2.3 原子结构的模型（同步课件）-【上好课】2024-2025学年八年级科学下册同步精品课堂（浙教版）

2.3 原子结构的模型 浙教版八年级科学下册 第二章 微粒的模型与符号 原子是质量、体积都很小的微粒。那么，原子是不是构成物质的最小微粒?原子能不能再分?人们为了揭示原子结构的奥秘，经历了漫长的探究过程。原子结构的模型是在实验和探索中不断地修正和完善的。 一、原子结构模型的建立 (1)原子结构模型的建立历程 ①道尔顿的实心球模型 a.模型建立的时间和依据 1803年,英国科学家道尔顿提出了原子的概念,他认为原子是构成物质的最小单位。 b.当时对原子的认识 认为原子是一个实心球体 一、原子结构模型的建立 ②汤姆生的枣糕模型(又叫西瓜模型) a.模型建立的时间和依据 1897年,英国物理学家汤姆生发现了电子(电子带负电),而原子是呈电中性的,即原子内还有带正电的物质。 b,当时对原子的认识 认为原子是一个球体,正电荷均匀分布在整个球体内,电子像面包里的葡萄干那样镶嵌在其中 一、原子结构模型的建立 ③卢瑟福的核式结构模型(又叫行星模型) a. 模型建立的时间和依据 1911年,物理学家卢瑟福用带正电的a粒子轰击金属,实验发现多数a粒子穿过金属箔后仍保持原来的运动方向,但有极少数a粒子发生了较大角度的偏转,甚至有个别的α粒子被弹回。在分析实验结果的基础上,卢瑟福提出了原子的核式结构模型(即原子结构的现代模型)。 b.当时对原子的认识 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间绕核运动,就像行星绕太阳运动那样 一、原子结构模型的建立 卢瑟福实验 如下图所示，α粒子是一种带正电荷的粒子，用它轰击金属箔，发现多数α粒子穿过金属箔后 仍保持原来的运动方向，但有绝少数α粒子发生了较大角度的偏转，甚至有个别的α粒子被 弹回。实验结论：(1)原子的中心有一个原子核，其体积很小，原子内部有很大空间，所以大多 数α粒子能穿透金属箔；(2)原子核带正电，α粒子途经原子核附近时，受到斥力而改变了运 动方向；(3)原子核的质量比α粒子大得多，当α粒子碰到体积很小的原子核时被弹了回来。 一、原子结构模型的建立 ④玻尔的分层模型 a. 模型建立的时间和依据 1913年,丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的原子核式结构模型 b.当时对原子的认识 原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里,带负电的电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动(即电子是“分层”运动的)。 一、原子结构模型的建立 2.原子的构成 如图甲是卢瑟福用α粒子轰击金属 箔而产生散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了如图乙所示的原子核式结构，下列说法中不正确的是 ( ) A.通过该实验可知原子内部绝大部分是空的 B.α 粒子可能是某种原子的原子核 C. 图乙所示原子核式结构是一种模型 D. 卢瑟福在研究过程中采用了控制变量法 【答案】D 【解答】由图甲知，大多数α粒子的运动轨迹变化较小，即受到原 子核的排斥力小，这说明原子核很小，即原子内部绝大部分是空 的 ，A 不合题意；α粒子与原子核互相排斥，而原子核带正电，说明 α粒子带正电，所以α粒子可能是某种原子的原子核，B 不合题 意；图乙是表示原子结构的一种模型，C 不合题意；卢瑟福在研究过程中采用的是模型法，D 符合题意。 二、揭开原子核的秘密 (1)原子核的构成 ①原子核是由更小的两种粒子--质子和中子构成的(氢原子除外)②原子核带正电、原子核中一个质子带一个单位正电荷,中子不带电;核外电子带负电,一个电子带一个单位负电荷。而原子呈电中性,因此质子数一核外电子数。 ③科学上把原子核所带的电荷数称为核电荷数。核电荷数一质子数。 二、揭开原子核的秘密 (2)构成原子的各种粒子之间的关系 ①核电荷数一质子数一核外电子数。如氧原子核内有8个质子,则氧原子核带8个单位正电荷(即十8),即核电荷数为8,而核外电子数也为8. ②中子数不一定等于质子数。如钠原子的质子数为 11,而中子数为 12,两者并不相等。 ③原子核内一定有质子,但不一定有中子。如普通氢原子核内只有1个质子而没有中子。 二、揭开原子核的秘密 (3)质子、中子和电子的质量比较 ①原子的构成及各微粒的质量 ②原子中电子的质量在整个原子质量中所占的比重极小,原子的质量主要集中在原子核上。 二、揭开原子核的秘密 (4)科学家又对质子和中子的构成进行了研究,发现质子和中子都是由更微小的基本粒子----夸克构成的。夸克还可以再分。有关夸克的结构和性质还在研究中。 原子核中质子和中子的质量近似相等， 一个质子质量约为一个电子质量的1834倍，故电子的质量可以忽略不计，因此原 子的质量主要集中在原子核上。在原子中，原子核中质子带正电，核外电子带负电，一个电子所带电荷量和一个质子所带电荷量相同，由于核电荷数=质子数=核外电子数，因此原子核所带 正电荷总数与核外电子所带负电荷总数相等，即两者所带的电量大小相等，电性相反，所以整个原子呈电中性。 下列说法错误的是（ ） A,原子的质量主要集中在原子核上,但电子运动的范围远远大于原子核的大小 B现代科学家们在实验中发现电子在原子核周围像“云雾”一样,因而提出“电子云模型” C.电子在原子核周围做高速运动,一个电子带一个单位的负电荷,因而整个原子显负电 D.科学家研究发现夸克是构成质子和中子的基本粒子 【答案】C 【解答】原子中原子核和电子所带的正、负电荷总数相等,即两者所带的电量大小相等,电性相反,因而整个原子是呈电中性的。 三、带电的原子 ——离子 三、带电的原子 ——离子 实验步骤 取一瓶氯气，用镊子夹一小块钠放入玻璃燃烧匙中，点燃钠，将 玻璃燃烧匙迅速伸入氯气瓶中，反应结束后观察瓶内的物质      图示           实验现象 产生光亮的黄色火焰，伴有白烟生成，冷却后得到白色固体 微观解释 金属钠在氯气中燃烧时，钠原子失去了电子形成带正电荷的钠 离子(阳离子),氯原子得到了电子形成带负电荷的氯离子(阴离子)。带有相反电荷的钠离子和氯离子之间相互吸引，构成 了电中性的氯化钠 结论 与分子、原子一样，离子也是构成物质的基本粒子 2.离子的概况   定义 离子是带电的原子或原子团(原子团是由两种或两种以上元素的原子结合而成的，常作为一个整体参与化学反应，如氢氧根离子、硫 酸根离子) 分类 阳离子 带正电荷的原子或原子团，如钠离子、铵根离子 阴离子 带负电荷的原子或原子团，如氯离子、硫酸根离子  形成 一般来说，金属原子容易失去最外层电子变成阳离子，非金属原子 容易得到电子变成阴离子 3.原子与离子的比较   项目 原子 离子 阳离子 阴离子 结构关系 质子数=电子数 质子数>电子数 质子数<电子数 电性 呈电中性 带正电 带负电 相互转化 同种元素的原子和离子的原子核相同，原子得、失电子后形成阴、阳离子       归纳总结 构成物质的粒子 分子、原子、离子都是构成物质的粒子，物质由哪种粒子构成， 其化学性质就由哪种粒子保持。 水由水分子构成，保持水化学性质的最小粒子是水分子；金刚石由碳原子构成，碳原子是保持金刚石的化学性质的最小粒子；氯化钠由钠离子和氯离子构成，保持氯化钠化学性质的最小粒子是钠离子和氯离子。 下图形象地表示了氯化钠的形成过程。下列相关叙述中不正确的是（ ） A. 钠原子易失去一个电子，氯原子易得到一个电子 B. 钠跟氯气反应生成氯化钠 C.氯化钠是由离子构成的物质 D.钠离子与钠原子有相似的化学性质 【答案】D 【解答】钠离子结构稳定，化学性质稳定，而钠原子的化学性质活 泼，二者保持化学性质的基本粒子不同，所以它们的化学性质 不 同 。 四、同位素--原子的“李生兄弟” 1.元素的定义：科学上把具有相同核电荷数(即质子数)的一类原 子总称为元素，如氧元素就是所有核电荷数为8的原子的总称， 氢元素就是所有核电荷数为1的原子的总称。 四、同位素--原子的“李生兄弟” 对元素的理解 (1)元素概念中必须强调的微粒是原子或单核离子，因为具有 相同质子数的微粒不一定是同种元素。常见的微粒有分子、原 子和离子，有些分子、原子和离子的质子数相同，如水分子中有 10个质子，氖原子中有10个质子，但它们不是同种元素。 (2)原子与该原子得失电子后形成的离子属于同一种元素。如 钠原子和钠离子都属于钠元素，氯原子和氯离子都属于氯 元 素 。 四、同位素--原子的“李生兄弟” 对元素的理解 (1)元素概念中必须强调的微粒是原子或单核离子，因为具有 相同质子数的微粒不一定是同种元素。常见的微粒有分子、原 子和离子，有些分子、原子和离子的质子数相同，如水分子中有 10个质子，氖原子中有10个质子，但它们不是同种元素。 (2)原子与该原子得失电子后形成的离子属于同一种元素。如 钠原子和钠离子都属于钠元素，氯原子和氯离子都属于氯 元 素 。 答案：8 8 8 9 8 10 答案：原子中，质子数=核电荷数=核外电子数。氧的3种原子 的质子数都为8,故核外电子数也为8。 四、同位素--原子的“李生兄弟” (2)同位素 ①定义:原子核内的质子数相同、中子数不相同的同类原子互为同位素原子。 ②同位素原子是一种元素的不同种原子。如三种氧原子:氧-16氧-17、氧-18的质子数均为8,中子数分别为8、9、10,因此它们都属于氧元素,不同的是其核内的中子数。 四、同位素--原子的“李生兄弟” ③同位素原子的表示方法 为了区分元素的同位素原子,常用原子符号( )表示,其中X表示原子种类,Z表示质子数,A表示质子数和中子数之和。如有氕 、氘 、氚 三种同位素。 ④同位素原子在工业、农业、医疗、国防等方面有着广泛的应用。如:质谱分析中,用稳定同位素原子作为示踪原子,核潜艇利用铀的同位素裂变释放的能量作为动力,利用放射性同位素对一些脏器进行扫描,诊断肿瘤等疾 四、同位素--原子的“李生兄弟” 四、同位素--原子的“李生兄弟” 元素 原子 概念 核电荷数(即质子数)相同的一 类原子的总称 化学变化中的最小粒子 区别 宏观概念，只讲种类，不讲个数 微观概念，既讲种类，又讲个数 适用范围     描述物质的宏观组成，如水是由 氢、氧两种元素组成的 描述物质的微观构成，如1个 水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的 联系 元素是核电荷数(即质子数)相同的一类原子的总称，原子是元素 的个体(即最小单位),元素则是原子的一个归类“集体”,即元素 和原子是总体和个体的关系 4.元素与原子的区别和联系 课堂小结 人类对原子结构的认识经历了一个相当长的时期。以下是科学家及提出的原子结构模型（如图所示），其中符合原子结构模型建立先后顺序的是（　　） A．①→②→③ B．③→②→① C．①→③→② D．③→①→② 【答案】B 【解析】解：1904年汤姆生提出了葡萄干面包原子模型；1911 年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年玻尔提出了轨道式原子模型（即分层结构模型）。所以，先后顺序为③→②→①。故选：B。 课堂小练习 如图为某原子结构模型的示意图，其中a、b、c是构成该原子的三种不同粒子，下列说法正确的是（　　） A．决定该原子种类的粒子是b B．原子的质量集中在a和c上 C．原子中b与c的数目一定相同 D．原子中a与c的数目一定相同 【答案】D 【解析】解：A、质子数决定元素的种类，决定该原子种类的粒子是c,故错误； B、原子的质量主要集中在原子核上，集中在b和c上，故错误； C、质子数和中子数不一定相等，原子中b与c的数目不一定相同，故错误； D、原子中质子数=电子数，a与c的数目一定相同，故正确。 故选：D。 课堂小练习 2022年北京冬奥会，碲化镉发电玻璃成为绿色奥运和科技奥运的创新点。碲元素是一种重要的工业添加剂，如碲-128。其相对原子质量为128，质子数为52，则碲-128原子中的中子数为（　　） A．128 B．52 C．76 D．180 【答案】C 【解析】根据在原子中，相对原子质量≈质子数+中子数，其相对原子质量为128，质子数为52，则碲-128原子中的中子数为128-52=76。 故选：C。 课堂小练习 2019年7月6日，浙江余杭良渚古城遗址获准列入世界遗产名录。考古学家通过对有关遗址出土文物中的碳-14含量测定，推测其年代距今4700-5300年。碳-14原子与碳-12原子不同的是（　　） A．质子数 B．核电荷数 C．电子数 D．中子数 【答案】D 【解析】A、碳-14原子与碳-12原子均是碳元素形成的原子，它们的质子数相同，故选项错误。 B、原子中核电荷数=核内质子数，碳-14原子与碳-12原子的质子数相同，则核电荷数相同，故选项错误。 C、原子中核电荷数=核内质子数=核外电子数，碳-14原子与碳-12原子的质子数相同，则电子数相同，故选项错误。 D、相对原子质量=质子数+中子数，碳-14原子与碳-12原子的质子数相同，但它们的相对原子质量不同，则它们的中子数一定不同，故选项正确。 故选：D。 课堂小练习 $$