专题2 第3单元 第1课时 人类认识原子结构的历程 原子核的构成 （Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第一册（苏教版）

本讲义聚焦人类对原子结构的认识历程及原子核构成核心知识点，从古希腊原子学说、道尔顿原子学说等历史模型演变，过渡到原子的质子、中子、电子构成，再到核素、同位素概念及质量数与质子数、中子数关系，搭建微观结构认知的学习支架。 该资料以历史发展与微观分析结合为特色，通过题点多维训练（如原子模型排序题）和应用实例（如He-3核聚变）培养科学思维与探究能力，课中助力教师突破重难点，课后检测帮助学生强化知识应用，落实化学观念与科学态度。

第三单元　人类对原子结构的认识 学习目标 重点难点 1.认识原子结构、元素性质与元素在元素周期表中位置的关系。 2.知道元素、核素的含义，了解原子核外电子排布。 重点 元素周期表的结构；元素在周期表中的位置及其性质的递变规律。 难点 原子结构与元素性质的关系。 第1课时　人类认识原子结构的历程 原子核的构成 新知探究(一)——人类认识原子结构的历程 1.古希腊原子学说：物质是由不可分割的微粒(也称为“原子”)构成的。 2.道尔顿原子学说：19世纪初，道尔顿认为，物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，它们在化学变化中不可再分割。 3.汤姆生原子结构模型：1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并提出了“葡萄干面包式”的原子结构模型。 4.卢瑟福原子结构模型：原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，电子带负电荷，在原子核周围做高速运动。 5.玻尔原子结构模型：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。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)道尔顿提出原子学说。 (√) (2)卢瑟福根据阴极射线现象，提出带核的原子结构模型。 (×) (3)汤姆生根据α粒子散射现象发现电子，提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。 (×) (4)模型本质上是科学家描述事物的原型，解释和预测未知现象的一种思维方式。 (√) 2.发现原子中存在电子的科学家是 (　 ) A.英国科学家道尔顿 B.英国物理学家汤姆生 C.英国物理学家卢瑟福 D.丹麦物理学家玻尔 解析：选B　最先发现电子的是英国物理学家汤姆生，他在1897年发现电子，B项正确。 3.提出原子结构模型的科学家，从时间的先后顺序来看，下列排列正确的是 (　 ) A.汤姆生、玻尔、卢瑟福、道尔顿 B.汤姆生、玻尔、道尔顿、卢瑟福 C.卢瑟福、道尔顿、汤姆生、玻尔 D.道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔 解析：选D　19世纪初，道尔顿提出了原子学说；1904年汤姆生提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型；1911年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年玻尔提出了新的原子结构模型。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 4.如图所示的原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型，(2)为卢瑟福行星运转式原子模型，(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型，(4)为近代量子力学原子模型，(5)为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变的顺序的一组为 (　 ) A.(1)(3)(2)(5)(4) B.(1)(2)(3)(4)(5) C.(1)(5)(3)(2)(4) D.(1)(3)(5)(4)(2) 答案：A 新知探究(二)——原子核的构成 (一)原子的构成 　　原子 [微点拨]　 　　并不是所有原子都是由质子、中子和电子构成的。如H是由质子和核外电子构成。 (二)核素、同位素 1.核素 (1)概念：人们把具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。 (2)实例 原子符号 X 原子名称 氢元素的原子核 质子数(Z) 中子数(N) H 氕 1 0 H或D 氘(重氢) 1 1 H或T 氚(超重氢) 1 2 C — 6 6 C — 6 8 (3)表示方法 通常以X”的形式来表示某种核素，A代表质量数，Z代表质子数。 (4)质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值，用A表示。 原子 质子数 中子数 电子数 质量数 X F 9 10 9 19 F Na 11 12 11 23 Na Al 13 14 13 27 Al 　总结两个数值关系： 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数 2.同位素 概念 质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素 应用 放射性的C用于考古断代；利用同位素的放射性进行诊断、治疗、医疗用品消毒，以及药物作用机理研究等 3.元素、核素、同位素三者的关系 图示 说明 ①原子的质量数与元素相对原子质量是两个不同的概念，二者并不相等； ②同位素是同种元素的不同原子之间的互称，不是单质之间的互称，如O2与O3不是同位素； ③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； ④一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子 应用化学 　 　　我国第一颗原子弹使用枪式构型，将一块低于临界质量的235U用炸药射向三个同样处于低临界的环形235U，造成整块超临界质量的铀引发裂变连锁反应。而1967年研发的氢弹主要利用氢的同位素(2H、3H)的核聚变反应所释放的能量来进行杀伤破坏，同样质量的氢弹威力最高约为原子弹的100倍。 1.235U与234U、238U都是U元素，但是三者的质量数不同，它们属于什么关系呢? 提示：235U与234U、238U具有相同的质子数和核外电子数，但中子数不同，互为同位素。 2.2H2和3H2互为同位素吗? 提示：2H2和3H2是分子，不互为同位素。 3.所有的元素都有同位素吗? 提示：不是。大部分元素有同位素，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)。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)原子呈电中性是因为中子不带电。 (×) (2)原子的质量数就是原子的相对原子质量。 (×) (3)微粒中的质子数与核外电子数一定相等。 (×) (4)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。 (√) (5)任何原子都由质子、中子、电子构成。 (×) (6)23Na和23Mg互为同位素。 (×) (7)同位素原子的化学性质几乎相同，物理性质略有差异。 (√) (8)原子的种类大于元素的种类。 (√) (9H和H+为同一元素的不同微粒。 (√) (10)H2、D2、T2互称为同位素。 (×) 2.简单原子的原子结构可用如图所示的表示方法形象地表示。 下列关于粒子①②③的叙述正确的是 (　 ) A.①②③不互为同位素 B.①②③表示三种核素 C.①②③是三种化学性质不同的粒子 D.①②③具有相同的质量数 解析：选B　由于三种结构中均只有一个质子，中子数不同，所以它们表示氢元素的三种核素，A项错误，B项正确；它们的化学性质相同，C项错误；三者的质量数分别为1、2、3，D项错误。 3.下列有关12C和14C的说法中正确的是 (　 ) A.12C和14C的质子数相同，互称为同位素 B.12C和14C的质量数相同，互称为同位素 C.12C和14C的质子数相同，是同一种核素 D.12C和14C的核外电子数相同，中子数不同，不能互称为同位素 解析：选A　12C和14C的质子数相同(核外电子数也相同)，中子数不同，二者互为同位素，A正确、D错误；二者的质量数分别为12和14，即质量数不相同，B错误；二者质子数相同，但中子数不同，不是同一种核素，C错误。 4.(2025·南通高一期末)钛常被称为未来“钢铁”，也称为“太空金属”。对钛元素的同位素TiTi、TiTiTi的下列说法中错误的是 (　 ) A.上述同位素性质完全相同 B.题述中包括5种钛核素，且质子数都为22 C.题述中包括5种钛原子，即钛的5种核素 D.钛元素的相对原子质量不可能为46，也不可能为50 解析：选A　钛元素有五种同位素，即五种核素(原子)，质子数相同而中子数不同，物理性质不同，化学性质几乎相同。 5.(2025·重庆高一检测)嫦娥五号带回的月壤中含有大量安全无污染的核聚变原料He-3(如图所示)。下列关于He-3的说法正确的是 (　 ) A.He-3是一种新元素 B.He-3原子中含有1个质子，2个电子 C.He-3原子中含有3个质子，没有中子 D.He-3原子中含有2个质子，1个中子，2个电子 解析：选D　He-3属于氦元素，不属于新元素，故A错误；在原子中，质子数=核外电子数，He-3原子中含有2个质子，2个电子，故B错误；He-3原子中含有2个质子，中子数为3-2=1，故C错误；He-3原子中含有2个质子，1个中子，2个电子，故D正确。 6.钨合金喉衬是固体火箭发动机喷管喉部内衬材料。 合金中某种钨的核素为W，下列关于W的叙述正确的是 (　 ) A.质子数为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 解析：选A　 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。 7.(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：　　　　。  (2)根据下列微粒回答问题HHH、14C、14N、16O。 ①以上6种微粒共有　　　　种核素，共　　　　种元素。  ②互为同位素的是　　　　、　　　　、　　　　。  ③质量数相等的是　　　　和　　　　，中子数相等的是　　　　和　　　　。  (3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为　　　　　；中子数之比为　　　　；电子数之比为　　　　。  解析：(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量比为其摩尔质量之比，即46∶68=23∶34；1个14CO2中含24个中子，1个S18O2中含36个中子，相同物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为24∶36=2∶3；分子中电子数等于质子数，所以两者电子数之比为22∶32=11∶16。 答案：(1)18 8O (2)①6　4　②HHH ③14C　14N　14C　16O (3)23∶34　2∶3　11∶16 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.下列说法中不正确的是 (　 ) ①质子数相同的粒子一定属于同种元素 ②同位素的性质几乎完全相同 ③质子数相同，电子数也相同的粒子不可能是一种分子和一种离子 ④电子数相同的粒子不一定是同一种元素 ⑤一种元素只能有一种质量数 ⑥互称同位素的两种核素间具有相同的中子数和核外电子数 A.①②④⑤ B.③④⑤⑥ C.②③⑤⑥ D.①②⑤⑥ 解析：选D　元素的研究对象是原子，质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如CH4与H2O，若为原子则属于同种元素，故①错误；互为同位素的原子，核外电子排布相同，最外层电子数决定化学性质，同位素的化学性质几乎完全相同，故②错误；分子显电中性，离子带电，两种粒子质子数和电子数均相同，如果一种为分子则质子数与电子数相等，一种为离子则质子数和电子数不相等，这样就与题设矛盾，所以不可能为一种分子、一种离子，故③正确；电子数相同的粒子不一定属于同种元素，如CH4与H2O，Na+与Mg2+，故④正确；一种元素可能存在不同的核素，同一元素的原子可能有不同的质量数，故⑤错误；同位素的中子数不相同，故⑥错误。 2.(2025·太原高一期末)科学家利用粒子加速器在实验室创造出了超重铝Al，下列有关Al说法错误的是 (　 ) A.质子数为13 B.中子数为29 C.最外层电子数为13 D.核电荷数为13 解析：选C　根据Al可知，质子数=核电荷数=13，中子数为42-13=29，根据Al的核外电子排布可知最外层电子数为3。 3.有5种单核微粒，它们分别是内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有 (　 ) A.2种　　B.3种　　C.4种　　D.5种 解析：选B　元素的种类由质子数决定。题给5种单核微粒中，有18、19、20共3种质子数，属于3种不同元素。 4.诺贝尔化学奖得主Gerhard Ertl对金属Pt表面催化CO氧化反应的模型进行了深入研究。下列关于Pt和Pt 的说法正确的是 (　 ) APt和Pt 的质子数相同，互称为同位素 BPt和Pt 的中子数相同，互称为同位素 CPt和Pt的核外电子数相同，是同一种核素 DPt和Pt的质量数不同，不能互称为同位素 解析：选A　二者质子数相同，但质量数不同，故核外电子数相同，中子数不同，二者互称为同位素，A正确。 5.下表中对“2”的含义解释正确的一组是 (　 ) 选项 H 2He 2Cl Ba2+ A 质量数 中子数 质子数 电荷数 B 质量数 质子数 微粒个数 电荷数 C 质子数 中子数 微粒个数 电荷数 D 质量数 质子数 中子数 电荷数 解析：选B　元素符号左上角的数字表示质量数，左下角的数字表示质子数，右上角的数字表示所带电荷数，前面的数字表示微粒个数。 6.(2025·常州高一期中)氯的原子序数为17，35Cl是氯的一种核素，下列说法正确的是 (　 ) A.35Cl原子所含质子数为18 B.1 mol 1H 35Cl分子所含中子数为18 C.7.0 g 35Cl2气体的体积为2.24 L D.35Cl2气体的摩尔质量为70 g·mol-1 解析：选D　35Cl原子所含质子数为17，A项错误；1H原子中不含中子，35Cl原子中所含中子数是18，1分子1H35Cl中含有的中子数是18，则1 mol 1H35Cl分子所含中子数为18NA，B项错误；研究气体体积必须指明其所处的温度、压强，C项错误；35Cl2的相对分子质量是70，则其摩尔质量是70 g·mo，D项正确。 7.(2025·唐山高一期中)某元素B原子的核电荷数为Z。已知Bn-、Am+的核外具有相同的电子数，则A元素原子的质子数用Z、n、m来表示，应为 (　 ) A.Z+m+n B.Z-n+m C.Z-n-m D.Z+n-m 解析：选A　设A元素原子的质子数为x，则x-m=Z+n，则x=Z+n+m，故A正确。 8.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-含有的中子数为a+b B.Xn-含有的电子数为a-n C.X原子的质量数为a+b+n D.1个X原子的质量约为 g 解析：选DXn-中a表示质子数，b表示质量数，“n-”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为b-a，电子数为a+n。1 molXn-的质量约为b g，则1个X原子的质量约为 g。 9.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是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是 (　 ) A.1.8 g 18O2气体的物质的量是0.05 mol B.0.1 mol H2 18O所含的中子数约为6.02×1023 C.0.2 mol 18O2气体的体积约为4.48 L D.18O2气体的摩尔质量为36 g·mo 解析：选C　A中1.8 g 18O2的物质的量为=0.05 mol；B中O分子中所含的中子数为18-8=10，所以，0.1 mol O的中子数为0.1×10NA=NA；C中0.2 mol 18O2气体在标准状况下为4.48 L；D中18O2 的摩尔质量为36 g·mol-1。 10.核内中子数为N的，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.(A-N+8)mol B.(A-N+10)mol C.(A-N+2)mol D.(A-N+6)mol 解析：选A　的质量数为A，则R原子的质量数也是A，所以R原子中质子数Z=A-N。由所带的电荷数可知，R显+2价，其氧化物为RO，摩尔质量为(A+16)g·mol-1，n g RO的物质的量为 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。 11.(2024·沧州高一质检)科学家发现2种粒子：第1种是只由四个中子构成的粒子，这种粒子称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”；第2种是由四个氧原子构成的分子。下列有关这两种粒子的说法不正确的是 (　 ) A.“四中子”不显电性 B.“四中子”的质量数为4 C.第2种粒子是氧元素的另一种同位素 D.第2种粒子的化学式为O4，与O2互为同素异形体 解析：选C　因中子不带电，则由四个中子构成的“四中子”粒子不带电，故A正确；因中子的质量数为1，则“四中子”的质量数为1×4=4，故B正确；同位素的分析对象是原子，O4是单质，故C错误；由四个氧原子构成的分子，其分子式为O4，与O2都是氧元素的单质，互为同素异形体，故D正确。 12.(2024·北京卷)我国科研人员利用激光操控方法，从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子，实现了对同位素41Ca的灵敏检测。41Ca的半衰期(放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间)长达10万年，是14C的17倍，可应用于地球科学与考古学。下列说法正确的是 (　 ) A.41Ca的原子核内有21个中子 B.41Ca的半衰期长，说明41Ca难以失去电子 C.41Ca衰变一半所需的时间小于14C衰变一半所需的时间 D.从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程属于化学变化 解析：选A　41Ca的质量数为41，质子数为20，所以中子数为41-20=21，A正确；41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；根据题意知，41Ca衰变一半所需的时间大于14C衰变一半所需的时间，C错误；从Ca原子束流中直接俘获41Ca原子的过程没有新物质产生，不属于化学变化，D错误。 13.目前用碳-14呼气实验来检查幽门螺旋杆菌，从而达到检测和预防胃溃疡、胃炎、胃癌的目的。检查前，患者需口服尿素(含14C)胶囊，胃内幽门螺旋杆菌产生的尿素酶催化尿素迅速水解成N和H14C，后者进入血液经肺以14CO2的形式呼出，通过检测是否存在14CO2便可判断有无幽门螺旋杆菌。下列说法正确的是 (　 ) A.碳-14即14C，其原子中含有7个质子 B.14CO2和12CO2互为同位素 C.14C和12C互为同素异形体 D.CO3的相对分子质量比H2CO3的相对分子质量大2 解析：选D　14C的质量数是14，其中含有6个质子、8个中子，A项错误；14CO2和12CO2不互为同位素，B项错误；14C和12C互为同位素，C项错误；CO3的相对分子质量为64，H2CO3的相对分子质量为62，D项正确。 二、非选择题 14.(7分)元素、原子、核素、同位素都是重要的化学基本概念，原子的构成是重要的化学基本理论。根据下列8种化学符号H2H2CLiNa、N、Mg，回答下列问题： (1)表示核素的符号共　　　　　种。   (2)互为同位素的是　　　　　和　　　　　。   (3)质量数相等，但不能互称为同位素的是　　　　和　　　　　。   (4)中子数相等，但质子数不相等的是　　　　　和　　　　　。   解析：(1)核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，一种原子即为一种核素H2和H2都是分子，不属于核素，其余6种全部表示核素。(2)同位素是具有相同质子数和不同中子数的同种元素的原子，所以Li和Li互称为同位素。(3C和N的质量数都是14，但质子数分别为6和7，属于不同元素的原子，不能互称为同位素。(4Na和Mg的中子数都是12，但质子数分别为11和12。 答案：(1)6　(2LiLi　(3CN (4NaMg 15.(13分)(1)科学家在宇宙深处发现了和H3分子。请回答下列问题： ①1个中含有　　　　个质子，　　　　个电子。  ②H3属于　　　　(填“混合物”“单质”或“化合物”)。  (2)写出原子核内质子数与中子数相等的钙原子的符号：　　　　。  (3)科学研究表明，月球上有丰富的He资源，可开发利用作未来的新型能源。 ①He的中子数是　　　 He与He互称为　　　　。  ②α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有　　　　　个质子和　　　　　个中子。  ③在HeHe两种核素中，原子核内的中子数相差为　　　　，与α粒子有相同质子数和中子数的是　　　　。  (4)在H3O+中，质子数、中子数、 电子数之比为　　　　；在NH3D+中，质子数、中子数、电子数之比为　　　　。  (5)已知金属钠和水反应的化学方程式为2Na+2H2O==2NaOH+H2↑。将9.2 g金属钠投入足量的重水中，则产生的气体中含有　　　　　(填字母)。  A.0.2 mol中子 B.0.4 mol电子 C.0.2 mol质子 D.0.4 mol分子 解析：(5)钠和重水反应的化学方程式为2Na+2D2O==2NaOD+D2↑，所以产生的气体全部是D2H2)，1个分子中含有2个质子、2个电子和2个中子。9.2 g金属钠的物质的量是0.4 mol。由化学方程式知，0.4 mol 钠可生成0.2 mol D2，所以0.2 mol D2中含有的中子数、电子数、质子数均为0.4 mol。 答案： (1)①3　2　②单质　(2Ca　(3)①1　同位素　②2　2　③1He　(4)11∶8∶10 11∶8∶10　(5)B 16.(7分)我国将建世界“最大”粒子加速器，预计2030年完成。 科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得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)。  AFe与Fe是两种核素 B.科学家获得了一种新元素 CFe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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  解析：(1Fe的中子数=质量数-质子数=45-26=19，核外电子数=质子数=26。 (2Fe与Fe的质子数相同，属于同一元素，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衰变放出两个质子后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质。 答案：(1)19　26　(2)AC　(3Fe与Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同 学科网（北京）股份有限公司 $$