4.2.1 原子结构和核素 课件 2024-2025学年高一上学期化学沪科版（2020）必修第一册

该高中化学课件围绕原子构成、核素及同位素展开，通过让学生绘制水通电分解微观示意图，联系化学变化中分子分裂为原子的知识，引出“原子是否可再分”的问题，搭建从已知分子原子到探究原子内部结构的学习支架。 其亮点在于以科学史为主线，融合哲学思辨与实验事实，如α粒子轰击金箔实验分析原子结构、氢的三种核素实例讲解同位素，培养学生科学思维与科学探究能力。通过表格对比粒子质量、思考问题引导主动建构知识，既助学生形成化学观念，也为教师提供逻辑清晰的教学素材。

第四章 原子结构和化学键 4.2 原子结构 4.2.1原子的构成和核素 新课导入 请大家在草稿本上画一下水通电分解的微观粒子示意图 在化学变化中，分子可以分裂成原子，原子可以重新组合成新分子。 原子是否可以再分？ 新课讲授 德谟克利特 （约公元前400年） 认为物质是由极小的、不可分割的被称为“原子”的微粒构成 墨子 （约公元前400年） 认为物质分割是由条件的，“非半弗斫则不动，说在端”。这种“端”就是不能被分割的部分。 哲学思辨 （约公元前400年） 从古至今，人们对于原子结构的探索逐渐清晰，要知道现代原子结构是怎样的，我们需要了解一下原子结构的来时路。也就是原子结构的发展历程。 道尔顿 （1766~1844) 19世纪初，英国化学家和物理学家道尔顿根据实验结果，提出了原子论。 其主要内容包括： 1.元素是由不可再分的极小微粒构成，这种微粒成为原子。原子在一切化学变化中保持其不可再分性。 2.同一元素的原子在质量和性质上都相同，不同元素的原子在质量和性质上都不同 3.不同元素化合时，这些元素的原子按简单整数比结合。 开展实验，科学论证 原子论 （1803年） 英国物理学家汤姆孙通过阴极射线实验发现原子内有微小而带负电的粒子存在。他称之为“电子”，电子也是第一种被确认的粒子。 汤姆生 （1856~1940） 发现电子 （1897年） 1897年汤姆生用阴极射线管重复阴极射线实验。在阴阳两极加上电压，阴极会产生阴极射线。当对阴极射线施加电场后，阴极射线发生偏转。从而证明阴极射线是一种带电粒子。经过一系列的实验后，汤姆孙提出： 1.带负电的粒子是构成各种物质的共有成分 2.该粒子所带电荷的大小与氢离子大致相同，这种带负电的粒子即为电子。 根据原子是电中性的事实，促使汤姆孙提出了葡萄干面包原子模型。他认为原子中的正电荷是均匀地分布在整个原子的球体内，电子则均匀地嵌在其中。该原子模型说明原子是有结构的，打破了原子不可再分的论点。 葡萄干面包模型 （1903年） 英国物理学家卢瑟福领导的科研小组在用α粒子（He2+）轰击金箔时，发现一个奇怪的现象：绝大多数的α粒子都直线穿过金箔，但有极少数α粒子发生偏转，有个别α粒子甚至被直接反弹回去。 1. 绝大多数α粒子都直接穿过，没有发生任何偏转。 2. 有少量α粒子发生稍微的偏转。 3. 有非常少的α粒子沿着来的方向被弹回。 实验现象 1. 原子是空心的。 实验结论 2. 原子内存在带正电荷的核，且质量主要集中在原子核里。 卢瑟福 （1871~1937） 在实验结果基础上，卢瑟福提出了原子结构的有核模型：原子是由体积极微小、质量很集中的、带正电荷的原子核，以及在原子核周围空间做高速运动的带负电荷的电子构成的。 有核模型的提出，标志着对原子结构的认识进入了新阶段，为以后原子结构的现代模型奠定了基础，但很快又被新的理论和模型取代。 有核模型（1911年） 丹麦物理学家玻尔对原子的结构进行了更深入的研究和描述，他认为电子是在一个特定的距离围绕原子核运动，而且有着特定的轨道。 玻尔 （1885~1962） 玻尔模型（1913年） 发现质子（1919年） 聪明的卢瑟福用α粒子轰击氮反应时射出的一种带正电荷的亚原子粒子，并称它为“质子”。 α粒子轰击氮原子核示意图 发现中子（1932年） 英国实验物理学家查德威克发现原子核内另一种亚原子粒子，由于它是电中性的，故称之为“中子”。 查德威克 （1891~1974） 现代原子结构理论在新的实验基础上保留了玻尔模型的合理部分，并赋予其新的内容。 思考：原子由哪些微粒构成？带电情况如何？原子的质量主要集中在哪里？原子序数、核电荷数、质子数、中子数、质量数、核外电子数之间有怎样的关系？ 原子 原子核 核外电子 中子 质子 带正电（+） 不带电 带负电（-） 带正电（+） 每个质子带1个单位正电荷，所以原子核的核电荷数等于其核内的质子数。思考：原子带电吗？ 不带电 因此，原子核所带正电荷的电量一定等于核外电子所带负电荷的总电量。所以： 核电荷数＝质子数＝核外电子数＝原子序数 实际质量 质子 中子 电子 1.673×10-27kg 1.675×10-27kg 9.109×10-31kg 电子的质量很小，相对于质子、中子的质量而言，可以忽略不计，因此原子的质量主要集中在原子核上。原子核中质子数（Z）和中子数（N）之和，称为质量数，用符号A表示。 质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N） 观察一下核外电子、质子、中子的质量关系 X 质量数A 质子数Z 化合价 ±a b±离子符号 c原子个数 化学符号各种角标的意义 在化学上，我们为了方便地表示某一原子，通常在元素符号的左下角标出其质子数，左上角标出其质量数： 思考 表示的含义是什么？ 质子数为1，质量数为1的氢原子。 元素是具有相同核电荷数的原子的总称。 人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。 科学家发现自然界中有三种不同的氢原子，这三种氢原子都含有1个质子，但它们所含的中子数都不相同。 质子数相同而中子数不同的同种元素的不同核素互称为同位素。 在草稿本上写一下这三种碳原子的符号式。 同位素分为稳定同位素和放射性同位素。 同一元素的各种核素虽然质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同。 在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的丰度一般是不变的。 核素的丰度指某特定核素的原子数与该元素的总原子数之比。 $$