2.3.1 人类对原子结构的认识 课件-2025-2026学年高一上学期化学苏教版必修第一册

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 第一课时 认识原子核的构成 原子核 核外电子 质子 Z个 一个质子带一个单位正电荷 中子 N个 中子不带电荷 一个电子带一个单位负电荷 带正电 Z个 质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数 原子核的构成 1、原子的构成 在原子中： 原子核的构成 2.原子的构成 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。 ≈相对原子质量 氢元素三种核素的原子结构模型 1个质子 无中子 1个质子 1个中子 1个质子 2个中子 原子核的构成 （三）核素 氢 1 H 1 H 1 2 H 1 3 氕 氘 氚 H D T 重氢 超重氢 A Z X 质子数相同 质子数相同，中子数不同 属同种元素 属同种元素的不同种原子 原子核的构成 （三）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 C 12 6 C 13 6 C 14 6 原子核的构成 （四）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。 × 原子核的构成 C 12 6 C 13 6 C 14 6 2.特点：“六同”“三不同”： 1. 定义：质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子 互为同位素 （四）同位素 原子核的构成 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。 （四）同位素 原子核的构成 ②化学性质几乎完全相同，物理性质略有差别 H2 和D2 是两种不同的单质，化学性质基本相同。 H2O 和 D2O 是两种不同的化合物，化学性质基本相同。 ③天然存在的同位素，相互间保持固定的比率 ④绝大多数元素具有同位素，原子种类远大于元素种类 ①同位素在周期表里占据同一位置； 注意事项 原子核的构成 ⑥核素、同位素之间的转换既不属于化学变化，也不属于物理变化。 ⑦H2O和D2O混合仍然是纯净物。 例：232Th可以转化成233U ⑤决定元素种类、核素种类的因素 随堂检测 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________。 8 1H 6Li 7Li 14C 23Na 24Mg 2H 14N 原子核外电子排布 由波尔轨道理论我们知道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。它们在原子核外又是怎么运动的呢？ 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 能量最低原理 原子核外电子排布 为了形象、简单的表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形。 + 18 第1层 第2层 第3层 K层 L层 M层 8 8 原子核 原子核带正电 核电荷数 该电子层上的电子 原子核 电子层 +18 Ar Ar 原子结构示意图 2 +1 +2 +3 +4 -4 -3 +5 -2 -1 0 0 +1 +1 +2 +3 -4 -3 +5 +4 +6 +4 -2 +7 -1 0 +1 +2 一价钾钠氯氢银，二价氧钙钡镁锌， 三铝四硅五价磷，二三铁，二四碳，二四六硫都齐全，铜汞二价最常见。 结论：正化合价=失电子数=最外层电子数 负化合价=得电子数=最外层电子数-8 注意： 1、金属元素无负价（除零价外，在化学反应中只显正价），既有正价又有负价的元素一定是非金属元素； 2、氟元素无正价，氧元素无最高正价。 原子核外电子排布 原子核外电子排布 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 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） 次外电子层最多只能容纳18个电子 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（ ） 随堂检测 2. 下列微粒的表达式正确的是（ ） A. 铍原子的结构示意图： B. S2－的结构示意图： C. 氟原子的结构示意图： D. Na＋的结构示意图： B 随堂检测 Mg2+ +12 2 8 O2- +8 2 8 MgO 氧化镁的形成 新知讲解 原子核外电子排布 微观： 每个Mg失去2个电子形成与Ne一样的稳定电子层结构的Mg2+，每个O得到2个电子形成与Ne一样的稳定电子层结构的O2-，带正电荷的Mg2+与带负电荷的O2-相互发生电性作用，形成稳定的MgO。 在化学反应过程中，原子核不发生变化，原子的最外层电子数会发生变化。 元素的化学性质主要由最外层电子数决定 离子： 质子数 = 核外电子数 ? 宏观：氧气和金属镁反应生成氧化镁，氧化镁是氧元素与镁元素相结合的产物。 2Mg+O2 = 2MgO 原子核外电子排布 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 随堂检测 离子所带电荷数与离子中的质子数和核外电子数有什么关系？ 粒子符号 质子数 电子数 ①S2－ ②Al3+ ③OH－ ④NH4+ 16 18 13 10 9 10 11 10 质子数=核电荷数=核外电子数=原子序数 在原子中： 随堂检测 1. 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 B 随堂检测 2.据报道，上海某医院正在研究用放射性的一种碘 治疗肿瘤。该碘原子的核内的中子数与核外电子数之差是( ) A、72 B、19 C、53 D、125 B 3.某二价阴离子，核外有18个电子，质量数为32，则其中子数为( ) A、12 B、14 C、16 D、18 C 随堂检测 4、ARn+离子核内有x个中子，则Rn+离子核外的电子数为__________ A-x-n 6.在离子RO3n-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为(　　) A．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24 C．A－x＋n－24 D．A＋x－n－24 B 5. 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 原子核外电子排布 7. 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 。 原子核外电子排布 （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。 Na2O + CO2 = Na2CO3 NaHCO3 SO2 SO3 7. 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。 原子核外电子排布 稀有气体元素原子电子层排布 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 1 2 3 4 5 6 最外层电子数 氦 2He 2 2 氖 10Ne 2 8 8 氩 18Ar 2 8 8 8 氪 36Kr 2 8 18 8 8 氙 54Xe 2 8 18 18 8 8 氡 86Rn 2 8 18 32 18 8 8 分析稀有气体的核外电子排布，结合其化学活动性，你发现了什么？ 稀有气体元素原子中最外电子层都已经填满，形成了稳定的电子层结构。 原子核外电子排布 原子容易失去电子或得到电子转化为最外电子层上为8(有些为2)个电子的稳定结构。 稳定结构 原子最外层有8个电子(He为2)处于稳定状态，既不容易失去电子又不容易得到电子，化学性质稳定。 (如He、Ne、Ar) 不稳定结构 (如易失电子的金属元素、易得电子的非金属元素) ? 原子结构与元素性质的关系（结构决定性质） 1、稳定结构：即最外层为8电子的结构 （K层为2个） 2、不稳定结构： 金属元素 最外层电子数﹤4时，容易失去电子，表现正化合价 非金属元素 最外层电子数≥4时，容易得到电子，表现负化合价 特点：原子既不容易失去电子又不容易得到电子，化学性质稳定 1. 观察下列A、B、C、D、E五种粒子（原子或离子）的结构示意图，回答有关下列问题。 A B C D E （1）表示离子的是_________（填序号，下同），表示原子的是__________。 （2）电子层结构相同的是________。其中化学性质最稳定的是______，最容易失去电子的是______，最容易得到电子的是_________。（3）可直接相互结合形成的化合物的化学式是________,可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是__________。 B E A C D B C E C D A MgO NaCl 随堂检测 随堂检测 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 随堂检测 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 思路点拨:(1)“10电子”微粒推导记忆方法。 (2)“18电子”微粒推导记忆方法。 $