主题三 专题5课题1构成物质的微观粒子 课件-2025-2026学年八年级化学沪科版（五·四学制）全一册

专题5　物质的微观构成 课题1　构成物质的微观粒子 义务教育教科书（五·四学制） 化学 八年级 全一册 课 题 1　构成物质的微观粒子 课 题 2　组成物质的元素 课 题 3　结构多样的碳单质 跨学科实践活动　制作模型并展示科学家探索 物质组成与结构的历程 专题5　物质的微观构成 碳原子为什么能构成不同的碳单质？ 环顾四周，你会发现我们所处的世界是由形色各异的物质组成的，其中包括我们吸入的空气、呼出的二氧化碳和饮用的水等。研究表明，这些物质的性质跟其组成与结构密切相关。你知道除分子外，物质还由什么微观粒子构成吗？ 构成物质的微观粒子 课题1 学习聚焦 结合生活实例，认识物质是由分子、原子等微观粒子构成的，形成认识物质变化的视角。 通过科学史实，认识原子的结构，体会科学家探索原子结构的智慧。 运用间接方法计量原子的质量，认识相对原子质量的含义。 物质由哪些微观粒子构成 公元前有些哲学家认为，物质是由微小的颗粒组成的。古希腊哲学家德谟克里特（Democritus）提出物质由极小的、不可分割的被称为“原子”的微观粒子构成。中国战国初期思想家墨子认为物质被分割的终点是“端”。 这些观点虽然只是古代哲学家的推测，没有科学实验的根据，但体现了人类对物质微观结构的早期探索。 若将一块黄金切成小块，然后再切成更小的黄金，如图5.1所示，试想不断重复这个过程，最后会得到什么呢？ 观察与思考 图5.1　金块被不断地分割 随着科学技术的发展，科学家在大量实验的基础上逐步认识到物质是由分子、原子等微观粒子构成的。对由分子构成的物质而言，不同分子构成的物质具有不同的性质。 那么，分子本身又是怎样构成的？在专题4研究水的分解过程中水分子所发生的变化时，我们认识到分子是由原子构成的。事实上，原子不仅可以结合成分子，也能直接构成物质。金、铜、铁、铝等常见的金属，氦气、氖气、氩气等稀有气体，金刚石和石墨等就是由原子直接构成的。 1. 水的状态发生变化时，水分子本身是否发生变化？ 2. 在氢气与氧气反应生成水的过程中，发生变化的是什么微观粒子？未发生变化的又是什么微观粒子？ 讨论与交流 由分子构成的物质在发生物理变化时，分子本身不发生变化，它的化学性质保持不变。因此，分子是保持物质化学性质的一种微观粒子。在化学变化中，分子发生变化，而原子本身不发生变化，可以重新组合成新的分子，进而构成新的物质。 请你想一想，再小的黄金也是由金原子直接构成的，那么金原子能否再被分割呢？ 原子能否再分 科学家经过不懈的努力，直到近现代，才逐步揭开原子结构的奥秘。 19世纪初，道尔顿在科学实验的基础上，提出物质都是由原子构成的，原子是不可分割的实心球体。那么，原子真的不能再分吗？由于原子非常小，现代科学家即使借助先进的仪器［如扫描隧道显微镜（STM）］，也只能观测到原子（图5.2），仍然观察不到原子的内部 图5.2　铁原子在铜晶面上排成的汉字 结构。事实上，近现代科学家是在实验事实的基础上，进行合理的想象和推理，应用假说和模型的方法来描述原子结构的（图5.3）。 图5.3　原子结构模型的发展 科学家不断在新的事实基础上对原子结构模型进行修正和完善，从而建立了现代原子结构模型。现代原子结构模型认为，原子是由原子核和核外电子构成的。原子核位于原子中心，由质子和中子构成（图5.4）。构成原子的微观粒子的电性如表5.1所示。 图5.4　现代原子结构模型示意图 原子核所带的正电荷数（即核电荷数）等于质子数。不同种类的原子，其原子核内含有不同数目的质子和中子，核外电子数也不同，如表5.2所示。 微观粒子种类 质子 中子 电子 电性 1个单位正电荷 不带电 1个单位负电荷 表5.1　构成原子的几种微观粒子的电性 原子种类 质子数 中子数 核外电子数 氢 1 0 1 碳 6 6 6 氧 8 8 8 钠 11 12 11 氯 17 18 17 表5.2　几种常见原子的构成 依据表5.1、表5.2的数据信息，你能发现原子核内质子和核外电子的数量关系吗？你能说明为什么原子呈电中性吗？ 讨论与交流 离子是怎样形成的 原子很小，而原子核更小。如果把原子比作一座十层大楼那样大，那么，原子核只相当于一粒绿豆般小。那些比原子核还要小得多的电子，则在原子核外“广阔”的空间内做高速运动。 图5.5　氧原子结构示意图 我们通常把电子在离核远近不同的区域运动简化为电子的分层排布。离核最近的电子层称为第一层，其余由近及远依次类推，分别为第二、三、四、五、六、七电子层，离核最远的常称为最外层。 化学中常用原子结构示意图来简明地表示原子核外电子的分层排布。 图5.6　几种原子的原子结构示意图 不同原子的核外电子排布情况并不相同，但会遵循最外层电子数不超过8个（只有一层的，则不超过2个）的规律。氖、氩等原子的最外层电子数都是8个，这种结构通常被认为是稳定结构。在化学变化中，锂、钠等原子容易失去最外层电子，而氟、氯等原子则容易得到电子，从而趋向于达到稳定结构。 钠原子会失去1个电子而带上1个单位的正电荷，氯原子会得到1个电子而带上1个单位的负电荷。这种带电的原子或原子团叫做离子。其中，带正电荷的叫做正离子，如钠离子；带负电荷的叫做负离子，如氯离子；某些带电的原子团也是离子，通常称为某根，如碳酸根、氢氧根、铵根。离子也是构成物质的一种微观粒子。 如何计量原子的质量 原子的实际质量非常小，不同的原子质量虽有差别（表5.3），但其质量的数量级约在10-27～10-25 kg之间。 原子种类 质量 / kg 氢 1.674×10-27 碳 1.993×10-26 氧 2.656×10-26 表5.3　几种常见原子的质量 原子的质量如此之小，使用起来很不方便。于是，科学家提出用相对质量来进行计量。现在，我们以一个碳原子1质量的 作为标准，任何原子的实际质量与这个标准之间的比值，称为该原子的相对原子质量。 以常见的氧原子为例，其相对原子质量计算如下： 1 12 1　这种碳原子常称为12C，它的原子核内有6个质子和6个中子，它的实际质量约为1.993×10-26 kg。 2.656×10-26 kg 1.993×10-26 kg×  = ≈ 16 1 12 图5.7　氧原子的相对原子质量约为16 相对原子质量的测定在化学发展进程中，具有十分重要的地位。中国化学家张青莲是无机化学领域的杰出专家，他也为相对原子质量的测定做出了卓越贡献。20世纪90年代以来，他采用同位素质谱法主持测定了铟、铱、锑、铕、铈、铒、锗、锌、镝等元素的相对原子质量的新数值，这些数值已被国际原子量委员会（现已并入国际纯粹与应用化学联合会）采纳为新的标准数据。 张青莲与相对原子质量的测定 拓展阅读 图5.8　张青莲 一般计算中，采用相对原子质量的近似值。例如，氮的相对原子质量约为14，镁的相对原子质量约为24。 元素 相对原子质量 元素 相对原子质量 氢（H） 1 硫（S） 32 碳（C） 12 钾（K） 39 氮（N） 14 钙（Ca） 40 氧（O） 16 铁（Fe） 56 钠（Na） 23 铜（Cu） 64 镁（Mg） 24 锌（Zn） 65 铝（Al） 27 银（Ag） 108 表5.4　一些常用的相对原子质量 分子是由原子结合而成的，分子的质量也很小，为了使用方便，人们通常用相对分子质量来表示分子质量的相对大小。相对分子质量等于构成分子的各个原子的相对原子质量的总和。 学习指南 归纳小结 物质是由    等微观粒子构成的。原子可以结合成   ，而分子可以分成   。   和离子之间可以相互转化。 现代原子结构理论认为，原子是由   构成的，而原子核又是由   和中子构成的。原子核外电子是分层排布的，可以通过原子结构示意图简明地表示。 原子的实际质量非常小，常用    进行计量。 例题导引 问题： 氢气是一种清洁能源，它在氧气中燃烧生成无污染的水，反应的文字表达式如下：         （1）上述物质中，哪些是由分子构成的？ （2）根据表5.4的数据，比较水（H2O）、氢气（H2）和氧气（O2） 的相对分子质量的大小。 H2　 O2　 H2O 氢气 + 氧气　　　 水  点燃 分析： （1）物质是由分子、原子、离子等微观粒子构成的。自然界的大多数物质是由分子构成的。氢气、氧气和水都是由分子构成的，但构成它们的分子各不相同。 （2）由表5.4可知，氢的相对原子质量为1，氧的相对原子质量为16，则： 水（H2O）的相对分子质量为：1×2+16×1 =18。 氢气（H2）的相对分子质量为：1×2 = 2。 氧气（O2）的相对分子质量为：16×2 = 32。 所以，氧气（O2）的相对分子质量最大，水（H2O）的次之，氢气（H2）的最小。 练习巩固 1. 构成物质的微观粒子有哪些？请分别举例说明。 2. 硅原子的原子核中有14个质子，其核电荷数是 　　　　，核外电子数是 　　　　。 3. 钠原子变成钠离子后，下列各项哪些不变？哪些发生了变化？ ① 质子数　② 中子数　③ 核电荷数　④ 电子层数 ⑤ 最外层电子数　⑥ 电性　⑦ 稳定性 4. 根据表5.3，通过计算验证氢的相对原子质量为1。 5. 根据表5.4，计算下列物质的相对分子质量：过氧化氢（H2O2）、二氧化碳（CO2）、柠檬酸（C6H8O7）。 6. 近现代科学家主要通过实验、推理、假说、模型等方法探索原子的结构。查阅资料了解原子结构模型发展的历程，完成一篇小论文。论文中应包含下列内容：① 比较典型的观点及其依据；② 分析各观点存在差异的原因；③ 分析科学技术的发展对原子结构探索的意义。 $$