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专题一化学家眼中的物质世界第三单元人类对原子结构的认识1．了解核外电子的分层排布，掌握1～18号元素的核外电子排布情况。2．了解活泼金属元素和活泼非金属元素的原子在化学反应过程中常通过电子得失使最外层达到8电子稳定结构的事实。3．了解原子是由原子核(内含质子、中子)和核外电子所构成的；掌握质子数、中子数、质量数及核电荷数之间的关系(重点)。4．了解核素、同位素等概念(重点)。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一原子结构模型的演变1．原子结构模型的演变过程时间科学家成就公元前5世纪古希腊哲学家原子是构成物质的微粒1803年道尔顿原子学说1904年汤姆生“葡萄干面包式”原子结构模型1911年卢瑟福带核的原子结构模型1913年玻尔氢原子光谱，原子轨道20世纪初量子力学模型描述核外电子运动2.原子核外电子排布与元素的化学性质(1)原子的核外电子排布对于多电子原子，原子核外电子可近似认为是___________的，常用原子结构示意图来表示。例如：分层排布(2)元素的化学性质与原子核外电子排布的关系①活泼金属与活泼非金属反应时，活泼金属容易______电子，形成稳定的电子层结构，表现为__________；活泼非金属容易______电子，形成稳定的电子层结构，表现为__________。②化学反应中，_______不发生变化，但原子的______________可能会发生变化。失去正化合价得到负化合价原子核最外层电子数[自我诊断]1．根据原子结构模型的演变，质子、中子是否为最小微粒，不能再分？答案：可以再分为更小的微粒，如夸克。知识点二原子(AZX)的构成1．构成微粒构成微粒带电情况相对质量大小质子每个质子带1个单位正电荷1.007原子核中子不带电1.008核外电子每个电子带1个单位负电荷1/18362．各微粒间的关系(1)质量关系：质量数(A)＝____________＋____________。(2)带电关系：质子数＝核外电子数，原子是电中性的。质子数(Z)中子数(N)3．核素、同位素(1)核素：具有一定________和一定________的一种______。(2)同位素：质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。(3)应用元素同位素质子数中子数应用氕10氘(D)11H氚(T)12制造氢弹的原料C1266CC1468用于考古断代质子数中子数原子[自我诊断]2．今有AZX与A＋1ZX＋两种微粒，下列叙述正确的是()A．质子数一定相同，质量数和中子数一定不同B．化学性质几乎相同C．两种微粒一定都由质子、中子、电子构成D．核电荷数、核外电子数一定相同解析：在微粒的表示符号中，左下角表示质子数，左上角表示质量数，右上角表示微粒所带电荷数。当A＝1、Z＝1时，微粒为11X和21X＋，即11H和21H＋。其中11H中无中子、21H＋中无电子，故C不正确；又11H和21H＋分别为氢元素的原子和离子，故B、D错误。答案：A要点一原子核外电子排布[典例1]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]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个电子稳定结构，既不易得电子也不易失电子，所以一般不参加化学反应(5)Na＋元素性质与原子结构的关系元素最外层电子数得失电子能力化学性质主要化合价稀有气体元素8(He为2)一般不易得失电子较稳定，一般不参与化学反应金属元素一般4易失电子金属性无负价，一般为＋1～＋3非金属元素≥4易得电子非金属性既有正价又有负价注意：(1)元素的化合价一般是由最外层电子数决定的，而且最高正化合价＝最外层电子数。(2)金属元素只有正价，没有负价，非金属元素一般既有正价又有负价(氟除外)。1．根据下列几种粒子的结构示意图，回答问题(填编号)。(1)其中质子数小于电子数的是________；(2)属于金属元素的是________；(3)具有相似化学性质的是________。解析：质子数小于电子数的是B，属于阴离子；金属元素的最外层电子一般小于4个，则D属于金属元素；化学性质由最外层电子决定，A与C具有相同的最外层电子，则化学性质相似。答案：(1)B(2)D(3)AC要点二原子核的组成[典例2]核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则ng它的氧化物中所含质子的物质的量是()A.nA＋16(A－N＋8)molB.nA＋16(A－N＋10)molC．(A－N＋2)molD.nA(A－N＋6)mol[解析]首先应运用质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，求出R原子所含质子数。把电子的质量忽略不计，R2＋的质量数为A，则R原子的质量数也是A，所以在R原子中Z＝A－N。由R2＋所带的电荷数可知，R显＋2价，其氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO物质的量为nA＋16mol。1molRO中所含质子的物质的量为(A－N＋8)mol，则nA＋16molRO中所含质子的物质的量为nA＋16(A－N＋8)mol。[答案]A原子AZX原子核→中子――――――→决定原子种类同位素质子→决定元素种类→质量数A→近似相对原子质量核外电子电子数最外层电子数决定整个原子显不显电性和原子的电子式决定主族元素的化学性质各层电子数电子排布→电子层2．若用X代表一个中性原子中核外的电子数，Y代表原子的原子核内的质子数，Z代表此原子的原子核内的中子数，则对23490Th的原子来说()A．X＝90Y＝90Z＝234B．X＝90Y＝90Z＝144C．X＝144Y＝144Z＝90D．X＝234Y＝234Z＝324解析：对23490Th来说，质子数(X)＝核外电子数(Y)＝90，质量数＝234＝质子数(X)＋中子数(Z)，即Z＝234－90＝144。答案：B要点三核素和同位素[典例3]下列说法正确的是()A．原子核内的质子数决定原子的种类B．原子核内的中子数决定核素的种类C．原子核内的中子数决定同位素的种类D．同位素是质子数相同的核素[解析]具有一定质子数和一定中子数的一种原子叫作核素，如11H、21H、31H就各为一种核素。同一元素的不同核素之间互称为同位素，D项正确；原子种类、核素种类和同位素种类由质子数和中子数共同决定，故A、B、C项错误。[答案]D元素核素同位素概念具有相同质子数的同一类原子的总称具有一定数目的质子和一定数目中子的一种原子质子数相同，中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素对象宏观概念元素的某种原子同一元素不同原子间的互称特征以单质或化合物形式存在，性质通过形成的物质来体现不同核素质量不同天然存在的各种同位素所占的原子百分数一般是不变的举例16O、17O、18O是氧元素的三种核素，它们互称为同位素3．“嫦娥一号”成功发射，标志我国已具有深太空探测能力。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。下列说法正确的是()A.42He原子核内含有4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.42He比32He多1个电子解析：本题是新情景题。42He表示质量数是4，质子数是2的一种氦原子，32He和42He是氦元素的两种核素，互为同位素，42He比32He多一个中子，电子数相同，质子数相同，正确答案是B。答案：B放射性元素氡的性质探究[典例]据报道，某些花岗岩会产生氡(22286Rn)，对人体产生伤害。请回答：(1)该原子的质量数是________，质子数是________，中子数是________。(2)请根据Rn的原子结构预测，氡气的化学性质________。A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应B．比较活泼，能与钠等金属反应C．不太活泼，与氮气性质相似D．很难与其他物质发生反应你选择该选项的理由是_____________________________________________________________________________________________________________________。(3)研究发现，镭能蜕变为22286Rn，故称22286Rn为镭射气；钍能蜕变为22086Rn，故将22086Rn称为钍射气；锕能蜕变为21986Rn，故将21986Rn称为锕射气。则22286Rn、22086Rn、21986Rn是________。A．同种元素B．同位素C．同种核素D．同种原子[解析](1)22286Rn的质量数是222，质子数是86，中子数是222－86＝136。(2)由Rn的原子结构可知其最外层已达8电子稳定结构，故其性质很稳定，选D项。(3)这三种是同种元素，由于其质子数相同，而中子数不同，互为同位素。[答案](1)22286136(2)DRn原子最外层已达8电子稳定结构，因此氡气很稳定(3)AB[随堂训练]1．下列说法正确的是()A．40K与40Ca原子中的中子数相等B．互为同位素的原子，它们原子核内的质子数一定相等C．人们已经知道了118种元素，即已经知道了118种核素D．原子结构模型演变历史可表示为解析：40K中质子数是19，中子数是21；40Ca中质子数是20，中子数是20，故A错误；互为同位素的两种核素之间具有相同数值的质子数，故B正确；一种元素可能有多种核素，如H元素有三种核素1H、2H、3H，所以核素种数一定大于元素种数，故C错误；19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体，1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型，1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了带核的原子结构模型，1913年丹麦物理学家波尔(卢瑟福的学生)引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型，故D错误。答案：B2．由德、法、美及波兰等多国科学家组成的科研小组合成了非常罕见的4526Fe原子，有关4526Fe的说法正确的是()A．它是一种新元素B．4526Fe与5626Fe互为同位素C．4526Fe和5626Fe的性质一样D．这种铁原子的中子数是26解析：本题考查同位素及其质量数、质子数和中子数之间的关系。该核素是铁原子的一种同位素，不是新元素，它们的物理性质不同，根据质量数＝质子数＋中子数，则这种铁原子的中子数为19，只有B项正确。答案：B3．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，回答下列问题：(1)同位素种类由__________决定。(2)元素种类由__________决定。(3)某元