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-【金版新学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书Word（苏教版）

本讲义聚焦“人类认识原子结构的历程”与“原子核的构成”核心知识点，系统梳理从道尔顿原子学说、汤姆生“葡萄干面包式”模型，到卢瑟福核式模型、玻尔轨道模型及现代量子力学模型的演变脉络，通过α粒子散射实验现象分析构建模型认知支架，同时详解原子核中质子、中子、电子的数量关系及元素、核素、同位素的概念辨析。 资料以历史发展与实验探究为主线，通过“交流研讨”分析α粒子散射实验现象培养证据推理的科学思维，结合氢的三种核素、U同位素等实例深化物质结构决定性质的化学观念，练习题融入亚运会碲化镉玻璃、碳达峰等真实情境，课中辅助教师引导探究，课后助力学生通过分层习题查漏补缺，提升知识应用能力。

第三单元　人类对原子结构的认识 第1课时　人类认识原子结构的历程　原子核的构成 [学习目标]　1.知道原子结构模型的演变，初步形成模型建构的认知方式。　2.了解原子核的构成，认识元素、核素和同位素的含义。 任务一　人类认识原子结构的历程 1.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，在化学变化中不可　再分割　。 2.汤姆生原子结构模型 1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并推测这种粒子是均匀地嵌在云状的正电荷球体中，于是提出了“　葡萄干面包式　”的原子结构模型。 3.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，位于原子中心，　电子　带负电荷，在原子核周围空间做高速运动。 4.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　都有一个确定的能量值。 5.现代原子结构学说 20世纪初，科学家提出，原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，必须用量子力学模型描述核外电子的运动。即现代量子力学模型(电子云模型)。 [交流研讨]　卢瑟福用α粒子轰击金箔的实验，推翻了汤姆生提出的原子结构模型，为建立现代原子理论打下了基础。 现象1：大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来运动方向，出现这种现象的原因是什么？ 提示：由于原子核很小，原子内部有很大空间，所以大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向。 现象2：一小部分α粒子改变原来的运动方向，出现这种现象的原因是什么？ 提示：原子核带正电，α粒子途经金原子核附近时，受到斥力而改变了运动方向。 现象3：极少数α粒子被弹了回来，出现这种现象的原因是什么？ 提示：金原子核质量比α粒子大很多，且体积很小，极少数α粒子由于撞击到了金原子核被弹回。 学生用书⬇第38页 1.(2024·福州四校联盟高一期中)科学家对原子结构的认识顺序正确的是(　　) ①道尔顿原子模型　②卢瑟福原子模型　③汤姆生原子模型　④电子云模型 A.①②③④ B.④①②③ C.④②③① D.①③②④ 答案：D 解析：①1803年英国科学家道尔顿提出了原子论；②1911年卢瑟福提出原子结构行星模型；③1897年汤姆生提出葡萄干面包式原子模型；④1913年玻尔提出轨道式原子模型。则顺序为①③②④。 2.(2024·河北保定高一上期末)人类对微观本质的认识经历了漫长的探究过程。下列说法错误的是(　　) A.道尔顿提出了原子学说，认为原子不能被创造，在化学反应中不可再分 B.卢瑟福提出了带核的原子结构模型 C.汤姆生发现了原子中电子的存在 D.玻尔发现氢原子的光谱是连续的，并提出了新的原子结构模型 答案：D 3.道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用。他的学说中主要有下列三个论点：①原子是不能再分的微粒；②同种元素的原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。从现代原子—分子学说的观点看，你认为不正确的是(　　) A.只有① B.只有② C.只有③ D.①②③ 答案：D 解析：原子可以分为原子核和核外电子，①错误；同种元素的原子的化学性质相同，质量可能不相同，②错误；原子不是实心球体，原子是由原子核和核外电子构成的，③错误。 任务二　原子核的构成 1.原子的构成 (1)结构 原子 (2)原子中的数量关系：核外电子数＝核电荷数＝　质子数　＝原子序数。 2.元素、核素、同位素 (1)元素 具有相同　质子数　的同一类原子的总称，同种元素可有多种不同的核素。 (2)核素 ①概念：具有一定　质子　数和一定　中子　数的　原子　。 ②表示方法X A：质量数，Z：质子数，A(质量数)＝　Z(质子数)　＋　N(中子数)　。 ③氢元素的三种核素 H(氕) H(氘) H(氚) 俗称 － 重氢 超重氢 符号 H D T 续表 H(氕) H(氘) H(氚) 质子数 1 1 1 中子数 0 1 2 (3)同位素 ①　质子数　相同、　质量数　(或中子数)不同的　核素　互称为同位素，同位素的　化学性质　几乎相同，物理性质相差较大。 ②同位素的应用 同位素的应用已遍及医学、工业、农业、考古和环境等众多领域。如：利用同位素的放射性进行医疗诊断、　14C　用于考古断代、　H　、　H　可制造氢弹。 [交流研讨]　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核裂变连锁反应。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。 学生用书⬇第39页 (1)235U与234U、238U都是铀元素，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)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)。 (3)互为同位素的不同核素的物理性质不同，而它们的化学性质为什么几乎完全相同？ 提示：互为同位素的不同核素的电子层结构相同，故它们的化学性质几乎完全相同。 1.(2024·苏州常熟中学高一调研)“碳达峰”“碳中和”成为当今社会的热词。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，是同一种核素 B.12C和14C的质子数相同，互称为同位素 C.12C和14C的核外电子数相同，有完全相同的性质 D.由12CO2和14CO2组成的气体是混合物 答案：B 解析：12C和14C的质子数相同、中子数不同，是不同核素，互称为同位素，故A错误，B正确；12C和14C的核外电子数相同，化学性质相同，物理性质不同，故C错误；由12CO2和14CO2组成的气体是纯净物，故D错误。 2.(2024·邯郸武安一中期中)杭州亚运会打造“绿色建筑”，亚运场馆大量使用了碲化镉(CdTe)发电玻璃。下列说法正确的是(　　) A.114Cd和112Cd质子数一定相等 B.Te的中子数比质子数多14个 C.Te的相对原子质量为52 D.114In与114Cd互为同位素 答案：A 解析：114Cd和112Cd为同种元素的不同核素，质子数一定相等，A正确Te的中子数比质子数多24，B错误；128Te的相对原子质量与质量数近似相等，约为128，C错误；114In与114Cd的质子数不同，不互为同位素，D错误。 3.已知阳离子R2＋有a个电子和b个中子。下列表示R原子符号正确的是(　　) AR BR CR DR 答案：C 解析：阳离子R2＋核外有a个电子，阳离子的质子数＝核外电子数＋离子所带电荷数＝a＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a＋2＋b，所以R原子可表示为R。 1.在物质结构研究的历史上，首先提出原子内有原子核的科学家是(　　) 答案：C 解析：汤姆生在原子中发现了电子，A不符合题意；道尔顿提出的是近代原子学说，认为原子是不可再分的实心球体，B不符合题意；卢瑟福认为原子是由原子核和核外电子构成，带负电的电子绕原子核运动，C符合题意；玻尔引入量子论，提出电子在一定轨道上运动，D不符合题意。 2.YBa2Cu8Ox(Y为钇元素)是磁悬浮列车中的重要超导材料，下列关于Y的说法不正确的是(　　) A.质量数是89 B.中子数与质子数之差为50 C.核外电子数是39 D.Y和Y是两种不同的核素 答案：B 解析：对于原子Y，其质子数为39，质量数为89，中子数为89－39＝50，中子数与质子数之差为50－39＝11，核外电子数为39Y和Y的质子数相同而中子数不同，是两种不同的核素，互为同位素。 3.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＋n－m B.Z－n＋m C.Z－n－m D.Z＋m＋n 答案：D 解析：设A元素原子的质子数为x，则有Z＋n＝x－m，x＝Z＋m＋n。 4.现有下列基本微粒： 1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、14、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题： (1)在给出的微粒中，含有　　种元素，属于氢元素的核素有　　种，属于铀元素的核素有　　种，互为同位素的原子分别是　　，　　。 (2)质量数相等的微粒为　　、　　、　　。 (3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合为水，可得水分子的种数为　　，可得　　种不同的相对分子质量。 (4)0.1 mol 14中共含　　 mol中子，含　　个电子。 答案：(1)7　3　3　1H、2H、3H　234U、235U、238U　(2)1H与1H＋　40K与40Ca　14N与14C　(3)18　7　(4)2.1　2.2NA(或1.324 4×1024) 解析：(1)共有7种元素，氢元素有1H、2H、3H三种核素，铀元素有234U、235U、238U三种核素，上述三种氢原子、三种铀原子各自互为同位素。(3)结合成水分子的种数：①每2个相同氢原子核素分别与3个氧原子结合成9种；②任意2个不同氢原子核素分别与3个氧原子结合成9种，共有18种；得到水分子的相对分子质量为18、19、20、21、22、23、24，共7种。(4)每个14中含质子数为7×3＝21，中子数为(14－7)×3＝21，电子数为22，则0.1 mol 14中含2.1 mol中子，含2.2NA或1.324 4×1024个电子。 课时测评10　人类认识原子结构的历程　原子核的构成 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－11题，每小题3分，共33分) 题点1　人类认识原子结构的历程 1.(2024·河北保定高一期中)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。提出分子学说的科学家是(　　) A.道尔顿 B.汤姆生 C.阿伏加德罗 D.门捷列夫 答案：C 解析：英国科学家道尔顿提出原子学说；汤姆生发现了电子，提出了“葡萄干面包式”原子结构模型；意大利科学家阿伏加德罗提出分子学说；门捷列夫发现元素周期律并编制出元素周期表。 2.人类对原子结构的认识经历了漫长的历史阶段。下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是(　　) A.电子的发现：道尔顿的原子结构模型 B.α粒子散射：卢瑟福原子结构模型 C.α粒子散射：玻尔原子结构模型 D.氢原子光谱：卢瑟福原子结构模型 答案：B 解析：卢瑟福原子结构模型是通过α粒子散射实验提出的；玻尔原子结构模型是玻尔在牛顿力学的基础上吸收了量子论和光子学说的思想建立起来的。 3.原子的构成示意图如图，下列叙述正确的是(　　) A.原子是实心球体 B.质子、中子、电子均匀分布在原子中 C.质子与电子质量相等 D.整个原子的质量主要集中在原子核上 答案：D 解析：原子不是实心的球体，正中央有原子核，核外有电子围绕原子核运动，且电子并不是均匀分布在原子中，故A、B错误；原子核的质量主要是质子和中子的质量，电子的质量忽略不计，故C错误；整个原子的大部分质量集中在原子核上，原子核中有质子和中子，质子数＝核电荷数＝电子数，电子质量很小，忽略不计，故D正确。 题点2　原子核的构成 4.简单原子的原子结构可用下图形象地表示。 其中，表示质子或核外电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是(　　) A.①②③互为同位素 B.①②③属于不同的元素 C.①②③是三种化学性质不同的粒子 D.①②③具有相同的质量数 答案：A 解析：由图示可知①表示H，②表示H，③表示H，三者互为同位素，化学性质几乎完全相同。 5.HHH、H＋、H2是(　　) A.氢的5种同位素 B.5种氢元素 C.氢的5种核素 D.氢元素的5种不同微粒 答案：D 解析HHH是三种不同的核素，它们互为同位素，H＋是一种阳离子，H2是氢元素形成的单质，上述微粒属于同种元素形成的微粒，故可称之为氢元素的五种不同微粒。 6.玉兔二号——嫦娥四号任务月球车，首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。月球车一般用Pu作为热源材料。下列关于Pu的说法正确的是(　　) APu与U互为同位素 BPu与Pu不互为同位素 CPu与U具有完全相同的化学性质 DPu与Pu具有相同的最外层电子数 答案：D 解析Pu与U的质子数不同，不能互称为同位素，A项错误Pu与Pu互为同位素，B项错误Pu与U不属于同种元素，化学性质不同，C项错误Pu与Pu为同种元素，最外层电子数相同，D项正确。 7.近日我国科学家首次获得公斤级高纯度钼-100同位素Mo)。下列关于该核素的说法正确的是(　　) A.质量数为42 B.中子数为58 C.核外电子数为100 D.所含质子数比Mo的多 答案：B 解析Mo的质量数为100，质子数为42，核外电子数为42，中子数为100－42＝58，所含质子数与Mo一样多，故选B。 8.通过对用14C标记的C60进行跟踪研究，医学界发现了一种C60的羧酸衍生物在特定的条件下可通过断裂DNA杀死艾滋病病毒。下列有关C60和14C的叙述正确的是(　　) A.金刚石与C60具有相同的物理性质 B.14C转变为12C的过程属于化学变化 C.12C60与14C60互为同位素 D.12C与14C的原子中含有的中子数之比为3∶4 答案：D 解析：C60与金刚石互为同素异形体，二者物理性质不相同，故A错误；14C转变为12C的过程中原子核发生了变化，不属于化学变化，故B错误；12C60与14C60属于单质，不属于原子，不互为同位素，故C错误；中子数＝质量数－质子数，12C与14C的原子中含有的中子数分别为6、8，中子数之比为3∶4，故D正确。 9.关于X和X＋的叙述正确的是(　　) A.一定都是由质子、中子、电子组成的 B.化学性质几乎完全相同 C.核电荷数和核外电子数一定相等 D.质子数一定相同，质量数和中子数一定不相同 答案：D 解析H只由质子、电子构成，A错误X是原子X＋是阳离子，化学性质不相同，B错误；核电荷数相同，而核外电子数不相等，C错误X与X＋质子数一定相同，中子数、质量数不相同，前者小，后者大，D正确。 10.下列说法正确的是(　　) A.40K与40Ca原子中的中子数相等 B.互为同位素的原子，它们原子核内的质子数一定相等 C.人们已知道了112种元素，即已经知道了112种核素 D.原子结构模型演变历史可表示为： 答案：B 解析：A项，40K的中子数为40－19＝21，40Ca的中子数为40－20＝20，数目不相等，错误；B项，同位素是指质子数相同，而中子数(或质量数)不同的同一元素的原子，正确；C项，一种元素可能有多种不同的核素，故核素种类多于元素种类，错误；D项，原子结构模型演变历史：道尔顿实心球模型→汤姆生葡萄干面包模型→卢瑟福带核模型→玻尔轨道模型，错误。 11.核内中子数为N的R2＋，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 答案：A 解析：由题意可知，它的氧化物可表示为RO，1个R原子的质子数为A－N，所以1个RO所含质子数为(A－N＋8)，则n g RO所含质子的物质的量为(A－N＋8) mol。 12.(8分)(2024·江苏盐城高一月考)如图是卢瑟福所做的α粒子散射实验的示意图，请回答问题： (1)根据卢瑟福预测的结果，能看到α粒子的点是　　(填“A”“B”或“C”)，其理论依据是汤姆生的“葡萄干面包式”模型，而实验结果α粒子绝大部分出现在　　点，极少数出现在　　点，有的甚至被弹回。此实验说明了汤姆生“葡萄干面包式”模型是　　(填“正确”或“错误”)的。 (2)在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是　　(填字母)。 A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子中是均匀分布的 C.原子中存在着带负电的电子 (3)正电子、负质子都属于反粒子，它们与普通的电子、质子的质量与电量均相等，而电性相反，科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的反物质。请你推测反氢原子的结构： ①反氢原子中含有一个带　　电荷的质子和一个带　　电荷的电子。 ②反氢原子失去一个电子后所形成的离子符号　　(元素符号不变)。 答案：(1)B　B　A、C　错误　(2)A　(3)①负　正　②H－ 解析：(2)α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故选A。 13.(11分)(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：　　。 (2)写出最外层电子数为次外层电子数一半的原子：　　或　　(填元素符号)。 (3)根据下列微粒回答问题HHH、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2。 ①以上8种微粒共有　　种核素，共包括　　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　　。 (4)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为　　；所含中子数之比为　　；所含电子数之比为　　。 答案：(1O　(2)Li　Si　(3)①6　5　HHH　③14C　14N　14C　16O (4)23∶34　2∶3　11∶16 解析：(1)在表示原子组成时，元素符号的左下角写质子数，左上角写质量数。因为质子数和中子数之和等于质量数，则表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号为O。(2)最外层电子数为次外层电子数一半的原子是Li或Si。(3)H、HH、14C、14N、16O表示核素，35Cl2和37Cl2表示氯气分子。题给8种微粒中共包括H、C、N、O、Cl 5种元素。②质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，则互为同位素的是HHH。③质量数相等的是14C和14N，质量数均是14；中子数相等的是14C和16O，都含有8个中子。(4)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为46∶68＝23∶34；所含中子数之比为(14－6＋8×2)∶[16＋(18－8)×2]＝2∶3；质子数等于核外电子数，则所含电子数之比为(6＋8×2)∶(16＋8×2)＝11∶16。 14.(8分)用A＋、B－、C2－、D、E、F分别表示含有10个电子的六种微粒(离子或分子)，回答下列问题(提示：多核即由多个原子组合形成的微粒)： (1)如果A＋、 B－、C2－ 是单核离子，则A元素是　　、B元素是　　、C元素是　　(用元素符号表示)。 (2)如果A＋、B－是多核常见离子，则A＋ 离子符号可以为　　或　　 ；B－离子符号为　　。 (3)已知D、E、F均是含有10个电子的分子。 ①D是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是　　； ②F是由两种元素组成的三原子分子，其分子式为　　。 答案：(1)Na　F　O　(2)N　H3O＋　OH－ (3)①HF　②H2O 解析：(1)如果A＋、 B－、C2－是单核离子，都含有10个电子，则A元素是Na、B元素是F、C元素是O。 (2)如果A＋、B－是多核常见离子，都含有10个电子，则A＋ 离子符号可以为N或H3O＋；B－离子符号为OH－。 (3)①D是由两种元素组成的双原子分子，则一个原子为H，一个原子为F，其分子式是HF。②F是由两种元素组成的三原子分子，则两个原子为H，一个原子为O，其分子式为H2O。 学生用书⬇第40页 学科网（北京）股份有限公司 $