資源簡介

一、原子結構模型的建立
1、道爾頓模型（1803年）
原子是一個堅硬的實心小球
英國自然科學家約翰·道爾頓提出了世界上第一個原子。
理論
①原子都是不能再分的粒子；
②同種元素的原子的各種性質和質量都相同；
③原子是微小的實心球體。
2、葡萄干蛋糕 1904年
約瑟夫·約翰·湯姆森提出原子是一個帶正電荷的球，電子鑲嵌在里面，原子好似一塊“葡萄干布丁”故名“棗糕模型”或“葡萄干蛋糕模型”
理論
①電子是平均的分布在整個原子上的，就如同散布在一個均勻的正電荷的海洋之中，它們的負電荷與那些正電荷相互抵消。
②在受到激發時，電子會離開原子，產生陰極射線。
3、1911年盧瑟福提出行星模型：
（1）原子的大部分體積是空的，電子按照一定軌道圍繞著一個帶正電荷的很小的原子核運轉。
理論
①原子的大部分體積是空的 　
②在原子的中心有一個很小的原子核　
③原子的全部正電荷在原子核內，且幾乎全部質量均集中在原子核內部。帶負電的電子在核空間進行繞核運動。
（2）盧瑟福實驗
實驗結果表明，絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數α粒子發生了較大的偏轉，并有極少數α粒子的偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來，這就是α粒子的散射現象。
結論：正電荷集中在原子中心。
大多數α粒子穿透金箔：原子內有較大空間，而且電子質量很小 。
一小部分α粒子改變路徑：原子內部有一微粒，而且該微粒的體積很小，帶正電。
極少數的α粒子反彈：原子中的微粒體積較小，但質量相對較大。
（3）原子的構成
4、1913年玻爾模型
電子不是隨意占據在原子核的周圍，而是在固定的層面上運動，當電子從一個層面躍遷到另一個層面時，原子便吸收或釋放能量。
理論
①原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動，不輻射能量。
②在不同軌道上運動的電子具有不同的能量，且能量是量子化的，軌道能量值以n（1，2，3，...）的增大而升高，n稱為量子數。而不同的軌道則分別被命名為K（n=1)、L(n=2)、M(n=3)、N(n=4)、O(n=5)、P(n=6)。
③當且僅當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，才會輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現并被記錄下來，就形成了光譜。
5、20世紀20年代以來 現代模型（電子云模型）
電子繞核運動形成一個帶負電荷的云團，對于具有波粒二象性的微觀粒子在一個確定時刻其空間坐標與動量不能同時測準，這是德國物理學家海森堡在1926年提出的著名的不確定性原理。
二、揭開原子核的奧秘
1、原子核的構成
位于原子的核心部分，由質子和中子兩種微粒構成。而質子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成，中子又是由兩個下夸克和一個上夸克組成。
原子核極小，它的直徑在10-15m~10-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，在這極小的原子核里卻集中了99.96%以上原子的質量。原子核的密度極大，核密度約為1017kg/m3，即1m3的體積如裝滿原子核，其質量將達到1014t，即1百萬億噸。
質子直徑約 1.6~1.7×10 15 m ，質量是1.6726×10-27千克，大約是電子質量的1836.5倍（電子的質量為9.1093×10-31千克），質子比中子稍輕（中子的質量為1.6749×10-27千克）
原子核中質子數目決定其元素的種類和它屬于何種化學元素。
核電荷數=質子數=核外電子數 中子數與質子數不一定相等 不是所有原子都有中子
帶電的原子——離子
1、定義：
指原子或原子基團失去或得到一個或幾個電子而形成的帶電荷的粒子。
2、分類：
當原子得到一個或幾個電子時，質子數小于核外電子數，且質子數=核外電子數-所帶電荷數，從而帶負電荷，稱為陰離子。
當原子失去一個或幾個電子時，質子數大于核外電子數，且質子數=核外電子數+所帶電荷數，從而帶正電荷，稱為陽離子。
3、離子符號：在元素符號右上角表示出離子所帶正、負電荷數的符號。 例如,鈉原子失去一個電子后成為帶一個單位正電荷的鈉離子用“Na+”表示。
常見的金屬離子有
鋰離子：Li+ 鉀離子：K+ 鈉離子：Na+ 鈣離子：Ca2+ 鎂離子：Mg2+
鋇離子：Ba2+ 鋁離子：Al3+ 鋅離子：Zn2+ 鐵離子：Fe3+ 亞鐵離子：Fe2+
銅離子：Cu2+ 亞銅離子：Cu+ 銀離子：Ag+ 汞離子：Hg2+
常見的非金屬離子有
氟離子：F- 氯離子：Cl- 溴離子：Br- 碘離子：I- 硫離子：S 2- 氫離子：H+
常見的離子團
碳酸根：CO3 2- 硫酸根：SO4 2- 硝酸根：NO3- 氫氧根：OH-
磷酸根：PO4 3- 碳酸氫根：HCO3- 亞硫酸根：SO3 2- 硫酸氫根：HSO4-
亞硫酸氫根：HSO3- 醋酸根：CH3COO- 次氯酸根：ClO- 硅酸根：SiO3 2-
偏鋁酸根：AlO2 -
4、原子與離子的區別
注意：
相同點：原子和離子都是直接構成物質的微粒，同種元素的原子和離子的核電荷數相同
在離子中，核電荷數=質子數≠核外電子數
原子的最外層電子數決定了元素的分布，元素的化學性質，元素的化合價
5、分子、原子、離子
四、同位素——原子的孿生兄弟
1、元素
具有相同的核電荷數（核內質子數）的一類原子的總稱
如氧元素指所有核電荷數為8的原子的總稱，包括
2、同位素
具有相同質子數，不同中子數的同一元素的不同核素互為同位素
如互為同位素
3、元素特點
元素的種類由質子數或核電荷數決定
質子數相同，化合價可不同，如Cl有-1，0，+1，+3，+5，+7
只論種類不講個數
Cl和Cl-都屬于氯元素
是同位素原子的總稱
4、同位素
三相同：質子數、電子數、化學性質相同
三不同：中子數、原子質量、物理性質不同
是一種元素的不同原子
例1、根據三種不同的原子(如表所示)，判斷下列說法中正確的是(　　)
原子種類 A原子 B原子 C原子
質子數 8 8 7
中子數 8 9 7
A．A和B是同一種元素 B．A和B的核電荷數不同
C．B和C的核外電子數相等 D．B和C互為同位素原子
例2、科學上用符號“ZAX”表示原子的組成，其中X代表元素符號，Z表示原子核內的質子數，A表示原子核內質子數與中子數之和。已知abXn＋和cdYm－的核外電子數相等。則下列關系正確的是（　　）
A．b－a＝d－c B．a＋n＝c－m C．a－n＝c＋m D．b－n＝d＋m
例3、知識梳理有助于我們對已學知識進行鞏固，如圖所示，某同學學習物質結構層次后以氧氣為例進行了梳理，下列選項中與a、b、c相對應的是（　　）
A．原子、原子核、核外電子 B．原子核、原子、核外電子
C．原子、核外電子、原子核 D．核外電子、原子核、原子
例4、據所學的知識回答下列有關問題。
（1）1897年，湯姆生通過實驗發現了　 　，進一步發展了原子、分子論。
（2）1911年，盧瑟福發現“原子的大部分質量都集中到了中心一個很小的結構上”，提出了“核式結構模型”。盧瑟福所說的“很小的結構”指的是　 　。
（3）原子是一種看不見、摸不著的微粒，為了幫助人們理解原子的結構，這三位科學家都運用了　 　來表達他們的理論成果。
例5、在科學中，尋找相同點和不同點是很好的學習方法。
（1）對Fe、Fe2+、Fe3+三種粒子，小科同學找到了以下相同點的判斷，正確的是　 　 。
①核電荷數相同②核外電子數相等③每個粒子所帶電荷數相同④質量幾乎相等⑤所含的質子數相等
（2）C－12和C－14是碳元素的兩種不同的原子，二者的不同點有　 　。
①原子中的電子數；②原子核內的中子數；③原子核內的質子數；④原子的質量。
1.2020年12月17日，嫦娥五號返回器攜帶月壤樣品回到地球。月壤中蘊含He-3，它被認為是解決未來能源問題的重要物質之一。地球上的氦元素主要以He-4形式存在，He-4原子核內有2個質子和2個中子，下列說法正確的是（　　）
A． He-3原子核中有2個中子 B．He-3原子核外有3個電子
C．He-3和He-4是同位素原子 D．He-3和He-4的原子質量相同
2.盧瑟福的a粒子轟擊金箔實驗推翻了湯姆森在1903年提出的原子結構模型，為建立現代原子理論打下了基礎。如圖線條中，可能是a粒子（帶正電）在該實驗中的運動軌跡的是（　　）
A．abc B．bcd C．ad D．abcd
3.與碳元素一樣，氫元素也有三種不同的原子，依次稱為氕[piē]、氘[dāo]、氚[chuān]，分別用符號 H、D、T 表示，其原子核內質子數均為 1，中子數依次為 0、1、2．下列有關說法不正確的是(　　)
A．氕、氘、氚三種原子核外均只有一個電子
B．一個氘原子的質量約為一個氕原子質量的 2 倍
C．氕、氘、氚三種原子的化學性質幾乎完全相同
D．化學式為 HD 的物質屬于化合物
4．具有相同質子數和不同中子數的同一元素的不同原子互稱同位素。氘和氚是核聚變的原料，已知氘、氚原子核內都只有1個質子，但含不同數目的中子，聚變發生后，氘、氚原子核轉變為氦原子核。根據以上敘述，下列說法正確的是（　　）
A．氘和氘與氫的原子序數不同
B．氘原子和氚原子是氫的不同元素
C．氘原子和氚原子是氫的兩種同位素
D．氘原子和氚原子的相對原子質量相同
5.美國夏威夷聯合天文中心的科學家發現了一種新型氫粒子，它由三個氫原子核(只含有質子)和兩個電子構成，這為解釋宇宙演化提供了新的參考。對于這種粒子，下列說法中錯誤的是(　　)
A．它一定含有3個中子 B．它比一個普通氫分子多一個氫原子核
C．該氫粒子中有5個微粒 D．它的化學性質與氫氣不同
6.元素概念的發展意義重大，主要經歷了以下四個階段：
古代思辨階段：恩培多克勒認為世界上的各種物質都是由水、氣、火、土四種基本元素組成的。經驗分析階段：人們通過實驗分解物質來定義元索，如拉瓦錫通過實驗定義“元素是任何方法都不能分解的物質”，并將元素分為氣體、金屬、非金屬、土族四類。
原子理論階段：道爾頓等科學家揭示了元素與原子的內在聯系，認為元素就是同一類原子。
現代科學階段：提出了元素的現代科學概念，并揭示了元素周期律的實質。
（1）恩培多克勒認為水是組成物質的基本元素，這與現代科學認為水是一種化合物矛盾。在你學過的知識中能說明“水不是基本元素”的實驗事實是　 　 。
（2）拉瓦錫的元素定義，實際上是將元素與物質的概念混淆了。其定義中的元素本質上是指物質分類中的　 　 。
（3）對元素概念的定義，本質上是對世界本源的探索。現代科學認為，元素是具有相同質子數(核 電荷數)的同一類原子的總稱。該定義既符合物質由若干個要素組成的“要素說”，又符合物質由微粒構成的“微粒說”。下列觀點符合“要素說”的是 (可多選)
A．恩培多克勒認為世界上的物質都是由水、氣、火、土四種元素按一定配比組成的
B．中國古代哲學家用“金、木、水、火、土”五行理論來說明世界萬物的形成及其相互關系
C．17世紀的著名煉金術士帕拉塞爾蘇斯認為，自然界萬物都由硫、鹽、汞轉化而來
D．現代原子之父道爾頓認為，自然界中所有物質都是由最基本的原子構成
E．意大利科學家阿伏加德羅提出，自然界的物質是由分子構成的，而分子是由原子構成的
7.下表是小明收集的一些微粒的資料，請根據表格數據，回答下列問題。
粒子名稱 質子數 中子數 電子數
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）B微粒所帶的電性為　 　。（填“不帶電”、“帶正電”或“帶負電”）
（2）與A互為同位素原子的是　 　。
1.用 分別表示質子、中子和電子，如圖表示四種原子結構模型，下列有關說法正確的是（　　）
A．甲、乙互為同位素 B．乙、丁為同一種元素
C．甲、丙的核電荷數不同 D．丙、丁為同一種原子
2.如圖為小明制作的原子模型，外圈上小球為電子，內圈為原子核。下列說法正確的是（　　）
A．該原子核外有6個電子
B．該原子的核電荷數為4
C．該原子帶電
D．該原子核由2個質子和2個中子構成
3.某元素原子A的質子數為a，已知B3+和A2-具有相同的核外電子數，則B元素的質子數為（　　）
A．a+2+3 B．a-2-3 C．a+2-3 D．a-2+3
4.如圖甲是盧瑟福用a粒子轟擊原子而產生散射的實驗，在分析實驗結果的基礎上，他提出了圖乙所示的原子核式結構.根據他的實驗可知下列對原子結構的認識不正確的是(　　)
A．原子內部有一個帶正電的原子核
B．盧瑟福提出原子核式模型結構是一個得出結論的過程
C．a粒子可能是某原子的原子核
D．原子內部有很大的空間
5．人類對原子結構的認識，經歷了湯姆生、盧瑟福和玻爾等提出的模型的過程。盧瑟福核式結構模型是在α粒子轟擊金箔實驗的基礎上提出的。把一束高速運動的α粒子(帶2個單位正電荷)，射向一片極薄的金箔。他驚奇地發現，過去一直認為原子是“實心球”，而由這種“實心球”緊密排列成的金箔，竟為大多數α粒子暢通無阻地通過，就像金箔不在那兒似的，但也有極少數的α粒子發生偏轉，或筆直的彈回。根據上述實驗現象能得出關于金箔中金原子結構的一些結論，試寫出其中的三點：
（1）　 　。
（2）　 　。
（3）　 　。
6.人類對原子結構的認識永無止境。請根據所學知識回答：
（1）道爾頓最早提出原子的概念并認為原子是“不可再分的實心球體”，湯姆生認為原子是“嵌著葡 萄干的面包”，如今這些觀點均　 　（填“正確”或“錯誤”）
（2）盧瑟福進行α粒子散射實驗后，認為原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外電子構成。如圖甲是盧瑟福用α粒子轟擊原子而產生散射的實驗，在分析實驗結果的基礎上，他提出了圖乙所示的原子核式結構，盧瑟福的這一研究過程是個__________。
A．建立模型的過程 B．得出結論的過程
C．提出問題的過程 D．驗證證據的過程
（3）盧瑟福在α散射實驗中（α粒子帶正電荷），斷定原子中的絕大部分空間是空的，他的依據是：　 　
答案及解析
例1、A
【解析】A、A和B質子數相同，屬于同種元素，符合題意；
B、 A和B質子數相同，則核電荷數也相同 ，不符合題意；
C、原子中質子數＝電子數， B和C的核外電子數不相等 ，不符合題意；
D、 B和C質子數不同，不是互為同位素原子 ，不符合題意； 故選A。
例2、C
【解析】X、Y原子的核內質子數分別是a、c，
根據原子中質子數=核外電子數，
則其原子的核外電子數分別是a、c；
已知 abXn＋和 cdYm－ 的核外電子數目相同，
則它們X、Y原子失去n個電子、得到m個電子得到的；
故a-n=c+m。 故選C。
例3、A
【解析】氧氣由氧分子構成，而氧分子由氧原子構成，因此a為原子；原子由原子核和核外電子構成，而原子核由質子和中子構成，因此b為原子核，c為核外電子。 故選A。
例4、（1）電子（2）原子核（3）模型
【解析】（1） 湯姆生通過實驗發現了電子，進一步發展了原子、分子論；
（2） 盧瑟福 發現“原子的大部分質量都集中到了中心一個很小的結構上”， 所說的“很小的結構”指的是原子核； （3）在研究原子結構上，科學家都運用了模型來表達理論成果。
例5、（1）①④⑤（2）②④
【解析】（1） ①三種粒子都屬于鐵元素，核電荷數相同，正確；②三種粒子所帶電荷數不同，核外電子數不相等，錯誤；③每個粒子所帶電荷數不相同，錯誤；④原子質量主要由原子核決定，電子質量小忽略不計，三種粒子只電子數不同，質量幾乎相等，正確；⑤三種粒子都屬于鐵元素，所含的質子數相等 ，正確；
（2） C－12和C－14是碳元素的兩種不同的原子， ①原子中質子數＝電子數，所以兩種原子電子數相等；②兩原子相對原子質量不同，核內的中子數不同；③兩原子屬于同種元素，原子核內的質子數相同；④兩原子中子數沒，原子的質量不同；
1.C
【解析】A. He-3的相對原子質量為3，質子數為2，則原子核中有中子數為：3-2=1，故A錯誤；
B. He-3原子核內有2個質子，根據核外電子數等于質子數可知，核外電子數為3，故B錯誤；
C. He-3和He-4的質子數都是2，但是中子數不同，二者為同位素原子，故C正確；
D. He-3和He-4的相對原子質量不同，則它們的實際質量不同，故D錯誤。 故選C。
2.B
【解析】原子核帶正電荷，α離子也帶正電荷，根據“同種電荷相互排斥”可知，α離子受到排斥力，因此軌跡d、c可能；如果α離子離原子核太遠，就不會受到排斥力，因此沿直線運動，故b軌跡可能；α離子肯定不能被原子核吸引，故軌跡a不可能。
則α離子的可能軌跡為bcd。 故選B。
3.D
【解析】A.氕、氘、氚三種原子核質子數都是1，而核外電子數=質子數，因此均只有一個電子，故A正確不合題意；
B.一個氘原子的質量：1+0=1；一個氕原子質量：1+1=2，故B正確不合題意；
C.氕、氘、氚三種原子的最外層電子都是1個，因此它們的化學性質幾乎完全相同，故C正確不合題意；
D.化學式為 HD 的物質其實由兩種物質組成，應該為混合物，故D錯誤符合題意。 故選D。
4．C
【解析】A、 氘和氘與氫屬于同種元素，質子數相同，則原子序數相同，不符合題意；
B、 氘原子和氚原子是氫的兩種同位素 ，不符合題意；
C、 氘原子和氚原子是氫的兩種同位素 ，符合題意；
D、 氘原子和氚原子中子數不同，相對原子質量不同 ，不符合題意； 故選C。
5.A
【解析】根據所給粒子3個原子核，核內3個質子，無中子，核外兩個中子，一個氫分子2個原子核，核內2個質子、核外2個電子分析。
A、該粒子原子核中不含中子，符合題意；
B、一個普通氫分子有2個氫原子核，該粒子有3個氫原子核，比氫分子多一個氫原子核 ，不符合題意；
C、該氫粒子中有3個質子和2個電子，共5個微粒 ，不符合題意；
D、氫氣的化學性質與氫分子相同，該粒子的構成與氫分子不同，化學性質不同 ，不符合題意；
6.（1）水電解能產生氫氣和氧氣（2）單質（3）A；B；C
【解析】（1）能說明“水不是基本元素”的實驗事實是：水電解能產生氫氣和氧氣；
（2）拉瓦錫的元素定義，實際上是將元素與物質的概念混淆了。其定義中的元素本質上是指由同種元素組成的同一種物質，也就是物質分類中的單質 。
（3）A.恩培多克勒認為世界上的物質都是由水、氣、火、土四種元素按一定配比組成的，故A符合題意；
B.中國古代哲學家用“金、木、水、火、土”五行理論來說明世界萬物的形成及其相互關系，故B符合題意；
C.17世紀的著名煉金術士帕拉塞爾蘇斯認為，自然界萬物都由硫、鹽、汞轉化而來，故C符合題意；
D.現代原子之父道爾頓認為，自然界中所有物質都是由最基本的原子構成，與“要素說”無關，故D不合題意； E.意大利科學家阿伏加德羅提出，自然界的物質是由分子構成的，而分子是由原子構成的，與“要素說”無關，故E不合題意 故選ABC。
7.（1）帶正電（2）D
【解析】（1）根據表格可知，B微粒質子數為26，電子數為24，因為正電荷數大于負電荷數，所以帶正電。（2）根據表格可知，A和D質子數相同，而中子數不同，所以它們互為同位素原子。
1.B
【解析】A.甲的質子數為1，乙的質子數為2，二者質子數不同，肯定不是同位素，故A錯誤；
B.乙和丁的質子數都是2，因此為同一種元素，故B正確；
C.甲和丙的質子數都是1，根據核電荷數=質子數可知，它們的核電荷數相等，故C錯誤；
D.丙和丁的質子數和中子數都不同，肯定不是同一種原子，故D錯誤。 故選B。
2.D
【解析】A.根據圖片可知，該原子的核外有2個電子，故A錯誤；
B.根據圖片可知，該原子中間只有2個質子，那么核電荷數為2，故B錯誤；
C.該原子的正電荷數和負電荷數相等，對外不顯電性，故C錯誤；
D.該原子核由2個質子和2個中子構成，故D正確。 故選D。
3.A
【解析】原子A的質子數為a，則 A2- 的核外電子數為：a+2；
B3+ 是B原子失去3個電子形成的，則B原子的核外電子數為：a+2+3；
因為質子數=核外電子數， 所以B元素的質子數為：a+2+3。 故選A。
4.B
【解析】A.只有極少數α粒子的運動方向發生改變，根據“同種電荷相互排斥”可知，這些粒子肯定是受到了排斥力的作用，即原子中間有一個帶正電的原子核，故A正確不合題意；
B.盧瑟福提出原子核式模型結構是一個建立模型的過程，故B錯誤符合題意；
C.因為α粒子帶正電荷，所以它可能是某原子的原子核，故C正確不合題意；
D.運動方向發生偏轉的α粒子的數量很少，說明原子核能夠發生力的作用的空間很小，即原子核本身很小，原子內部有很大的空間，故D正確不合題意。 故選B。
5.（1）原子內部很空曠（2）原子內部有一個很小但質量很大的核（3）原子內部的核帶正電
【解析】（1）高速運動的α粒子的分布可以看作是均勻的，如果它們在運動過程中碰到實心的物體，那么肯定會被彈回。根據“大多數α粒子暢通無阻地通過，就像金箔不在那兒似的”可知，大多數α粒子都沒有遇到實心的部分，即原子內部絕大部分都是空的，即原子內部很空曠；
（2）根據“有極少數的α粒子筆直的彈回”可知，原子內部的實心部分體積很小但質量很大，即原子內部有一個很小但質量很大的核；
（3）“同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引”，根據“有極少數的α粒子發生偏轉”可知，原子內部的核帶的電荷肯定與α粒子相同，即原子內部的核帶正電。
6.（1）錯誤（2）A（3）α-粒子中的絕大多數通過金箔并按原來的方向運動
【解析】（1）道爾頓最早提出原子的概念并認為原子是“不可再分的實心球體”，湯姆生認為原子是“嵌著葡萄干的面包”，如今這些觀點均錯誤的。
（2）盧瑟福進行α粒子散射實驗后，認為原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外電子構成。如圖甲是盧瑟福用α粒子轟擊原子而產生散射的實驗，在分析實驗結果的基礎上，他提出了圖乙所示的原子核式結構，盧瑟福的這一研究過程是個建立模型的過程，故選A。
（3）盧瑟福在α散射實驗中（α粒子帶正電荷），斷定原子中的絕大部分空間是空的，他的依據是：α-粒子中的絕大多數通過金箔并按原來的方向運動。
浙教版科學八年級（下冊）“沖刺重高”講義（十）
原子結構模型

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