2025版高一化學(xué)必修第一冊(cè) 第四章 第一節(jié) 第1課時(shí) 原子結(jié)構(gòu)

第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素周期表第1課時(shí)原子結(jié)構(gòu)課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.能運(yùn)用原子結(jié)構(gòu)示意圖描述原子的結(jié)構(gòu),能從微觀角度了解原子的核外電子排布。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.能理解、描述和表示原子結(jié)構(gòu)和核外電子排布的模型,指出模型表示的具體含義,并運(yùn)用于理論模型解釋或推測(cè)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)厘清重點(diǎn)通過原子結(jié)構(gòu)分析,認(rèn)識(shí)原子核外電子的排布規(guī)律突破難點(diǎn)從微觀角度上認(rèn)識(shí)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征,理解其排布規(guī)律學(xué)習(xí)任務(wù)一:原子的構(gòu)成【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】[引入]隨著科學(xué)的發(fā)展,“點(diǎn)石成金”如今已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。1941年科學(xué)家用“慢中子技術(shù)”將汞變成了金。1980年美國科學(xué)家又用氖和碳原子高速轟擊鉍金屬靶,得到了針尖大的微量金。“點(diǎn)石成金”的過程中是發(fā)生了化學(xué)變化嗎?其過程中原子的結(jié)構(gòu)有沒有變化?一、原子的結(jié)構(gòu)[思考]在原子中,質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)和核外電子數(shù)之間存在著怎樣的關(guān)系?提示:質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)二、質(zhì)量數(shù)【判對(duì)錯(cuò)·通教材】判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)微粒中質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)一定相等。 (×)提示:對(duì)于原子或中性分子,質(zhì)子數(shù)=電子數(shù);對(duì)于離子,質(zhì)子數(shù)≠電子數(shù)。(2)相對(duì)原子質(zhì)量就是質(zhì)量數(shù)。 (×)提示:質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)。相對(duì)原子質(zhì)量是指某原子的質(zhì)量與12C原子質(zhì)量的1/12的比值。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下,2.24L氧氣含有的質(zhì)子數(shù)為3.2NA。 (×)提示:氧原子含有8個(gè)質(zhì)子,氧氣分子含有16個(gè)質(zhì)子,0.1molO2含有1.6mol質(zhì)子。(4)1mol重水和1mol水中,中子數(shù)之比為5∶4。 (√)提示:重水為D2O,1mol重水含有10mol中子,1mol水中含有8mol中子,二者中子數(shù)之比為5∶4?！竞诵囊c(diǎn)·歸納】1.粒子中的電性關(guān)系(1)分子或原子:質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)(2)陽離子Xn+:質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)+n(3)陰離子Xn-:質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)-n2.粒子中的質(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(duì)原子質(zhì)量近似等于質(zhì)量數(shù)【學(xué)力診斷·測(cè)評(píng)】1.(2022·上海學(xué)業(yè)考試)下列說法中不正確的是()A.質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)B.原子的化學(xué)性質(zhì)主要由最外層電子數(shù)決定C.任何微粒的電子數(shù)和核電荷數(shù)一定相等D.某種氧原子的中子數(shù)是8,則其質(zhì)量數(shù)是16,核外電子數(shù)是8【解析】選C。原子中存在質(zhì)量關(guān)系,質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N),故A正確;原子的化學(xué)性質(zhì)主要由最外層電子數(shù)決定,最外層電子數(shù)相同,化學(xué)性質(zhì)相似,故B正確;任何微粒的電子數(shù)和核電荷數(shù)不一定相等,如NH4+的核外電子數(shù)為10,核電荷數(shù)為11,故C錯(cuò)誤;某種氧原子的中子數(shù)是8,則其質(zhì)量數(shù)是16,核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)=16-8=8,故[方法導(dǎo)引](1)在原子中,質(zhì)子數(shù)一定等于核外電子數(shù),但不一定等于中子數(shù)。(2)在任何微粒中,質(zhì)子數(shù)都等于核電荷數(shù),但質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)不一定相等,如陰離子(如Cl-)的質(zhì)子數(shù)小于其核外電子數(shù),陽離子(如Na+)的質(zhì)子數(shù)大于其核外電子數(shù)。2.镅元素在元素周期表中的信息如圖所示。下列有關(guān)镅元素的說法正確的是()A.屬于非金屬元素B.镅原子核外電子數(shù)是95C.相對(duì)原子質(zhì)量為243gD.镅原子中質(zhì)子數(shù)為148【解析】選B。題圖為元素周期表中的一格,中間的漢字表示元素名稱,該元素名稱是镅,是“钅”字旁,屬于金屬元素,A不正確;該元素的原子序數(shù)為95,原子序數(shù)=原子核外電子數(shù),則該元素的原子核外電子數(shù)為95,B正確;該元素的相對(duì)原子質(zhì)量為243,相對(duì)原子質(zhì)量的單位是“1”,不是“g”,C不正確;該元素的原子序數(shù)為95,原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù),則該元素的質(zhì)子數(shù)為95,D不正確。3.(2024·大連高一檢測(cè))與OH-具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的粒子是()A.HF B.F- C.Mg2+ D.NH3【解析】選B。OH-有9個(gè)質(zhì)子和10個(gè)電子。HF有10個(gè)質(zhì)子和10個(gè)電子,故A錯(cuò)誤;F-有9個(gè)質(zhì)子和10個(gè)電子,故B正確;Mg2+有12個(gè)質(zhì)子和10個(gè)電子,故C錯(cuò)誤;NH3有10個(gè)質(zhì)子和10個(gè)電子,故D錯(cuò)誤。學(xué)習(xí)任務(wù)二:核外電子排布【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】一、核外電子排布1.電子層:(1)電子層不同的能量區(qū)域表示方法數(shù)字表示法電子層數(shù)1234567字母代號(hào)KLMNOPQ能量低→高離核遠(yuǎn)近近→遠(yuǎn)(2)電子層的表示方法2.核外電子排布規(guī)律(1)能量最低原理:核外電子總是盡可能地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。(2)各電子層排布規(guī)律①最外層電子數(shù)不超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不超過2個(gè));②次外層電子數(shù)不超過18個(gè);③倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過32個(gè);④電子層第n層最多容納2n2個(gè)電子。[結(jié)論]以上四條規(guī)律相互聯(lián)系和制約,一般以少為準(zhǔn),如K原子為,因?yàn)楸M管第四層最多可排2×42=32個(gè),但作為最外層不能超過8個(gè)。二、原子結(jié)構(gòu)模型的演變【核心要點(diǎn)·歸納】1.原子核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖①當(dāng)主族金屬元素原子失去最外層所有的電子變?yōu)殡x子時(shí),電子層數(shù)減少一層,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)。如:②非金屬元素的原子得電子形成簡單離子時(shí),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)。如:2.原子核外電子排布規(guī)律及其之間的關(guān)系3.10電子微粒和18電子微粒(1)10電子微粒(2)18電子微?！緦W(xué)力診斷·測(cè)評(píng)】1.第三周期中,次外層電子數(shù)是最外層的2倍的元素是()A.Na B.Cl C.Si D.Al【解析】選C。鈉原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,次外層電子數(shù)是最外層的8倍,A不符合題意;氯原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,次外層電子數(shù)是最外層的87,B不符合題意;硅原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,次外層電子數(shù)是最外層的2倍,C符合題意;鋁原子的原子結(jié)構(gòu)示意圖為,次外層電子數(shù)是最外層的83,D不符合題意。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2023·濟(jì)南高一檢測(cè))神舟載人飛船使用了砷化鎵太陽能電池。砷(As)、鎵(Ga)的原子結(jié)構(gòu)示意圖和砷元素在元素周期表中的信息如圖所示。下列說法中,不正確的是()A.鎵元素的原子核外有31個(gè)電子B.砷的相對(duì)原子質(zhì)量為74.92C.化學(xué)反應(yīng)中鎵原子容易得電子D.砷是非金屬元素【解析】選C。鎵元素的原子核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=31,則核外有31個(gè)電子,故A正確;周期表中元素符號(hào)下面的數(shù)值為元素的相對(duì)原子質(zhì)量,則砷的相對(duì)原子質(zhì)量為74.92,故B正確;化學(xué)反應(yīng)中鎵原子容易失電子,故C錯(cuò)誤;砷是非金屬元素,故D正確。2.已知A的原子序數(shù)是x,B-與A3+具有相同的電子層結(jié)構(gòu),則B元素的原子序數(shù)為()A.x+4 B.x-4 C.x+1 D.x-1【解析】選B。設(shè)元素B的核電荷數(shù)是y,已知A的原子序數(shù)是x,核電荷數(shù)為x,所以A3+的核外電子數(shù)等于x-3,同理B-中帶有(y+1)個(gè)電子。因?yàn)锽-和A3+具有相同的電子層結(jié)構(gòu),即核外電子數(shù)相同;所以x-3=y+1,即y=x-4。學(xué)情檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.已知某單原子離子的質(zhì)子數(shù),則可確定的是()A.中子數(shù) B.最外層電子數(shù)C.核電荷數(shù) D.相對(duì)原子質(zhì)量【解析】選C。根據(jù)題目條件,無法確定中子數(shù),故A錯(cuò)誤;根據(jù)題目條件,無法知道最外層電子數(shù),故B錯(cuò)誤;質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù),故可以確定質(zhì)子數(shù),故C正確;由于不知中子數(shù),故無法確定相對(duì)原子質(zhì)量,故D錯(cuò)誤?！狙a(bǔ)償訓(xùn)練】(2023·貴州高一檢測(cè))對(duì)圖示信息的分析正確的是()A.圖①②對(duì)應(yīng)元素形成的化合物只有一種B.圖③④對(duì)應(yīng)元素的簡單離子核外電子排布相同C.圖①③對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)性質(zhì)不相似D.圖①②④對(duì)應(yīng)的三種元素形成的化合物水溶液呈堿性【解析】選C。①對(duì)應(yīng)元素是H元素、②對(duì)應(yīng)的元素是O元素,H、O形成的化合物有H2O、H2O2,故A錯(cuò)誤;③對(duì)應(yīng)元素的離子是Na+,核外有10個(gè)電子,④對(duì)應(yīng)元素的離子是S2-,核外有18個(gè)電子,故B錯(cuò)誤;H是非金屬元素,Na是金屬元素,化學(xué)性質(zhì)不相似,故C正確;H、O、S三種元素形成的化合物是H2SO3、H2SO4,水溶液呈酸性,故D錯(cuò)誤。2.某一價(jià)陽離子含36個(gè)電子,它的質(zhì)量數(shù)為85,則該離子核內(nèi)中子數(shù)是()A.46 B.48 C.85 D.36【解析】選B。某一價(jià)陽離子含36個(gè)電子,其質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)+電荷數(shù)=36+1=37,其中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)-質(zhì)子數(shù)=85-37=48。3.關(guān)于下列五種粒子結(jié)構(gòu)示意圖的說法正確的是()A.①④屬于不同種元素B.②⑤屬于金屬元素C.④⑤均具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D.①③兩種粒子可以形成化合物MgCl2【解析】選D。①④核電荷數(shù)相同,屬于同種元素,故A錯(cuò)誤;②是Na元素,屬于金屬元素,⑤是氦元素,不屬于金屬元素,故B錯(cuò)誤;⑤是氦元素,最外層電子數(shù)是2,為穩(wěn)定結(jié)構(gòu),而④粒子的最外層電子數(shù)為7,在化學(xué)變化中容易得到電子,所以為不穩(wěn)定結(jié)構(gòu),故C錯(cuò)誤;①是氯離子,③是鎂離子,①③兩種粒子可以形成化合物MgCl2,故D正確。4.a、b、c、d、e、f、g為七種由1~18號(hào)元素原子構(gòu)成的微粒,它們都有10個(gè)電子,其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如表:微粒代碼abcdefg原子核數(shù)單核單核多核單核雙核多核多核所帶電荷數(shù)1+2-01-1-01+其中b的離子半徑大于d的離子半徑;c是四原子分子;e與g加熱可形成c和f兩種分子。試回答下列問題。(1)c分子的化學(xué)式為__________;a和e兩種粒子組成化合物的化學(xué)式為__________。

答案:(1)NH3NaOH【解析】由于都是短周期元素原子構(gòu)成的微粒,都有10個(gè)電子,a是單核且?guī)?個(gè)單位正電荷的離子,則a是Na+;b是單核帶2個(gè)單位負(fù)電荷的離子,則b是O2-;c是四原子分子,則c為NH3;d是單核且?guī)?個(gè)單位負(fù)電荷的離子,則d是F-;e是雙核且?guī)?個(gè)單位負(fù)電荷的離子,則e是OH-;e與g加熱可形成c和f兩種分子,g是多核帶1個(gè)單位正電荷的陽離子,f是多核分子,則g為NH4+、f為H2(1)由分析可知c的化學(xué)式為NH3;a為Na+、e為OH-,兩種粒子構(gòu)成的化合物為NaOH。(2)e與g加熱形成c和f的離子方程式:__________。

答案:(2)NH4++OH-NH3↑+H2【解析】(2)e與g加熱形成c和f的離子方程式:NH4++OH-NH3↑+H2O(3)a的單質(zhì)與f反應(yīng)