2.3 人类对原子结构的认识 课件-2026-2027学年高一上学期化学苏教版必修第一册

专题二第三单元 人类对原子结构的认识 01 人类认识原子结构的历程 学习目标 1.了解原子结构模型的演变，培养探索未知、崇尚真理的意识。 2.熟知原子的构成，会正确计算微粒的质量数、质子数、中子数。 3.知道元素、核素、同位素的概念，并了解它们之间的关系。 4.了解原子核外电子的运动特点。 5.掌握原子核外电子的排布规律。 6.能用原子(离子)结构示意图表示常见原子(离子)的核外电子排布。 　　两千多万种化学物质大多数由原子构成,而人类对原子的认识和探索已经历了2500多年。直到20世纪80年代，科学家才用扫描隧道显微镜观察到物体表面的原子。可你有没有思考过下列问题？ ⑴原子到底是什么“东西”？ ⑵科学家眼里的原子是怎样的？ ⑶科学家是怎样探索原子结构的？有哪些科学家为探索原子结构作出了重大的贡献？ 1911年，卢瑟福用α粒子轰击金箔。 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。 有核模型或行星模型:带正电荷的核位于中心，质量主要集中在核上，电子沿不同轨道运转。 1803年，英国科学家道尔顿提出近代原子学说， 他认为原子是化学变化中不可再分的实心球体。 1897年，汤姆生发现原子中存在电子，并用实验方法测出电子的质量不及氢原子质量的千分之一（后进一步确定为氢原子质量的1/1836）。 汤姆生—葡萄干面包模型 原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。 1913年，丹麦物理学家玻尔研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，提出了新的原子结构模型： 玻尔模型:电子在一定轨道上绕核做高速运动。 原子核外电子分层运动 现代原子模型--电子云模型 用小点代表电子在核外空间区域出现的机会，小点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。 小点越密，表明概率密度越大 电子云：即用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。 处于能量最低状态的氢原子的电子云示意图 汤姆生原子模型（1897年）： 卢瑟福原子模型（1911年）： 玻尔原子模型(1913年): 现代原子模型: 道尔顿原子模型（19世纪初）： 原子是实心球 “葡萄干面包式”原子结构模型 带核的原子结构模型 分层模型 电子云模型 不可再分 原子中存在电子 有核/行星模型 原子核外电子分层运动 一、人类认识原子结构的历程 专题二第三单元 人类对原子结构的认识 02 原子核的构成 二、原子核的构成 原子核 原子 原子核 核外电子 质子 中子 构成原子的粒子有哪些？它们是怎样构成原子的？ （ + ） （ + ） （ − ） （不带电） 核电荷数=质子数=核外电子数=原子序数 ①原子是化学变化中的最小微粒 ②每个原子只有一个原子核 电性关系： ✦质子质量与中子质量相近 ✦电子质量与质子、中子质量相比，可忽略不计，即原子质量主要集中在原子核上 二、原子核的构成 原子 质子数( Z ) 中子数( N ) 质量数(A) 相对原子质量 Na 11 12 22.990 Al 13 14 26.982 将几种原子的质子数和中子数之和(质量数)填入上表, 与原子的相对原子质量进行比较, 你能得出什么结论? 23 27 1、质量数 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)≈相对原子质量 质量数是整数 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 1/1836 1.007 1.008 原子的质量主要集中在哪里呢？ 质量数是整数 原子 质子数( Z ) 中子数( N ) 质量数(A) 相对原子质量 Na 11 12 22.990 Al 13 14 26.982 23 27 1、质量数 1、质量数 原子的质量主要集中在　　 　　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,将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值即为　 　　　,用符号　　　表示。 两个等式关系 ①原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数(原子中的数量关系) ②质量数(A)=　　 　　+　　　 　(质量关系) 原子核 质量数 A 质子数( Z ) 中子数( N ) 2、原子的表示方法 X A Z —— 元素符号 质量数—— 质子数—— 原子 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 表示方法 F 9 10 Na 11 23 Al F 19 9 Na 23 11 Al 27 13 19 12 13 14 27 书本P47表2-4 2、原子的表示方法 【思考】符号 中各个字母的含义？ X A Z m± n ±c 元素化合价 微粒所带电荷数 原子个数 质子数 质量数 如果是离子，各微粒数如何变化？ 粒子符号 质子数 (Z) 质量数(A) 中子数(N) 电荷数 核外电子数 10 11 23 12 17 37 20 1 1 18 23 11 Na Cl 37 17 ＋ － 阳离子：核外电子数=质子数－电荷数 阴离子：核外电子数=质子数＋电荷数 3、核素 1.元素：具有相同核电荷数（即核内质子数）的同一类原子的总称。 思考1：同种元素原子的原子核中质子数是相同的。中子数是否一定相同呢？ 中子数不一定相同 氢元素的原子核 原子名称 原子符号 质子数(Z) 中子数(N) 氕 氘 或D 氚 或T 2.核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫核素。 1 1 1 0 1 2 课堂练习 练习：14NH3D+所含质子、中子、电子数为？ 质子数 中子数 核外电子数 14N 7 7 7 H 1 0 1 D+ 1 1 0 14NH3D+ 11 8 10 4、同位素 （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称为同位素。 即同一元素的不同核素互称为同位素。 （2）特点 ①同位素在周期表里占有同一位置。 ②同位素的化学性质几乎相同，某些物理性质略有不同。 碳元素的同位素 铀元素的同位素 如: 氢元素的同位素 同位素的应用 思考：分析构成原子的各微粒与元素、核素间的关系？ 分析元素、核素、同位素三者间的关系? 1H、1H、1H 1 2 3 5、元素、核素、同位素的区别 人类认识原子结构的历程 原子结构的各模型 原子核的构成 构成 质量数、核素、同位素 相关计算 课堂小结 应用体验 (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____________，________________。 7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U 步步高学习笔记P39 共有7种元素，氢元素中有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。 应用体验 (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。 1H与1H＋ 40K与40Ca 14N与14C 18 7 结合成水分子的种数：①每2个相同氢原子核素分别与三个氧原子结合成9种； ②任意2个不同氢原子核素分别与三个氧原子结合成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。 应用体验 (4) 中共含_____mol中子，含_____________________个电子。 2.1 2.2NA(或1.324 4×1024) 归纳总结 (1)一个信息丰富的符号解读 (2)粒子中的电性关系 ①分子或原子：质子数＝核电荷数＝核外电子数 ②阳离子Xn＋：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋n ③阴离子Xn－：质子数＝核电荷数＝核外电子数－n 专题二第三单元 人类对原子结构的认识 03 原子核外电子排布 K L M N O P 1 2 3 4 5 6 电子层（用n表示） 电子层符号 离核距离 能量高低 近 远 低 高 离核越近核对电子的吸引就越强，又因为电子做高速运动，离核越远，核束缚电子的力变小了，电子所具有的动能就变大，即能量越高。 离核越近核对电子的吸引就越强，又因为电子做高速运动，离核越远，核束缚电子的力变小了，电子所具有的动能就变大，即能量越高。 三、原子核外电子排布 电子在原子核外排布时，总是尽量先排在能量最低的电子层，然后由内向外依次排布在能量较高的电子层。 能量规律 即电子最先排K层，当K层排满后，再排L层等 1、原子核外电子排布的一般规律 书本P48 书本P49 01 02 03 各电子层最多能容纳的电子数为2n2 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 1、原子核外电子排布一般规律 数量规律 书本P48 电子层 该电子层上的电子数 粒子符号 原子核 核电荷数 能量最高 决定元素的化学性质 2、原子结构示意图 请画出Cl－ 和Na＋结构示意图 2、离子结构示意图 1-18号元素的原子结构示意图 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，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。 3、原子最外层电子与元素性质的关系 三、原子核外电子排布 书本P50 书本P49 Mg +12 2 2 8 O +8 6 2 失去2e- 得到2e- Mg2+ O2- Mg2+ +12 2 8 O2- +8 8 2 离子结构示意图 金属元素最外层电子数一般小于4，易失电子 非金属元素最外层电子数一般大于或等于4，易得电子 3、原子最外层电子与元素性质的关系 （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： 原子 最外层电子数 <4时，容易失去电子 最外层电子数 ≥4时，容易得到电子 特点：原子既不容易失去电子又不容易得到电子 3、原子最外层电子与元素性质的关系 4、原子最外层电子与元素化合价的关系 书本P50 1 2 6 7 失1 失2 得2 得1 +1 +2 -2 -1 总结归纳 ①金属元素的原子______电子，形成____离子，在生成的化合物中呈现_____化合价。 ②非金属元素的原子______电子，形成____离子，在生成的化合物中呈现_____化合价。 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 原子核的构成 - 17 - 1.下列叙述正确的是 (　　) A.电子的能量越低，运动区域离核越远 B.核外电子的分层排布即是核外电子的分层运动 C.稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子 D.当M层是最外层时，最多可排布18个电子 解析：电子能量越低，运动区域离核越近，A错； 电子的分层排布即是电子的分层运动，B正确； 稀有气体元素中He原子最外层只有2个电子，C错； M层为最外层时，最多只能排8个电子，D错。 B 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 18 - 2.某元素的原子核外有三个电子层，最外层电子数是4，该原子核内的质子数是（ ） A.14 B.15 C.16 D.17 A 六、原子核外电子的排布巩固练习 解析：核外有三层，最外层上有4个电子，则第一、第二层已排满，每层电子数分别为2、8、4，则该原子结构示意图为 ，故选A。 原子核的构成 - 19 - 3.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＋ B 六、原子核外电子的排布巩固练习 解析：四种离子的核外电子层数分别是2、2、1、0。 原子核的构成 - 20 - 4.(2019·太原高一)与OH-具有相同质子数和电子数的粒子是 (　　) A.H2O　　　B.F-　　　C.Na+　　　D.NH3 解析： OH-具有9个质子，10个电子； H2O 具有10个质子，10个电子； F-具有9个质子，10个电子； Na+具有11个质子，10个电子； NH3具有10个质子，10个电子。 B 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 21 - 六、原子核外电子的排布巩固练习 B 原子核的构成 - 22 - 6.下列结构示意图表示的原子中，易变为阳离子并能够与氯离子组成XY2型化合物的是（ ） A. B. C. D. 解析：A是非金属元素氧的原子结构，其形成的离子是阴离子； B是稀有气体氖的原子结构，其不易变为离子； C是金属元素钠的原子结构，其形成的离子是Na＋，Na＋与Cl－组成的化合物是NaCl； D是金属元素镁的原子结构，其形成的离子是Mg2＋，Mg2＋与Cl－组成的化合物是MgCl2。 六、原子核外电子的排布巩固练习 D 原子核的构成 - 23 - 7.根据下列叙述，写出元素名称并画出原子结构示意图。 信 息 元素名称 原子结构示意图 A元素原子核外M层电子数是L层电子数的一半 B元素原子最外层电子数是次外层电子数的1.5倍 C元素＋1价离子C＋的电子层排布与Ne相同 D元素原子次外层电子数是最外层电子数的1/3 硅 硼 钠 氧 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 24 - 解析： L层有8个电子，则M层有4个电子，故A为硅。 当次外层为K层时，最外层电子数则为3，是硼；当次外层为L层时，最外层电子数为1.5×8＝12，违背了排布规律，故不可能。 C元素原子的质子数为10＋1＝11，故为钠。 当次外层为K层时，D为氧；当次外层为L层时，最外层则有24个电子，故不可能。 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 25 - 8.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_______。 Al Cl Mg2＋ S2－ H 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 26 - 解析：氖原子核外有10个电子，故A的核外有13个电子，A为铝原子； 氩原子核外有18个电子，B微粒得到1个电子后核外有18个电子，故B为氯原子； C为Mg2＋； D微粒有18个电子，失去2个电子后显中性，故D为S2－； E原子核内只有一个质子，故E为H。 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核的构成 - 27 - (2)B微粒的结构示意图为________，C微粒的结构示意图为______。 (3)A的单质与EB溶液反应的化学反应方程式为： _________________________________。 (4)C的离子结构示意图：________；C元素的符号：______。 2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑ 六、原子核外电子的排布巩固练习 Mg 原子核的构成 - 28 - 解析：因为最内层最多容纳2个电子，又已知A元素第三层电子数是第一层电子数的3倍，所以第三层电子数为2×3＝6，则A为硫。B元素最外层的电子数为6÷2＝3，则B为铝。已知C元素原子的核电荷数是电子层数的4倍，质子数为最外层电子数的6倍，4与6的最小公倍数为12，可见该元素原子的核内质子数应为12的倍数，又因为核电荷数小于18，故为Mg元素。 六、原子核外电子的排布巩固练习 原子核外电子的分层排布 1.原子核外电子排布一般规律 2.原子结构示意图 3.原子最外层电子与元素性质的关系（结构决定性质） 4.原子最外层电子与元素化合价的关系 Lavf57.62.100 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.71 $