专题2 第3单元 人类对原子结构的认识（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学必修第一册（苏教版2019）

专题2 研究物质的基本方法 第三单元　人类对原子结构的认识 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 课程标准 核心素养 　　以原子结构模型为例，从微观和宏观相结合的角度理解原子结构模型提出的证据，初步形成原子结构的认知方式。 　　宏观辨识与微观探析：能从宏观和微观相结合视角认识物质及其变化，能从模型和推理角度学习概念。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 一、认识原子结构的历程 1．英国科学家道尔顿提出________。 2．在认识原子结构的历程中科学家提出了各种____和____，逐步揭示了原子结构的奥秘。英国科学家汤姆生提出了“____________”的原子结构模型，发现了电子。 3．英国科学家卢瑟福提出了“________”或“行星模型”。 4．丹麦科学家玻尔提出了______的观点。 原子学说 假说 模型 葡萄干面包式 有核模型 量子论 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 二、原子核组成 (1)质量数：______和______之和。 其中：X为________，A为______，Z为______。 质子数 中子数 元素符号 质量数 质子数 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 2．元素、核素、同位素 (1)元素：具有相同核电荷数(质子数)的一类原子的总称。如1H、2H、3H、H＋都是氢元素的微粒。 (2)核素：具有一定质子数和一定中子数的一种原子，称为一种核素。如：1H、2H、3H等。 (3)同位素：______相同、__________________不同的核素互称为同位素。如：16O、17O、18O互称同位素。 质子数 质量数(或中子数) 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 三、核外电子排布规律 1．原子结构示意图 写出钠原子结构示意图：________； 氯离子结构示意图：_________。 2．元素性质与原子核外电子排布的关系 (1)稀有气体的不活泼性：稀有气体元素的原子最外层有__个电子(氦有__个电子)，处于____结构，因此化学性质______，一般不与其他物质发生化学反应。 8 2 稳定 不活泼 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S (2)非金属性与金属性(一般规律)：   最外层电子数 得失电子趋势 元素的性质 化合价 金属元素 __________ __________ ______ ________ 非金属 元素 __________ __________ ______ __________ ________ 一般少于4 易失去电子 还原性 正化合价 一般多于4 易得到电子 氧化性 正化合价、 负化合价 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 探究一 原子核的构成 卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验，推翻了汤姆生提出的原子结构模型，为建立现代原子理论打下了基础。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 现象1：大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向。 现象2：一小部分α粒子改变原来的运动方向。 现象3：极少数α粒子反弹回来。 根据原子结构认识，可分析以上现象的原因。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S [问题设计] (1)原子核外有空间吗？ 提示：有较大的空间。 (2)应如何理解元素、核素和同位素概念？ 提示：同位素是一种原子之间的关系，1H、2H、3H的关系是互为同位素，1H是2H、3H的同位素，它们都属于氢元素，1H是氢元素的一种核素(有一定的质子数和中子数)。不能说1H是同位素，可以说是一种核素，一种原子； H2O、D2O是化合物，不是同位素关系，1H2、2H2、3H2是单质，不是同位素关系。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 2．微粒之间的关系 (1)原子中：质子数(Z)＝核电荷数＝核外电子数。 (2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 (3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。 (4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 3．微粒符号周围数字的含义 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 4．同位素的“六同三不同” 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 5．元素、核素、同位素间的联系 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S (1)同种元素可能有不同的核素，互为同位素的原子必为同种元素。 (2)大部分元素都有同位素，即有不同的核素(原子)；少量元素没有同位素，即只有一种核素(原子)。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 元素的相对原子质量 (1)含义：元素(精确)的相对原子质量是根据该元素各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。 (2)计算公式： 其中Ar1、Ar2、Ar3分别为各同位素的相对原子质量；a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数；Ar是元素的相对原子质量。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 【例1】 (原创题)下列说法正确的是__________(填标号)。 (1)任何原子都含有质子、中子和电子 (2)任何微粒中质子数都等于电子数 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 1．(2023·江苏淮安高一质检)核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则n g它的氧化物中所含质子的物质的量是(　　) A 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 能将物质的量用于计算物质的质子数、中子数和电子数。可以用质量数近似代替原子相对原子质量进行计算；周期表中的相对原子质量是元素相对原子质量，根据不同同位素的相对原子质量计算得到。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 探究二 核外电子排布规律及应用 现代物质结构学说中电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运动规律与一般物体不同，没有确定的轨道。钠原子核外有11个电子，这11个电子是聚成一堆在离核相同的距离处运动，还是分散在离核不同的距离处运动？ 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S [问题设计] (1)如何描述核外电子的运动规律？ 提示：用原子结构示意图表示。 (2) 和 分别违背了什么规律？ 提示：能量最低和最外层超过8电子。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 1．原子核外电子排布规律——“四最” (1)“一个最低” 核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S (2)“三个最多” ①各电子层最多容纳的电子数是2n2。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。 ②最外层电子数最多是8(K层是最外层时，最多是2)。 ③次外层电子数最多是18。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S (3)含有18e－的微粒 分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等； 阳离子：K＋、Ca2＋； 阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 3．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系 (1)元素的性质与原子的核外电子排布密切相关，元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子排布，元素的化合价的数值也与原子的电子层结构特别是最外层电子数有关。钠、镁、铝等活泼金属元素原子最外层电子数一般小于4，较易失去电子，化合价常显正价，且正化合价＝失电子数＝最外层电子数。 (2)非金属元素原子最外层电子数一般大于或等于4，通常易得到电子，在化合物中化合价常显负价，且负化合价＝－(得电子数)＝最外层电子数－8。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 4．稳定结构与不稳定结构 稳定结构：原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态，既不容易失去电子又不容易得到电子，化学性质稳定(如He、Ne、Ar)；不稳定结构：原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构(如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素)。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S ②最外层有1个电子的原子：H、Li、Na、K； ③最外层有2个电子的原子：Be、Mg、Ca、He； ④最外层电子数等于次外层电子数的原子：Be、Ar； ⑤最外层电子数是次外层电子数2倍的原子：C； ⑥最外层电子数是次外层电子数3倍的原子：O； 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S ⑦最外层电子数是次外层电子数4倍的原子：Ne； ⑧最外层电子数是内层电子总数一半的原子：Li、P； ⑨电子层数与最外层电子数相等的原子：H、Be、Al； ⑩电子层数是最外层电子数2倍的原子：Li； ⑪次外层电子数是最外层电子数2倍的原子：Li、Si； ⑫最外层电子数是电子层数2倍的原子：He、C、S； ⑬最外层电子数是电子层数3倍的原子：O。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 【例2】 (2023·福建福州高一质检)核电荷数小于18的某元素X，其原子核外的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数是2n2－1，则下列有关X的说法不正确的是(　　) A．最高正价为＋3　　　 B．其最低负价可能为－1 C．氢化物易溶于水 D．是活泼的非金属元素 A 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 根据核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为n，最外层电子数为2n＋1，原子核内质子数是2n2－1，假设n＝1时，最外层电子数为3，不符合题意；n＝2时，最外层电子数为5，质子数为7，符合题意；n＝3时，最外层电子数为7，质子数为17，符合题意。由于元素X可能为氮元素或氯元素，最高正价不可能为＋3，A错误；若元素X为氯元素，其最低负价为－1，B正确；元素X可能为氮元素或氯元素，其氢化物为氨气或氯化氢，二者均易溶于水，C正确；元素X可能为氮元素或氯元素，二者均为活泼的非金属元素，D正确。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 【深度思考】内层电子和最内层电子一样吗？ 答案：最内层是K层，内层是除了最外层以外的电子层。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 2．(2023·福建莆田高一质检)下列说法正确的是(　　) A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒一定氩原子 B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子 C.F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋是与Ne具有相同电子层结构的微粒 D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素一定是金属元素 C 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 某微粒核外电子排布为2、8、8结构，不一定是氩原子，可能是氯离子、钾离子等，A错误；最外层电子达到稳定结构的微粒不一定是稀有气体的原子，也可能是处于稳定结构的阴离子或阳离子，B错误；F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋都有2个电子层，第1层上2个电子，第2层上8个电子，与Ne原子结构示意图相同，C正确；原子的最外层只有2个电子，该元素不一定是金属元素，也可能是He，D错误。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 1．2022年2月27日11时06分，我国在文昌航天发射场使用长征八号运载火箭成功将22颗卫星发射升空，创造我国一箭多星新纪录。钨合金喉衬是固体火箭发动机喷管喉部内衬材料。 A 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S A．原子序数为74 B．中子数为181 C．核外电子数为107 D．元素W的相对原子质量为181 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S C 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S C 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 4．新华社报道，我国科学家首次合成一种新核素镅(95Am)－235，这种新核素同铀(92U)－235比较，下列叙述正确的是(　　) A．具有相同的质子数 B．原子核中具有相同的中子数 C．具有相同的质量数 D．原子核外电子总数相同 C 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 新核素镅的质子数是95，铀的质子数是92，A错误；新核素镅的中子数是235－95＝140，铀的中子数是235－92＝143，B错误；质量数相同都是235，C正确；原子序数不同，则核外电子数也不同，D错误。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 5．某元素的原子结构示意图为 。下列关于该元素的说法不正确的是(　　) A．元素符号是Ca B．属于金属元素 C．在化学反应中易得电子 D．最高正化合价是＋2价 C 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 该元素原子最外层只有2个电子，易失去电子。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 6．下列说法错误的是(　　) A．某原子K层上只有一个电子 B．某原子M层上电子数为K层上电子数的4倍 C. 某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍 D. 某阳离子的核电荷数与最外层电子数相等 D 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 氢原子K层上只有一个电子，A正确；某原子M层上电子数为K层上电子数的4倍，则M层上有8个电子，如K、Ca等，B正确；离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍，则M、L层均有8个电子，符合电子排布规律，如K＋、Cl－等，C正确；主族元素形成的离子的最外层电子数为2或8，核电荷数与最外层电子数相等，可能有两种情况：一种为2，但这种情况只能是原子，为He；另一种均为8，核电荷数为8的元素为氧，氧离子的最外层子数也为8，没有阳离子；0族元素不形成离子，除主族、0族外其他族的元素，核电荷数均大于20，而离子最外层电子数不可能大于20；综上所述不存在阳离子满足核电荷数与最外层电子数相等，D错误。 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 解析： 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 专题2 研究物质的基本方法 化学 必修 第一册 S 谢谢观看！ 1．构成原子的微粒及作用 (3)如果不特别说明，所说的原子一般是指常见的普通原子，如氧原子一般指O原子。 (4)化学变化中原子不发生变化，不同核素之间转化时原子发生变化，这不属于化学变化(如核裂变)。 (3)C和N互为同位素 (4)U与U是同一种核素 (5)不同元素的核素的质量数一定不同 (6)质子数相同的微粒一定属于同一种元素 (7)H和H是不同的核素 (8) H2和D2互为同位素 (9)金属元素的离子最外层不一定是8电子结构 (10)质量数就是元素的相对原子质量 (11)同位素之间物理性质不同，化学性质相似 (12)同位素之间的转化是化学变化 (13)H2O 、D2O 互成同位素 答案：(7)、(9)、(11) A．(A－N＋8) mol B．(A－N＋10) mol C．(A－N＋2) mol D．(A－N＋6) mol 首先应运用质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，求出R原子所含质子数。电子的质量忽略不计，R2＋的质量数为A，则R原子的质量数也是A，所以在R原子中质子数为Z＝A—N。由R2＋所带的电荷数可知，R显＋2价，其氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，n g RO物质的量为 mol。1 mol RO中所含质子的物质的量为(A－N＋8)mol，则 mol RO中所含质子的物质的量为(A－N＋8)mol。 2．常见含2e－、10e－、18e－的微粒 (1)含有2e－的微粒： Li＋、Be2＋、H－、He、H2。 (2)含有10e－的微粒 分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne； 阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NH、H3O＋； 阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH。 常用1～20号原子结构特点 ①原子核中无中子的原子：H； 中国是世界上最大的钨储藏国。某种钨的核素为W，下列关于W的叙述正确的是(　　) 依据W可知，W的质子数为74，核外电子数为74，原子序数为74，质量数为181，中子数为181－74＝107，181为W这种核素的近似相对原子质量，不能表示元素W的相对原子质量。 2．对于符号：35Cl和37Cl、H2和D2、1HO和2HO。下列说法正确的是(　　) A．35Cl和37Cl互称为同素异形体 B．H2和D2是氢元素的两种同位素 C．35Cl和37Cl中35和37表示的是质量数 D．1HO和2HO表示同一种水分子 质子数相同、中子数不同的核素互称同位素，同一种元素形成的几种不同的单质互称同素异形体。35Cl和37Cl是质子数相同、中子数不同的核素，互称为同位素，A错误；H2和D2是分子不是原子，不是同位素，B错误；35Cl和37Cl中35和37表示的是质量数，C正确；1HO和2HO都是水分子，但是它们的相对分子质量不同，不表示同一种水分子，D错误。 3．已知R2＋核外有a个电子，b个中子，表示R原子符号正确的是 (　　) A．baR B．R C．R D．R R2＋核外有a个电子，R失去2个电子后共有a个电子，则R原子的电子数为a＋2，即质子数为a＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a＋2＋b，则R原子符号为R，C正确。 7．(1)C的放射性可用于考古断代，测定出土文物标本中C的含量，就可以推算出文物的年代。C的中子数是________。 (2)碘元素的一种核素I可用于治疗肿瘤。该核素的质子数为________，中子数为________，质量数为________。 (3)S2－微粒中的中子数为________。 答案：(1)8　(2)53　72　125　(3)18 (1)质量数＝质子数＋中子数；C的中子数为14－6＝8。 (2)I质量数为125，质子数为53，中子数为125－53＝72。 (3)S2－微粒的质子数为16，质量数为34，中子数为34－16＝18。 $$