第三单元第一节 原子课件-2024-2025学年八年级化学鲁教版（五四制）全一册（2024）

5 第三单元 物质构成的奥秘 授课人：荆鹏 第一节 原子的构成 了解物质构成的奥秘 目标三 目标一 目标二 目标四 认识原子是由原子核和核外电子构成的,能根据原子的核电荷数判断核内质子数和核外电子数。 知道原子可以结合成分子,也可以转变成离子,并能说明分子、原子和离子的区别和联系。 知道相对原子质量的含义,能说出原子的相对质量和实际质量的关系,能根据相对原子质量的概念进行简单计算;初步认识计量的科学方法。 学习科学家探索原子结构的科学史实,了解科学家严谨求实的科学态度。 目标导航 目标五 了解稀有气体、金属、非金属原子的原子核外电子的排布特点,初步认识核外电子在化学反应中的作用。 目录 CONTENT 原子的结构 原子质量的计算 原子中的电子 原子的结构 01 物质构成初探 课堂讨论： 水分子的质量和体积均很小，那便可知构成水分子的氢原子与氧原子的质量和体积更小，请问原子是否可以再分呢？ 原子的结构 在历史上的相当长的一段时间内，人们认为原子是不可再分的实心微粒。但是，经过20世纪整整一个世纪的努力，科学家们逐渐发现原子结构的奥秘。 阶段一： 德谟克利特（前460年—前370年或前356年）来自古希腊爱琴海北部海岸的自然派哲学家。德谟克利特是经验的自然科学家和第一个百科全书式的学者。古代唯物思想的重要代表。他是“原子论”的创始者。 他认为万物是由大量的不可分割的微粒构成的，这种微粒可认为原子这一概念的雏形。 化学史中关于原子的研究 原子的结构 阶段二： 200多年前，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体。（他被称为近代化学之父） 由道尔顿引进的原子学说是科学发展上最重要的里程碑之一。道尔顿使物质由原子组成这一概念成为现实的、有用假说的。 原子的结构 化学史中关于原子的研究 阶段三： 1897年美国物理学家汤姆生发现原子中还有电子，证明了原子并不是构成物质的最小微粒（即原子是可以再分的）。 他认为：电子是一种带负电、有一定质量的微粒，普遍存在于各种原子之中。 但汤姆生的观点的局限在于他误认为电子如同像西瓜子一样镶嵌在原子中。 原子的结构 化学史中关于原子的研究 阶段四： 1909年 汉斯·盖革和恩斯特·马斯登在导师卢瑟福指导下于英国设计并进行了一项著名的物理实验——α粒子散射实验。 卢瑟福通过α粒子散射实验，有力否定了汤姆生的原子模型，并在此基础上，提出了原子核式结构模型。 到20世纪20年代，通过查德威克与波尔等人的努力，人们构建了更加科学的原子模型。 原子的结构 化学史中关于原子的研究 随堂思考： α粒子散射实验是怎样设计的？ 卢瑟福观察到了何种实验现象？ 这些现象又该如何合理解释？ 原子的结构 实验探究——α粒子散射实验 信息提示： ①α粒子是带正电荷的粒子； ②金箔厚度不足0.12 微米 ； ③金是由大量金原子聚集而成的物质。 实验操作： 使用一束α粒子轰击金箔，观察α粒子轨迹的偏转情况。 实验探究——α粒子散射实验 原子的结构 现象分析： ①大部分α粒子直接通过： 原子中存在很大的空间 ②有部分α粒子发生偏转： 原子内部存在带正电的粒子 ③极少数α粒子发生反弹： 原子内部存在一个质量集中的“核”。 实验探究——α粒子散射实验 原子的结构 原子结构： 原子的结构 原子的构成 原子 原子核 核外电子 质子 中子 每个质子带一个单位正电荷 中子不带电 每个电子带一个单位负电荷 注意：原子核体积很小但几乎占有原子所有质量，电子质量可以忽略不计 关于原子核的注意： ①原子核体积极小，约占原子体积的十万分之一。原子核的体积如同万人体育场中间的一只蚂蚁； ②每个原子只有一个原子核，核内质子数与中子数共同决定原子种类； ③质子数不一定等于中子数，如钠原子中，质子数为11，中子数为12； ④原子核中不一定含有中子（如氢原子）。 原子的结构 原子的构成 原子构成中的规律： ①在原子中：核电荷数=质子数=核外电子数。 注：因原子核所带的正电荷与核外电子所带的负电荷的电量相等，电性相反，故原子整体不显电性。 ②同种原子质子数、中子数、电子数都相同，不同种原子的质子数、中子数、电子数都不相同。 原子的结构 原子的构成 原子的性质： ①在化学变化中原子不可分，只是原有的原子重新组合成其他分子或其他物质。 注：原子是化学变化中最小粒子，分子是维持物质化学性质最小粒子。 ②原子的质量和体积都很小，原子在不断运动，原子间有间隔， 原子之间有相互作用。 ③原子是构成物质的一种粒子，如铁由铁原子构成， 原子也是构成分子的粒子，如水分子由氢原子和氧原子构成。 原子的结构 原子的构成 思考反思—原子和分子的异同： 分子 原子 相同点 表示方法 区别 质量轻、体积小、不断运动，粒子间有间隔 同种粒子性质相同，不同粒子，性质不同 在化学变化中可再分 用分子式表示，如O2、CO2、H2O 用元素符号表示， 如：O、H、Fe 在化学变化中不可再分，只能重新组合 原子的结构 原子的构成 随堂练习： 1、下列说法正确与否？ ①原子核都是由质子和中子构成的 ②原子都是由原子核和核外电子构成 ③质子带负电荷，电子带正电荷 ④原子的质量几乎都集中在核外电子中 ⑤原子、分子都是构成物质的微粒 原子的结构 随堂练习： 2、原子中质子数一定等于（ ） A 核电荷数 B 核外电子数 C 中子数 D 中子数与电子数之和 3、关于原子结构的说法，正确的是（ ） A. 核电荷数一定等于核外电子数 B. 原子质量集中在质子上 C. 由于质子、电子都带电，所以原子显电性 D. 核电荷数与中子数相同 AB 原子的结构 A 原子质量的计算 02 相对原子质量的引入 课堂讨论： 在研究化学问题时，常需要进行定量研究，这 要求我们需要知道原子的质量。 通过精密的仪器测定，可知一个氧原子的 质量为：2.657x10-26kg 不使用科学计数法时，此数据写做 0.000 000 000 000 000 000 000 000 02657kg 若直接使用这样的数值会带来什么困扰？ 原子质量数值过小，书写、记忆、运算不便 相对原子质量 关于钻石的质量衡量： 计算钻石等宝石时常使用计量单位—克拉 起源于地中海地区角豆树的种子——稻子豆。由于其果实被认为具有近乎一致的重量，大致在200毫克左右，因而被用作重量单位。一克拉即等于一粒种子的重量。 地中海沿岸商人称量钻石时，会在天平一端放入钻石，另一端放入稻子豆果实，当天平平衡时，计清果实个数，即可表示钻石质量。 相对质量的初步认识 相对原子质量 思考反思： 由克拉的概念可知： 钻石的实际质量：种子质量 = 二者相对质量 使用相对质量（克拉）可使钻石交易更便捷 相对质量有意义的前提在于选取恰当参照物 在处理原子质量问题时是否也可以选取某参照物来简化问题处理呢？ 相对质量的初步认识 相对原子质量 相对原子质量 概念引入： 在中学化学中，可认为质子质量约等于中子的质量，而电子的质量约为质子质量的1/1836，可以忽略不计，故原子的质量集中在原子核上 此时原子的质量可认为是一个质子质量的整数倍，若将一个质子的质量作为基准值，则可以用来表示原子的质量。 在自然界中有一种广泛存在的碳原子碳-12，它的原子核由6个质子，6个中子构成，此时可将碳-12原子12等分，此时每一份质量即为一个质子的质量 1.66×10-27kg 销售额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 销售额 第一季度 第二季度 第三季度 第四季度 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 相对原子质量定义： 以一种碳原子（碳12）质量的1/12（1.66×10-27kg）为标准，其他原子的质量跟它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质量，符号为Ar。相对原子质量是通过比较得出的比值，单位为“1”。 相对原子质量概念 定义表达式： 相对原子质量 = 一个原子的实际质量(kg) 一个碳原子的实际质量(kg)x(1/12) 相对原子质量 已知一个氢原子的质量 为1.676×10-27kg，求其 相对原子质量。 由定义可知： 如右图1所示 1.674×10-27kg 1.66×10-27kg = 1 H 相对原子质量 案例分析： 已知一个氧原子的质量 为2.657x10-26kg，求其 相对原子质量。 由定义可知 如右图2所示 2.657x10-26kg 1.66×10-27kg = 18 O ×18 注意： ①相对原子质量只是一个比值，不是原子实际质量； ②相对原子质量在国际单位制中的单位为“1”，一般不写出 也不读出； ③在数值上相对原子质量≈质子数＋中子数； ④质子、中子的相对质量近似看作“1”，电子的质量很小， 一般忽略不计； ⑤两种原子的质量之比等于它们的相对原子质量之比。 相对原子质量 相对原子质量解析 思考反思： 试判断以下哪位同学的说法是正确的？ 甲说：氧的相对原子质量是16g; 乙说：氧的相对原子质量是16; 丙说：相对原子质量大的原子其原子的实际质量也一定大 乙和丙同学说的是正确的。 ①相对原子质量的单位是“1”，原子实际质量的单位是kg ②相对原子质量是一个比值，原子的实际质量越大，它的相对原子质量数值越大。 相对原子质量 相对原子质量的计算 相对原子质量与原子的质量比较： 相对原子质量 原子的质量 来源 性质 数值 单位 以12C为例 联系 相比较出来 测定出来 相对的 绝对的 ≥1，多为整数 非常小 “1” kg 12 1.993x10-26kg 相对原子质量是一种计算原子质量的方式，它通过原子的实际质量定义，可反映原子质量的大小 相对原子质量解析 相对原子质量 相对原子质量 一些常见元素的名称和相对原子质量 元素名称 氢 氦 碳 氮 氧 氟 氖 钠 相对原子质量 1 4 12 14 16 19 20 23 元素名称 镁 铝 硅 磷 硫 氯 氩 钾 相对原子质量 24 27 28 31 32 35.5 40 39 元素名称 钙 锰 铁 铜 锌 钡 银 金 相对原子质量 40 55 56 64 65 108 137 195 随堂练习： 1.国际化学联合会于宣布第112号原子的质量约为 氢原子质量的277倍，则其相对原子质量约为 （ ） 2.甲、乙两种原子的质量之比是2︰3，若甲的相对 原子质量为12，则乙的相对原子质量为 （ ） A. 112 D. 389 B. 277 C. 165 B A. 18 D. 24 B. 27 C. 9 A 3.已知1个碳12原子的质量为akg，则实际质量为 bkg的另一种原子的相对原子质量为 （ ） A.12b/akg D. 12a/bkg B.12b/a C. 12a/b B 相对原子质量 原子的结构 4.已知镁的相对原子质量为24，铜的相对原子质量 为64，铁的相对原子质量为56。 （2）若三种金属的质量各为10g,则它们所含有的 原子个数（镁、铜、铁）由多到少的顺序为 。 （1）若三种金属的原子个数都是100个，那么它们的质量之比为 。 24︰64︰56 或 3︰8︰7 镁 铁 铜 原子中的电子 03 了解原子核外电子的排布 原子中的电子 请思考：核外电子的运动特征是怎样的？ 原子核的体积为原子体积的千亿分之一，如同将一个乒乓球与地球相比较。也就是说原子核外有很大的空间，电子就在这广阔的空间里高速运动。 核外电子的运动特征： ①电子具有“广阔”的运动空间； ②电子运动的速率极快（接近光速）； ③电子在某时刻所处位置和运动速率不能准确测定;即核 外电子做无规则运动。 注：核外电子的运动不像宏观物体的运动一 样有确定的轨道。 请思考：电子的运动是否毫无规律？ 原子核外电子的排布 原子中的电子 核外电子的排布： 在含有较多电子的原子里，电子能量不相同 能量高的电子通常在离核较远的区域运动，能量低的电子通常在离核较近的区域运动。 此种排布方式称为分层运动或分层排布。 原子核外电子的排布 原子中的电子 电子层的概念： 电子层是能量不同的电子经常出现的区域， 通常原子里的电子数不同,电子层数也不同。最少的原子只有一个电子层（如氢），最多的有7个电子层； 能量最低、离核最近的叫第一电子层，离核稍近的叫第二电子层，由里向外依次类推。 原子核外电子的排布 原子中的电子 核外电子的排布规律： ①核外电子总是尽先排在能量最低的电子层里，即第一层排满才能排第二层，第二层排满才能排第三层； ②每个电子层最多能容纳2n2个电子（n为层序数，第一层n=1，第二层n=2）； ③最外层电子数不超过8个（第一层为最外层时，不超过2个）。 原子核外电子的排布 原子中的电子 元素 质子数 电子 层数 各层电子数 第1层 第2层 第3层 氢 氧 氖 镁 氯 1 1 1 8 2 2 6 10 2 2 8 2 12 8 3 3 2 8 7 2 17 原子中的电子 尝试写出以下原子的核外电子的排布： 原子结构示意图： 原子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。 ①小圈表示原子核； ②圈内的数字表示核内质子数； ③弧线表示电子层； ④弧线上的数字表示该层的电子数。 原子核外电子的排布 原子中的电子 原子核 电子层 质子数 电子数 课堂思考： 通过先前的学习，我们得知在初中化学中物质的性质分为物理性质与化学性质；也了解到了物质是由大量微观粒子（分子、原子等）构成的。 那么请思考物质的化学性质与构成物质的原子的结构有何关系呢？ 物质的化学性质与组成物质的原子核外电子的排布，特别是最外层电子数有密切关系。 原子核外电子的排布 原子中的电子 元素的分类 最外层电子数 稳定性 得失电子趋势 化学性质 一般＜4 易失去电子 一般＞4 易得到电子 容易发生化学反应 等于8 (氦等于2) 稳定结构 难发生化学反应 金属元素 非金属元素 稀有气体元素 稳定 不稳定 不稳定 原子中的电子 原子最外层电子与元素化学性质的关系： 原子核外电子的排布 随堂练习： 1.下列粒子的核外电子排布正确的是（ ） D 2.已知Rn的原子结构示意图如图所示,关于Rn的化学性质 正确的是 （ ） A.非常活泼,容易与氧气等非金属单质反应 B.比较活泼,能够与钠等金属反应 C.不太活泼,与氮气性质相似 D.很难与其他物质发生反应 D 原子中的电子 3.某粒子的结构示意图如图所示,则n= , x= ， m= 。该粒子是 。 4.钠钾合金可在核反应堆中用作热交换剂。钠原子和钾原子结构如图 所示,下列说法正确的是 （ ） A.钠原子的质子数比钾原子的质子数大 B.钠原子和钾原子核外电子数相同,性质相似 C.钠钾合金硬度大,耐腐蚀性强, 能用于制作盛装硫酸的容器 D.钠钾合金具有良好的导热性 16 2 8 硫原子 原子中的电子 钾原子 钠原子 D 课堂思考： ①原子稳定存在时原子结构有何种特征？ 原子的最外层电子数应达到满电子状态。 ②若原子不处在稳定结构，则原子应通过怎样变化可变成稳定结构？ 原子将通过彼此得、失电子达到稳定。 ③原子从不稳定结构变为稳定结构后被称作？ 原子通过得、失电子后变为离子。 离子 原子中的电子 离子的概念： ①离子的定义： ②关于原子团的解释： 在许多化学反应里，像一个原子一样，作为一个整体参加 反应的原子集团，叫做原子团，原子团一般命名为××根； ③初中化学常见原子团： SO42-（硫酸根），CO32-（碳酸根），NO3-（硝酸根）， OH-（氢氧根），HCO3-（碳酸氢根）NH4＋（铵根）等。 带电的原子或原子团叫离子。 离子 原子中的电子 离子的分类： ①阳离子：失去电子的原子，带正电荷， 如Na+、Mg2+、Al3+、NH4+等 （质子数＞电子数） ②阴离子：得到电子的原子，带负电荷， 如O2-、F-、Cl-、S2-、SO42-等 （质子数＜电子数） 离子 原子中的电子 离子符号： ①离子的符号表示： 在原子团或元素符号的右上角标出离子所带的电荷的多少及电荷的正负（数字在前，符号在后），当离子所带电荷数为1时，1可不写出。 如Na+（钠离子）、Ca2+（钙离子）、Cl-（氯离子）、CO32-（碳酸根离子）等。 离子 原子中的电子 离子符号： ②离子符号表示的意义： 3Mg2+ 表示3个镁离子，且每个镁离子带2个单位的正电荷。 2O2-表示2个氧离子，且每个氧离子带两个单位负电荷。 注：离子符号只有微观含义，没有宏观含义。 离子 原子中的电子 离子的形成： ： ①金属元素的原子容易失去最外层电子， 失去ｍ个电子便带ｍ个单位正电荷，表示为Rm+ 如右图表示：铝原子Al→铝离子Al3+； ②非金属元素的原子容易得到电子， 得到ｎ个电子便带ｎ个单位负电荷，表示为Rn- 如右图表示：氯原子Cl→氯离子Cl-。 离子 原子中的电子 离子形成的注意： ： ①阴、阳离子可以由于静电作用互相吸引，结合形成稳定的、不带电性的化合物。 ②离子内质子数不等于核外电子数，离子最外层电子一般是8（氢是0）个电子稳定结构。 ③原子通过得失电子变成离子，离子也可以通过得失电子变回原子。 离子 原子中的电子 原子和离子的区别与联系： 原子中的电子 原子 离子 阳离子 阴离子 数量关系 电性 稳定性 结构示意图特点 转化 核电荷数＝质子数＝电子数 中性 不稳定易失电子或得电子 圆圈内数字表示核内质子数圆圈外弧线表示电子层 核电荷数＝质子数＞电子数 带正电荷 通过得失电子达到了相对稳定状态 比对应原子少一个电子层 与相同电子层数的惰性原子的核外电子排布相同 核电荷数＝质子数＜电子数 带负电荷 电子层数不变 判断元素的种类： 由核内质子数决定元素种类， 应熟记常见元素的核电荷数。 判断是某种微粒是原子还是离子： ①核内质子数＝核外电子数，表示的是原子； ②核内质子数＜核外电子数，表示的是阴离子； ③核内质子数＞核外电子数，表示的是阳离子。 应用原子结构示意图判断微粒种类和性质的方法 原子中的电子 判断多种微粒中同元素的粒子： 核内质子数相同的粒子即属于同种原子（同一元素）。 判断化学性质相似的粒子： 最外层电子数决定粒子的化学性质，一般来说，具有相同最外层电子数的粒子具有相似的化学性质。 注：最外层电子数为“8(2)”的粒子的化学性质不一定相似，例镁原子与氦原子最外层电子数都是2，但二者化学性质不同。 判断离子所带的电荷数（n）： n=核内质子数-核外电子数， n为正值表示离子带正电荷，n为负值表示离子带负电荷。 原子中的电子 随堂练习： 1.某原子获得2个电后，发生改变的是 （ ） A．核电荷数 B．电子层数 C．最外层电子数 D．相对原子质量明显增加 C 2.某微粒子结构示意图如右，按下列要求回答问题： （1）若该粒子为中性，则X=______. （2）若该粒子带一个单位正电荷，则X=______， 若带2个单位负电荷，则，X=_____． 10 原子中的电子 3.某离子结构示意图如右，若要表示阳离子，可表示的种数 （ ） A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 11 8 C 随堂练习： 4.某粒子结构示意图如右，X表示（ ）， 该粒子有（ ）个电子层，Y与粒子的（ ）有 关系；当X-Y=10时，该粒子为（ ）（填类别）； 当Y=8时，该粒子带（ ）单位（ ）电荷 质子数 5.有A、B两种原子，已知A原子的质子数为a，A3+和Bn-的电子排布相同，则B原子的核电荷数为（ ） A. a+3-n B.a-3+n C.a+3+n D.a-3-n 原子中的电子 解析：原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数，已知A原子的核电荷数为a，则A原子的核外电子数为a，A3+与Bn-的核外电子排布相同，A3+是A原子失去3个电子得到的，Bn-是B得到n个电子得到的，设b原子的核外电子数为x， 则a-3=z+n，x=a-3-n. D 3 化学性质 原子 2个 负 小 结 原子中的电子： ①原子核外电子的排布及其规律； ②原子结构示意图； ③原子最外层电子与的元素化学性质； ④离子的形成及表示。 本课小结 原子质量计算： ①相对原子质量的定义与理解； ②相对原子质量与原子的质量比较； 原子的结构： ①化学史中有关原子结构的探究； ②α粒子散射实验的现象分析； ③原子结构： 原子核 核外电子 质子 中子 原 子 ③常见元素的名称和相对原子质量 感受原子结构的探索 下课！ $$