专题2 第3单元 人类对原子结构的认识-【金版教程】2025-2026学年高中化学必修第一册创新导学案Word（苏教版）

化学　必修1　第一册 第三单元　人类对原子结构的认识 1.了解原子结构模型的演变过程。2.了解原子的构成微粒和微粒间的关系。3.了解元素、核素、同位素的含义。4.掌握原子核外电子排布规律。5.了解原子核外电子排布及与元素性质的简单关系。 一、人类认识原子结构的历程 二、原子核的构成 1.原子的构成 (1) (2)质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得的数值，用符号A表示。 (3)构成原子的微粒间的两个关系 ①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。 ②质子数＝核外电子数＝核电荷数＝原子序数。 (4)表示方法 如作为相对原子质量标准的C表示质子数为6，质量数为12的碳原子。 2.核素 (1)概念：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)氢元素的三种核素[H、H(D)、H(T)]，质子数均为1；中子数分别为0、1、2。 (3)碳元素的三种核素C、C、C，质子数均为6，中子数分别为6、7、8。 3.同位素 质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素。 三、原子核外电子排布 1.核外电子的分层排布 (1)含多个核外电子的原子中，在离核较近的区域运动的电子能量较低，在离核较远的区域运动的电子能量较高。 (2)核外电子运动的不同区域看成不同的电子层，各电子层由内向外的序数n依次为1、2、3、4、5、6、7……分别称为K、L、M、N、O、P、Q……电子层。 2.核外电子排布规律 (1)离核由近到远，电子能量由低到高。 (2)K层排满，再排L层，L层排满，再排M层等。 (3)各电子层最多能容纳电子数为2n2。 (4)最外电子层最多只能容纳8个电子(K层为最外层时，最多只能容纳2个电子)。 3.原子结构示意图 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)道尔顿的原子学说、汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型均是不完善的，对科学发展毫无意义。(　　) (2)原子中一定有质子和电子，不一定有中子。(　　) (3)H2、D2、T2互称为同位素。(　　) (4)稀有气体元素的原子最外层都排有8个电子。(　　) (5)原子的核外电子排布决定了元素的化学性质。(　　) (6)一个原子不容易得到电子，那么它一定容易失去电子。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 启思研讨　教师独具内容 电子层模型类似于切开的洋葱： [问题探究] 1.原子核周围是否真实存在这样的电子层？ 提示：电子层不是真实存在的，是科学家为了表达形象，根据电子经常出现的区域而设想的结构模型。 2.M电子层最多容纳18个电子，Ca原子的核外电子排布不是而是，请说明理由。 提示：若Ca原子的M层排布10个电子，此时M层就成为最外层，这和电子排布规律中的“最外层上排布的电子数不能超过8个”相矛盾，不符合电子排布的规律，即M层不是最外层时最多排18个电子，而它作为最外层时最多只能排8个电子。 知识点一　原子核的构成 1.构成原子、离子的各种微粒及相互关系 2.符号中各个字母的含义 3.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。 4.原子的质量数数值近似等于该原子的相对原子质量。 1.下列关于原子结构的说法正确的是(　　) A.所有的原子都含有质子、中子和电子，且个数都是相等的 B.质子数决定元素的种类，中子数决定核素的种类 C.原子核对电子吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引 D.原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒 答案：C 解析：H的原子核内没有中子，核素种类是由质子数和中子数共同决定的，A、B错误；科学家研究发现了质子和中子由更小的微粒夸克构成，D错误。 2.某些建筑材料中含有放射性元素氡(Rn)，会对人体产生一定危害。Rn的中子数和质子数之差是(　　) A.136 B.50 C.86 D.222 答案：B 知识点二　元素、核素、同位素的辨析 1.元素、核素、同位素之间的关系 元素 核素 同位素 关系 举例 H、H、H都是氢元素 Cl、Cl属于不同核素 H、H、H互称为同位素 2.同位素的“六同”“三不同” 3.决定元素种类、核素种类的因素 (1)元素的种类是由质子数决定的。 (2)核素的种类是由质子数和中子数决定的。 (3)元素的种类数小于核素(原子)的种类数。 3.简单原子的原子结构可用如图表示方法形象表示，其中表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述错误的是(　　) A.①②③属于同种元素 B.①②③互为同位素 C.①②③为氢元素的三种核素 D.①②③是三种化学性质完全不同的粒子 答案：D 解析：①②③都属于H元素，化学性质几乎完全相同，故D错误。 4.现有下列八种化学符号：1H；2H；14C；6Li；23Na；14N；7Li；24Mg。 (1)涉及的核素共有　　　　种。 (2)互为同位素的是　　　　和　　　　，　　　　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　　　　。 答案：(1)8　(2)1H　2H　6Li　7Li (3)14C　14N　(4)23Na　24Mg 知识点三　原子核外电子的排布 1.原子核外电子排布规律 (1)原子核外电子首先排布在能量最低的电子层上。 (2)最外层不超过8个电子(K层为最外层时不超过2个电子)；次外层不超过18个电子。 2.元素的化学性质与原子核外电子排布的关系 (1)化学反应的特点：原子核不发生变化，但核外电子可能发生变化。 (2)元素的化学性质与原子结构的关系 ①元素原子的核外电子排布，特别是原子最外层电子数决定元素的化学性质。 ②活泼金属元素的原子最外层电子数较少(＜4)容易失去电子。 ③活泼非金属元素的原子最外层电子数较多(＞4)容易从外界获得电子。 ④稀有气体元素原子最外层有8个(He有2个)电子，化学性质稳定，不易得失电子。 (3)化合价和核外电子排布的关系 ①活泼金属在反应中，一般失去电子，表现正化合价。 化合价数值＝失去电子的数目 ②活泼非金属在反应中，一般得到电子，表现负化合价。 |最低负化合价|＝达到稳定结构所得电子数目 3.1～18号元素原子核外电子排布的特点 (1)最外层电子数为1的原子有H、Li、Na。 (2)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是C。 (3)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是O。 (4)最外层电子数是电子层数3倍的原子是O。 (5)内层电子数是最外层电子数2倍的原子是Li、P。 (6)最外层电子数是电子层数2倍的原子是He、C、S。 5.下列叙述错误的是(　　) A.原子核外M层电子数是L层电子数一半的元素是硅 B.原子的最外层电子数是次外层电子数1.5倍的元素是硼 C.原子的次外层电子数是最外层电子数的元素是氧 D.与氖原子核外电子排布相同的离子一定是钠离子 答案：D 6.根据给出的原子或离子结构示意图，回答下列问题(填字母)： (1)电子层排布相同的是　　　　。 (2)属于同种元素的是　　　　。 (3)属于金属元素的是　　　　。 (4)属于稀有气体元素的是　　　　，稀有气体一般不参与化学反应的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图　　　　　　　。 答案：(1)BC　(2)AB　(3)D (4)C　原子的最外层电子已达到8(或2)电子的稳定结构，既不易失去电子，也不易得到电子 (5) 本课总结 随堂提升 1.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 2.铯(Cs)可用于医学、工业测量仪器以及水文学。下列关于铯(Cs)的说法正确的是(　　) A.质子数为55 B.中子数为137 C.质量数为192 D.核外电子数为82 答案：A 3.下列说法正确的是(　　) A.原子不显电性，说明原子内的质子数等于中子数 B.原子最外层只有1个电子的元素一定是金属元素 C.NH与H3O＋具有相同的质子数和电子数 D.最外层电子数是次外层电子数2倍的原子容易失去电子成为阳离子 答案：C 解析：质子带正电，电子带负电，原子不显电性，说明原子内的质子数等于核外电子数，A错误；氢元素原子最外层电子数为1，是非金属元素，B错误；最外层电子数是次外层电子数2倍的元素是碳元素，而碳原子最外层有4个电子，既难得到电子，也难失去电子，D错误。 4.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 答案：B 解析：因为B的L层电子数为a＋b且有M层，所以a＋b＝8，又因A原子最外层电子数为a，次外层电子数为b，且满足a＋b＝8，所以A原子有两个电子层，且K层为2个电子，L层为6个电子，所以a＝6，b＝2，进而推知B的各电子层上的电子数分别为2、8、4，即A为O，B为Si。 5.有A、B、C、D、E五种微粒。已知： ①当A微粒失去3个电子后，其电子层结构与氖原子相同； ②当B微粒得到1个电子后，其电子层结构与氩原子相同； ③C微粒带两个单位正电荷，核电荷数为12； ④D微粒有18个电子，当失去2个电子后显电中性； ⑤E微粒不带电，原子核中只有一个质子。 请回答： (1)写出这五种微粒的化学符号： A　　　　，B　　　　，C　　　　，D　　　　，E　　　　。 (2)B微粒的结构示意图为　　　　　　　　，C微粒的结构示意图为　　　　　　　　。 答案：(1)Al　Cl　Mg2＋　S2－　H (2) 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1.下列有关人类认识原子结构模型的历程的说法正确的是(　　) A.道尔顿提出原子学说 B.玻尔提出“有核模型” C.卢瑟福发现原子中存在电子 D.汤姆生发现氢原子光谱是不连续的 答案：A 2.下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是(　　) A.Al3＋ B.Mg2＋ C.Be2＋ D.H＋ 答案：B 3.下列叙述中正确的是(　　) A.两种微粒若核外电子排布相同，则其化学性质一定相同 B.单原子形成的离子一定有稀有气体元素原子的核外电子排布 C.两种原子的核外电子排布相同，则一定属于同种元素 D.一种阳离子和一种阴离子的质子数和电子数可能同时相等 答案：C 解析：O2－、F－、Ne、Na＋、Mg2＋的核外电子排布相同，但化学性质不同，A错误；有些单原子形成的离子并不具有稀有气体元素原子的核外电子排布，如H＋，B错误；质子数和电子数均分别相同，则粒子所带的电荷数必相等，不可能一个是阳离子(带正电荷)，一个是阴离子(带负电荷)，D错误。 4.R元素的原子序数小于20，其阳离子可用Rn＋表示，且其最外层已达到8电子稳定结构，则下列关于该微粒的叙述中正确的是(　　) A.所含质子数为A－n B.所含中子数为A－Z C.所含电子数为Z＋n D.Z－n＝8 答案：B 解析：对于核素R所形成的最外层已达到8电子稳定结构的阳离子Rn＋而言，其质子数为Z，中子数为A－Z，电子数为Z－n，Z－n可能等于10或18(如Na＋或K＋)。 5.根据微粒结构示意图的共同特征，可把、、归为一类，下面的微粒可以归为此类的是(　　) 答案：C 6.230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是(　　) A.Th元素的质量数是232 B.Th元素的相对原子质量是231 C.232Th转换成233U是化学变化 D.230Th和232Th的化学性质几乎完全相同 答案：D 7.在离子RO中，共有x个核外电子，R原子的质量数为A，则R原子核内含有的中子数是(　　) A.A－x＋n＋48 B.A－x＋n＋24 C.A－x－n－24 D.A＋x－n－24 答案：B 解析：RO中氧原子的电子数为8，设R原子的中子数为N，则RO的核外电子总数为x＝(A－N)＋3×8＋n，N＝A－x＋n＋24。 8.13C­NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，15N­NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，下列有关叙述不正确的是(　　) A.13C与14C的核外电子排布相同 B.15N与14N互为同位素 C.15N与14C具有相同的中子数 D.15N2与14N2的性质相同 答案：D 解析：13C与14C的质子数相同，核外电子排布相同，A正确；15N与14N质子数相同、中子数不同，互为同位素，B正确；15N与14C的中子数均为8，C正确；15N2与14N2的物理性质不相同，化学性质几乎完全相同，D错误。 9.16O和18O是氧元素的两种核素，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法中错误的是(　　) A.16O和18O互为同位素 B.16O与18O核外电子数相同 C.通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化 D.标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含有0.1NA个氧原子 答案：C 10.下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是(　　) A.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数 B.微粒Na＋、Mg2＋、O2－具有相同的电子层结构 C.原子结构示意图既可以表示16O，也可以表示18O D.Ca2＋的中子数比核外电子数多10 答案：A 11.下列关于金属元素与非金属元素的叙述中，正确的是(　　) A.非金属元素呈现的最高正化合价不超过该元素原子核外最外层电子数 B.非金属元素呈现的最低负化合价，其绝对值等于该元素原子核外最外层电子数 C.若某元素原子核外最外层电子数不超过2，则该元素一定是金属元素 D.若某元素原子核外最外层电子数为5，则该元素一定是非金属元素 答案：A 解析：非金属元素呈现的最低负化合价，其绝对值＝8－该元素原子核外最外层电子数，故B错误；若某元素原子核外最外层电子数不超过2，则该元素不一定是金属元素，如He，故C错误；若某元素原子核外最外层电子数为5，则该元素不一定是非金属元素，如51号元素锑(Sb)是金属元素，故D错误。 12.某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与H原子组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是(　　) A.(A－N＋m) mol B.(A－N) mol C.(A－N) mol D.(A－N＋m) mol 答案：A 13.(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 答案：A 解析：41Ca的半衰期长短与得失电子能力没有关系，B错误；根据题意可知41Ca衰变一半所需的时间要大于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。 14.X、Y、Z、M均为原子序数小于18的元素，且原子序数依次增大。其中X的原子最外层电子数是核外电子总数的，Y是地壳中含量最多的元素，Z的原子核内质子数比Y的多1，M、X的原子最外层电子数相同。下列说法不正确的是(　　) A.含元素X的化合物在酒精灯火焰上灼烧时火焰呈紫红色 B.Y的一种核素可表示为Y C.在化学反应中，Z的原子易失去电子 D.M的简单离子的结构示意图为 答案：C 解析：Y是地壳中含量最多的元素，可推出Y为O；Z的原子核内质子数比Y(O)的多1，则Z为F；原子序数：X<Y，则X的原子序数小于8，X元素原子核外电子排布可写为2、x(最外层电子数)，由X的原子最外层电子数是核外电子总数的可知，2＋x＝3x，则x＝1，故X为Li；M、X的原子最外层电子数相同，9<M的原子序数<18，则M为Na。F原子最外层电子数为7，易得到1个电子形成稳定结构，C错误。 二、非选择题 15.下图为几种粒子的结构示意图，完成以下填空。 (1)属于阳离子的粒子是　　　　(填序号，下同)。 (2)具有稳定结构的原子是　　　　。 (3)只能得电子的粒子是　　　　；只能失电子的粒子是　　　　；既能得电子又能失电子的粒子是　　　　。 (4)某元素R形成的氧化物为R2O3，则R的离子结构示意图可能是　　　　。 答案：(1)③⑤　(2)②　(3)③⑤　①④⑥　⑦　(4)⑤ 解析：(2)最外层电子数为8(K层为最外层时，电子数为2)的粒子具有稳定结构，具有稳定结构的原子为②，①③⑤⑥是具有稳定结构的离子。 (3)③⑤分别为Mg2＋、Al3＋，元素化合价均达到最高价，只能得到电子；①⑥分别为F－、S2－，元素化合价均达到最低价，只能失去电子，④为Na原子，属于金属原子，只能失去电子，不能得到电子；⑦为Si原子，最外层电子数为4，既能失去电子，又能得到电子。 (4)氧化物R2O3中R的化合价为＋3价，其离子带3个单位的正电荷，符合要求的是Al3＋，即⑤。 16.科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的原子，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，即有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)。 A.Fe与Fe是两种核素 B.科学家获得了一种新元素 C.Fe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　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)19　26　(2)AC (3)Fe与Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同 解析：(2)Fe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，A正确；铁元素不是一种新元素，B错误；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，C正确，D错误。 14 学科网（北京）股份有限公司 $