苏教版化学必修1学案：专题1 第三单元 人类对原子结构的认识 Word版含解析

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．A Z X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(He 2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D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
A Z X
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
(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
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：
答案：(1)63Li73671112
3．填写下列表格中的内容。

8 10 8 18
16 16 16 32
17 18 17 35
[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．He的最外层电子数为2，所以42He属于金属元素
解析：选B原子可以用符号A Z X表示，X为元素符号，Z为核电荷数，A为质量数，A、C两项错误；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；
4
He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，2
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A Z M n＋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Z
C．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A Z M n＋，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；A Z M n＋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
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C H、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．②③
C．①③D．①②③
解析：选A从现代的观点来看，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由质子和中子构成的，质子和中子都还可分割为更小的微粒；同种元素的原子，核内质子数相同，但核内中子数不一定相同，原子的质量也就不一定相同；在化学变化中，原子的变化是核外电子的变化，原子核不变，原子的本性也就不变。

3．工业焊接钢管时常用13755Cs进行“无损探伤”，这里的“137”是指该原子的() A．质子数B．中子数
C．电子数D．质量数
解析：选D13755Cs的质量数为137。

4．下列离子中，电子数大于质子数且质子数大于中子数的是()
A．D3O＋B．Li＋
C．OD－D．OH－
解析：选D电子数大于质子数只能是阴离子，A、B两项不正确；C项中O原子质子数＝中子数，D(重氢)质子数＝中子数，则OD－的中子数＝质子数，不正确；D项中H无中子，OH－中质子数>中子数，正确。

5．下列各组微粒：①H3O＋、NH＋4、Na＋；②OH－、NH－2、F－；③O2－、Na＋、Mg2＋；
④CH4、NH3、H2O，具有相同质子数和电子数的是()
A．①②③B．①②④
C．②③④D．①③④
解析：选B H3O＋、NH＋4、Na＋各有11个质子和10个电子；OH－、NH－2、F－各有9个质子和10个电子；CH4、NH3、H2O各有10个质子和10个电子。

6．下列说法正确的是()
A．同位素4019K、4020Ca具有相同的质量数
B.168O与188O互称为核素
C．氟的元素符号为179F
D．10B的中子数和核外电子数相同
解析：选D4019K、4020Ca质子数不同，不互为同位素，A项错误；168O与188O互称为同位素，是不同种核素，B项错误；氟的元素符号为F，C项错误；10B的中子数和核外电子数均为5, D项正确。

7．下列说法正确的是()
①质子数相同的粒子一定属于同种元素②电子数相同的粒子不一定是同一种元素③一种元素只能有一种质量数④某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数⑤质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子⑥同位素的性质几乎完全相同
A．①③④⑥B．①②④⑤
B．②③⑤⑥D．②⑤
解析：选D①中粒子可以是原子、分子或离子，不正确；③中一种元素可以有不同质量数的几种核素，不正确；④中质量数等于质子数与中子数之和，不正确；⑥中同位素的物理性质不同，不正确。

8.13153I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中13153I的含量变化来监测核电站是否发生放射性物质泄漏。

下列有关131
I的叙述中错误的是()
53
A.13153I的化学性质与12753I相同
B.13153I的核电荷数为53
C.13153I的原子核外电子数为78
D.13153I的原子核内中子数多于质子数
解析：选C13153I和12753I的核外电子数目相同，具有相同的化学性质，A项正确；13153I
I的原子核内中子数为131－的核电荷数和核外电子数均为53，B项正确，C项错误；131
53
53＝78，而质子数为53，D项正确。

9．填表。

答案：
(1)与离子相对应的元素符号是________，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化合物的化学式是________。

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，列举一个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号：________。

解析：(1)在五种微粒中A是Cl，B是O2－，C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。

Ne的特殊稳定性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。

O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。

(3)O2－与Mg2＋可形成MgO，Cl与Na得失电子后形成NaCl。

(4)在核电荷数1～10的元素内，F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F 原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。

答案：(1)O、Mg(2)BCE C D A(3)MgO NaCl(4)F－
1．已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。

氧元素原子的核外电子分
层排布示意图为，下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是()
解析：选D由信息可知最外层电子数相等的原子化学性质相似。

在解题时找最外层电子数与氧原子相同的即可。

2．下列叙述正确的是()
A．同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
B.23592U和23892U是中子数不同质子数相同的同种核素
C ．F －
的结构示意图：
D ．中子数为20的氯原子：2017Cl
解析：选C 同种元素的原子的质子数相同，但中子数可能相同也可能不同，A 项错误；同种核素的质子数、中子数均相同，B 项错误；中子数为20的氯原子应为3717Cl ，D 项错误。

3．诺贝尔化学奖得主Gerhard Ertl 对金属Pt 表面催化CO 氧化反应的模型进行了深
入研究。

下列关于202 78Pt 和198 78Pt 的说法正确的是( )
A.202 78Pt 和198 78Pt 的质子数相同，互称为同位素
B.202 78Pt 和198 78Pt 的中子数相同，互称为同位素
C.202 78Pt 和198 78Pt 的核外电子数相同，是同一种核素
D.202 78Pt 和198 78Pt 的质量数不同，不能互称为同位素 解析：选A 二者质子数相同，但质量数不同，故核外电子数相同，中子数不同，二者互称为同位素，A 项正确。

4．我国稀土资源丰富。

下列有关稀土元素144 62Sm 与150 62Sm 的说法正确的是( )
A.144 62Sm 与150 62Sm 互为同位素
B.144 62Sm 与150 62Sm 的质量数相同
C.144 62Sm 与150 62Sm 是同一种核素
D.144 62Sm 与150 62Sm 的核外电子数和中子数均为62
解析：选A 由稀土元素144 62Sm 、150 62Sm 可知，二者是含有相同质子数、不同中子数的
同种元素；其中144 62Sm 的质量数为144，中子数为82；150 62Sm 的质量数为150，中子数为88；
故B 、D 项错；根据核素的定义“含有一定数目的质子和一定数目的中子”可知144 62Sm 、150 62Sm
为两种核素，故C 错。

5．已知R 元素的某种同位素，能形成化合物A m R n ，其中A 的化合价为＋n 。

该化合物中一个R 微粒的核外电子数为a ，核内中子数为b ，则该同位素原子符号是( )
A.b ＋m ＋n a ＋m R
B.a ＋b －
m a ＋m R C.a ＋b a R D.a －m ＋
b a －m R 解析：选D 由题意可知在化合物A m R n 中R 的化合价为－m ，其离子符号为R m －，已
知一个R m －
的核外电子数是a ，R 的核外电子数为a －m ，则其核内质子数为a －m ，质量数＝质子数＋中子数＝a －m ＋b ，即可得出正确答案为D 。

6．正电子、反质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量相等而电性相反。

科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。

去年年初和年底，欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子。

这
是人类探索反物质的一大进步。

试推断反氢原子的结构()
A．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成
C．由一个带正电荷的中子与一个带负电荷的电子构成
D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成
解析：选B本题为信息给予题，抓住“反粒子跟普通电子、质子的质量、电量相等而电性相反”，问题便迎刃而解。

7．在离子RO n－3中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数目是()
A．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24
C．A－x－n－24 D．A＋x－n－24
解析：选B设R原子的中子数为N，则RO n－3中核外电子为A－N＋3×8＋n，根据题意得A－N＋3×8＋n＝x，N＝A－x＋n＋24。

8．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则n g它的氧化物中所含质子的物质的量是()
A.n
A＋16
(A－N＋8)mol
B.n
A＋16
(A－N＋10)mol C．(A－N＋2)mol
D.n
A(A－N＋6)mol
解析：选A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，n g RO物质的量为
n
A＋16
mol。

1 mol RO中所含质子的物质的量为(A－N＋8)mol，则
n A＋16mol RO中所含质子的物质的量为
n
A＋16
(A－N＋8)mol。

9．许多元素有多种核素，如氧元素有16O、17O、18O，碳元素12C、13C、14C。

(1)氧元素的3种同位素与碳元素的3种同位素最多可能组成________种二氧化碳分子。

(2)23 g由14C、16O组成的二氧化碳分子，其中含有质子数为________，中子数为________，电子数为________。

解析：(1)一种碳原子与3种氧原子可组成6种分子，C16O2、C17O2、C18O2、C16O17O、C16O18O、C17O18O,3种碳原子可形成18种二氧化碳分子。

(2)M(14C16O2)＝(14＋16×2)g·mol－1＝46 g·mol－1，n(14C16O2)＝
23 g
46 g·mol－1
＝0.5 mol,1
个14C16O2分子中含有22个质子，24个中子，22个电子，故23 g 14C16O2中含有的总质子数为0.5N A×22＝11N A，中子数为0.5N A×24＝12N A，电子数为0.5N A×22＝11N A。

答案：(1)18(2)11N A12N A11N A
10．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
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)由于其质子数相同，这三种是同种元素，而中子数不同，所以它们互为同位素。

答案：(1)22286136(2)D Rn原子最外层已达8电子稳定结构，因此氡气很稳定(3)A、B。