第三单元 人类对原子结构的认识（教学课件） 化学苏教版2019必修第一册

专题2 研究物质的基本方法 第三单元　 人类对原子结构的认识 苏教版2019必修第一册 核外电子排布规律 2 原子核的构成 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 2.掌握核外电子排布规律，微粒的核电荷数与电子数的关系。 1.掌握原子核的构成。 3.元素的化合价、化学性质与原子核外电子排布的关系。 1．。3．能进行有关质量数、质子数、中子数、核外电子数的计算。4.了解元素原子核外电子排布的基本规律。5．知道核外电子能量的高低与分层排布的关系，能用原子（离子）结构示意图表示1~18号元素的核外电子排布。6．掌握元素化学性质与核外电子排布的规律。 引·新课导入 人类探索自然界奥秘的一个重要方面是研究物质的微观结构。古希腊哲学家德谟克利特（Democritus）曾经在公元前460年指出，物质是由不可分割的微粒构成的。 原子便是源自希腊语单词“atomos”由“a-”(无)和“tomos”(切割)组成，意为“不可分割”。 引·新课导入 德谟克利特认为，物质并非是连续的，而是由无数个微小的、不可分割的粒子——原子构成的。想象一下，如果我们把一个苹果切得再细，最终会得到什么？在德谟克利特看来，最终剩下的就是那些小得不可思议的原子。他认为原子在真空中不断运动，碰撞和组合形成了各种物质。就像是一场无尽的舞会，只有在舞者（原子）不断旋转、碰撞中，才能形成美妙的舞蹈（物质）。 01 原子核的构成 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 战国时期古代先贤惠施说过：“一尺之棰，日取其半，万世不竭。”他认为物质是无限可分的。 19世纪初英国科学家道尔顿（J. Dalton）提出了原子学说。他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。 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 1897年，英国物理学家汤姆生在研究阴极射线时，发现外加电场或磁场会使阴极射线发生偏转，根据偏转的方向，可以看出阴极射线是由带负电的物质粒子组成的。 通过计算发现这种粒子的质量仅为氢原子质量的约二千分之一，由此证明这种粒子是原子内部的组成部分，汤姆生将其命名为电子，并提出了原子的“葡萄干布丁”模型，即电子均匀嵌入原子球的模型。 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 1911年，英国物理学家卢瑟福（E. Rutherford） 用α粒子轰击金箔，发现大部分α粒子直线穿过金箔，有少数发生一定的偏移，极少数反弹回来。他推测原子的内部结构并不是均匀的，而是存在一个中心的“核”，称为原子核。原子核带正电，电子在其周围高速运动，就像行星围绕太阳运转一样。这就是卢瑟福的“有核模型”或“行星模型”。 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 1913年，玻尔发现，电子只能采取围绕原子核的一定的轨道运行，能级最低的轨道最靠近核心。电子能够在这些轨道之间跃迁。 他大胆地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。 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 20世纪初科学家才揭开了原子结构的神秘面纱，对微观 世界的认识也逐步清晰和深化。原子结构理论在20世纪末和21世纪初又有了新的飞速发展。电子云是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形，表示电子在核外空间某处出现的机会，不代表电子的运动轨迹，小黑点的疏密表示出现机会的多少，密则机会大，疏则机会小。 探·知识奥秘 1.人类认识原子结构的历程 一、原子核的构成 道尔顿实心球式模型 ↓ 汤姆生葡萄干面包式原子模型 ↓ 卢瑟福行星运转式原子模型 ↓ 玻尔轨道式原子模型 ↓ 近代量子力学电子云式模型 探·知识奥秘 2.原子的构成 一、原子核的构成 原子 电子 原子核 质子 中子 在原子中： 核电荷数=质子数=核外电子数 （带正电） （带负电） （带正电） （不带电） 探·知识奥秘 2.原子的构成 一、原子核的构成 分析下列表格，你可以得出什么结论？ 质量数：将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得数值。 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 结论：电子的质量很小，原子的质量主要集中在原子核上。 探·知识奥秘 一、原子核的构成 2.原子的构成 Z （A－Z） Z 质量数 原子核 核外电子 质子 中子 原子 X A Z 质量数(A)＝质子数(Z)+中子数(N) 相对原子质量≈质子数+中子数 质量数是原子的 近似相对原子质量。 探·知识奥秘 一、原子核的构成 3.核素 氢 1 H 1 H 1 2 H 1 3 氕 氘 氚 H D T 重氢 超重氢 质子数相同，但中子数不一定相同。 同种元素的原子： 如氢元素有三种原子： 探·知识奥秘 一、原子核的构成 3.核素 ①定义：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 ②一种核素就是一种原子。 1 H 1 H 1 2 H 1 3 各为一种核素 探·知识奥秘 一、原子核的构成 4.同位素 定义：同一元素的不同核素互称为同位素。（质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互称为同位素。 ） 三种核素都是碳的同位素。 6C 12 6C 13 6C 14 6C 12 6C 13 6C 14 互称为同位素。 12C是一种同位素。 × 探·知识奥秘 一、原子核的构成 4.同位素 几 个 实 例 1H 1 6C 12 1H 2 1H 3 92U 234 氢有三种同位素： 氘和氚是制造氢弹的材料 铀有三种同位素： 92U 235 92U 238 铀235 是制造原子弹的材料和核反应堆的燃料 碳有三种同位素： 6C 13 6C 14 碳12 作为相对原子质量及阿伏加德罗常数的标准 碳14 在考古学中测定生物死亡年代。 1.下列关于原子的说法中，正确的是（ ） A. 同种元素的原子内质子数相等 B. 原子不显电性，说明原子内的质子数等于中子数 C. 含有相同中子数的原子，一定是同一种原子 D. 原子是最小的粒子，不可再分 析·典型范例 A 2. 2016年11月国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）公布了人工合成的第113、115、117和118号元素。其中118号元素Og是由美国与俄罗斯科学家合作合成的，其质量数为294。下列关于该元素的说法中，正确的是（ ） A. 其原子核内中子数和质子数都是118 B. 其原子核内中子数为176 C. 其原子核外电子数为176 D. 其原子最外层电子数为18 析·典型范例 B 02 核外电子排布规律 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 1.核外电子分层排布 电子层越高，电子的能量越高 电子按能量高低在核外分层排布。 1 2 3 4 5 6 7 K L M N O P Q E(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q) 由内到外，能量逐渐升高 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 1.核外电子分层排布 电子层数 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 每层最多容纳电子数 2 8 18 32 50 72 98 每层最多容纳电子数——2n2个 1层 2层 3层 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 2.原子结构示意图 人们常用原子结构示意图表示原子的核外电子排布。原子结构示意图中，圆圈表示原子核并标明核电荷数，圆圈外的每一段弧线代表不同的电子层，数字代表该电子层中的电子数。 氧原子 镁原子 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 2.原子结构示意图 氧原子 镁原子 氧离子 镁离子 原子结构示意图中质子数等于核外电子数,而离子结构示意图中质子数与核外电子数不相等。 阴离子的核外电子数＝质子数+电荷数 阳离子的核外电子数＝质子数-电荷数 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 3.元素的化合价 下列金属单质与非金属单质反应所形成的化合物中，金属元素和非金属元素的化合价与其在反应中失去或得到电子的数目之间存在一定的关系。 Na、Mg分别与O2、Cl2反应生成氧化物和氯化物，请写出这些氧化物和氯化物的化学式。 Na2O MgO NaCl MgCl2 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 3.元素的化合价 请根据Na、Mg、O、Cl原子的最外层电子数及在反应过程中失去或得到的电子数，推断生成的氧化物和氯化物中元素的化合价，将结果填入下表。 1 1 +1 2 2 +2 6 2 -2 7 1 -1 探·知识奥秘 二、核外电子排布规律 3.元素的化合价 在活泼金属单质与活泼非金属单质的反应中，金属元素的原子失去电子，形成阳离子，在生成的化合物中呈现正化合价；非金属元素的原子得到电子，形成阴离子，在生成的化合物中呈现负化合价。 活泼金属原子的最外层电子数较少，与活泼非金属反应时容易失去电子，形成稳定的电子层结构；活泼非金属原子的最外层电子数较多，与活泼金属反应时容易得到电子，形成稳定的电子层结构。 析·典型范例 1. 核内中子数为N的R2+，质量数为A，则该离子的核外电子数为 。 A-N-2 2. 已知X、Y、Z、W、R五种元素中，X是原子序数最小的元素；Y元素原子最外层电子数是内层电子总数的2倍；Z元素原子最外层电子数比其次外层电子数多4个；W元素原子K层和M层电子总数等于其L层电子数；R元素原子最外层有1个电子，其阳离子与Z的阴离子原子核外电子总数相同。请完成下列问题。 （1）R 元素的原子结构示意图为 ； Z 元素形成的阴离子的结构示意图为 。 析·典型范例 （2）含 X、Y、Z、R 四种元素的化合物的化学式为 。 （3）W 的两种氧化物的化学式是 、 。 （4）化合物 R2Z 与 YZ2 反应的化学方程式为。 NaHCO3 SO2 SO3 Na2O + CO2 = Na2CO3 第三单元 人类对原子结构的认识 原子核的构成 核外电子排布规律 元素的化合价 理·核心要点 人类认识原子结构的历程 原子的构成 核素、同位素 核外电子分层排布 原子结构示意图 练·技能实战 1.判断正误 (1)原子呈电中性是因为中子不带电。(　) (2)质子数和中子数决定原子的质量。(　) (3)原子的质量数就是原子的相对原子质量。(　) (4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等。(　) (5)某氯原子中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17。(　) × √ × × √ 练·技能实战 2.A元素的原子最外层电子数是a，次外层电子数是b；B元素的原子M层电子数是a－b，L层电子数是a＋b，则A、B两元素形成化合物的化学式最可能表示为(　　) A．B3A2　　　　　　　 B．BA2 C．A3B2 D．AB2 B 练·技能实战 3.下列说法不正确的是(　　) A．某微粒核外电子排布为2、8、8结构，则该微粒不一定是氩原子 B．最外层电子达到稳定结构的微粒只能是稀有气体的原子 C．F－、Na＋、Al3＋是与氖原子具有相同电子层结构的离子 D．某元素原子的最外层只有2个电子，则该元素可能是金属元素 B 练·技能实战 4.下列各原子结构示意图中所表示的核外电子排布正确的是（ ） C 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019必修第一册 $$