的146C用于考古断代。②21H和31H用于制造氢弹。③放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。[特别提醒]“同位”是指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。如168O与188O互为同位素，而40K和40Ca不互为同位素。6．元素、核素、同位素的区别名称内容项目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、中子数不同的核素的互称范畴同类原子原子原子特性只有种类，没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数举例H、C、O三种元11H、21H、31H三种核素11H、21H、31H互称同位素素1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)不同元素的核素的质量数一定不同()(2)146C和147N互为同位素()(3)23592U与23892U是同一种核素()(4)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×2．在63Li、73Li、2311Na、2412Mg、146C、147N中：(1)________和________互为同位素；(2)________和________的质量数相等，但不能互称同位素；(3)________和________的中子数相等，但质子数不等，所以不是同种元素。解析：核素符号质子数中子数质量数63Li33673Li3472311Na1112232412Mg121224146C6814147N7714答案：(1)63Li73Li(2)146C147N(3)2311Na2412Mg3．填写下列表格中的内容。元素名称原子质子数中子数核外电子数质量数碳126C氧188O硫3216S氯3517Cl答案：666128108181616163217181735[三级训练·节节过关]1．元素的种类和原子的种类相比较()A．前者大B．后者大C．相等D．不能确定解析：选B一种元素可能存在多种同位素，所以元素种类小于原子种类。2．简单原子的原子结构可用如图所示的表示方法形象地表示。下列关于粒子①、②、③的叙述正确的是()A．①、②、③不互为同位素B．①、②、③表示三种核素C．①、②、③是三种化学性质不同的粒子D．①、②、③具有相同的质量数解析：选B由于三种结构中均只有一个质子，中子数不同，所以它们表示氢元素的三种核素，A项错误，B项正确；它们的化学性质相同，C项错误；三者的质量数分别为1、2、3，D项错误。3．据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的32He，每百吨32He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以42He的形式存在。下列说法中正确的是()A.42He原子核内含有2个质子B.32He和42He互为同位素C.32He原子核内含有3个中子D．He的最外层电子数为2，所以42He属于金属元素解析：选AB原子可以用符号AZX表示，X为元素符号，Z为核电荷数，A为质量数，A项正确、C项错误；32He和42He的质子数都为2，中子数分别为1、2，它们互为同位素，B项正确；42He是氦元素的一种核素，最外层电子数为2，属于稳定结构，所以42He既不是金属元素，也不是非金属元素，它是稀有气体元素，D项错误。4．某微粒用符号AZMn＋表示，下列关于该微粒的叙述中正确的是()A．所含质子数为(A－n)B．所含中子数为ZC．所含电子数为(Z＋n)D．中子数－电子数＝A－2Z＋n解析：选D对于微粒AZMn＋，M代表元素符号，A是该元素某原子的质量数，Z是该原子的质子数，n是该原子所带的正电荷数，即表示M原子失去n个电子。由于原子变成离子时，一般只是最外层电子数的变化，而原子核内的质子数和中子数不变，A项不正确；中子数为(A－Z)，B项不正确；AZMn＋的电子数为(Z－n)，C项不正确；中子数－电子数＝(A－Z)－(Z－n)＝A－2Z＋n，D项正确。5．用A表示质子数、B表示中子数、C表示核外电子数、D表示最外层电子数、E表示电子层数，填写下列空格。(1)同位素种类由________决定；(2)元素种类由________决定；(3)某元素有无同位素由________决定；(4)质量数由________决定；(5)元素的化学性质主要由________决定；(6)核电荷数由________决定。解析：(1)同位素指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子的互称，故同位素由质子数、中子数决定；(2)元素指具有一定核电荷数(质子数)的一类原子。(3)中子数决定了元素有无同位素。(4)由于电子的质量很小，原子的质量主要集中在原子核上，故质量数由质子数和中子数决定。(5)由于电子的得失难易程度直接决定元素的化学性质，因此，元素的化学性质与原子核外最外层电子数有密切关系。(6)核电荷数＝质子数。答案：(1)A、B(2)A(3)B(4)A、B(5)D(6)A一、单项选择题1．H、D、T、H＋可以用来表示()A．同一种原子B．化学性质不同的氢原子C．氢元素D．氢的四种核素解析：选CH、D和T是氢原子，H＋是氢离子，它们都是氢元素，其中H＋是离子态的氢元素。2．英国科学家道尔顿(J.Dalton,1766～1844)的原子学说曾经对化学的发展产生了巨大的影响，因而被誉为“近代化学之父”。以下是“道尔顿原子学说”中的部分内容：①原子是不可分割的实心球体；②同种元素的原子，其性质和质量都相同；③原子在化学变化中不可再分割，它们在化学反应中保持本性不变。从现代观点来看，“道尔顿原子学说”的这些内容中不正确的是()A．①②B．②