第3单元 课题2 原子的结构（学生版）-2024年初中化学同步（人教版）

第3 单元 课题2 原子的结构 课程标准 学习目标 1 知道可以通过实验、想象、推理、假说、模型等 方法探索物质的结构； 2 认识原子是由原子核和核外电子构成的；知道原 子可以结合成分子，也可以转变为离子。 3 知道可以用符号表示物质的组成，认识表示分 子、原子、离子的符号， 4 能说明分子、原子、离子的区别和联系 5 认识相对原子质量及其应用。 1．知道原子是由原子核和核外电子构成的。 2．了解原子化学性质与原子结构的关系，初 步认识核外电子在化学反应中的作用。 3．了解核外电子的排布规律，知道原子结构 示意图表示的含义并能正确书写。 4 以氯化钠为例，认识离子形成的过程，知道 离子是构成物质的一种粒子。掌握离子的分 类、表示方法、符号意义等。 5 理解相对原子质量的含义，会进行相对原子 质量的简单计算。 自主梳理 一、原子的构成 1．原子是由居于原子中心的原子核与核外电子构成的。 2．原子核是由质子和中子构成的。每个质子带1 个单位的正电荷，每个电子带1 个单位的负电荷，中子 不带电。 3．由于原子核内质子所带电荷与核外电子所带电荷数量相等，但电性相反，因此，原子不显电性。 4．在原子中，原子的核电荷数(原子核所带的正荷数)= 质子数 = 核外电子数 。 目标任务 01 预习导学 02 【讨论】根据下面表中几种原子的构成，从中可以获得： 原子种类 质子数 中子数 核外电子数 规律小结 氢 1 0 1 ** Expression is faulty **不同种类的原 子核内的质子数不同。 ** Expression is faulty **质子数=核外 电子数。 ** Expression is faulty **并不是所有的 原子中都含有中子。 ** Expression is faulty **质子数与中子 数不一定相等。 碳 6 6 6 氧 8 8 8 钠 11 12 11 氯 17 18 17 二、原子的核外电子排布 1．核外电子运动(排布)规律 (1)含有多个电子的原子中，核外电子有不同的运动状态，离核近的电子能量较 低 ，离核越远，电子的能 量越 高 。 (2)核外电子是分层运动的(又叫分层排布)，离核最近的电子层为第一层，次之为第二层，依次类推为三、 四、五、六、七层，离核最远的也叫最外层。 (3)已知原子的核外电子最少的只有1 层，最多的有7 层，最外层电子数不超过8 个(只有一层的，电子不 超过2 个)。 2．原子核外电子排布的表示方法：原子结构示意图(以镁原子为例) (1)圆圈表示 原子核 ； (2)圆圈内的数字：表示 核电荷数 ； (3)“+”表示原子核带 正电 ； (4)弧线：表示 电子层 ； (5)弧线上的数字：表示该电子层上的 电子数 。 3．1-18 号元素的原子结构示意图 4．化学性质与原子结构的关系 根据1-18 号元素的原子结构示意图 原子种类 实例 最外层电子数 得失电子 结构稳定性 化学性质 稀有气体 e、e、r 8 个(e 为 2 个) 不易得，不易失 稳定 稳定 金属 、Mg、l 一般 多于 4 个 易失去 不稳定 不稳定 非金属 、、S 一般 少于 4 个 易得到 不稳定 不稳定 原子的化学性质，与其原子的核外电子排布，特别是与最外层电子的数目有关。 换言之，原子的最外层电子数决定原子的化学性质。 三、离子 1 氯化钠的形成过程 钠原子的最外层有1 个电子，氯原子的最外层有7 个电子，当钠与氯气反应时，钠原子最外层的1 个电 子转移到氯原子的最外层上，这样两者都形成相对稳定的结构。 在上述过程中，钠原子因失去1 个电子而带上1 个单位的正电荷；氯原子因得到1 个电子而带上1 个单 位的负电荷。这种带电的原子叫做离子。带正电的原子叫做阳离子，如钠离子(+)；带负电的原子叫做 阴离子，如氯离子(l-)，带相反电荷的+ 与l- 相互作用就形成了l(氯化钠)。 2 离子符号的含义 元素符号右上角的“+”“ ” ﹣表示电性，如+ 表示钠离子带1 个单位正电荷，l- 表示氯离子带 1 个单位负电 荷。 四、相对原子质量 以一种碳原子质量的1/12 为标准，其他原子的质量与它相比较所得到的比，作为这种原子的相对原子质 量(符号为r) ①相对原子质量= ②原子的质量越大，其相对原子质量越大。 说明 (1)已知X 原子的质量为2325×10-26kg，碳原子质量的1/12 为1661×10-27kg。求：X 原子相对原 子质量=______________________=______ (2)一个碳-12 原子的质量为m kg，一个铁原子的质量为 kg。则铁原子的相对原子质量为______ _ 预习检测 1．将分子、原子、离子、质子、中子、电子等粒子名称分别填入下列空格中． (1)构成原子的基本粒子是_____、______、_____； (2)在同一原子中，数目相等的是_____、_____； (3)二氧化碳是由_____构成的，氯化钠是由_____构成的，氦气是由_____构成的． 2 用原子结构示意图可方便简明地表示______。在如图所示的原子结构示意图中，①圆圈表示______，② 圈内的数字表示______，③弧线表示______，④弧线上面的数字表示______。 (3)在原子中，______＝______＝______。 3．下列关于相对原子质量的说法正确的是 。 ．相对原子质量就是原子质量 B．相对原子质量的单位为克 ．相对原子质量等于原子的质子数加电子数 D．原子的实际质量越大，其相对原子质量越大 4．2021 年4 月13 日，日本政府正式决定将福岛第一核电站的上百万吨核污水排入大海，多国对此表示 反对。核污水中含有氚，如图为氚原子结构示意图，由图可知氚原子( ) ．含有2 个质子 B．核电荷数为1 ．相对原子质量为4 D．质子数和中子数相等 5 知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后以氧气为例进行的梳理，下 列选项中与、对应的是( ) ．原子核、核外电子 B．原子、核外电子 ．原子、原子核 D．核外电子、原子 6．(吉林省吉林市龙潭区亚桥第二九年制学校2022-2023 学年九年级上学期期末)下图是钠与氯气反应 生成氯化钠的示意图，以下说法正确的是 氯原子始终没有发生变化 B 钠原子与氯原子共用一个电子 钠原子与氯原子结合形成氯化钠分子 D 钠原子失去电子后，形成相对稳定的结构 7 (山东省烟台莱阳市2022-2023 学年八年级上学期期末)已知一个碳12 原子的质量为mkg，则实际质 量为kg 的另一种原子的相对原子质量为 12/mKg B 12m/ 12/m D 12m/kg 8 (吉林省吉林市龙潭区亚桥第二九年制学校2022-2023 学年九年级上学期期末)如果用 分 别表示三种元素的原子，那么有如图四幅图表示构成物质的粒子。仔细看图并回答问题： (1)中物质从分类角度判断，属于______； (2)如果 分别是氢原子和氧原子，则微粒的 构成是________； (3)构成D 物质的 微粒是_______。(填“分子”、“原子”或“离子”) 9 通过探究物质构成的奥秘，我们知道，物质是由原子等粒子构成的。请在如图方框中填写粒子名称，表 示各种粒子是怎样构成物质的。 ►环节一 探究原子结构的奥秘 问题探究1 【资料】探究原子结构的奥秘 【情景提供】 世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到 年，汤姆生发现了带负电的电 子后，才引起人们对原子结构模型的探索． 【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集 中分布的呢？ 【进行实验】 年英国科学家卢瑟福进行了著名的 粒子轰击金箔实验． 实验做法如图和图 ： 放射源放出 粒子(带正电荷)，质量是电子质量的 倍； 金箔厚度 (等于 )，重叠了 层左右的原子； 荧光屏 粒子打在上面发出闪光； 显微镜通过显微镜观察闪光，且通过 度转动可观察不同角度 粒子的到达情况． 【收集证据】绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数 粒子却发生了较大的偏 转，并且有极少数 粒子的偏转超过 ，有的甚至几乎达到 ，像是被金箔弹了回来． 探究提升 03 【猜想与假设】 粒子遇到电子后，就像飞行的 子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而 结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能 的． (2)原子核外有一个非常大的空间，使绝大多数α 粒子穿过后方向不变； (3)不可能是α 粒子(带正电)的运动轨迹的是。 卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是_____ ___． 金箔包含了 层金原子，绝大多数 粒子穿过后方向不变，说明________． ．原子的质量是均匀分布的 ．原子内部绝大部分空间是空的 ．原子是实心的 ．原子中心有一个很大的核 在图 中 线条中，不可能是 粒子(带正电)的运动轨迹的是________． ． ． ． ． ． 要点归纳 1 大多数α 粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向，说明原子中存在原子核，它占原子中极小的体积． 2 一小部分α 粒子改变了原来的运动方向，说明原子核带正电荷，且电荷数远大于α 粒子 3 有极少数α 粒子被弹了回来，说明金的原子核质量远大于α 粒子的质量． 典例精讲 【例1】(山东省滨州市博兴县东营市胜利第四十六中学2022-2023 学年八年级上学期期中)卢瑟福的α 粒子轰击金箔实验推翻了汤姆森在1903 年提出的原子结构模型，为建立现代原子理论打下了基础。下图 线条中，可能是α 粒子(带正电)在该实验中的运动轨迹的是( ) bd B b bd D d 【例2】人类对原子结构的认识是逐渐深入的。不同时期科学家提出的原子结构模型不同。 1803 年，英国科学家道尔顿提出了原子论。他认为物质都是由原子直接构成的，原子是一个实心球体， 不可再分割。 1897 年，英国科学家汤姆森发现原子中存在电子。1904 年汤姆森提出了一个被称为“西瓜式”结构的 原子结构模型，正电荷均匀分布，电子就像“西瓜子”一样镶嵌在带正电的“西瓜瓤”中。 1911 年英国科学家卢瑟福做了一个实验：用一束质量比电子大很多的带正电的高速运动的粒子轰击金箔， 结果大多数粒子能穿过金箔且不改变原来的前进方向，但也有一小部分改变了原来的方向，还有极少数的 α 粒子被反弹了回来。据此他提出了带核的原子结构模型：原子是由原子核和核外电子构成 根据以上材料，请回答： (1)道尔顿提出了原子论，汤姆森发现了原子中的电子，这在当时是件很了不起的事，但由于受到那时科学 技术水平的限制，他们的理论中存在一些缺陷甚至错误，按照目前初中阶段你学的原子结构的理论，你认 为道尔顿的原子论存在的缺陷是 。汤姆森原子结构模型的缺陷是 。 (2)根据卢瑟福的发现，请你画一画卢瑟福原子结构模型 。 (3)通过人类认识原子结构的历史，你对科学的发展有哪些感想，请你谈一谈自己的看法。 。 (4)很多炼金术师想把单纯的铜、铁、铅、锡等金属炼制为昂贵的黄金，基于你对原子的认识，从化学反应 层面，你认为 (填“可行”或“不可行”)，理由是 。 ►环节二 探究物质的构成 问题探究1 【资料】 我国大亚湾中微子实验成功发现新的中微子震荡，并精确测量其振荡几率，中微子在飞行中从一种类 型转变成另一种类型，通常称为“中微子振荡”，这将为破解宇宙中的“反物质”之谜再添新的证 据。果果与同学们志愿组建化学兴趣小组，对中微子、反物质、反粒子等作出一些初步的了解： (1)美国好莱坞科幻大片《2012》中描述：当太阳活动突然加剧，释放出大量的中微子，地核被这些 中微子加热并熔化，带来了剧烈的地震和火山爆发，我们这个世界面临灭顶之灾。 (2)科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质即“反物质”， 正电子、负质子等都是反 粒子，它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等但电性相反。物质与反物质相遇会产生“湮 灭”现象，释放出巨大的能量，在能源研究领域中前景可观。 (3)前卫的科幻片《星际迷航》里，星际航行中宇航员们利用反物质用作星际飞船燃料进行太空之旅。 还有科幻片《天使与魔鬼》将反物质被描述成人类未来威力最大的能量源。 (1)请你根据上述信息进行推测，你心目中的反氢原子结构可能是______(填序号) ．由一个带正电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 B．由一个带负电荷的质子与一个带正电荷的电子构成 ．由一个带正电荷的质子与一个带正电荷的电子构成 D．由一个带负电荷的质子与一个带负电荷的电子构成 (2)当质子与反质子、电子与反电子相碰撞而就会立即“湮灭”____(是否)化学变化，请说明你的理由是__ ___。 【应用拓展】果果从大亚湾新中微子实验，展望到人类未来驾驭物质的超能力，她认为不大可能出现电影 中危言耸听的恐怖情节，请你帮助说出感想为___________________。 要点归纳 一、原子的构成 原子核(带正电) 质子(带正电) 原子(不显电性) 中子(不带电) 核外电子(带负电) 在原子中，质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数 二、原子的核外电子排布 1．核外电子运动(排布)规律 1、核外电子总是尽量排在能量最低的电子层里，第一层排满才能排第二层，第二层排满才能排第三 层，以此类推。 2、每个电子层最多能容纳22 个电子(为层序数，第一层=1，第二层=2) 3、最外层电子数不超过8 个(只有一层的，电子不超过2 个) 2．原子核外电子排布的表示方法：原子结构示意图 3．1-18 号元素的原子结构示意图 4．化学性质与原子结构的关系 原子的化学性质，与其原子的核外电子排布，特别是与最外层电子的数目有关。 典例精讲 【例3】(重庆市南开中学 2022-2023 学年九年级上学期期中)所有微粒都有相应的反物质粒子。反粒子 质量、寿命等与相应粒子相同。但电荷、磁矩等与之相反。反粒子一旦与相应粒子碰撞，就会立即“湮 灭”，释放能量。下列关于反粒子的说法不正确的是 反氢原子的质量主要集中在原子核上 B 反氦原子中有 4 个核外电子 反氢原子的结构示意图可表示为 D 反氦原子的核电荷数为- 2 【例4】正电子、负质子等都是反粒子，他们跟通常说的电子和质子相比较，质量相等，但电性相反．科 学家设想，在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质﹣﹣﹣反物质．物质与反物质相遇会产生“湮灭” 现象，释放出巨大的能量，在能源研究领域中前景十分可观． 根据以上信息，甲、乙、丙、丁四位同学作出相应的预测： 甲：氧原子呈电中性，反氧原子带电． 乙：氧原子的相对原子质量是16，反氧原子的相对原子质量也是16． 丙：氧气能供给呼吸，反氧气不能供给呼吸． 丁：氧气能支持燃烧，反氧气不能支持燃烧． (1)你认为：上述四位同学的 预测中，一定正确的是________ ；一定错误的是________ ；可能正确的是__ ______ ． (2)假设存在反氧气，请对反氧气能否支持燃烧设计实验验证，其实验操作、预测现象及实验结论是______ __ ． 一、原子的构成 原子核(带正电) 质子(带正电) 原子(不显电性) 中子(不带电) 核外电子(带负电) 在原子中，质子数=核外电子数=核电荷数=原子序数 二、原子的核外电子排布 1．核外电子运动(排布)规律 ①核外电子总是尽量排在能量最低的电子层里，第一层排满才能排第二层，第二层排满才能排第三 层，以此类推。 ②每个电子层最多能容纳22 个电子(为层序数，第一层=1，第二层=2) 课堂总结 04 ③最外层电子数不超过8 个(只有一层的，电子不超过2 个) 2．原子结构示意图 3．1-18 号元素的原子结构示意图 4．化学性质与原子结构的关系 原子的化学性质，与其原子的核外电子排布，特别是与最外层电子的数目有关。 最外层电子数 得失电子能力 表现性质 稀有气体原子 8 (e 为2)结构稳定 不易得失电子 性质稳定 金属原子 一般<4 易得电子 性质不稳定 非金属原子 一般≥4 易失电子 性质不稳定 三、离子 1 原子和离子 钠原子 钠离子 镁原子 镁离子 (1)在化学反应中：金属原子→失去电子→阳离子；非金属原子→得到电子→阴离子。 (2)原子和离子的区别 ①原子：质子数 = 电子数； ②离子：质子数 ≠ 电子数； ③阳离子：质子数 > 电子数； ④阴离子：质子数 < 电子数。 2 离子符号的含义 四、相对原子质量 相对原子质量(r)= 8 2 +11 1 +11 2 8 8 2 +17 7 8 2 +17 8 失去1 个电子 得到1 个电子 1．(2023·河南许昌·统考二模)分子、原子、离子都是构成物质的微粒，下列各组物质构成微粒的种类不 相同的是 ．铜、汞 B．氧气、金刚石 ．氯化钠、硫酸铜 D．氨气、二氧化碳 2 (2023 年广西贵港市二模)化学是在原子、分子的层次上研究物质性质、组成、结构与变化规律的科学， 它能指导我们更好地认识、改造和应用物质。以下说法正确的是 分子可以再分，原子不可以再分 B 原子、分子、离子都可以直接构成物质 分子是由原子构成的，水由氢原子和氧原子构成 D 分子是构成物质的基本粒子，空气由空气分子构成 3 (山东省德州市乐陵市化楼镇中学2022-2023 下学期第一次月考)如图是钠与氯气(l2)反应生成氯化钠的 模拟图．下列说法中错误的是 每个钠原子失去1 个电子形成钠离子+ B 每个氯原子得到1 个电子形成氯离子l﹣ +和l﹣由于静电作用而结合成化合物氯化钠 D 氯化钠由氯化钠分子构成 4．(2023·四川乐山·统考模拟预测)原子和离子可以用结构示意图表示，下列结构示意图表示阴离子的是 ． B． ． D． 5．(2023·吉林长春·校考模拟预测)下列物质中由离子构成的是 ．二