第三单元 物质构成的奥秘

九年级化学
第三单元物质构成的奥秘
一、知识点梳理
（一）物质由微观粒子构成
1. 构成物质的微粒：分子、原子、离子等微粒
（1）由分子构成的物质，例如：水、二氧化碳、氢气、氧气等物质
（2）由原子构成的物质，例如：金属、稀有气体、金刚石、石墨等物质
（3）由离子构成的物质，例如：氯化钠 (NaCl) 、硫酸铜（CuSO4）
2. 物质构成的描述：物质由××分子（或原子）构成。

例如：铁由铁原子构成；氧气由氧分子构成.
（二）分子
1.概念：分子是保持物质化学性质最小的粒子。

（对于由原子或离子的构成的物质，化学性质由其原子或离子保持，）
① “最小粒子”是指构成这种物质的最小粒子，而不是粒子最小。

因为分子还可以分解成原子，原子还可以再分。

② 分子只能保持物质的化学性质，不能保持其物理性质。

因为一些物理性质是由大量分子聚集表现出来的，单个分子不能表现其物理性质。

注：①我们用物理方法分割物体，最终无法进行下去时即得到分子。

此时得到的分子仍然具有原来物质的化学性质（物理性质是大量微观粒子聚集才能表现出来的性质）
②由分子构成的物质在发生物理变化时，分子本身没有发生变化，但是，发生化学变化时，一种物质的分子会变成其他物质的分子
③由分子构成的物质在发生化学变化时，一种物质的分子会变成其他物质的分子，其化学性质一定发生变化。

2. 分子的特征：
①分子的质量、体积都很小。

1个水分子质量为：3×10-26kg，1滴水大约有1.67×1021个水分子
②分子总是在不停的运动，且温度越高，分子运动越快。

（【实验 3-1】、课本P49的探究实验）
不管是气体、液体、还是固体的分子都在不停运动。

温度越高，分子的能量越高，运动幅度和速率越大。

气体：分子在广阔的空间里自由地直线运动（相撞或撞壁则拐弯）。

所以，气体没有固定的体积和形状。

液体：分子在有限的空间里自由地游动。

液体有固定的体积但没有固定的形状。

固体：分子只能在平衡位置做原地振动。

固体有固定的体积和形状
③分子间有间隔，且分子间隔受热增大，遇冷缩小。

一般地，同种物质不同状态的分子间间隔大小：气态＞液态＞固态，物体的热胀冷缩现象是因为分子间隔受热时变大，遇冷时变小。

物质发生物理变化（如水的三态变化、气体受热膨胀或被压缩）一般也是因为分子间间隔改变，而分子本身的大小、体积、分子数目都不改变。

同种物质的分子在任何时候，大小都是不变的。

但是，分子之间的间隔（注意：一般不称为距离）会变化。

固体：分子之间间隔很小（一般小于分子直径），所以固体体积难以被压缩。

液体：分子之间间隔稍大（一般为分子直径的1 倍~10 倍），同种物质的液态体积。

气体：分子之间间隔非常大（取决于容器的体积），气体物质很容易被压缩体积。

水跟酒精混合前后，总体积明显缩小：这是由于分子间相互穿插和相互作用所致，分子间存在一定空隙。

④同种物质的分子化学性质相同，不同种物质的分子化学性质不同。

3.分子由原子构成：我们用物理变化的方法无法再继续分割分子，但是借助化学变化，分子还可以继续被分割成原子。

如水分子（H2O）是由氢原子、氧原子构成的。

注：不能对分子和原子比较大小
（1）用分子的观点区分物理变化和化学变化：化学变化有新的分子生成或是说分子的种类改变（而原子的种类和数目都不变）。

物理变化分子和原子都不变。

例如：
①化学反应中的“变”与“不变”：
一定变：物质、分子
一定不变：原子、原子数目、原子种类
可能变：分子数
②化学反应能否发生的微观解释：根据化学反应的实质，最关键的是分子要先分成原子，分子中的原子是通过特殊的力牢固结合在一起的，分子在运动时互相碰撞，才可能打破原子间作用力而使分子分成原子。

有的物质分子间相互碰撞，正好能使分子打开分成原子，相当于互为开锁的钥匙，故可以发生重新组合生成新的物质；大多数物质分子间碰撞，无法打开分子，因此，不能发生化学反应。

【补充】有些物质是由原子直接构成的，如所有的金属和稀有气体等。

当这些物质由原子直接构成时，原子就是保持这些物质化学性质的最小粒子，注意：如果原子先构成了分子，分子再构成的物质里，原子不是保持物质化学性质的粒子。

③化学反应条件的微观解释：
加热、高温：通过提供能量，使分子运动速率加快，分子碰撞时更容易使分子分成原子。

点燃：提供初始能量，使部分分子运动速率加快，发生化学反应并放出更多的能量，进而使更多的分子运动速度加快。

点燃后不需要再继续加热。

催化剂：降低分子打开所需的能量，帮助分子更快地打开，相当于一把辅助开锁的钥匙。

④反应剧烈程度的微观解释：物质间发生反应首先要物质分子间能接触，因此反应物间分子接触数量越多，分子打开越快，反应越剧烈。

块状：只有表面的分子能与其它反应物分子接触，更多的分子被包裹在块状固体内部，无法与其它反应物分子接触并碰撞，所以，反应速度最慢。

小颗粒或粉末：相对于块状固体，表面积更大些，因此处在表面的分子数量更多，与其它反应物分子接触的分子数更多，所以，相同的物质间化学反应速度比块状固体快。

溶液或气体：反应物混合均匀后，没有分子被包裹在内部，所有分子间都接触碰撞，所以反应速度最快，往往瞬间完成。

（2）用分子的观点区分纯净物和混合物：由分子构成的物质，纯净物由同种分子构成；混合物由不同种分子构成。

纯净物中含有一种分子分子，纯净物的组成、性质固定；混合物中含有不同种分子，混合物的组成不固定，混合物中各物质保持各自的性质。

注：①单质与化合物：单质的分子由同种原子构成；化合物的分子由不同种原子构成。

②物质的宏观组成用元素来描述，物质的微观构成用微粒（分子、原子、离子）来描述。

（3）用分子的观点解释化学变化（或是说化学变化的实质）：分子分成原子，原子又重新组合，结合成新的分子或直接构成新物质。

①物质由什么粒子构成，其化学性质就是由什么粒子保持。

只有这些粒子改变了，物质的化学性质才会发生改变（当然这时的物质也已发生了改变，即生成了新物质），否则，物质的化学性质不会发生改变。

②即便不同分子构成的物质混合在一起，各种物质的化学性质仍由各自的分子保持，只不过混合物兼有各种物质的化学性质而已。

化学研究物质的组成，就是研究物质是由什么分子（原子）构成的，如果是分子构成的，那么分子又是由什么原子、多少原子构成的。

③纯净物有固定的组成，而混合物由于各成分的量可变，所以，混合物没有固定的组成，化学研究物质的结构，是研究构成物质的分子的形状（直线型、三角锥型、折现型等，由原子构成分子的方式决定）和分子构成物质的方式。

（三）原子
1.概念：原子是化学变化中最小的微粒。

这里的最小粒子是指原子在化学变化中不能再分，不是说任何情况下都不可再分。

2. 分子与原子的比较
3.原子的构成：由居于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成。

原子核由质子和中子构成。

每个质子带一个单位的正电荷，每个电子带一个单位的负电荷，中子不带电。

4.原子不显电性的原因：原子核内质子所带电荷与核外电子的电荷数量相等，电性相反。

5.在原子中：
①质子数＝电子数＝核电荷数（原子核带的正电荷数）＝原子序数
②质子数不一定等于中子数；
如铁原子中质子数为26，中子数为30；同一种类的原子中，因中子数的多少不同，就形成了同一种类原子中的不同原子，如质子数为6的碳原子中，有中子数为6 、7、8三种不同碳原子。

③不是所有原子都有中子（氢原子无中子）；
④ 不同类原子，质子数不同；
⑤虽然与原子相比，原子核的体积很小，但原子质量集中在原子核上。

6.相对原子质量（Ar）：以一种碳原子质量的 1/12 为标准，其他原子质量与它的比值叫做这种原子的相对原子质量。

关键词：
①“一种”：注意与后面提到的“一类”的区别。

②“一种碳原子” ：这种碳原子是有且仅是含有6个质子和6个中子的碳原子。

③“标准”：相当于实际质量中的千克原器。

④“比”：相对质量是一种比值，因此没有定义的单位，也可以认为单位是“ 1”。

⑤“相对原子质量” ：与相对质量对应的是以千克为单位的“实际质量”
（1）它是一种比值，单位是 1，省略不写；
（2）Ar ≈质子数＋中子数
（3）原子的质量和相对原子质量的区别和联系
注：相对原子质量与实际质量在数值、单位上都不相同；相对质量大小与实际质量成正比。

7.原子核外电子的排布：在原子中，居于中心的原子核很小，原子核外有很大的空间，电子就在这个空间里做高速的运动。

(1)原子结构示意图:画圆圈，标核电，正号写在前，弧线成扇形，数字一条线.
【背诵 1~20 号元素名称】（书本P54）
(2)①原子的电子层最少有1层，最多有7层:核外电子是分层排布（运动）的,能量低的电子在离核近的空间运动，能量高的电子在离核远的空间运动。

内层不能排布了才向外层排布。

即外层只要有电子，内层一定已排满。

核外空间自内向外分为第一层、第二层、……、第七层。

实际上，原子核外根本无“层，我们仅仅用“层”来代表离核远近的区域。

所以多电子原子中电子在原子核外不同区域运动可简单而形象地称为分层运动，又叫核外电子的分层排布。

这样，电子就可以看作是在能量不同的电子层上运动。

②各层上最多能容纳2n2个电子:第一层最多容纳2个电子、第二层最多容纳8个电子、……最多容纳不等于一定要容纳，各层最终容纳电子个数还取决于其它限制条件.
③最外层最多能容纳8个电子（最外层是第一层时，最外层最多容纳2个电子）
(3)排布规律：尽先排内层，满有多余排外层；第一层不超过2个电子，第二层不超过8个电子，最外层不超过8个电子 ( 只有1个电子层的最外层不超过2个电子 ) 。

（4）稳定结构：仔细观察 1~18 号原子：
①稀有气体原子的最外层都已达到充满状态，即最外层有8个电子（氦只有一层且为最外层，所以只有2个），这样的结构被认为是一种稳定结构。

如：氦、氖、氩；
注：这里所说的稳定是相对稳定，而不是绝对的稳定
②金属的原子最外层一般都少于4个，在化学反应中易失去电子，而使次外层变成最外层，通常达到8个电子的稳定结构，而且最外层电子数越少，越容易失去电子，化学性质越活泼。

如钠、镁、铝等；
③非金属原子的最外层电子一般多于4个，在化学反应中，易得到电子，而使最外层达到8个电子的稳定结构，而且最外层电子数越多，越易得到电子，化学性质越活泼。

如氯、氧、硫、磷等；
（5）原子的化学性质与原子的核外电子排布有关，尤其与最外层电子数关系最密切.当两种原子的最外层电子数相同，则这两种元素的化学性质相似。

注：氦原子与镁原子虽然最外层电子数相同，但是氦原子最外层已达相对稳定结构，镁原子的最外层未达到相对稳定结构，所氦元素与镁元素的化学性质不相似；另外，最外层电子数不同其化学性质有可能相似（He， Ne均为稳定结构）。

（四）离子
1.定义：带电的原子或原子团。

例如：钠原子因失去1个电子而带上1个单位正电荷，氯原子得到一个电子则带上一个单位的负电荷。

2.分类：带正电的叫阳离子（或正离子），带负电的叫阴离子（或负离子）。

3.原子与离子的转化：原子阳离子，原子阴离子
根据原子核外最外层电子排布的特点可知：金属元素的原子易失去电子形成阳离子；非金属元素的原子易得到电子形成阴离子。

注:原子在变为离子时，质子数、元素种类没有改变；电子数、最外层电子数、元素化学性
质发生了改变
4.离子的表示方法：在元素符号的右上角用“ +”、“—”号表示离子的电性，数字表示离子所带的电荷，先写数字后写正负号，当数字为1时，应省略不写。

①阳离子如：钠离子 Na＋、镁离子 Mg2＋、铝离子 Al3＋、亚铁离子 Fe2＋、铁离子 Fe3＋、铵根离子 NH4+等；
②阴离子如：氯离子Cl－、硫离子S2－、碳酸根离子CO32－、硫酸根离子SO42－、硝酸根离子NO3－、氢氧根离子OH－等。

5.离子符号的意义（数字“2”的意义）
6.离子结构示意图：
（1）核电荷数＝质子数≠电子数
（2）阳离子：质子数 >电子数；阴离子：质子数 <电子数
7.阴阳离子相互作用，形成物质，如氯化钠，离子也是构成物质的粒子。

离子构成的物质，正负电荷的代数和为零，即物质显电中性。

由阴阳离子构成的物质，其化学性质由离子保持，且阴阳离子各保持一半。

8.离子与原子的区别和联系
注：相同点：都是构成物质的一种微粒；质量、体积都很小；在不停运动；有间隙。

（五）元素
1.定义：质子数（即核电荷数）相同的一类原子的总称。

（“同质子，类原子”）
注;元素是一类原子的总称,这类原子的质子数相同;元素的种类由原子的质子数决定，质子数不同，元素种类不同(一种元素与另一种元素的本质区别：质子数不同);由同种元素组成的物质不一定是单质,如由O2、O3组成的混合物或金刚石与石墨的混合物,但不可能是化合物。

（1）“一类”：注意不等同于“一种”，事实上，我们把质子数和中子数都相同的原子称为同一种。

同一类原子包含好几种原子；
①“同质子”是指元素在原子的基础上，以核电荷数（即核内质子数）为标准进行种划分的，与原子中的中子数、电子数无关。

即元素的种类是由核电荷数（即核内质子数）决定的。

同种元素的原子质子数一定相同，不同种元素的原子质子数一定不相同。

②“类原子”是指一种元素可能有不止一种原子。

它包括质子数相同，中子数不同的原子（例如：高中将要学习到氢元素有3种质子数相同而中子数分别为0、1、2的氢原子：氕、氘、氚）；也包括质子数相同，而电子数不同的原子和离子（例如：Fe、Fe2+、Fe3+均属于铁元素。

（2）元素论种不论个，原子既论种也论个数
（3）元素是抽象了的宏观概念，它和原子的关系，如同：个人——人类；某人——人民；（4）元素种类由质子数或核电核数决定。

（5）元素的化学性质主要由原子的最外层电子数决定。

质子数相同即意味着原子的核外电子数相同，同时最外层电子数也相同，因此，它们在化学反应中的性质相同；一般情况下，元素原子的最外层电子数相等，元素的化学性质就相似，但氦和铍、氦和镁是特殊的，最外层都是2个电子，但氦和铍、氦和镁的化学性质却不相似；
（6）化学反应前后，元素的种类不变，原子的种类不变，分子的种类改变
（7）单独一个元素名称，表达的含义：
①可能指一种物质，如“铁”、“缺氧”；
②可能指元素，如“高钙奶”、“加碘”、“补铁”、“补锌”等
2.元素的存在和分类
（1）目前已发现的元素有一百余种，其中有十几种是人造元素,而人类所发现和合成的上亿种不同物质，全部由这些元素组成。

①元素在地壳中的含量由多到少的顺序是：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛等。

掌握地壳中含量排前五位的元素次序、名称及类别。

（课本P60：图3-17）
氧：约占一半，含量最多的非金属元素
硅：约占四分之一，含量第二多的非金属元素
铝：约占 1/13，含量最多的金属元素。

②生物细胞中元素含量：氧、碳、氢、氮、钙，占 97.5%以上。

③空气中前二位的元素：N、O；海水中：氧、氢、氯、钠。

（2）分类：根据元素性质的不同，元素可分为金属元素、非金属元素和稀有气体元素三种
①金属元素（带“钅”旁 ,“金”和“汞”例外）
②非金属元素（“石”固态非金属；“气”气态非金属；“氵”液态非金属）
③稀有气体元素：氦、氖、氩、氪、氙
3.元素符号
国际上统一采用元素的拉丁文名称的第一个字母（大写）来表示元素，如果几种元素第一个字母相同，就附加一个小写字母来区别（第二个字母也相同，附加第三个小写字母）（1）书写：遵循“一大二小”
①由一个字母表示的元素符号要大写
②由两个字母表示的元素符号，第一个字母大写，第二个字母小写
（2）记忆元素符号：
氢、氦、锂、铍、硼、碳、氮、氧、氟、氖、钠、镁、铝、硅、磷、硫、氯、氩、钾、钙、锰、铁、铜、锌、银、钡、金、铅、铂、汞、碘
（3）元素符号的意义：
①表示一种元素（宏观意义），如：O表示氧元素；
②表示该元素的一个原子（微观意义），如：O 可以表示1个氧原子；
③当物质由原子直接构成时，还表示一种物质，如：Fe 可以表示铁这种物质。

注：当元素符号前面加有数字时，只有第二个意义。

如：2P只表示2个磷原子（不能表示两个磷元素、或两个磷物质）。

（4）宏观上物质由元素组成；微观上物质由分子、原子、离子等粒子构成；而分子又是由原子构成
①由分子构成的物质，有4种描述方法（以水为例）：
a.水由氢元素和氧元素组成；
b.水是由水分子构成的；
c.水分子由氢原子和氧原子构成；
d.1个水分子由两个氢原子和1个氧原子构成；
②由原子或离子构成的物质，有2种描述方法（以汞、氯化钠为例）：
a.汞是由汞元素组成的,汞是由汞原子构成的；
b.氯化钠是由钠元素和氯元素组成的；氯化钠是由钠离子和氯离子构成的
（5）元素与原子的比较
（六）元素周期表
1.元素周期表的编写
1869年，俄国化学家门捷列夫发现了元素周期律并编写了元素周期表。

在元素周期表中，现有元素118种。

2.结构：科学家根据元素的原子结构和性质，把元素科学有序地排列起来，就得到了元素周期表，元素周期表共有7个横行，18个纵行。

①每一格：在元素周期表中，每一种元素的均占据一格。

对于每一格，均包括原子序数、元素符号、元素名称、相对原子质量等内容。

在周期表中，还用不同颜色对金属元素、非金属元素做出了区分
②每一横行（周期）：周期表每一横行为一个周期，共有 7 个横行，即 7 个周期。

③每一纵行（族）：有18个纵行，第8、9、10 三个纵行为一个族，其余15个纵行，每一个纵行叫做一个族，共16个族。

3. 元素周期表中各部分的含义
4.元素周期表编排原则（表中的规律）
（1）按原子序数递增的顺序从左到右排列。

以金属元素开头（除第一周期），慢慢过渡到非金属元素，稀有气体结尾；
（2）将电子层数相同的元素排成一个横行，按照最外层电子数递增的顺序从左到右排列。

同一周期，元素原子的电子层数（等于周期数）不变；从左到右最外层电子数、原子序数（或核电荷数、质子数）依次递增；
（3）把最外层电子数相同的元素（个别除外）排成一个纵行。

同一族中，元素原子最外层电子数（等于主族数）不变；从上到下最外层电子数依次递增。

注：元素周期表是元素性质的周期性变化，即原子结构周期性变化的具体体现。

①原子序数：按元素原子核电荷数递增的顺序给元素的编号；
原子序数 =核电荷数 =质子数 =核外电子数
②前三个周期规律：
周期号 =核外电子层数
族号 =最外层电子数；最后一列为稳定结构。

5.元素周期表的意义
（1）是学习和研究化学知识的工具；
（2）为寻找新元素提供了理论依据
（3）发人们在元素周期表的一定区域寻找新物质（如：农药、催化剂、半导体等）（七）物质的构成与组成及分类的有关知识（学科内综合考点）
二、例题分析
例1.将零散的化学知识整理归纳，得出一般的规律，是学好化学的可取方法之一。

以下归纳中不正确的是（）
A．在化学反应中原子可以再分
B．最外层电子数为 8 的粒子不一定是稀有气体原子
C．核内质子数相同的原子属于同一种元素
D．分子、原子和离子都是构成物质的基本粒子
例2.在日常生活中，如果将深颜色的衣服和浅颜色的衣服浸泡在一起洗，可能会使浅颜色的衣服染上深颜色，这其中的主要原因是由于深色染料中的（）
A. 分子本身发生了改变
B. 分子是在不断地运动的
C.分子之间有一定的间隔
D. 分子在化学变化中可以再分
例3.凉开水不宜养鱼，其主要原因是凉开水中几乎不含有（）
A. 水分子
B.氧原子
C.氧元素
D.氧分子
例4.下列符号中，即能表示一种元素，又能表示该元素的一个原子，还能表示一种单质的是（）
A. Fe
B. H2O
C. N2
D. 2SO2
例5.下列物质属于纯净物的是（）
A. 液态空气
B.冰水混合物
C.生理盐水
D. 氯酸钾和二氧化锰加热完全分解后，剩余的固体物质
例6.碳在氧气中燃烧可以生成二氧化碳，保持二氧化碳化学性质的粒子是（）
A.C和O
B.O2和C
C. O2
D. CO2
例7.装有少量高锰酸钾和氯酸钾的试管在酒精灯上加热完全分解后，剩余的固体物质是（）A.两种单质，一种氧化物 B.三种化合物，其中一种是氧化物
C.两种化合物，一种氧化物
D.一种单质，三种化合物
例8.非典时，经常用过氧化氢（H2O2）做一种消毒剂，下列有关过氧化氢组成的叙述正确的是（）
A. 由氢气和氧气组成的化合物
B. 由一个水分子和一个氢原子构成
C.每个过氧化氢分子由两个氢元素和两个氧元素组成
D. 由氢元素和氧元素组成
例9.等质量的二氧化碳和一氧化碳两种物质中，下列叙述正确的是（）
A.组成元素种类相同
B.碳原子个数相等
C.含碳量相等
D.都含有一个碳原子
例10.可以用来证明分子在化学变化中是可以再分的变化是（）
A. 石蜡熔化
B. 湿衣服变干
C.液态氧变氧气
D. 氧化汞受热得到氧气和水银
例11.1991年, 我国著名科学家张青莲教授与另一位科学家合作，测定了铟(In) 元素的相对原子质量新值。

铟元素的核电荷数为49, 相对原子质量为115，铟原子的核外电子数为（）A. 164 B. 115 C. 66 D. 49
例12.由同种元素组成的物质（）
A. 一定是金属
B. 一定是单质
C. 可能是混合物
D. 可能是化合物
例13.饮用水用Cl2消毒能促使一些致癌物质的生成。

为消除隐患，现已采用高效安全的ClO2消毒杀菌。

下列对ClO2的叙述中不正确的是（）
A. ClO2是一种氧化物
B. ClO2是一种化合物
C. ClO2是一种纯净物
D. ClO2中含有氧气
例14.缺铁性贫血通常要补铁，这里的铁是指（）
A. 分子
B. 原子
C. 物质
D. 元素
例15.下列广告语中你认为正确的是（）
A. “超纯水”绝对卫生，对人体有利
B. 本饮料由天然物质配制而成，绝对不含化学物质
C.矿泉水中含钾钠钙等多种物质，是一种健康饮料
D.钙片中含有大量的钙元素，能促进人体骨骼的生长发育
例16.原子和分子的区别是（）
A．分子在化学反应中分成原子，但在化学反应中原子不可再分
B．分子一定比原子大。