2019_2020學(xué)年高中化學(xué)專(zhuān)題1人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)學(xué)案（含解析）蘇教版.docx

第三單元人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道原子的構(gòu)成。能夠運(yùn)用質(zhì)子、中子、電子的電荷關(guān)系和質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。2.能夠運(yùn)用鈉、鎂、氯等常見(jiàn)元素原子和離子的結(jié)構(gòu)示意圖認(rèn)識(shí)核外電子的排布情況，以及微粒結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系。3.能夠表示氧化鎂的形成，并能夠以此認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。4.能夠根據(jù)原子結(jié)構(gòu)組成符號(hào)X判斷原子的構(gòu)成，并能夠從原子的結(jié)構(gòu)、組成角度認(rèn)識(shí)核素、同位素的存在及概念。一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1古希臘科學(xué)家提出的物質(zhì)由原子構(gòu)成的猜想是人們對(duì)原子結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的初始階段，初步揭示了物質(zhì)是由原子構(gòu)成的這一基本觀(guān)點(diǎn)。2道爾頓提出了“實(shí)心原子”這一觀(guān)點(diǎn)，他認(rèn)為物質(zhì)由原子構(gòu)成，原子是不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅的實(shí)心球體。3湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后提出“葡萄干面包式”或“西瓜式”原子模型，使人們認(rèn)識(shí)到原子是由更小的微粒構(gòu)成的，原子是可以再分的。4盧瑟福在粒子散射實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：當(dāng)用帶正電荷的粒子轟擊金箔時(shí)，大部分的粒子穿過(guò)金箔，就像它不存在一樣，但也有少量的粒子偏離了原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向，甚至有極少數(shù)的粒子被筆直地彈回。根據(jù)這一實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，盧瑟福提出了“核式”原子結(jié)構(gòu)模型：原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核帶正電荷，位于原子的中心，并且集中了原子的絕大部分質(zhì)量，電子帶負(fù)電荷，在原子核周?chē)臻g做高速運(yùn)動(dòng)，就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。5玻爾把量子論引入核式結(jié)構(gòu)的原子模型，提出原子的量子態(tài)理論：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)軌道都有一個(gè)確定的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，既不放出能量，也不吸收能量。二、原子的結(jié)構(gòu)1原子的構(gòu)成原子2.X的含義：表示質(zhì)量數(shù)為A、質(zhì)子數(shù)為Z的X原子。質(zhì)量數(shù)(A)將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取整數(shù)相加所得的數(shù)值。A(質(zhì)量數(shù))(Z質(zhì)子數(shù))(N中子數(shù))3質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)、核電荷數(shù)之間的關(guān)系在元素的原子中，質(zhì)子數(shù)核電荷數(shù)核外電子數(shù)。4核素：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。如8O。5同位素：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素互稱(chēng)為同位素。如H、H、H；6C、6C、6C。1相對(duì)原子質(zhì)量的定義為“某原子的質(zhì)量與C12原子質(zhì)量的1/12的比”，C12原子指的是什么原子？提示：C12原子指原子核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子。2所有的原子核都是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的嗎？提示：不一定，H原子核中只有質(zhì)子沒(méi)有中子。316O2和18O2互為同位素嗎？提示：不是，16O2和18O2為分子，而同位素討論的是同一元素形成的不同原子(或核素)。一、原子結(jié)構(gòu)與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系1原子核外電子排布電子按照能量的不同分層排布，其主要規(guī)律是：(1)核外電子總是盡先排布在能量較低的電子層，然后由里向外，依次排布在能量逐步升高的電子層(能量最低原理)。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個(gè)電子。(3)原子最外層電子數(shù)目不超過(guò)8個(gè)(K層為最外層時(shí)不超過(guò)2個(gè))。(4)次外層電子數(shù)目不能超過(guò)18個(gè)(K層為次外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè))，倒數(shù)第三層電子數(shù)目不能超過(guò)32個(gè)。28電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(1)稀有氣體具有的穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu)：通常把最外層有8個(gè)電子(K為最外層時(shí)為2個(gè))的結(jié)構(gòu)，稱(chēng)為相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。稀有氣體的原子就是這種結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，一般不與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)在化學(xué)反應(yīng)中，各元素的原子發(fā)生電子轉(zhuǎn)移后傾向于形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。(3)判斷化合物中某元素的原子是否達(dá)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的方法有：明確化合物中各原子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)電子式或微粒的結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行判斷。對(duì)于非金屬元素(H除外)，可以用其原子最外層電子數(shù)與化合價(jià)的絕對(duì)值之和進(jìn)行判斷，如果二者之和等于8，則該元素原子在化合物中達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。3元素的金屬性與非金屬性(1)原子的核外電子排布，特別是最外層電子數(shù)決定著元素的主要化學(xué)性質(zhì)(如化合價(jià)、金屬性或非金屬性等)。(2)金屬元素的原子最外層電子數(shù)一般少于4個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中比較容易失去電子而達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出金屬性；而非金屬元素的原子最外層電子數(shù)一般多于4個(gè)，在化學(xué)反應(yīng)中容易得到電子而達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出非金屬性。(3)NaNa、MgMg2、ClCl、OO2。(4)MgO的形成可表示為： 練習(xí)與實(shí)踐1元素的化學(xué)性質(zhì)主要決定于原子的()A質(zhì)子數(shù) B中子數(shù)C核外電子數(shù) D最外層電子數(shù)答案D解析最外層電子數(shù)主要決定主族元素的化學(xué)性質(zhì)。2據(jù)報(bào)道，某些建筑材料會(huì)產(chǎn)生放射性同位素Rn，從而對(duì)人體產(chǎn)生傷害。該同位素原子中的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之差是()A136 B50 C86 D222答案B解析中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)之差為(22286)8650。二、同位素與物質(zhì)的組成1同位素原子間生成的同類(lèi)物質(zhì)形成純凈物。如Cl、Cl 構(gòu)成的Cl2、ClCl、Cl2混在一起應(yīng)為純凈物，不是混合物；H、H、H生成6種雙原子分子混在一起為純凈物。2同位素形成物質(zhì)的判斷兩種同位素可形成3種雙原子分子；三種同位素可形成6種雙原子分子，且它們的化學(xué)性質(zhì)相同。練習(xí)與實(shí)踐3下列對(duì)同位素的描述正確的是()A有相似化學(xué)性質(zhì)的不同元素B有不同質(zhì)量數(shù)的同種元素的原子C最外電子層上有不同電子數(shù)的原子D有相同質(zhì)量數(shù)的不同元素的原子答案B解析同位素是質(zhì)子數(shù)相同(即核電荷數(shù)相同)，質(zhì)量數(shù)不同的同種元素的不同原子。4下列敘述錯(cuò)誤的是()A13C和14C屬于同一種元素，它們互為同位素B1H和2H是不同的核素，它們的質(zhì)子數(shù)相等C14C和14N的質(zhì)量數(shù)相等，它們的中子數(shù)不等D6Li和7Li的電子數(shù)相等，中子數(shù)也相等答案D解析13C、14C互為同位素，14C、14N質(zhì)量數(shù)都為14，中子數(shù)分別為8、7。1H、2H互為同位素，質(zhì)子數(shù)相等。6Li、7Li互為同位素，質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)都對(duì)應(yīng)相等，但中子數(shù)不相等。5原子、元素、核素、同位素等都屬于重要的化學(xué)基本概念，原子的構(gòu)成屬于重要的化學(xué)基本理論。下列八種化學(xué)符號(hào)：HH2CLiNaNLiMg(1)涉及的核素共有()種。(2)互為同位素的是()和()。(3)質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱(chēng)為同位素的是()和()。 (4)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的是()和()。答案(1)8(2)LiLi(3)CN(4)NaMg解析(1)核素，即具有一定的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的原子，一種核素就是一種原子，該題中有8種核素。(2)同位素，即核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子，也就是同種元素里的不同的核素(或原子)。同位素的微粒對(duì)象是原子，這些原子的存在范圍是同一種元素。 Li與Li的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)都是3，中子數(shù)分別是3和4，它們是鋰元素里的不同種原子。 H與H是同位素，但由于H2是一種分子而不是原子，所以H與H2不是同位素。(3)質(zhì)量數(shù)相等的是C與N(都是14)，但C的質(zhì)子數(shù)是6，屬于碳元素，N的質(zhì)子數(shù)是7，屬于氮元素，所以C與N質(zhì)量數(shù)相等，但又不能互稱(chēng)為同位素。(4)Na、Mg的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)分別是11和12，根據(jù)原子核內(nèi)“質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)”的公式進(jìn)行判斷，Na、Mg的核內(nèi)中子數(shù)都是12。三、元素的相對(duì)原子質(zhì)量和同位素的相對(duì)原子質(zhì)量1同位素(X)的相對(duì)原子質(zhì)量Ar且ArA，質(zhì)量數(shù)即為核素的近似相對(duì)原子質(zhì)量。2元素的相對(duì)原子質(zhì)量(1)含義：元素(精確)的相對(duì)原子質(zhì)量是根據(jù)本元素各種核素的相對(duì)原子質(zhì)量和它們?cè)谠涌倲?shù)中所占的組成分?jǐn)?shù)計(jì)算的平均值。(2)計(jì)算公式：其中Ar1、Ar2、Ar3分別為各同位素的相對(duì)原子質(zhì)量；a%、b%、c%分別為自然界中各同位素所占的原子的含量或原子個(gè)數(shù)的組成分?jǐn)?shù)；Ar是元素的相對(duì)原子質(zhì)量。(3)元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量：根據(jù)元素各種核素的質(zhì)量數(shù)和它們?cè)谠涌倲?shù)中所占的組成分?jǐn)?shù)計(jì)算的平均值。其中A1、A2為各同位素的質(zhì)量數(shù)。如：氧有三種天然同位素，它們的同位素原子的相對(duì)原子質(zhì)量和各同位素原子含量(即原子個(gè)數(shù)百分比)的數(shù)據(jù)分別為：O15.99599.759%O 16.996 0.037%O 17.999 0.204%則氧元素的相對(duì)原子質(zhì)量為：Ar15.99599.759%16.9960.037%17.9990.204%15.999。氧元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量為：Ar1699.759%170.037%180.204%16.004。知識(shí)拓展1與稀有氣體原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子(1)與He原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：H、Li、Be2。(2)與Ne原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：F、O2、N3、Na、Mg2、Al3。(3)與Ar原子電子層結(jié)構(gòu)相同的離子有：Cl、S2、P3、K、Ca2。2核外電子總數(shù)為10的粒子有(1)陽(yáng)離子：Na、Mg2、Al3、NH、H3O。(2)陰離子：N3、O2、F、OH、NH。(3)分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。3核外電子總數(shù)為18的粒子有(1)陽(yáng)離子：K、Ca2。(2)陰離子：P3、S2、HS、Cl。(3)分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、C2H6、CH3OH、N2H4等。4核外電子總數(shù)及質(zhì)子總數(shù)均相同的粒子有(1)Na、NH、H3O。(2)F、OH、NH。(3)Cl、HS。(4)N2、CO、C2H2等。練習(xí)與實(shí)踐6某元素的一種同位素原子的質(zhì)子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下述論斷正確的是()A不能由此確定該元素的相對(duì)原子質(zhì)量B這種元素的相對(duì)原子質(zhì)量為mnC若碳原子質(zhì)量為W g，此原子的質(zhì)量為(mn)W gD核內(nèi)中子的總質(zhì)量小于質(zhì)子的總質(zhì)量答案A解析相對(duì)原子質(zhì)量全稱(chēng)是元素的平均相對(duì)原子質(zhì)量，不是某一個(gè)原子的相對(duì)原子質(zhì)量，因此選項(xiàng)B看上去似乎是正確的，實(shí)際是錯(cuò)誤的；任一原子的質(zhì)量不可能是碳原子質(zhì)量與此原子質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的乘積，而且碳原子有多種同位素，選項(xiàng)C中的W是沒(méi)有被指定的數(shù)值，只從這一點(diǎn)來(lái)看，選項(xiàng)C也不能成立；題目沒(méi)有指明m和n的具體值，故選項(xiàng)D也不對(duì)。7將某文獻(xiàn)資料上記載的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)摘錄如下：試回答下列問(wèn)題：(1)34.969是表示_；(2)35.453是表示_；(3)35是表示_；(4)35.485是表示_；(5)24.23%是表示_；(6)35.453的計(jì)算表達(dá)式為_(kāi)。答案(1)同