1.1.1 原子结构（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（鲁科版2019，鲁琼）

第1节　原子结构与元素性质 第1课时　原子结构 [核心素养发展目标]　1.认识原子结构，了解构成原子的微粒的基本性质；知道质量数和X的含义，掌握核电荷数、质子数、中子数、质量数之间的相互关系。2.知道元素、核素、同位素的含义，并能比较它们的不同，促进“宏观辨识与微观探析”化学学科核心素养的发展。 一、原子的构成 思考　分析表格数据，回答下列问题： 微粒 电子 质子 中子 质量/kg 9.109×10－31 1.673×10－27 1.675×10－27 相对质量 0.000 548 4 1.007 1.008 电量/C 1.602×10－19 1.602×10－19 0 电荷 －1 ＋1 0 (1)在原子中，质子数、核电荷数和核外电子数之间存在着怎样的关系？ 提示　核电荷数＝质子数＝核外电子数 (2)原子的质量主要由哪些微粒决定？ 提示　原子的质量＝质子的质量＋中子的质量＋电子的质量，因为电子的质量远小于质子的质量和中子的质量，可以忽略不计，则原子的质量主要由质子和中子决定。 (3)若忽略电子的质量，质子和中子的相对质量分别取其近似整数值，则原子的相对质量在数值上与原子核内的质子数和中子数有什么关系？ 提示　原子的相对质量＝质子数＋中子数。 1．构成原子的微粒及其性质 原子 2．质量数 (1)概念：将原子核中质子数和中子数之和称为质量数，常用A表示。 (2)计算：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 (3)原子的表示方法 1．判断正误 (1)质子数和中子数决定原子的质量(　　) (2)原子的质量数就是原子的相对原子质量(　　) (3)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17(　　) (4)34S原子核内中子数为16(　　) (5)O和S2－具有相同的质子数和电子数(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 2．完成下列填空： (1)核内中子数为12，核外电子数为11的钠原子符号为Na。 (2) O O2－ 质子数 8 8 中子数 8 10 核外电子数 8 10 3.金属钠在700～800 ℃时与四氯化钛(TiCl4)反应生成金属钛，该反应的化学方程式为4Na＋TiCl44NaCl＋Ti。其中Ti4＋中所含电子数是________，23 g该金属钛中所含质子的物质的量是__________ mol。 答案　18　11 解析　由于钛原子的质子数为22，该钛原子失去4个电子形成Ti4＋，故该离子中所含电子数是18；23 g Ti的物质的量是0.5 mol，其所含质子的物质的量为11 mol。 4．已知阴离子R2－的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R原子完全转化为R2－时，含有电子的物质的量是_____________ mol。 答案　(m－n＋2) 解析　R原子的质量数为m，原子核内有n个中子，所以质子数为(m－n)，R2－的核外电子数是(m－n＋2)；w g R的物质的量是 mol，所含电子的物质的量是(m－n＋2) mol。 (1)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数。 (2)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。 知识链接人类认识原子结构的历程 (1)1803年，英国化学家道尔顿——原子论，他认为原子是实心球体。 (2)1904年，英国物理学家汤姆孙——“葡萄干布丁”模型，他发现原子中存在电子。 (3)1911年，英国物理学家卢瑟福——核式原子模型。他通过“α粒子散射实验”，推测原子中心存在原子核，带正电荷；电子带负电荷，在原子核周围高速运行，就像行星围绕太阳运转一样。 (4)1913年，丹麦科学家玻尔——引入量子论观点。他提出了新的原子结构模型：原子核外，电子在一系列稳定的轨道上运动，每个轨道都具有一个确定的能量值；核外电子在这些稳定的轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 (5)20世纪20年代——建立量子力学理论(量子力学模型)。 二、元素、核素、同位素 1．元素 (1)概念：具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。 (2)决定元素种类的是质子数。 2．核素 (1)概念：具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。 (2)表示方法——原子符号X。 (3)实例 ①质子数为6，中子数为6的核素为C； ②核素C的质子数为6，中子数为8。 (4)决定原子(核素)种类的是质子数和中子数。 思考1　科学家发现有三种氢原子：H(氕)；H(氘)；H(氚)。 (1)氕、氘、氚的原子结构有何异同。 提示　三种氢原子均只有一个质子和一个电子，中子数不相同，属于三种不同的核素。 (2)氕、氘、氚属于同一种元素吗？ 提示　三种氢原子的质子数相同，属于同一种元素。 3．同位素 (1)概念：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。“同位”是指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。如H、H(D)、H(T)互为同位素。 (2)同位素的特征 ①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎相同，物理性质略有差异。 ②在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率。 思考2　元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。 氯元素的核素 35Cl 37Cl 质量数 35 37 相对原子质量 34.97 36.97 近似相对原子质量 35 37 丰度 75.77% 24.23% (1)写出氯元素相对原子质量的计算表达式： 提示　34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。 (2)写出氯元素近似相对原子质量的计算表达式： 提示　35×75.77%＋37×24.23%≈35.48。 (3)同位素的分类 同位素分为稳定同位素和放射性同位素两种。 (4)常见同位素的用途(同位素与用途之间连线) 答案 思考3　现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请回答下列问题： (1)它们分属________种元素，属于氢元素的核素有________种。 (2)互为同位素的原子分别为____________和______________。 (3)质量数相等的粒子有__________、__________、__________。 答案　(1)7　3　(2)1H、2H、3H　234U、235U、238U　(3)1H和1H＋　40K和40Ca　14N和14C 解析　本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素。1H和1H＋是同一种核素的不同粒子；1H、2H、3H属于氢元素的三种不同核素，234U、235U、238U属于铀元素的三种不同核素，分别互为同位素。 (1)一个信息丰富的符号解读 (2)元素、核素、同位素、同素异形体的联系 1．判断正误 (1)23Na和23Mg互为同位素(　　) (2)所有的元素都有同位素(　　) (3)同位素原子的化学性质相同，物理性质不同(　　) (4)具有相同质子数的粒子一定属于同一种元素(　　) (5)1H218O的摩尔质量为20 g·mol－1(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√ 2．(2022·青岛高一期中)下列关于原子结构的说法正确的是(　　) A．所有原子中都含有质子、中子、电子 B．质子数决定元素种类，中子数决定原子种类 C．质子、中子、电子是构成原子的基本微粒 D．电子的质量很小，原子的质量主要集中在原子核上 答案　CD 解析　H原子中不含中子，只有质子和电子，A项错误；质子数决定元素种类，质子数和中子数决定原子种类，B项错误。 3．(2023·河南信阳高一期中)2021年我国科学家首次合成新核素U，下列说法不正确的是(　　) A.U原子核内质子数为92 B.U原子核内中子数为122 C.U原子核外电子数为92 D.U转化成U属于化学变化 答案　D 解析　X中Z为质子数，A为质量数＝质子数＋中子数。该原子的质子数为92，核外电子数＝质子数＝92，A、C项正确；该原子的质量数为214，质子数为92，则中子数＝214－92＝122，B项正确；该反应为原子核变，属于物理变化，D项错误。 4．(2023·山东枣庄高一期中)下列说法正确的是(　　) A．16O、18O、3H2是三种不同的核素 B.He和He互为同位素 C．16O2、18O2互为同素异形体 D．同一元素形成的不同微粒具有相同的化学性质 答案　B 解析　3H2是单质，不是核素，故A错误；He和He质子数相同，中子数不同，互为同位素，故B正确；16O2、18O2为氧气的两种不同分子微粒，不互为同素异形体，故C错误；同一元素形成的不同微粒化学性质不一定相同，如Na具有较强的还原性，而Na＋没有还原性，只有弱氧化性，故D错误。 题组一　原子构成及表示方法 1．(2023·福建三明一中高一检测)碘元素的一种核素I可用于治疗肿瘤。下列关于I的说法正确的是(　　) A．电子数为53 B．质子数为72 C．中子数为125 D．质量数为178 答案　A 解析　I的质子数为53，电子数为53，故A正确、B错误；I的质量数为125，质子数为53，中子数为72，故C、D错误。 2．(2022·济南高一检测)下列叙述正确的是(　　) A．3 g 3He含有的中子数为NA B.In的中子数与电子数的差值为66 C．中子数为18的氯原子：Cl D．Na＋的结构示意图： 答案　A 解析　3 g 3He的物质的量为1 mol，每个3He含1个中子，则1 mol 3He含1 mol中子，A正确；In的质子数＝核外电子数＝49，则其中子数为66，中子数与电子数之差为17，B错误；中子数为18的氯原子为Cl，C错误；Na＋的质子数为11，核外电子数为10，D错误。 3．(2022·合肥高一期中)A元素原子的质量数为m，核内中子数为n，则a g A3＋含有电子的物质的量为(　　) A. mol B. mol C. mol D. mol 答案　D 解析　该离子中含有的质子数＝质量数－中子数＝m－n，阳离子中核外电子数＝质子数－电荷数＝m－n－3；在数值上，核素的摩尔质量等于其质量数，所以a g A3＋含有电子的物质的量为×(m－n－3) mol。 4．(2022·银川高一月考)某原子X的核内中子数为N，质量数为A，它与原子2H构成2HmX分子。a g 2HmX所含质子的物质的量是(　　) A.(A－N＋m) mol B.(A－N) mol C.(A－N) mol D.(A－N＋m) mol 答案　A 解析　某元素的一种原子X的质量数为A，含中子数为N，则质子数为(A－N)，则每个2HmX 分子含有质子数为(A－N＋m)，a g 2HmX的物质的量为 mol，则a g 2HmX所含质子的物质的量是(A－N＋m) mol。 题组二　元素、核素、同位素 5．我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所构成的单质气体。18O是一种稳定的核素，称为重氧。下列有关说法不正确的是(　　) A．1.8 g 18O2的物质的量是0.05 mol B．0.1 mol H218O所含的中子数约为6.02×1023 C．0.2 mol 18O2的体积约为4.48 L D．18O2的摩尔质量为36 g·mol－1 答案　C 解析　18O2的摩尔质量为36 g·mol－1,1.8 g 18O2的物质的量为＝0.05 mol，A、D项正确；一个H218O分子中所含的中子数为18－8＝10，所以0.1 mol H218O中的中子数约为6.02×1023，B项正确；0.2 mol 18O2所处的状态不一定是标准状况，其体积不一定为4.48 L，C项错误。 6．(2022·长沙高一期末)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是(　　) A．氘(D)原子核外有1个电子 B．1H与D互为同位素 C．H2O与D2O互为同素异形体 D．1H218O与D216O的质量数相同 答案　C 解析　氘(D)是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A、B项正确；由同种元素形成的不同单质之间互为同素异形体，C项错误；1H218O与D216O的质量数均为20，D项正确。 7．已知：①为纪念著名天文学家哥白尼，国际纯粹与应用化学联合会将112号元素的符号定为“Cn”，汉语名为“”；②合理利用核能符合“低碳经济”的要求，U是核反应堆的燃料；③锂被誉为“高能金属”，制取锂的原料是β-锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)。下列有关上述表述所涉及元素的说法正确的是(　　) A.Cn原子的核内中子数与核外电子数之差为55 B.U和U互为同位素，核反应属于化学变化 C．40Ca2＋与18O具有相同的电子数 D．Si2O中质子总数为80 答案　C 解析　Cn原子的核内中子数为277－112＝165，与核外电子数之差为165－112＝53，A错误；U和U的质子数相同，但中子数不同，互为同位素，同位素之间的转化属于核变化，不属于化学变化，B错误；40Ca2＋的核外电子数为18,18O的核外电子数为8×2＋2＝18，C正确；Si2O中质子总数为14×2＋8×6＝76，D错误。 8．(2023·枣庄高一期中)O、O的半衰期很短，在自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：O＋He→O＋X；O＋He→O＋Y。下列说法错误的是(　　) A．X、Y的中子数分别为4、2 B．X、Y均与He互为同位素 C．X、Y的化学性质几乎相同 D．上述人工合成反应均属于化学变化 答案　D 解析　O＋He→O＋X中b＝8＋2－8＝2，a＝16＋3－13＝6，所以X的中子数＝6－2＝4，同理可得Y的中子数为2，A正确；X、Y、He的质子数均是2，质量数均不同，三者互为同位素，B正确；X、Y均是He元素，其化学性质几乎相同，C正确；反应中均没有新物质产生，均属于物理变化，D错误。 9~10题有一个或两个选项符合题目要求。 9．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　) A.Xn－中含有的中子数为a＋b B.Xn－中含有的电子数为a－n C．X原子的质量数为a＋b＋n D．一个X原子的质量约为 g 答案　D 解析　中子数＝b－a，电子数＝a＋n，质量数＝b，X的近似摩尔质量为b g·mol－1，即1 mol X原子的质量为b g，则1个X原子的质量约为 g。 10．下列说法正确的是(　　) A.Rn、Rn是质子数和电子数分别相等的两种微粒，它们的中子数不相等 B.Rn原子的中子数与质子数的差是50 C．35Cl和37Cl－互为同位素 D．当氘原子转变为氕原子时，发生了分解反应 答案　AB 解析　Rn的中子数是136，Rn的中子数是134，二者中子数不同，故A项正确；Rn原子的质子数是86，中子数是136，中子数与质子数的差是50，故B项正确；同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素，37Cl－是离子，故C项错误；氘原子转变为氕原子是核变化，属于物理变化，故D项错误。 11．近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的Fe原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到这6个原子中有4个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题： (1)Fe原子的核内中子数为__________，该原子的核外电子数为______________。 (2)以下关于Fe的叙述正确的是______(填字母)。 A.Fe与Fe是两种核素 B．科学家获得了一种新元素 C.Fe的衰变不是化学变化 D．这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe (3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是_______________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)19　26　(2)AC　(3)Fe与Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同 解析　(1)Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，核外电子数＝质子数＝26。(2)Fe与Fe的质子数相同，属同一元素Fe元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe元素不是一种新元素；Fe衰变后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学变化是在原子、分子水平上研究物质的。 12．计算填空。 (1)ARn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数为________。 (2)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数为________。 (3)已知R原子有b个中子，R2＋核外有a个电子，则R原子的组成符号是________。 (4)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为_____________。 答案　(1)A－x－n　(2)A－x＋n　(3)R　(4) mol 解析　(1)ARn＋中的质子数＝核外电子数＋电荷数＝x＋n，中子数＝质量数－质子数＝A－(x＋n)＝A－x－n。(2)AXn－中的质子数＝核外电子数－电荷数＝x－n，中子数＝质量数－质子数＝A－(x－n)＝A－x＋n。(3)阳离子R2＋中的质子数＝核外电子数＋电荷数＝a＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a＋2＋b，则R原子的组成符号为R。 13．(2023·无锡高一月考)现有下列9种微粒：H、H、C、C、N、Fe2＋、Fe3＋、O2、O3。按要求完成以下各题： (1)互为同素异形体的微粒是________。 (2)Fe2＋的中子数为________，核外电子数为______________________。 (3)形成上述9种微粒的核素有________种，元素有________种。 (4)常温下，16 g O2、O3的混合气体中原子的物质的量为________。 (5)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有______种。 答案　(1)O2和O3　(2)30　24　(3)7　5　(4)1 mol　(5)6 解析　(1)由同一元素形成的不同单质互为同素异形体，因此互为同素异形体的微粒是O2和O3。 (2)质子数＋中子数＝质量数，所以Fe2＋的中子数为56－26＝30，核外电子数为26－2＝24。 (3)具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子称为核素，因此形成题中9种微粒的核素有7种，即H、H、C、C、N、Fe、O。 (4)O2、O3均是由同一种氧原子形成的单质，则常温下，16 g O2、O3的混合气体中原子的物质的量为＝1 mol。 (5)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有2H218O、2H216O、1H218O、1H216O、1H2H16O、2H1H18O，共6种。 14．(2022·广东惠州高一检测)Co的衰变方程式为Co―→Ni＋e＋e，其中e是反中微子，它的电荷为零，静止质量可认为是零。 (1)下列关于Co的叙述错误的是____(填字母)。 a．质子数是27 b．电子数是27 c．质量数是27 d．中子数是60 (2)在上述衰变方程式中，衰变产物Ni的质量数A为________，核电荷数Z为________。 (3)元素的化学性质主要取决于________(填字母，下同)。 a．最外层电子数 b．核内中子数 c．核内质子数 d．质量数 (4)不同种元素的本质区别是________。 a．质子数不同 b．中子数不同 c．电子数不同 d．质量数不同 答案　(1)cd　(2)60　28　(3)a　(4)a 解析　(1)Co的质子数为27，电子数为27，质量数为60，中子数为60－27＝33。 (2)在衰变过程中，衰变出的电子和反中微子的质量数都为0，使得衰变产物质量数未发生变化，但质子数变为27＋1＝28，核电荷数与质子数相同。 (4)元素是指具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称，故不同种元素的本质区别是质子数不同，故选a。 学科网（北京）股份有限公司 $$