2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第四章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)第1課時原子結(jié)構(gòu)學(xué)案新人教版必修1

PAGE8-第1課時原子結(jié)構(gòu)課程目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.了解原子的組成，理解質(zhì)量數(shù)的概念以及與質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)的關(guān)系。2．相識原子核外電子的排布規(guī)律。1.宏觀辨識與微觀探析：能從元素和原子、分子水平相識物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和改變，形成“結(jié)構(gòu)確定性質(zhì)”的觀念。2．科學(xué)看法與社會責(zé)任：具有嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)看法和探究未知崇尚真理的意識。授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第61頁一、原子的構(gòu)成1．原子的構(gòu)成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子：帶1個單位正電荷,中子：不帶電)),電子：帶1個單位負(fù)電荷))如碳原子的原子結(jié)構(gòu)模型2．質(zhì)量數(shù)(1)質(zhì)量數(shù)：原子核內(nèi)全部質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值后相加所得的數(shù)值。(2)構(gòu)成原子的粒子間的兩個關(guān)系①質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。②質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＝核電荷數(shù)。3．原子的表示方法[牛刀小試]1．我國在全球最先發(fā)覺自然金屬鈾。下列對鈾元素的一種原子eq\o\al(235,92)U的說法正確的是()A．核電荷數(shù)為92 B．質(zhì)子數(shù)為143C．中子數(shù)為235 D．核外電子數(shù)為235答案：A2．下列關(guān)于原子的幾種描述中，不正確的是()A．18O與19FB．16O與17O具有相同的電子數(shù)C．15N與14N具有相同的質(zhì)子數(shù)D．12C與13答案：D二、原子核外電子的排布1．電子層(1)概念：在含有多個電子的原子里，把電子運動的能量不同的區(qū)域簡化為不連續(xù)的殼層，稱作電子層。(2)不同電子層的表示及能量關(guān)系。各電子層(由內(nèi)到外)序號(n)1234567符號KLMNOPQ與原子核的距離由近到遠(yuǎn)能量由低到高2.電子的能量(1)在多電子原子中，電子的能量是不相同的。(2)電子能量與運動的區(qū)域。電子能量較低→運動區(qū)域離核較近。電子能量較高→運動區(qū)域離核較遠(yuǎn)。3．電子排布的規(guī)律(1)電子總是盡可能先從內(nèi)層排起，當(dāng)一層充溢后再填充下一層。(2)原子核外各電子層最多容納2n2個電子。(3)原子最外層電子數(shù)不能超過8(K層為最外層時不能超過2)，次外層電子數(shù)不能超過18。[牛刀小試]1．排布在下列各電子層上的一個電子，所具有的能量最低的是()A．K層B．L層C．M層D．N層答案：A2．下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是()A．全部的原子核都由質(zhì)子和中子構(gòu)成B．原子的最外層電子數(shù)不超過8C．稀有氣體原子的最外層電子數(shù)均為8D．原子的次外層電子數(shù)都是8解析：A項，H不含有中子；C項，He最外層電子有2個；D項，其次周期元素原子的次外層電子有2個。答案：B授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第62頁要點一原子的構(gòu)成及微粒數(shù)目間的關(guān)系1．構(gòu)成原子的粒子eq\a\vs4\al(原子,\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子Z→確定元素種類,中子A—Z→確定原子種類)),核外電子Z\o(→,\s\up7(最外層電子))確定元素的化學(xué)性質(zhì)))2．有關(guān)粒子間的關(guān)系(1)質(zhì)量關(guān)系。①質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。②原子的相對原子質(zhì)量近似等于質(zhì)量數(shù)。(2)電性關(guān)系。①電中性微粒(原子或分子)：核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。②帶電離子。質(zhì)子數(shù)≠電子數(shù)，詳細(xì)如下表：陽離子(Rm＋)質(zhì)子數(shù)>電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＋m陰離子(Rm－)質(zhì)子數(shù)<電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)－m(3)數(shù)量關(guān)系。原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)。3．符號eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up6(±c))eq\o\al(n±,m)中各個字母的含義[典例1]已知R2－的核內(nèi)有n個中子，R原子的質(zhì)量數(shù)為M，則mgR2－中含有電子的物質(zhì)的量為()A.eq\f(mM－n,M)mol B.eq\f(M－n－2,Mm)molC.eq\f(mM－n－2,M)mol D.eq\f(mM－n＋2,M)mol[解析]R2－含有的電子數(shù)為M－n＋2，mgR2－的物質(zhì)的量為eq\f(m,M)mol，則mgR2－含有電子的物質(zhì)的量為eq\f(mM－n＋2,M)mol。[答案]D[題組訓(xùn)練]1．1996年2月，德國某探討所在高能加速器中，將eq\o\al(70,30)Zn撞入一個eq\o\al(208,)82Pb的原子核并釋放出一個中子后，合成一種人造超重元素的原子，該元素原子內(nèi)中子數(shù)為()A．278 B．277C．166 D．165解析：eq\o\al(70,30)Zn＋eq\o\al(208,)82Pb→eq\o\al(277,112)X＋eq\o\al(1,0)n，所以該元素原子內(nèi)中子數(shù)為277－112＝165。答案：D2．已知R2＋核外有a個電子，b個中子。下列表示的R原子符號正確的是()A.eq\o\al(b,a)R B.eq\o\al(a＋b－2,a＋2)RC.eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R D.eq\o\al(a＋b,a－2)R解析：R2＋核外有a個電子，則R原子核外有(a＋2)個電子，即核內(nèi)有(a＋2)個質(zhì)子，R的質(zhì)量數(shù)為a＋2＋b。答案：C要點二原子核外電子的排布1．原子結(jié)構(gòu)示意圖(1)小圓圈和圓圈內(nèi)的數(shù)字分別表示原子核及核內(nèi)質(zhì)子數(shù)。(2)弧線表示電子層。(3)弧線上的數(shù)字表示該電子層上的電子數(shù)，如2．離子結(jié)構(gòu)示意圖(1)當(dāng)主族中的金屬元素原子失去最外層全部電子變?yōu)殡x子時，電子層數(shù)削減一層，形成與上一周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)。(2)非金屬元素的原子得電子形成簡潔離子時，形成和同周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)。3．10電子和18電子常見微?？偨Y(jié)(1)與氖原子具有相同電子層排布的微粒(10電子微粒)：陽離子Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NHeq\o\al(＋,4)陰離子F－、O2－、N3－、OH－分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4若A、B、C、D均是10電子微粒，它們之間存在如下關(guān)系：(2)與氬原子具有相同電子層排布的微粒(18電子微粒)：陽離子K＋、Ca2＋陰離子Cl－、S2－、HS－、Oeq\o\al(2－,2)分子Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、F2[典例2](1)某元素原子的核電荷數(shù)是核外電子層數(shù)的5倍，其質(zhì)子數(shù)是最外層電子數(shù)的3倍，該元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖為________。(2)已知某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為回答下列問題：①當(dāng)x－y＝10時，該粒子為________(填“原子”“陽離子”或“陰離子”)。②當(dāng)y＝8時，該粒子可能為(填名稱)________、________、________、________、________。③寫出y＝3與y＝7時的元素最高價氧化物對應(yīng)的水化物之間發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________。[解析](1)設(shè)核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝a，元素原子的電子層數(shù)為x，最外層電子數(shù)為y，依題意：a＝5x，a＝3y，則5x＝3y，x＝3y/5。因原子的最外層電子數(shù)不能超過8，即y為1～8的正整數(shù)，故僅當(dāng)y＝5，x＝3時合理，該元素的核電荷數(shù)為15，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為(2)①當(dāng)x－y＝10時，x＝10＋y，說明核電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，所以該粒子應(yīng)為原子；②當(dāng)y＝8時，該粒子應(yīng)有18個電子，所以可能為氬原子、氯離子、硫離子、鉀離子、鈣離子；③y＝3時為鋁原子，y＝7時為氯原子，其最高價氧化物對應(yīng)的水化物分別為氫氧化鋁和高氯酸，反應(yīng)的離子方程式為Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。[答案](1)(2)①原子②氬原子氯離子硫離子鉀離子鈣離子③Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O[題組訓(xùn)練]3．鈣原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖是()答案：D4．今有A、B兩種原子，A原子的M層比B原子的M層少3個電子，B原子的L層電子數(shù)恰為A原子L層電子數(shù)的2倍，A和B分別是()A．硅原子和鈉原子 B．硼原子和氫原子C．氯原子和碳原子 D．碳原子和鋁原子解析：設(shè)x、y分別為A原子L、M層電子數(shù)，依題意，A、B兩原子的電子層結(jié)構(gòu)為：KLMA2xyB22xy＋3B原子的M層至少有3個電子，因而其L層的電子數(shù)必定是8個，求得x＝4。對A原子來說，L層有4個電子時只能是最外層，即y＝0，y＋3＝3。因此，這兩個原子分別為碳原子和鋁原子，D項正確。答案：D授課提示：對應(yīng)學(xué)生用書第63頁1．下列粒子的結(jié)構(gòu)示意圖，正確的是()解析：Cl的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；Ar的原子結(jié)構(gòu)示意圖為；K的原子結(jié)構(gòu)示意圖為答案：A2．下列說法不正確的是()①質(zhì)子數(shù)相同的粒子肯定是同一元素②質(zhì)子數(shù)相同且電子數(shù)也相同的兩種粒子不行能一種是分子，另一種是離子③電子數(shù)相同的粒子不肯定是同種元素④一種元素不行以形成不同單質(zhì)⑤某元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)值就是質(zhì)量數(shù)A．②④⑤ B．①④⑤C．②③④ D．①②③④⑤解析：粒子包括分子、原子、離子、質(zhì)子、中子等，質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一類原子是同一元素。但質(zhì)子數(shù)相同，若一種是分子而另一種是原子時，則不是同一元素，如H2O、Ne，所以①不正確、③正確。離子形成的緣由是質(zhì)子總數(shù)與電子總數(shù)不同，當(dāng)為分子時，電子數(shù)和質(zhì)子數(shù)相等，整個分子不顯電性；當(dāng)為離子時，陽離子：質(zhì)子總數(shù)>電子總數(shù)，陰離子：質(zhì)子總數(shù)<電子總數(shù)。若分子是由同種元素的原子形成則為單質(zhì)，在各單質(zhì)中雖組成元素相同，但每個分子含有的原子數(shù)不肯定相同，如O2、O3，金剛石、石墨，紅磷、白磷等，所以②正確、④不正確。由于元素的原子還存在同位素，所以元素的相對原子質(zhì)量不等于某同位素原子的相對原子質(zhì)量。元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)值也不肯定是質(zhì)量數(shù)，所以⑤不正確。答案：B3．現(xiàn)有bXn－和aYm＋兩種離子，它們的電子層結(jié)構(gòu)相同，則a與下列式子有相等關(guān)系的是()A．b－m－n B．b＋m＋nC．b－m＋n D．b＋m－n解析：陽離子中：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＋電荷數(shù)；陰離子中：質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)－電荷數(shù)，由題意知a－m＝b＋n，則a＝b＋m＋n。答案：B4．在原子的第n電子層中，當(dāng)n為最外層時，最多容納電子數(shù)與(n－1)層相同；當(dāng)n為次外層時，其最多容納的電子數(shù)比(n－1)層最多容納的電子數(shù)多10，則n層是()A．N層 B．M層C．L層 D．K層解析：由題意可知第n層肯定不是K層，所以當(dāng)其為最外層時所容納電子數(shù)為8，所以n－1層為其次層。通過n為次外層時，最多容納的電子數(shù)比(n－1)層多10，可進(jìn)一步驗證n為M層。答案：B5．A＋、B＋、C－、D、E五種粒子(分子或離子)，它們都分別含有10個電子，已知它們有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系：①A＋＋C－eq\o(→,\s\up7(△))D＋E↑②B＋＋C－→2D(1)寫出①的離子方程式：__________________________________________________；寫出②的離子方程式：____________________________________________________。(2)除D、E外，請再寫出兩種含10個電子的分子：___________________________________________________________________________________________________。(3)除A＋、B＋外，請再寫出兩種含10個電子的陽離子：_______________________。解析：先列出常見的10電子粒子，比照分析找出其轉(zhuǎn)化關(guān)系。①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。②陽離子：Na＋、Mg2＋、