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第三单元人类对原子结构的认识[目标导学]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。[背诵经典导学]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。扬帆起航温习双基课前学习空间1．原子结构模型的演变(1)公元前5世纪，古希腊哲学家曾经指出_____________________。(2)19世纪初，英国科学家_______，提出了原子学说。(3)1904年，汤姆生提出了一个被称为“_____________”的原子结构模型。原子是构成物质的微粒道尔顿葡萄干面包式(4)1911年，英国物理学家卢瑟福提出了_______________模型。(5)1913年，丹麦科学家_____提出了原子轨道模型。(6)20世纪初，科学家认识到必须用_________方法描述核外电子的运动。带核的原子结构玻尔量子力学2．原子核外电子排布(1)对于多电子原子，可以近似认为原子核外电子是_____排布的。(2)O的原子结构示意图为__________；Mg的原子结构示意图为__________。(3)在化学反应过程中，_______不发生变化，但原子的_____________可能会发生变化。分层原子核最外层电子数(4)活泼金属原子的最外层电子数_____，在化学反应中易_____电子，表现为_______价；活泼非金属原子的最外层电子数_____，在化学反应中易_____电子，则表现为_______价；稀有气体由于原子核外电子排布达到_____结构，很难与其他物质发生_________。较少失去正化合较多得到负化合稳定化学反应3．原子核的组成(1)原子____________带___电_____不带电_________带___电(2)质量数是_______和_______之和。(3)原子组成的表示方法为AZX，其中X表示_________，Z表示_______，A表示_______。原子核质子正中子核外电子负质子数中子数元素符号质子数质量数(4)核素是指具有_________________________________，如碳元素存在___种核素，可分别表示为____________________。(5)_______相同，_______(或_______)不同的核素互称同位素，如氢元素的同位素有______________。126C、136C、146C11H、21H、31H一定质子数和一定中子数的一种原子三质子数质量数中子数——小试身手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：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；1913年玻尔提出了新的原子结构模型。答案：D2．(多选)下列微粒结构示意图中，不正确的是()A．H＋B．H－C．OD．K解析：O的核外电子数为8，其结构示意图应为。当原子核外第一电子层同时又是最外电子层时，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。答案：CD3．13C—NMR(核磁共振)、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWuthrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖，下面叙述正确的是()A．13C与15N有相同的中子数B．13C与C60互为同位素C．15N与14N是N元素的两种同位素D．15N的核外电子数与中子数相同解析：A．13C与15N的中子数分别为7、8，中子数不同，错误；B．13C为原子，C60为单质，二者不是同位素，错误；C．15N与14N的质子数均为7，中子数分别为8、7，二者是N元素的两种同位素，正确；D．15N的核外电子数为7，中子数为8，电子数和中子数不相同，错误。答案：C4．思考辨析(1)1904年，卢瑟福提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型。(×)解析：1904年，汤姆生提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型。(2)金属发生化学反应时，原子核外电子数和原子核内质子数均减少。(×)解析：金属发生化学反应时，原子核不发生变化，质子数不变。(3)11H2、21H2和31H2互称同位素。(×)解析：同位素是质子数相同，质量数不同的原子间的互称，而不是分子间的互称，如11H、21H和31H互称同位素。(4)核素的种类大于元素的种类。(√)解析：同一元素可能有多种核素，因此核素比元素种类多，如碳元素有三种核素，氢元素也有三种核素。核心要点突破定位重点深化理解知识点一原子核外电子排布及元素性质1．原子结构示意图如O的原子结构示意图为，其中“＋8”表示原子核内质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字“2”，“6”表示该层所容纳的电子数。对核电荷数1～18的元素的原子核外电子排布情况要熟练掌握。2．分子和离子的形成(1)分子的形成：原子――→相互间结合分子，由于分子也是电中性的粒子，所以存在的电性关系：质子数＝电子数。(2)简单离子的形成原子失电子形成阳离子得电子形成阴离子由于离子是带电的粒子，所以存在的电性关系：质子总数≠电子总数，对于阳离子：质子数＝电子数＋阳离子带的电荷数；对于阴离子：质子数＝电子数－阴离子带的电荷数。(3)10电子的微粒原子Ne分子(Ne)HFH2ONH3CH4离子Na＋Mg2＋Al3＋F－O2－N3－OH－NH＋43．原子核外电子的排布对元素性质的影响(1)活泼金属一般易失去最外层电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阳离子(稳定结构)，失去的电子数目即为化合价的数值。(2)活泼非金属一般易得到电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阴离子(稳定结构)，其最低价等于原子最外层电子数－8。知识点二原子核的组成1．原子组成符号及其含义AZXabX——元素符号或原子A——质量数Z——质子数或核电荷数a——离子所带电荷数b——化学式中原子的个数2．构成原子的粒子间的关系(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(2)数量关系：核电荷数＝质子数＝核外电子数(3)电性关系中性原子：质子数＝核外电子数阳离子：核外电子数＝质子数－所带电荷数化合价的数值阴离子：核外电子数＝质子数＋所带电荷数化合价的数值3．核素和同位素(1)核素：人们把具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为核素。即一种核素就是一种原子。其原子核不同，例如：碳元素存在着三种核素：126C、136C、146C；氯元素存在着两种核素：3717Cl、3517Cl；钠元素只有一种核素：2311Na。绝大多数元素都有多种核素，所以目前人们只发现了114种元素，但由于绝大多数元素都存在不同的原子，故人们发现的原子要比发现的元素多得多。(2)同位素：我们把质子数相同，中子数不同的原子互称为同位素。即同种元素不同的核素互为同位素。注意：a.同位素强调的是原子，原子与分子，分子与分子之间不能互为同位素。b．同位素的两点性质：同位素的物理性质不同，但化学性质几乎完全相同，在自然界中，原子百分比保持不变。(3)同位素与核素对比同位素核素概念质子数相同而中子数不同的核素的互称具有一定质子数和一定中子数的一种原子范围对同一种元素的不同种原子而言，由于同位素的存在，所以原子的种类多于元素的种类对所有元素的不同种原子而言同位素核素特征同位素的质量数不同，但化学性质基本相同(因为核外电子排布相同)。同位素构成的化合物(如H2O、D2O、T2O)物理性质不同，化学性质几乎完全相同不同的核素具有不同的质量数，属于同种元素的化学性质基本相同，不属于同种元素的化学性质不相同(因为核外电子排布不相同)——对点训练【例1】已知最外层电子数相同的原子具有相似的化学性质。在下列四种原子中，与氧原子化学性质相似的是()【解析】氧原子最外层电子数为6，最外层电子相同的原子具有相似的化学性质，选项中4种原子，只有A选项中最外层电子数为6，故选A。【答案】A【例2】按核电荷数从1～18的顺序将元素排列成下表：从核外电子层数和最外层电子数分析：(1)核电荷数为6和14的一对原子，它们的______相同，______不相同；核电荷数为15和16的一对原子，它们的______相同，________不相同；核电核数为10和18的一对原子，它们的最外层电子数为________个，它们是________元素的原子，一般情况下化学性质________。(2)某元素的原子核外有三个电子层，最外层电子数是最内层电子数的3倍，该元素的元素符号是________，原子结构示意图是________，与钠反应时该元素的一个原子________(填“失去”或“得到”)________个电子。【解析】(1)核电荷数为6和14的一对原子，它们的原子结构示意图分别为和，则它们的最外层电子数相同，核外电子层数不同；核电荷数为15和16的一对原子，它们的原子结构示意图分别为和，则它们的核外电子层数相同，最外层电子数不相同；核电荷数为10和18的一对原子，它们的核外电子排布分别为和，它们的最外层电子数为8个，它们是稀有气体元素的原子，最外层电子数已达到稳定结构，故化学性质不活泼。(2)某元素的原子核外有三个电子层，最外层电子数是最内层电子数的3倍，则该元素的原子结构示意图为，该元素的元素符号是S，与钠反应时该元素的一个原子得到2个电子。【答案】(1)最外层电子数核外电子层数核外电子层数最外层电子数8稀有气体不活泼(2)S得到2【例3】用下面的原子或离子结构示意图的编号(A、B、C、D)填空：(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___________，稀有气体一般不参加化学反应的原因是_________________________。(5)写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图________。【解析】(1)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，即B、C电子层排布相同。(2)决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数相同属于同种元素，即属于同种元素的是A、B。(3)金属元素原子的最外层电子数一般较少，故D属于金属元素。(4)稀有气体元素的原子最外层电子数一般为8个电子，He最外层为2个电子，已达到稳定结构，故化学性质比较稳定。(5)D最外层电子数为1，参加化学反应时易失去最外层1个电子而形成离子，其离子结构示意图为。【答案】(1)BC(2)AB(3)D(4)C原子最外层已达到8(或2)个电子稳定结构，既不易得电子也不易失电子(5)【例4】14C可用于考古，“14”是指()A．质量数B．核外电子数C．中子数D．质子数【解析】元素符号左上角的数字代表质量数，则14是指质量数，答案选A。【答案】A【例5】2016年1月30日，国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)正式批准将117号化学元素命名为“Tennessee”，符号Ts，关于293117Ts和294117Ts的说法中正确的是()A．质量数相等B．中子数相等C．电子数不等D．互为同位素【解析】核素293117Ts和294117Ts具有相同的质子数(核电荷数)不同的中子数和质量数，二者互为同位素，另外质子数等于核外电子总数，故选项D符合题意。【答案】D【例6】瑞士ETH天文研究所报告，组成太阳的气体中存在2010Ne和2210Ne，下列关