2-3原子结构的模型(讲义)-2023-2024学年八年级科学下册讲练课堂(浙教版)

浙教版八年级下册第二章第3节
原子结构的模型
【知识点分析】
一.原子结构模型的建立
1.原子结构的建立
①1803年，道尔顿“实心球模型”：原子是坚实的、不可再分的实心球。

②1897年，汤姆生“西瓜、枣糕模型”：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了电荷，从而形成了中性原子。

③1911年，卢瑟福“行星绕太阳模型”：原子核的质量几乎等于原子的全部质量，电子绕原子核运行，就像行星环绕太阳运转一样。

④1913年，丹麦科学家波尔“分层模型”：认为电子只能在原子核外空间的一定轨道上分层绕核做高速的圆周运动。

⑤1927年-1935年，现代物理学家“电子云模型”。

2.α粒子散射实验：1911年卢瑟福用α粒子(一种带正电的微粒)去轰击金属箔。

（1）实验发现：
①大多数α粒子能穿过金属箔。

②少数α粒子发生较大角度的偏转。

③及少数α粒子被反弹回去.
（2）实验结论：
①原子大部分空间是空心的。

②原子的中心存在一种体积很小的带正电的微粒。

③α粒子可能被质量很大但体积很小的核碰撞回来，原子核带正电荷，位于原子的中心.
二.揭开原子的秘密
1.原子的构成：原子是由原子核和核外电子构成。

2.原子核的构成：原子核是由更小的两种粒子一质子和中子构成。

3.原子的电性：质子带一个单位的正电荷，中子不带电。

整个原子呈电中性，一个核外电子带一个单位负电荷。

4.夸克：科学家们又对质子和中子的构成进行了研究，发现质子和中子都是由更微小的基本粒子一夸克构成。

5.注意事项：
①原子的质量主要集中在原子核，但原子核很小。

原子得失电子后可以认为其质量不变。

②在原子中,质子所带的电荷数与核外电子所带的电荷数相等，电性相反，原子显电中性。

③核电荷数：原子核所带的电荷数核电荷数＝质子数＝核外电子数=原子序数。

④中子数不一定等于质子数。

原子核中不一定有中子(氢原子核中只有一个质子，没有中子)
⑤质子不同，原子种类一定不同。

三.带电的原子--离子
1.离子：原子失去电子或得到电子之后形成的带电粒子。

2.离子团：由多个原子组成的一个带电粒子团。

3.离子构成的物质：也成电中性。

4.原子与离子的对比：
四.同位素--原子的“孪生兄弟”
1.同种原子：一种原子的原子核内质子数与中子数是一定的，核电荷数也是一定的。

2.元素：具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子总称为元素。

3.同位素：原子中核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子统称为同位素原子。

元素是同位素原子的总称，同位素原子是一种元素的不同种原子。

4.同位素原子的表示：区分元素的同位素原子，把质子数和中子数的总数标出以示区别。

5.同位素的应用：大多数元素都有同位素原子，同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。

【例题分析】
【例1】卢瑟福的α粒子轰击金箔实验为建立现代原子理论打下了基础。

如图线条中，可能是α粒子（带正电）在该实验中的运动轨迹的是（）
A．ad B．abc C．bcd D．abcd
【答案】C
【解析】由于原子中原子核体积很小，质量很大，所以α粒子遇到原子核会发生偏转，例如c和d；因为原子的核外电子质量很小，所占的体积很大，电子的质量小，可以忽略不计，所以α粒子可以直接穿过去，例如b；原子核带正电，α粒子也带正电，同种电荷相互排斥，α粒子不可能向原子核靠近，应该远离原子核，故a不是α粒子在该实验中的运动轨迹，故C符合题意，ABD不符合题意。

2．下列关于微观粒子的说法正确的是（）
A．分子可分，原子不可分
B．质子数相同微粒不一定属于同种元素
C．原子得失电子形成子后，原子核发生了变化
H 表示
D．某种微粒由3个氢原子核和2个电子构成，该微粒的组成可用
5
【答案】B
【解析】A、分子可以分为原子，原子在化学变化中不能再分，该选项说法错误；
B、质子数相同的微粒不一定属于同种元素，不如水分子和氖原子，该选项说法正确；
C、原子得失电子形成离子后，原子核没有改变，该选项说法错误；
D、某种氢微粒由3个氢原子核（只含质子）和2个电子，质子带正电，则氢微粒带1个单位的正电荷，则该微粒的组成可用H3+表示，故选项说法错误。

3．下列有关原子模型的叙述，正确的是（）
A．卢瑟福建立的“原子的核式结构模型”认为电子像云雾一样出现在原子核周围
B．汤姆生建立的“汤姆生模型”认为原子核像太阳，电子像行星绕原子核运行
C．玻尔建立的“分层模型”认为电子在原子核周围分层运动
D．现代科学家认为电子像西瓜籽似地嵌在原子中
【答案】C
【解析】A、卢瑟福建立的“卢瑟福模型”是发现原子核，原子大部分体积是空的，电子围
绕带正电的原子核在固定的轨道上运动，说法错误；
B、汤姆生建立的"汤姆生模型"即“西瓜模型"正电荷是西瓜肉，电子是西瓜籽，认为的电子是嵌在原子中的，说法错误；
C、波尔建立的“分层模型"认为电子在原子核周围分层运动，说法正确；
D、现代科学家认为电子像云雾一样出现在原子核周围，说法错误。

4．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验（如图），根据实验，不能获得的结论是（）
A．金原子核带正电B．金原子核外电子带负电
C．金原子核体积很小D．金原子核的质量比α粒子大得多
【答案】B
【解析】A、由图可知，带正电的α粒子遇到原子核后，方向发生了偏转，说明原子核带正电，选项正确；
B、由该实验不能得出金原子核外电子带负电，选项错误；
C、由图可知，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，只有少量α粒子的运转方向发生了偏转，说明金原子核体积很小，选项正确；
D、由图可知，有少数的α粒子被反弹了回来，说明遇到了质量很大的物质，说明金原子核的质量比α粒子大得多，选项正确，故选B。

5．如图为三种原子的部分信息(质量数＝质子数＋中子数)，下列说法正确
．．的是（）
A．A与B属于同种元素B．A与B中子数相同
C．A与C互为同位素原子D．C的核外电子数为21
【答案】C
【解析】A、A和B的核内质子数不同，故不是同种元素，错误；
B、A的中子数=19﹣9=10，B的中子数=39﹣19=20，错误；
C、A和C的核内质子数相同，互为同位素原子，正确；
D、在原子中质子数=核外电子数，C的核外电子数=9，错误；
6．20世纪初，科学家先后提出了如图①、①、①所示的三种原子模型，依照提出时间的先后顺序排列正确的是（）
A．①①①B．①①①C．①①①D．①①①
【答案】D
【解析】汤姆生发现电子后，最早提出了葡萄干蛋糕模型，卢瑟福通过实验提出了核式结构模型，而现在科学家认为电子云模型更符合实际，依照提出时间的先后顺序排列正确的是①①①；
7．探月卫星“嫦娥一号”主要任务之一是探明月球上氦-3的储量。

下图是氦-3原子结构示意图，以下说法错误的是（）
A．原子还可分，它们由更小的微粒构成B．氦-3原子由原子核和核外电子构成C．氦-3原子核内有2个质子和一个中子D．氦元素在周期表中的原子序数3
【答案】D
【解析】A、原子中有质子、中子、电子，质子、电子和中子应是由更小的微粒构成的，所以原子可以再分，故说法正确；
B、由氦-3原子结构示意图可知，氦-3原子由原子核和核外电子构成，故说法正确；
C、由氦-3原子结构示意图可知，氦-3原子核内有2个质子一个中子，故说法正确；
D、由氦-3原子结构示意图可知，氦原子中有2个质子，氦元素在周期表中的原子序数2，故说法错误。

8．1911年，卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，发现多数α粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向，但有绝少数α粒子发生了较大角度的偏转，于是提出了原子的核式结构模型。

这个“核”是指图中的（）
A．甲B．乙C．丙D．丁
【答案】B
【解析】原子的核式结构模型中的“核”是原子核，卢瑟福原子结构模型的内容是，物质由大量的原子组成，原子是由原子核和电子构成的，原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷集中在原子核内，原子核由质子和中子组成，故由图知道，乙是原子核，故B符合题意。

9．如图是三种微粒的结构示意图，有关它们的说法正确的是（）
A．它们的最外层电子数不相同B．它们中有两种是离子
C．它们属于同种元素D．它们都是原子
【答案】B
【解析】A、由图可知，三种微粒的最外层电子数均为8，即它们的最外层电子数相同，选项错误；
B、由图可知，质子数为8的微粒，其核外电子数为10，质子数小于电子数，属于阴离子，质子数为10的微粒，其核外电子数为10，质子数等于电子数，属于原子，质子数为13的微粒，其核外电子数为10，质子数大于电子数，属于阳离子，即三种微粒中，有两种是离子，选项正确；
C、由图可知，三种微粒的质子数均不相同，属于三种元素，选项错误；
D、由图可知，质子数为8和13的微粒，其质子数与电子数不相同，属于离子，选项错误。

10．知识梳理有助于我们对已学知识进行巩固，如图所示，某同学学习物质结构层次后以
氧气为例进行了梳理，下列选项中与a、b、c相对应的是（）
A．原子、原子核、核外电子B．原子核、原子、核外电子
C．原子、核外电子、原子核D．核外电子、原子核、原子
【答案】A
【解析】分子是由原子构成的，故a是原子，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，故b是原子核，c是核外电子，观察选项，故选A。

11．1909年卢瑟福领导的团队用一束α粒子（带正电荷）轰击金箔时发现了如图所示的实验现象。

由实验得出的结论合理的是（）
A．多数α粒子直接穿过，说明原子核外是空的，不存在其他粒子
B．少数α粒子发生偏移，说明原子核外电子质量较大且带负电
C．极少数α粒子被反弹，说明原子核体积根小、质量较大
D．该实验说明α粒子无法穿透原子与原子间的空隙
【答案】C
【解析】A．大多数α粒子能穿透金箔，而且不改变原来的前进方向，说明原子核很小，原子核外有很大的空间，不能说明不存在其他粒子，核外有电子质量很小，故A不符合题意；
B．少数α粒子发生偏移，因为原子核内质子所带正电荷的排斥作用，说明原子核的质量很大，故B不符合题意；
C．极少数α粒子被反弹，说明原子核体积很小、质量较大，只有碰到质量比它大很多的物质才被反弹回来，故C符合题意；
D．该实验说明α粒子可以穿透原子与原子间的空隙，故D不符合题意。

12．在近代原子学说的发展过程中，有下列观点：①物质都是由原子构成的；①原子都是实心球体；①正电荷均匀分布在整个原子内。

1911年卢瑟福用带正电的a粒子轰击原子，发现多数a粒子穿过后仍保持原来的运动方向，但有绝少数a粒子发生了较大角度的偏转，如图所示，分析实验结果，可以否定上述观点中的（）
A．①①B．①C．①①D．①①①
【答案】C
【解析】用带正电的α粒子轰击原子，发现多数α粒子穿过后仍保持原来的运动方向，说明带正电的原子核周围有较大空间，因此原子不是实心球体，故①符合题意；极少数粒子发生了较大角度的偏转，说明正电荷分布在原子核上，较大空间内是没有带正电的粒子，故①符合题意。

该实验与物质是由原子构成的没有任何关系，故①不符合题意。

13．2017年5月，中国科学院等相关部门正式定名了4种元素，其中2种元素的信息如表。

据此能得出的推论是（）
A．鉨原子的中子数113 B．镆原子的核电荷数为288
C．镆原子比鉨原子核外多2个电子D．镆原子比鉨原子质量大4g
【答案】C
【解析】A、鉨原子的质子数是113，中子数为284-113=171，选项错误。

B、镆原子的核电荷数为115，相对原子质量是288，选项错误。

C、原子中，核外电子=质子数，镆原子比鉨原子核外多2个电子，这是因为115﹣113＝2，选项正确。

D、镆原子比鉨原子相对原子质量大4，质量不是大4g，选项错误。

二、填空题
14．如图为原子核聚变（原理是让上个原子核发生聚合作用，生成质量更大新的原子核）的示意图，①①①表示三种原子（①原子核未画出），表示原子中的不同微粒，聚变前后的微粒种类不变，各微粒总数也不变。

（1）仿照①①，在图中的①中画出其原子核___________；
（2）①①①中属于同种元素的原子是___________（选填序号）。

【答案】①①
【解析】（1）根据聚变前后的微粒种类不变，各微粒总数也不改变可知①中核内有2个质
子和2个中子。

其原子核为：；
（2）同种元素的核内质子数相同，①为1个质子和1个中子，①为1个质子和2个中子，故①①属于同种元素。

15．读图理解：金属钠在氯气中燃烧时，钠原子___________了电子形成了带正电荷的钠离子，氯原子得到电子形成了带负电荷的氯离子。

带有相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成了电___________性的氯化钠。

【答案】失去中
【解析】（1）金属钠在氯气中燃烧时，钠原子最外层电子数为1，少于4个，失去了最外层的电子形成了带正电荷的钠离子，故填失去。

（2）带有相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，微粒的电性相互抵消，构成了电中性
的氯化钠，故填中。

16．19世纪以前，人们一直认为原子是不可分的。

1897年汤姆生发现了带负电的电子，并提出类似“葡萄干面包”的原子模型。

为进一步探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。

【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，只有少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。

【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。

【解释与结论】
（1）卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是_______；
（2）当α粒子轰击金箔时，题图能正确表示运动轨迹的是_______；
（3）实验中能说明原子内部绝大部分是空的证据是_______。

【答案】原子核乙绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进
【解析】（1）原子由原子核和核外电子构成，原子核的体积很小但相对于电子来说质量很大，电子几乎没有质量，卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是原子核；
（2）当α粒子轰击金箔时，由于原子核的排斥力，因此粒子的运动轨迹会向外偏折。

极少数正面撞击原子核的粒子受到的作用力最大，因此α粒子有很大的偏转或反弹，故选乙；（3）实验中能说明原子内部绝大部分是空的证据是：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进。

17．①①①表示三种原子，“”“ ”“ ”表示原子中的不同微粒．①是______元素的原
子：①①①中属于同种元素的原子是______（填序号
．．．）
【答案】氢①和①
【解析】在原子中，电子在原子核的外部，所以小圈表示的是电子，在原子中，质子数=电子数，所以白球表示质子，黑圈表示中子；再根据元素的种类是由质子数决定的可知；质子数决定元素的种类，由微观结构示意图可知，①是氢元素；①和①这两种粒子核内的质子数均为1，故属于同种元素。

18．微观粒子看不见、摸不着，科学家通过模型来说明他们心目中粒子的“模样”，进而揭示物质的微观结构特点，解释微观结构与宏观现象之间的因果关系。

一百多年来，科学家借助构建原子结构模型对原子结构进行研究，逐渐揭开了原子构成的神秘面纱，并通过不断提出新的原子结构模型，逐步形成了今天的原子结构理论。

（1）图中两种模型分别是汤姆生和卢瑟福分别于1897年1911年提出的，其中______（填“甲”或“乙”）是由汤姆生提出的。

（2）下列关于原子结构理论的学说中，卢瑟福的观点是______（填字母）。

A．原子是不可分的B．原子是可分的C．电子呈电中性D．电子带负电E．带正电荷的原子核居于原子的中心F．在球体内充斥着正电荷，电子镶嵌其中G．带正电荷的原子核很小，但集中了原子的大部分质量
【答案】甲BCDEG
【解析】（1）汤姆森通过实验发现了电子，他认为原子中存在更小的微粒，原子是可分的，并提出类似“西瓜”的原子模型，认为电子就像“西瓜子”一样镶嵌在带正电荷的“西瓜瓤”中；卢瑟福的原子核式结构模型：原子是一个空心的球，在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。

图中两种模型分别是汤姆生和卢瑟福分别于1897年1911年提出
的，其中甲是由汤姆生提出的；
（2）根据汤姆森和卢瑟福理论分析可知，BCDF 代表汤姆森的观点；BCDEG 代表卢瑟福的观点。

19．如图中ABCD 是四种粒子的结构示意图，请回答下列问题。

（1）以上四种粒子的结构示意图中，属于同种元素的粒子是______（填字母代号）；
（2）以上ABC 三种粒子中，属于离子的是______（填字母代号），它的符号是______； （3）D 元素的名称是______；D 原子中x ______。

（4）有水（2H O ）、双氧水（22H O ）、重水（2D O ，“D”表示原子核中有一个质子和一个中子的氢原子）三种物质，从物质组成的角度看，这三种物质所含的元素共有______种，从化学性质的角度看，______和水的化学性质有较大差异。

【答案】 AB B F - 氩 8 2 双氧水
【解析】（1）由图可知，微粒A 、B 的质子数均为9，由元素的概念可知，微粒A 、B 属于同种元素，故填AB 。

（2）A 、B 、C 三种微粒中，微粒A 、C 的质子数等于核外电子数，属于原子，微粒B 的质子数为9，核外电子数为10，即质子数≠核外电子数，则微粒B 属于离子，故填B ； 微粒C 的质子数为9，属于氟元素，其核外电子数为10，则微粒C 是带1个单位负电荷的氟离子，其符号为F -，故填F -。

（3）D 微粒的质子数为18，属于氩元素，该元素名称是氩，故填氩；
原子中，核内质子数等于核外电子数，所以x =18−2−8=8，故填8。

（4）由化学式可知，三种物质均有氢元素与氧元素组成，所以三种物质所含的元素共有氢、氧2种元素，故填2；
1个水分子和1个重水分子均有2个氢原子与1个氧原子构成，而1个双氧水分子由2个氢原子和2个氧原子构成，所以双氧水和水的化学性质有较大差异，故填双氧水。

20．小林同学收集了一些微粒的资料，请你和他一起根据表格数据回答下列问题。

（1）表格中互为同位素原子的是______。

（2）根据表格信息写出微粒C的符号______。

（3）比较C与D两种微粒，其中质量较大的是______。

【答案】AD S2-D
【解析】（1）具有相同质子数不同中子数的原子互为同位素，故表格中AD互为同位素；（2）一个质子带1个单位的正电荷，一个电子带1个单位的负电荷，中子不带电，核内质子数为14，核外电子数为16，故带2个单位负电荷，为硫离子，符号为：S2-；
（3）微粒的质量主要集中在原子核上，原子核由质子和中子构成，故CD中质量较大的是D。

21．在宏观、微观和符号之间建立联系是科学学科的特点。

（1）物质的组成及构成关系如图所示，图中①是______，①表示的是______。

（2）下列说法正确的是______（填字母）。

A．氯化钠是由钠、氯两种元素组成的
B．氯化钠是由钠和氯气混合而成的
C．氯化钠是由一个钠原子和一个氯原子构成的
（3）氧和氯两种元素最本质的区别是它们原子中的______不同。

【答案】原子分子A质子数或核电荷数
【解析】（1）金属汞由汞原子构成，且原子得到或失去电子后形成离子，所以图中①是原
子，故填原子；
水由水分子构成，且分子由原子构成，所以图中①表示的是分子，故填分子。

（2）A氯化钠是由钠、氯两种元素组成的，选项正确；
B钠和氯气混合形成混合物，而氯化钠属于纯净物，选项错误；
C氯化钠是由钠离子和氯离子构成的，选项错误，故填A。

（3）元素是具有相同质子数或核电荷数的一类原子的总称，氧和氯是两种不同的元素，所以两种元素最本质的区别是它们原子中的质子数或核电荷数不同，故填质子数或核电荷数。

22．在科学中，寻找相同点和不同点是很好的学习方法。

（1）对Fe、2
Fe+三种粒子，小科同学找到了以下相同点的判断，正确的是Fe+、3
______。

①核电荷数相同①核外电子数相等
①每个粒子所带电荷数相同①质量几乎相等
①所含的质子数相等
（2）C-12和C-14是碳元素的两种不同的原子，二者的不同点有______。

①原子中的电子数①原子核内的中子数
①原子核内的质子数①原子的质量
【答案】①①①①①
【解析】（1）①铁原子失去电子形成亚铁离子或铁离子时，原子核不变，则三种微粒的核电荷数相同，选项正确；
①1个铁原子失去2个电子形成亚铁离子，1个铁原子失去3个电子形成铁离子，则三种微粒的核外电子数不相等，选项错误；
①1个铁原子失去2个电子形成的1个亚铁离子带2个单位的正电荷，1个铁原子失去3个电子形成的1个铁离子带3个单位的正电荷，而铁原子不带电，即三种微粒子中，每个粒子所带电荷数不相同，选项错误；
①质子或中子的质量都约为电子质量的1836倍，所以原子的质量几乎全部集中在原子核上，铁原子失去电子形成亚铁离子或铁离子时，原子核不变，所以三种微粒的质量几乎相等，选项正确；
①铁原子失去电子形成亚铁离子或铁离子时，原子核不变，则微粒所含的质子数相等，选项正确，故填①①①。

（2）①C-12和C-14是碳元素的两种不同的原子，均属于碳元素，它们的质子数相同，而原子的质子数等于原子核外的电子数，所以C-12和C-14的电子数相同，选项错误；
①C-12的中子数为6，C-14的中子数为8，则两种原子的原子核内的中子数不同，选项正确；
①C-12和C-14是碳元素的两种不同的原子，均属于碳元素，它们的质子数相同，选项错误；
①质子或中子的质量都约为电子质量的1836倍，所以原子的质量几乎全部集中在原子核上，C-12和C-14的中子数不同，则两种原子的质量不同，选项正确，故填①①。

三、探究题
23．电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
1910 年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。

实验做法如图1：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被金箔弹了回来。

【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。

【解释与结论】
（1）卢瑟福在α散射实验中（α粒子带正电荷），结合上题中的示意图，断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是：___________。

（2）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则大多数α粒子就________（填“会”或“不会”）发生大角度散射。

卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”又可分为_________（结构）。