高中化學人教版必修第一冊課件第四章第一節(jié)第1課時原子結構

第四章物質結構元素周期律第一節(jié)原子結構與元素周期表第1課時原子結構概念認知·自主學習一、原子的構成粒子及其定量關系1.原子構成:小結在原子中,原子序數(shù)=核電荷數(shù)=_____數(shù)=_________數(shù),所以整個原子不顯電性。質子核外電子2.質量數(shù):(1)概念:質子和中子的相對質量都近似為1,如果忽略電子的質量,將原子核內所有_____和_____的相對質量取近似整數(shù)值相加,所得的數(shù)值叫作質量數(shù)。(2)關系:質量數(shù)(A)=__________+__________。質子中子質子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)二、核外電子排布1.電子層:在含有多個電子的原子里,電子分別在_________的區(qū)域內運動。我們把不同的區(qū)域簡化為_____________,也稱作電子層。2.不同電子層的表示及能量關系:各電子層由內到外電子層數(shù)1234567字母代號KLMNOPQ離核遠近由___到___能量高低由___到___能量不同不連續(xù)的殼層近遠低高3.電子分層排布:(1)能量最低原理核外電子總是優(yōu)先排布在_________的電子層里,然后再由里往外排布在______________的電子層里,即按K→L→M→N……順序排列。(2)電子層最多容納的電子數(shù)①第n層最多容納___個電子。如K、L、M、N層最多容納電子數(shù)分別為______________。②最外層電子數(shù)目最多不能超過__個(K層為最外層時不能超過__個)。③次外層最多能容納的電子數(shù)不超過___個。能量最低能量逐步升高2n22、8、18、328218【概念理解】1.判斷下列說法是否正確:(1)原子核由質子和中子構成,質子帶正電荷,中子帶負電荷 (

)提示:質子帶正電荷,中子不帶電荷。(2)稀有氣體元素的原子最外層都有8個電子 (

)提示:He原子核外電子只有一層(K層),有2個電子。(3)中子數(shù)=質量數(shù)-質子數(shù) (

)提示:質量數(shù)=中子數(shù)+質子數(shù)。(4)O與O2-的質子數(shù)相同,核外電子數(shù)不同 (

)提示:氧原子得到2個電子形成O2-,它們的質子數(shù)相同,核外電子數(shù)不同?！痢痢獭獭窘滩耐诰颉?.教材中描述“電子一般總是先從內層排起,當一層充滿后再填充下一層”,當M層有電子時,K、L層是否一定充滿電子?提示:當M層有電子時,K、L層一定充滿電子,如硫原子K層必須充滿兩個電子后,再在L層填充8個電子,M層上才能填充6個電子?！厩榫硲谩?.生物體在生命存續(xù)期間保留的一種碳原子——C-14會在其死亡后衰變,測量考古遺址中發(fā)現(xiàn)的遺物里C-14的數(shù)量,可以推斷出它的存在年代。你知道C-14的“14”是什么含義嗎?這種碳原子的質子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)分別是多少?提示:C-14的“14”是指這種碳原子的質量數(shù)為14,此碳原子的質子數(shù)為6,核外電子數(shù)=質子數(shù)=6,中子數(shù)=質量數(shù)-質子數(shù)=8。能力形成·合作探究學習任務一探究原子構成離子及其定量關系【合作探究】人類在很長的一段時間內一直認為原子是組成物質的最小粒子,對原子結構的探究也是經(jīng)歷了相當長的過程。1904年,約瑟夫·約翰·湯姆孫提出了“葡萄干布丁模型”:原子是一個帶正電荷的球,電子鑲嵌在里面,原子好似一塊“葡萄干布丁”,故名“葡萄干布丁模型”。1911年盧瑟福在曼徹斯特大學做放射能實驗時,用帶正電荷的α射線轟擊金箔,他和他的助手發(fā)現(xiàn)向金箔發(fā)射帶正電的α射線微粒時有少量被彈回,這使他們非常吃驚,使他們對“葡萄干布丁模型”產(chǎn)生了懷疑?！緦W習活動】探究原子構成離子及其定量關系1.盧瑟福用α射線轟擊金箔,絕大多數(shù)的α粒子直穿過薄金箔,但有少數(shù)α粒子方向偏轉,極少數(shù)的α粒子被彈回,試用原子的結構解釋此現(xiàn)象。提示:在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里,電子繞核旋轉,α粒子撞擊到原子核會被彈回,距離原子核較近的α粒子受同種電荷的斥力方向偏轉。2.月球上含有核電荷數(shù)為12的鎂原子,其質子數(shù)是多少?核外電子數(shù)是多少?原子中質子數(shù)、核外電子數(shù)之間有何關系?提示:鎂原子的質子數(shù)為12,核外電子數(shù)為12。原子中,質子數(shù)=核外電子數(shù)。【歸納整合】1.原子的構成微粒及作用2.原子的構成微粒間的數(shù)目關系(1)電中性原子(2)帶電原子——離子的電子數(shù)目計算

【思考討論】根據(jù)元素的原子序數(shù)可推知原子的哪些數(shù)據(jù)?①質子數(shù)②中子數(shù)③質量數(shù)④核電荷數(shù)⑤核外電子數(shù)提示:①④⑤。元素的原子序數(shù)=質子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù),質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù),所以由原子序數(shù)可以推知原子的質子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)?！镜淅痉丁俊镜淅糠▏茖W家發(fā)現(xiàn)一種只有四個中子構成的粒子,這種粒子稱為“四中子”,也有人稱之為“零號元素”。下列有關“四中子”粒子的說法不正確的是(

)A.該粒子不顯電性B.該粒子的質量數(shù)為4C.該粒子為4號元素D.該粒子的質量比氫原子大

【解題指南】解答本題需要注意理解以下兩個方面:(1)原子中各微粒的帶電情況;(2)原子中質量數(shù)與中子數(shù)的關系?！窘馕觥窟xC?！八闹凶印绷Ｗ又袥]有帶電荷的微粒,所以該粒子不顯電性,A正確;一個中子的相對質量是1,所以“四中子”的質量數(shù)為4,B正確;“四中子”粒子中沒有質子,所以不能說是幾號元素,C錯誤;質量數(shù)反映了微粒的相對質量大小,由于“四中子”質量數(shù)比氫原子大,所以該粒子的質量比氫原子大,D正確?！旧罨伎肌?1)如果將題目中的粒子中的四個中子改為兩個中子、兩個質子,且該粒子還是電中性,則該粒子是否具有電子?(關鍵能力—分析與推測)提示:兩個質子帶兩個單位的正電荷,如果該粒子是電中性,還應該有兩個電子。(2)科學家還發(fā)現(xiàn)一種中子數(shù)為9的氧原子,它的質量數(shù)為多少?核外電子數(shù)為多少?(關鍵能力—分析與推測)提示:17

8。

【規(guī)律方法】原子結構的特殊點:(1)原子的質量主要集中在原子核上;(2)原子中既有正電荷,又有負電荷,但整個原子不顯電性;(3)原子在化學變化中不可再分,但在其他變化中仍然可以再分;(4)核電荷數(shù)(質子數(shù))=核外電子數(shù),只適用于原子和分子?！舅仞B(yǎng)發(fā)展】科學家通過粒子加速器獲得了6個非常罕見的鐵(26號元素)原子,該鐵原子的質量數(shù)為45。接著,科學家又使用特制的測量儀器觀測到,這6個原子中有4個發(fā)生了衰變,這一實驗證實了曾經(jīng)預言的雙質子衰變方式,即有一個原子同時變出兩個質子的衰變方式。(1)該鐵原子的核內中子數(shù)是多少?該原子的核外電子數(shù)是多少?提示:鐵元素為26號元素,中子數(shù)=質量數(shù)-質子數(shù)=45-26=19,核外電子數(shù)=質子數(shù)=26。(2)該鐵原子的衰變是化學變化嗎?說明理由。提示:不是?；瘜W變化中原子種類不變,即原子所含質子數(shù)不變,衰變時質子數(shù)減少,故衰變不屬于化學變化。(3)通過粒子加速器發(fā)現(xiàn)了一種釹原子,其核外電子數(shù)是60,相對原子質量是144,則該釹原子的中子數(shù)是多少?提示:84。因為相對原子質量≈質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù),質子數(shù)=原子的核外電子數(shù)=60,所以該釹原子的中子數(shù)是144-60=84。學習任務二核外電子排布規(guī)律【合作探究】月球一直保持著神秘的色彩,其也伴隨了地球數(shù)十億年。月球也是太陽系中最大的衛(wèi)星之一,很多專家也始終認為月球約在45億年前形成。自2013年12月14日月面軟著陸以來,我國嫦娥三號月球探測器創(chuàng)造了全世界在月工作最長紀錄。其拍攝的月面照片是人類時隔40多年首獲最清晰的月面照片,其中包含大量科學信息。已知存在于月球表面的元素包括氧(O)、硅(Si)、鐵(Fe)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鋁(Al)、錳(Mn)和鈦(Ti)。其中最豐富的是氧、鐵和硅。氧含量估計為45%(按重量計),碳(C)和氮(N)似乎僅存在于來自太陽風沉積的痕量。【學習活動】

探究核外電子排布規(guī)律1.月球中含有豐富的鋁元素。(1)該原子的核外電子中能量最低的電子層是__層,有__個電子。(2)鋁原子的13個電子在核外應該怎么排布?提示:K層2個,L層8個,M層3個。(3)根據(jù)初中所學,畫出鋁原子的原子結構示意圖。提示:。K22.按照電子排布規(guī)律,鈣原子核外共有20個電子,M電子層最多可容納18個電子,某同學認為鈣原子的核外電子排布應該為K層2個,L層8個,M層10個。這種排布是否正確?若不正確,應該怎么排布?提示:若鈣原子的M層排布10個電子,此時M層就成為最外層,這與電子排布規(guī)律中“最外層上排布的電子數(shù)不能超過8個”相矛盾。電子排布應為K層2個,L層8個,M層8個,N層2個。3.月球中所含的鋁元素失去電子變?yōu)閹齻€單位正電荷的Al3+。原子與其形成的離子之間既有相同之處,又有不同之處。原子和離子微粒間的數(shù)量關系:(1)原子:核外電子數(shù)=_______=_________,如N原子:。(2)陽離子:核外電子數(shù)=__________________,如Na+:。(3)陰離子:核外電子數(shù)=__________________,如S2-:。質子數(shù)核電荷數(shù)質子數(shù)-所帶電荷數(shù)質子數(shù)+所帶電荷數(shù)【歸納整合】1.原子核外電子排布規(guī)律及其之間的關系:2.原子核外電子排布的表示方法:①原子結構示意圖粒子符號Na②離子結構示意圖

【思考討論】氖氣(Ne)是一種無色、無味、非易燃的稀有氣體。通常氖可以作為彩色霓虹燈的充裝氣體用于戶外廣告顯示;此外,它還可用于可視發(fā)光指示燈、電壓調節(jié),以及激光混合氣成分。核外電子排布與Ne原子相同的陽離子有哪些?提示:Na+、Mg2+、Al3+?！镜淅痉丁俊镜淅肯铝姓f法正確的是 (

)A.某微粒核外電子排布為2、8、8結構,則該微粒一定是氬原子B.最外層電子達到穩(wěn)定結構的微粒只能是稀有氣體的原子C.F-、Na+、Mg2+、Al3+是與Ne原子具有相同電子層結構的離子D.某元素原子的最外層只有2個電子,則該元素一定是金屬元素

【解題指南】解答本題需要注意理解以下兩個方面:(1)陰陽離子的核外電子排布有可能與惰性氣體原子相同。(2)金屬元素原子的最外層電子數(shù)目小于4,但最外層電子數(shù)目小于4的原子不一定是金屬元素的原子。【解析】選C。電子排布為2、8、8結構的微粒還可能為S2-、Cl-等,A項錯誤;O2-、F-、Cl-、Li+、Na+、Mg2+等微粒最外層電子數(shù)均達到了穩(wěn)定結構,B項錯誤;F-、Na+、Mg2+、Al3+核外電子排布均為2、8結構,與Ne原子的電子層結構相同,C項正確;He原子的最外層只有2個電子,但He元素是稀有氣體元素,D項錯誤?！旧罨伎肌?1)某原子核外電子排布為2、7結構,該原子是什么原子?(關鍵能力—分析與推測)提示:F原子。核外電子總數(shù)為9,質子數(shù)=核外電子數(shù)=9,為F原子。(2)該原子在化學反應中易得電子還是易失電子?(關鍵能力—分析與推測)提示:F原子最外層電子數(shù)目為7,在化學反應中易得到一個電子。(3)寫出該元素與鈉元素組成化合物的化學式。(關鍵能力—歸納與論證)提示:NaF。F原子最外層電子數(shù)目為7,在化學反應中易得到一個電子,F元素在化合物中的化合價為-1價,Na在化合物中的化合價為+1價。

【規(guī)律方法】原子核外電子排布規(guī)律的應用1.確定元素的種類根據(jù)原子核外電子排布的某些特點可以確定元素的種類,注意1～20號元素原子結構的特殊關系。特殊關系元素最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的一半Li、Si最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)Be、Ar最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的2倍C最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的3倍O最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的4倍Ne最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)H、Be、Al最外層有1個電子H、Li、Na、K最外層有2個電子He、Be、Mg、Ca內層電子數(shù)之和是最外層電子數(shù)2倍的元素Li、P電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素Be2.推斷元素的性質元素最外層電子數(shù)得失電子能力化學性質主要化合價稀有氣體元素8(He為2)一般不易得失電子較穩(wěn)定,一般不參與化學反應金屬元素<4易失電子金屬性只有正價,一般是+1→+3非金屬元素≥4易得電子非金屬性既有正價又有負價【誤區(qū)警示】(1)核外電子排布的規(guī)律是相互聯(lián)系的,不能孤立地理解,如當M層不是最外層時,最多可以排布18個電子,而當它是最外層時,最多可以排布8個電子。(2)電子不一定排滿M層才排N層,如Ca的核外電子排布情況為?！緦W以致用】某元素的原子核外有三個電子層,M層的電子數(shù)是L層電子數(shù)的,則該元素的原子是 (

)A.Li

B.Al

C.Si

D.K【解析】選C。三個電子層即K、L、M,K層2個電子,L層8個電子,可知M層4個電子,該元素的核外電子排布為2、8、4,是Si元素?！舅仞B(yǎng)發(fā)展】(2021·嘉興高一檢測)有A、B、C三種元素,核電荷數(shù)均小于18。已知A元素原子的核電荷數(shù)大于B元素原子的核電荷數(shù),但兩種元素的原子具有相同數(shù)目的電子層,A元素最外層電子數(shù)為B元素的兩倍,A元素原子第三層電子數(shù)為第一層電子數(shù)的三倍,C元素原子的核電荷數(shù)是電子層數(shù)的4倍,其質子數(shù)為最外層電子數(shù)的6倍。請回答下列問題:(1)A的原子結構示意圖:______________;

A元素的名稱:_______________。(2)B的原子結構示意圖:______________;

B元素的名稱:_______________。(3)C的離子結構示意圖:______________;

C元素的符號:_______________。

【拔高題組】1.下列數(shù)字為幾種元素原子的核電荷數(shù),其中原子核外最外層電子數(shù)最多的是(

)A.8

B.19

C.16

D.9【解析】選D。核電荷數(shù)為8的元素原子核外電子排布為2、6;核電荷數(shù)為19的元素原子核外電子排布為2、8、8、1;核電荷數(shù)為16的元素原子核外電子排布為2、8、6;核電荷數(shù)為9的元素原子核外電子排布為2、7。2.(2021·北京海淀區(qū)高一檢測)下列有關1～18號元素的原子核外電子排布規(guī)律的描述正確的是 (

)A.最外層電子數(shù)為1的金屬元素有3種B.最外層電子數(shù)為2的元素一定是金屬元素C.第一電子層與第二電子層電子數(shù)之比為1∶2的元素有2種D.最外層電子數(shù)為8的元素一定是稀有氣體元素【解析】選D。1～18號元素中最外層電子數(shù)為1的金屬元素有Li和Na,共2種,A項錯誤;1～18號元素中最外層電子數(shù)為2的元素有He、Be和Mg,其中He是非金屬元素,B項錯誤;1～18號元素中第一電子層與第二電子層電子數(shù)之比為1∶2的元素只有碳,C項錯誤;1～18號元素中最外層電子數(shù)為8的元素有Ne、Ar,均為稀有氣體元素,D項正確。元素周期表縱行（16個）族第4-7周期橫行（7個）周期短周期長周期第1-3周期電子層數(shù)相同，原子序數(shù)增大7個主族7個副族第Ⅷ族0族最外層電子數(shù)相同，原子序數(shù)增大學情診斷·課堂測評1.(水平1)科學家于2000年發(fā)現(xiàn)了核電荷數(shù)為116的元素(Lv)。下列有關質量數(shù)為293的Lv原子的描述錯誤的是 (

)A.質子數(shù)為116B.中子數(shù)為177C.電子數(shù)為116D.原子中質子數(shù)比中子數(shù)多61【解析】選D。原子中核電荷數(shù)=質子數(shù)=核外電子數(shù)=116,該元素原子的中子數(shù)=質量數(shù)-質子數(shù)=293-116=177,故A、B、C項正確;原子中中子數(shù)比質子數(shù)多61,D項錯誤。

【補償訓練】下列說法正確的是 (

)A.所有原子都是由質子、中子和核外電子構成的B.只要知道粒子的質子數(shù),就一定能確定它是什么元素C.由于質量數(shù)=質子數(shù)+中子數(shù),所以電子是沒有質量的D.分子的質子數(shù)等于該分子中各原子質子數(shù)之和【解析】選D。有些原子沒有中子,A項錯;粒子可以指原子、分子、離子,B項錯;電子不是沒有質量,而是很小可以忽略,C項錯。2.(水平1)結構決定性質,性質體現(xiàn)結構,這是化學乃至自然科學的基本規(guī)律之一。下列粒子結構示意圖中,表示具有穩(wěn)定結構的原子是 (

)【解析】選B。原子核內質子數(shù)=核外電子數(shù),且最外層沒有形成8個電子(K層為最外層時2個電子)的穩(wěn)定結構,故C錯誤,A、D項屬于穩(wěn)定結構,但表示的微粒為離子,故A、D錯誤,B項表示氦原子,正確。

【補償訓練】下列是幾種粒子的結構示意圖,有關說法不正確的是 (

)A.①和②屬同種元素B.②屬于稀有氣體元素C.①和③的化學性質相似D.④屬于金屬元素【解析】選B。A項,①和②分別是O和O2-,都屬于氧元素,正確;B項,②屬于氧元素,不屬于稀有氣體元素,錯誤;C項,③為硫原子,①為氧原子,其最外層上均有6個電子,化學性質相似,正確;D項,④為金屬元素鈉,正確。3.(水平1)下列敘述正確的是 (

)A.電子的能量越低,運動區(qū)域離核越遠B.核外電子的分層排布即核外電子的分層運動C.稀有氣體元素原子的最外層都排有8個電子D.當M層是最外層時,最多可排布18個電子【解析】選B。原子核外的電子的分層排布是指核外電子在不同的區(qū)域運動,能量越低的電子運動區(qū)域離核越近,A錯;電子的分層排布即電子的分層運動,B正確;稀有氣體元素中He的原子最外層只有2個電子,C錯;M層為最外層時,最多只能排8個電子,D錯。4.(水平2)某陽離子Mn+

的核外共有x個電子,核內有a個中子,則M的質量數(shù)為(

)A.a+x-n

B.a+x+nC.a-x-n D.a-x+n【解析】選B。陽離子Mn+的核外共有x個電子,則該微粒的質子數(shù)=x+n。又因為質子數(shù)+中子數(shù)=質量數(shù),則質量數(shù)=x+n+a。5.(水平2)A元素的原子最外層電子數(shù)是a,次外層電子數(shù)是b;B元素的原子M層電子數(shù)是(a-b)