4.4.1原子结构 核素 课件 2025-2026学年高一上学期化学人教版必修第一册

该高中化学课件聚焦原子结构与核素，涵盖原子结构模型演变、质量数、核素、同位素及核外电子排布等核心知识点。课堂导入通过道尔顿到电子云模型的历史脉络和现代原子图像，结合问题驱动搭建从历史认知到现代理论的学习支架，连接微观结构与宏观性质。 其亮点是以科学史为主线，通过模型演变问题链（如科学理论的修正性）和氢同位素实例培养科学思维，结合碳14考古等应用落实科学探究与实践，引入福岛核废水事件渗透科学态度与责任。助力学生构建微观认知，教师可借助丰富案例提升教学效率。

第一节 原子结构 与元素周期表 4.1.1 原子结构 核素 汤姆生葡萄干面包式模型 （1904） 卢瑟福行星原子模型 （1911） 玻尔分层模型 （1913） 电子云模型 (1935) 道尔顿实心球模型 （1803） 坚实不可再分的实心球 平均分布着正电荷的粒子，嵌着同样多的电子 带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电子沿着不同的轨道运转 电子在一定轨道上绕核做高速运动 现代物质结构学说电子在原子核外很小的空间内做高速运动，没有确定的轨道。 “量子化轨道” 枣糕模型 一、原子结构模型的演变 【现代科技下的原子图像照片】 古希腊原子论 道尔顿 原子模型（1803） 汤姆孙 原子模型（1904） 卢瑟福 原子模型（1911） 玻尔 原子模型（1913） 电子云模型 （1926-1935） 原子结构模型的演变 ①回溯原子结构模型的演变历程，从德谟克利特的“原子猜想”到现代“电子云模型”，人类对原子结构的认知不断更新修正。这一过程体现了科学理论的什么核心特点？ ②从这些科学家的探索足迹中，你能汲取到怎样的精神力量？ 【从原子模型发展史，学科学探索的秘密​】 科学不是 “一步到位”，而是 “遇问题就突破” 做科学要敢质疑、重实证、会创新 学科 “跨界” 能出大成果 科学是 “众人接力”，还藏着人文温度 科学实验现象 建立、 修正 解释 原子结构模型 【原子核深层结构研究取得重大突破】 质子和中子又由夸克和胶子构成，它们是否可再分割呢？我们的旅程到底有没有尽头？ 二、质量数 原子的结构是怎样的?元素的种类取决于哪一种粒子的数目?元素的化学性质主要取决于哪一种粒子的数目? 思考1： 1.原子的构成 2、数量关系 原子中：核电荷数＝质子数＝核外电子数 阳离子：核电荷数＝质子数＝核外电子数＋电荷数 阴离子：核电荷数＝质子数＝核外电子数－电荷数 原子 原子核 核外电子 (电中性) (正电) (负电) 质子 中子 (正电) (不带电) 注：不是所有原子都含有中子，普通的氢原子的原子核内没有中子 3、质量关系 电子 质子 中子 质量/kg 9.109×10−31 1.673×10−27 1.675×10−27 相对质量 相对质量：对12C原子质量的1/12(1.66×10−27kg )相比较所得的数值。 1/1836 1.007 1.008 4、质量数 原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，用符号A表示。 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 注：常用质量数来表示某原子的相对原子质量 PPT模板：www.1ppt.com/moban/ PPT素材：www.1ppt.com/sucai/ PPT背景：www.1ppt.com/beijing/ PPT图表：www.1ppt.com/tubiao/ PPT下载：www.1ppt.com/xiazai/ PPT教程： www.1ppt.com/powerpoint/ 资料下载：www.1ppt.com/ziliao/ 个人简历：www.1ppt.com/jianli/ 试卷下载：www.1ppt.com/shiti/ 教案下载：www.1ppt.com/jiaoan/ 手抄报：www.1ppt.com/shouchaobao/ PPT课件：www.1ppt.com/kejian/ 语文课件：www.1ppt.com/kejian/yuwen/ 数学课件：www.1ppt.com/kejian/shuxue/ 英语课件：www.1ppt.com/kejian/yingyu/ 美术课件：www.1ppt.com/kejian/meishu/ 科学课件：www.1ppt.com/kejian/kexue/ 物理课件：www.1ppt.com/kejian/wuli/ 化学课件：www.1ppt.com/kejian/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.com/kejian/shengwu/ 地理课件：www.1ppt.com/kejian/dili/ 历史课件：www.1ppt.com/kejian/lishi/ X Z A +x m+ n A ——代表质量数 Z ——代表核电荷数（质子数） m ——代表离子所带电荷数 x ——代表化合价 n ——原子个数 5、原子的表示方法 质量数 质子数 微粒 中子数 电子数 23 12 32 35 45 18 10 16 16 80 11 35 Br 80 35 X+ 23 11 S2- 32 16 练1：完成下列表格 原子的质量数与原子的相对原子质量之间的关系是什么? 思考2： 题目中没有交代相对原子质量或者是具体核素时可用质量数来表示某特定原子的相对原子质量 练2： A C 原子符号 质子数 中子数 质量数 H 1 1 H 2 1 H 3 1 0 1 1 1 1 2 2 1 3 完成下表，分析以下三种原子的质量数、质子数、中子数，它们有何异同？ 思考3： 它们质子数相同、中子数不同，是属于氢元素不同的原子 三、核素 1.核素的定义 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 一种原子就是一种核素；质子数和中子数决定核素种类，核素属于微观概念。 2.氢元素的三种核素 氢元素的原子核 原子名称 原子符号( ) 质子数(Z) 中子数(N) 1 0 氕（piē） H 1 1 氘（dāo） H或D 1 2 氚（chuān） H或T 2 1 3 1 请同学们观察元素周期表中标有元素的信息有什么不同？ 二、核素 同位素 元素周期表的每个方格中，一般都标有元素的基本信 息，如原子序数、元素符号、元素名称和相对原子质量等 （如图4-4a）。根据需要，有的周期表方格中还标有质量数 等信息（如图4-4b）。 思考4： 价层电子排布 氕 （H） 氘 （D） 氚 （T） 氕氘氚为三个不同的核素， 他们都是有氢元素组成， 氕氘氚互称为同位素。 8 O 16 8O 17 8O 18 6 C C C 12 6 6 13 14 例如：氧元素有 三种核素 碳元素有 三种核素 氕、氘、氚三者的关系？ 思考5： 即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 3.同位素的定义 氧元素 O 16 8 O 17 8 O 18 8 碳元素 C 12 6 C 13 6 C 14 6 铀元素 U 234 92 U 235 92 U 238 92 “同位”即指核素的质子数相同，在周期表中占有相同位置 4.同位素的特征：“六同三不同” 化学性质几乎相同 质量数不同 中子数不同 三不同 六同 质子数相同 核电荷数相同 核外电子数相同 同一种元素 位置相同 物理性质不同 元素 核素 同位素 同素异形体 本质 对象 特性 例子 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的性质不同单质 H、C、N 三种元素 ， ， 三种核素 ， ， 互称为同位素 O2与O3， 石墨与金刚石， 红磷与白磷 只有种类 没有个数 化学反应中的 最小微粒 化学性质几乎相同，物理性质不同 组成元素相同， 性质不同 同类原子 原子 原子 单质 5.元素、核素、同位素、同素异形体的区别 O2和O3互为同位素吗？H2O和D2O互为同位素吗？ O2和O3互为同素异形体； H2O和D2O为同种物质。 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 5.同位素应用 (1) 用于制造氢弹 (2) 用于制造原子弹、核发电 (3) 考古时利用测定一些文物的年代 (4) 同位素示踪 (5) 利用放射性同位素释放的射线育种、 治疗恶性肿瘤、金属探伤 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 日本政府宣布，2023年8月24日启动福岛核污染水排海。日本核污染水排海至少要持续30年，将会影响整个太平洋乃至全球海域。核污水主要含有：碘I-129、铯Cs-135、锶Sr-90、钴Co-60，还有铀U-235、钚Pu-239等放射性元素，半衰期有的长达亿年。 (2)考古学上常用 来测定文物年代。 的原子核内中子数是（ ） A. 6 B. 8 C. 14 D. 20 【课本】P106 (1)在 、 、 、 、 、 中： (1)_______ 和_______互为同位素 (2)_______ 和_______的质量数相等，但不能互称为同位素 (3)_______ 和_______的中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素 Li 6 3 Li 7 3 Na 23 11 Mg 24 12 C 14 6 N 14 7 Li 6 3 Li 7 3 C 14 6 N 14 7 Na 23 11 Mg 24 12 C 14 6 C 14 6 B 练3： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度(某种核素在这种元素的所有天然核素中所占的比例)的乘积之和。例如，氢元素的三种核素: 氕，相对原子质量为1.0079，其丰度为99.985%， 氘相对原子质量为2.014，其丰度为0.015%，氚，痕量(计算时忽略）。因此，氢元素的相对原子质量为1.0079×99.985%+ 2.014×0.015% ≈1.008。 元素的相对原子质量不等于原子的相对原子质量 四、元素的相对原子质量 元素的化学性质常与原子的最外层电子有关 五、原子的核外电子排布 在多电子原子中，核外电子如何运动？ 其运动区域和能量是否相同？ 在多电子原子中，电子的能量并不相同 低能量的电子在近核区域运动， 高能量的电子在离核远的区域运动 思考6： 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 电子层结构示意图 电子层数(n) 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 离核远近 能量高低 K L M N O P Q 近 → 远 低 → 高 1、电子层 （1）定义： （2）表示方法 在含有多电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。 2、原子结构示意图 原子核 核内质子数或核电荷数 粒子符号 M层电子数 电子层 【注意】书写要点 (2) 原子形成阳离子后，要减少一个电子层 (3) 原子形成阴离子后，电子层数不变，但最外层电子数增多 S2－ Ca2+ (1) 原子核内写核电荷数，不是元素符号 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 根据下列叙述,写出元素名称并画出原子结构示意图。 (1)A元素原子核外M层电子数是内层电子总数的一半:　 　。  (2)B元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1.5倍:　 　。  磷, 硼, (3)C元素原子的质子数为17:　 　。  (4)D元素原子的次外层电子数是最外层电子数的:　 　 。  氖, 氯, 练4： 【思考与讨论】从稀有气体元素原子的电子层排布，从中发现什么规律？ (1)当K层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？除了K层，其他各层为最外层时，最多能容纳的电子数是多少？ 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 氦 He 2 10 氖 Ne 2 8 18 氩 Ar 2 8 8 36 氪 Kr 2 8 18 8 54 氙 Xe 2 8 18 18 8 86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8 除了K层，其他各层为最外层时， 最多能容纳的电子数是8个 (1)当K层为最外层时， 最多能容纳的电子数是2个 3、核外电子排布的一般规律 【思考与讨论】 (2)次外层最多能容纳的电子数是多少？ (3)归纳出第n层最多能容纳多少个电子数？ 核电荷数 元素名称 元素符号 各电子层的电子数 K L M N O P 2 氦 He 2 10 氖 Ne 2 8 18 氩 Ar 2 8 8 36 氪 Kr 2 8 18 8 54 氙 Xe 2 8 18 18 8 86 氡 Rn 2 8 18 32 18 8 (2)次外层电子数不超过18个 (3)各电子层最多容纳 2n2个电子 （n为电子层数） （4）请你根据所归纳的规律，用原子结构示意图表示核电荷数为1~20号元素原子的核外电子排布。 8 1 8 2 (1)能量最低原则 (2)数量规则 核外电子排布总是从内层(能量低的电子层)先排起 ，当一层排满再排下一层 ①每一层最多可容纳2n2个电子（n表示电子层数） ②最外层电子不超过8个(K层是最外层时，最多不超过2个) ③次外层不超过18个电子，倒数第三层不超过32个电子 原子最外电子层有8个电子(最外层为K层时，最多只有2个电子)的结构是相对稳定的 3、核外电子排布的一般规律 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 B 练5： 例4 短周期元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同。则4种元素原子序数大小关系是(　 　)。 A.C>D>B>A　　　　　　　B.D>B>A>C C.A>D>C>B D.B>A>C>D A 下列粒子中，与OH－具有相同质子数和电子数的是(　　) A.Cl－ B.F－   C.NH3 D.NH4＋ 练6： (1)利用元素排布寻找“10电子”粒子的方法 (2)利用元素排布寻找“18电子”粒子的方法 【拓展】　等电子的分子或离子 C 解析　 ①中三种离子均为10个电子、11个质子；②中三种离子均为10个电子、9个质子；③中三种离子均为10个电子，质子数分别为8、11、12；④中三种分子均为10个电子、10个质子。 下列各组粒子：①H3O＋、NH4＋、Na＋、②OH－、NH2－、F－、③O2－、Na＋、Mg2＋、④CH4、NH3、H2O。具有相同质子数和电子数的组合是(　　) A.①②③B.②③④C.①②④D.①③④ 练7： 1.重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( ) A. 氘(D) 原子核外有1个电子 B. 1H与D互称同位素 C. H2O与D2O互称同素异形体 D 1H218O与D216O的相对分子质量相同 C 2.22gD218O所含的中子的物质的量为（ ） A.9mol B.10mol C11mol D.12mol D 课堂检测： 3、 现有下列基本粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请回答下列问题: (1)它们分属　 　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为　 ,　 。  7 3 3 1H、2H、3H　 234U、235U、238U　 (2)质量数相等的粒子为　 ,　 ,　 。  40K、40Ca　 14N、14C　 1H、1H+　 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 A－Z A－x－n A－x＋n Ne 4 A 5 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 mol 4.用eq \o\al(A,Z)X表示原子： (1)eq \o\al(A,Z)X原子的中子数N＝________。 (2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数为________。 (3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数为________。 (4)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为 ______________________。 (5)与阳离子eq \o\al(23,11)X＋核外电子数相等的原子是________(填元素符号)。 5.核内中子数为N的R2＋的质量数为A，R2＋与16O所形成的W g氧化物中所含质子的物质的量为(　　) A.eq \f(W,A＋16) (A－N＋8) mol B.eq \f(W,A＋16)(A－N＋10) mol C.(A－N＋8) mol D.eq \f(W,A＋16)(A－N＋6) mol 解析　R2＋带2个单位正电荷，所以其氧化物的化学式为RO，该氧化物的摩尔质量为(A＋16) g·mol－1，W g该氧化物的物质的量为eq \f(W,A＋16) mol；核内中子数为N的R2＋的质量数为A，所以质子数为A－N，1 mol氧化物中含有(A－N＋8) mol质子，所以W g该氧化物中所含质子的物质的量为eq \f(W,A＋16)(A－N＋8) mol，A符合题意。 $