打开原子世界大门(教师版)

上海高中化学第一章打开原子世界的大门

一、本章知识结构

二、本节教材分析

（一）教学目标

知识与技能：

1．知道原子结构。

2．知道同位素的概念。

3．知道相对原子质量。

过程与方法：

1．了解人类认识元素经历过的两个阶段：建立在道尔顿原子论基础上的元素概念和建立在同位素基础上的元素概念。

2．了解人类对相对原子质量概念的认识及深化。

情感态度与价值观：

体验科学是在不断发展，人类对客观世界的认识是在不断深化的认识论观点。

（二）重点和难点

重点：

1．同位素。

2．相对原子质量。

难点：

相对原子质量。

（三）教学建议

1．让学生通过对比辨析质量和相对质量的区别。

2．引导学生思考为什么质量数等于质子数加中子数。其原因是质子的相对质量为l.007，中子的相对质量为1.008。取其近似整数值均为1。

3．关于同位素的教学，让学生辨析“同一种原子”和“同一类原子”的区别。所谓同一种原子，必须是质子数和中子数都相同的原子。质子数相同，而中子数不相同的原子不是同一种原子，而是同一类原子。通过举例，将概念具体化。

4．关于同位素的应用，可以让学生上课前或课后上网查阅资料，了解同位素在医学临床和国防建设中的重要应用。

5．关于相对原子质量，引导学生辨析“原子的相对原子质量”和“元素的相对原子质量”的区别。前者是指某一个原子的相对质量，而后者是指该元素的各种同位素的相对原子质量，并根据其所占的原子分数计算而得的平均值。

三、知识梳理

（一）复习提问

1．原子的由哪些微粒构成？

2．什么是核电荷数？为什么核电荷数等于质子数？

3．什么是同位素？互为同位素的原子，结构和性质上有哪些异同点？

4．什么是元素的原子百分率？

5．如何理解原子质量和相对原子质量？

6．质子、中子、电子还可以再分吗？

（二）知识回顾

1、物质的组成

1.1分子和由分子构成的物质

⑴分子是构成物质的一种能独立存在的微粒，它保持着这种物质的化学性质。

⑵由分子构成的物质：

一些非金属单质（如H2、O2、Cl2、S、惰性气体等）；气态氢化物；非金属氧化物；酸；大多数有机物等。

1.2原子和由原子构成的物质

⑴原子是参加化学变化的最小微粒。化学反应的实质是原子重新组合，是原子运动形态的变化。

⑵由原子构成的物质：金刚石等。

2、元素和原子

⑴元素：同一类原子的总称，只讲种类，不讲个数。

⑵元素存在状态

①游离态——在单质中的元素

由同种元素形成的不同单质——同素异形体，如O2、O3；白磷（P4）和红磷；金刚

石和石墨等

②化合态的元素——在化合物中的元素

⑶元素和原子是总体和个体的关系。

3、原子的组成和三种微粒间的关系

原子

构成原子的微粒电子质子中子质量9.041×10-31kg 1.6726×10-27 1.6748×10-27相对质量1/1837 1.007 1.008

电性和电量带1个单位负电荷带1个单位正电荷不显电性

A X的含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。

质子带正电荷，电子带负电荷，中子不显电性。

质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。

核电荷数=元素的原子序数=质子数=原子的核外电子数。

【熟记】1-20号元素的质子数。

【例1】填写下表中的空格

微粒符号质子数中子数电子数质量数

40

19

K19211940

38

18

Ar18201838

32

16

S1*******

4、同位素

原子氕(H)氘(D)氚(T)

质子数111

中子数012

质量数123

【问题1】初中所学元素的概念是同一类原子的总称，那么氕、氘、氚是属于同种元素吗？

【释疑】

元素的新概念：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子。所以氕、氘、氚都是同一种元素——氢元素。

【问题2】氕、氘、氚三者是什么关系？

【释疑】

同位素的定义：具有相同质子数和不同中子数的同一种元素的原子（核素）互称为同位素。氕、氘、氚互称同位素。

性质：（1）同位素的不同原子的化学性质几乎完全相同；

（2）天然存在的某元素，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子百分率一般是不变的。

【归纳】

质子数决定元素的种类；

质子数和中子数决定原子的种类；

同一元素的不同核素之间互称为同位素；

同种元素可以有多种核素（同位素），所以元素的种数远少于原子的种数。

同位素的应用：放射性育种，探测金属器件缺陷，保存食物，医疗，研究化学反应机理。

【概念辨析】比较同位素与同素异形体：

同位素同素异形体

研究对象原子单质

概念

具有相同质子数和不同中

子数的同一种元素的原子

互称为同位素

由同种元素构成的不同单

质。

【例2】下列说法错误的是（）

①质子数相同的微粒一定属于同一种元素；②质子数相同、电子数也相同的两种微粒，不可能是一种分子和一种离子；③一种元素只有一种质量数；④同位素的性质相同；⑤某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数

A ．②③⑤

B ．①②④

C ．①②⑤

D ．①③④⑤

【解析】本题考查了微粒、同位素和质量数三个概念的理解，解题的关键是正确理解相关概念的内涵和外延。微粒的种类很多，包括电子、质子、种子、离子、原子、分子等，比如H 2O 、NH 3的质子数都是10，故①是错的。离子是带电微粒，质子数≠电子数；分子式中性的，质子数=电子数；故②正确。由于同位素的存在，元素的同种元素的不同核素的质量数是不同的，故③错误。同位素的质子数和最外层电子数相同，故化学性质相同，但是因为其中子数不同，其物理性质有所不同，④错。元素的相对原子质量是其各种同位素的相对原子质量的加权平均值，而质量数是某种同位素的质子数和中子数之和，两者没有必然联系，⑤错。选D 。【例3】下列各组为同位素的是（

）A.红磷与白磷

B.T 和D

C.H 2O 和D 2O

D.H 2和D 2

【解析】同位素描述的对象是原子，所以只有B 选项正确，A 是同素异形体，C 、D 是同一种物质。选B 。

5、相对原子质量

（1）同位素原子的相对原子质量：以一个C-12（126C ）原子质量的1/12作为标准，任何一个原子的真实质量跟一个C-12原子质量1/12的比值，称为该原子的相对原子质量。

（2）元素的平均相对原子质量：元素所含各同位素相对原子质量按其原子百分率（丰度）计算的平均值。元素平均相对原子质量=A 1×a 1%+A 2×a 2%+…+A n ×a n %

元素的近似相对原子质量：12A %A %M a b =⨯+⨯+……（用质量数代替同位素的相对原子质量）【例3】已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素，而铱的平均相对原子质量为192.22，这两种同位素的原子个数比应为（）

A ．39:61

B ．61:39

C ．1:1

D ．39:11

【解析】因为只有两种同位素，设质量数为191的原子百分率为a%，则另一种的为1-a%。则可得方程：191×a%+193×(1-a%)=192.22，解得191的原子百分率为39%。因此其原子百分率之比为39:61，即原子个数比为39:61。答案为A 。也可用十字交叉法解。6、物质的量（n ）（1）单位：摩尔（mol ）。

（2）标准：1摩尔的物质所含微粒数等于12g 碳-12（12

6C ）的原子数，约6.02×1023个，用N A 表示。（3）公式：n=N/N A 7、摩尔质量（1）单位：g/mol （2）公式：M=m/n

（3）数值：与式量（化学式中各元素相对原子质量之和）相同。【归纳】质量m

M

M

⨯÷ 物质的量n

A

A

N N ⨯÷ 微粒N