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(共45張PPT)
第1課時　原子結構　核素
素養目標
1.通過原子構成認識質量數的含義,熟悉 中各微粒數間的關系,培養證據推理意識。
2.回顧初中所學原子結構知識,結合電子層模型示意圖,了解核外電子能量高低與分層排布的關系。依據稀有氣體元素原子的電子層排布,思考并總結出核外電子排布規律,并學會書寫常見簡單原子的原子結構示意圖。培養微觀探析、證據推理與模型認知的意識和習慣。
3.通過閱讀“科學史話”,了解“原子結構模型的演變”培養創新意識,增強科學探究意識和社會責任感。
4.辨析比較元素、核素、同位素的異同,培養宏觀辨識與微觀探析的能力。
5.了解核素在人類科技發展中的重要應用,培養科學態度與社會責任。認識化學作為一門自然科學,學科發展的目的是服務于社會。
【道爾頓模型】（1803年）：
原子是構成物質的基本粒子，
它們是堅實的、不可再分的實心球。
【湯姆孫原子模型】（1897年）
英國科學家湯姆孫研究陰極射線
時發現所有原子中都含有
帶負電荷的電子。
E. Rutherford
(1871-1937)
盧瑟福α粒子散射實驗
實驗結果：絕大多數α粒子通過，
少數α粒子偏轉，個別α粒子被反彈
金箔
探測屏
ɑ粒子發生器
狹縫
【盧瑟福原子模型】（1911年）：在原子的中心有一個帶正電荷的核，它的質量幾乎等于原子的全部質量，電子在它的周圍沿著不同的軌道運轉，就像行星環繞太陽運轉一樣。
【玻爾原子模型】（1913）：原子核外，電子在一系列穩定的軌道上運動，每個軌道都具有一個確定的能量值；核外電子在這些穩定的軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。
【電子云模型】20世紀初 科學家提出，原子核外電子的運動不遵循經典力學的原理，必須用量子力學模型描述核外電子的運動。即現代量子力學模型（電子云模型）。
原子結構模型的演變
如圖表示的意義為：①道爾頓實心球式原子模型；②玻爾軌道式原子模型；③湯姆生葡萄干面包式原子模型；④盧瑟福行星運轉式原子模型．其中符合歷史演變順序的一組排列是（　　）
A．①②③④ B．③②①④ C．①③④② D．①③②④
① ② ③ ④
C
①1808年，英國科學家道爾頓提出了原子論認為原子是一個實心的球體； ②1913年玻爾提出軌道式原子模型；③1904年湯姆孫發現了電子，并提出的葡萄干面包原子模型； ④1911年盧瑟福提出原子結構行星模型．
一、原子結構
1.原子的構成
微觀粒子 電子 質子 中子
質量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27
相對質量 0.0005484 1.007 1.008
電量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0
電荷 -1 +1 0
原子序數=核電荷數=質子數=核外電子數
原子質量≈原子核質量＝質子的質量+中子的質量
相對原子質量≈質子數+中子數＝質量數
如果忽略電子的質量，質子、中子的相對質量分別取其近似整數值，
那么原子的相對質量在數值上與原子核內的質子數和中子數有什么關系？
X
A
Z
質量數(A)＝質子數(Z)+中子數(N）
質量數:將核內所有質子和中子的相對質量取近似整數值相加,所得的數值叫做質量數。
微粒符號 質子數 質量數 中子數 微粒所帶的電荷數 電子數
a
b-a
b
n-
a+n
X
A
Z
m±
n
±c
元素化合價
微粒所帶電荷數
原子個數
質子數
質量數
粒子符號 質子數 質量數 中子數 核外電子數
Na
11
23
Cl
17
37
Na+
11
23
Cl-
17
37
陽離子：核外電子數＝質子數-電荷數
陰離子：核外電子數＝質子數+電荷數
原子名稱 質子數 核電荷數 中子數
氫(氕 piē)H
氫(氘 dāo )D
氫(氚 chuān)T
表格中同一類型的原子有什么相同點和不同點？
氕
e-
p+
氘
e-
p+
n
氚
e-
p+
n
n
3.原子核外電子的排布規律
(1)電子層的劃分
①核外電子的能量及運動區域。
原子結構示意圖
(2)核外電子的排布規律
①電子總是盡可能先從內層排起,當一層充滿后再填充下一層。
②原子核外各電子層最多容納2n2個電子。
③原子最外層電子數不能超過8(K層為最外層時不能超過2),次外層電子數不能超過18,倒數第三層電子數不能超過32。
核電 荷數 元素 名稱 元素 符號 各電子層的電子數 K L M N O P
2 氦 He 2
10 氖 Ne 2 8
18 氬 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
【微思考1】當M層上有電子時,L層上的電子是否已排滿
提示 由于L電子層能量比M層低,故電子先排滿L層后再排M層;
因此當M層上有電子時,L層上電子已排滿。
【微思考2】核外電子排布相同的微粒化學性質一定相同嗎
提示 核外電子排布相同的微粒化學性質不一定相同,如Na+與Ne、
F-與Mg2+化學性質不同。
離子結構示意圖
離子 核外電子排布特點 舉例
陽離子
陰離子
與上周期的
稀有氣體排布相同
與同周期的
稀有氣體排布相同
【微思考3】M層最多可容納18個電子,為什么鉀原子的核外電子排布不是
提示 核外電子排布規律是相互聯系的,不能孤立地應用其中的一項。
如當M層不是最外層時,最多可以排布18個電子,而當它是最外層時,
最多可以排布8個電子。
【微思考4】鈣的原子結構示意圖可表示為 ,對嗎
提示 不對,最外層電子數不超過8個,所以應為
特殊關系 對應元素
最外層電子數等于電子層數的元素
最外層電子數是電子層數2倍的元素
最外層電子數是電子層數3倍的元素
最外層電子數等于次外層電子數的一半的元素
最外層電子數等于次外層電子數的元素
最外層電子數等于次外層電子數的2倍的元素
最外層電子數等于次外層電子數的3倍的元素
最外層電子數等于次外層電子數的4倍的元素
最外層電子數是電子層數3倍的元素
內層電子總數是最外層電子數2倍的元素
原子是由居于原子中心的原子核和核外電子構成的。下列有關原子核外電子排布的說法中錯誤的是(　　)
A.電子總是先排布在能量最低的電子層里
B.每個電子層最多能容納的電子數為2n2
C.最外層電子數不超過8個(K層為最外層時不超過2個)
D.S2-的M層電子數是K層電子數的3倍
D
已知R原子有b個中子,R2+核外有a個電子。則R原子的質量數為(　　)
A.b B.a+b-2
C.a+b+2 D.a+b
解析 R2+核外有a個電子,則R原子的質子數為a+2,質量數為a+b+2。
C
已知元素X、Y的核電荷數分別是a和b，它們的離子Xm＋和Yn－的核外電子層結構相同，則下列關系正確的是(　　)
A．a＝b＋m＋n B．a＝b－m＋n
C．a＝b＋m－n D．a＝b－m－n
A
核電荷數小于18的某元素X,其原子核外的電子層數為n,最外層電子數為2n+1,原子核內質子數是2n2-1,則下列有關X的說法中不正確的是(　　)
A.最高正價為+3價
B.其最低負價可能為-1價
C.氫化物易溶于水
D.是活潑的非金屬元素
A
某元素原子的質量數為A,它的陽離子Xn+核外有x個電子,w克這種原子的原子核內中子的物質的量為(　　)
C
氫元素的原子核 原子名稱 原子符號
質子數（Z） 中子數（N） 1 0 氕（piē）
1 1 氘（dāo）
1 2 氚（chuān）
H
1
1
H或D
1
2
H或T
1
3
元素是具有相同質子數（核電荷數）的一類原子的總稱。
具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素。
質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素
（即同一元素的不同核素互稱為同位素）
二、核素
1.含義:把具有一定數目質子和一定數目中子的一種原子叫做核素。
質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子互稱為同位素
（即同一元素的不同核素互稱為同位素）
同位素的特點
①兩同：質子數相同、元素相同；
②兩不同：中子數不同、原子不同。
③位置：在周期表里占據同一位置。
④結構：質子數相同，中子數不同。
⑤性質：化學性質幾乎完全相同，物理性質略有差異。
⑥存在：天然存在的同位素，相互之間保持一定的比率。
天然存在的元素里，不論是游離態還是化合態，各同位素原子所占原子的百分比一般是不變的。
同位素的應用
(1)14C在考古中推斷文物的年代；
(2)2H、3H制造氫彈的原料；
(3)235U核反應堆的燃料；
(4)12C相對原子質量的標準原子;
(5)放射性同位素釋放的射線可用于育種、
治療惡性腫瘤等。
【微思考5】質子數相同的微粒一定屬于同一種元素嗎
提示 不一定,如Ne和H2O。
【微思考6】12C和14C互為同位素,物理性質不同,但化學性質幾乎完全相同嗎
提示 由于12C和14C的質子數均為6,而中子數分別為6和8,故它們互為同位素,
其物理性質不同,但化學性質幾乎完全相同。
【微思考7】16O與18O互為同位素,O2與O3互為同素異形體,同位素與同素異形體有什么區別
①意義不同,同位素是指質子數相同而中子數不同的同一元素的不同原子之間的互稱;而同素異形體是指同一元素形成的不同單質。
②所指對象不同,同位素指的是原子,而同素異形體指的是單質。
判斷正誤:
(1)同種元素的質子數必定相同。(　　)
(2)不同元素原子的質量數必定不同。(　　)
(3)凡是核外電子數相同的微粒必定屬于同種元素。(　　)
(4)石墨和金剛石互為同位素。(　　)
(6)一種元素可以有多種核素,也可能只有一種核素,有多少種核素就有多少種原子。(　　)
答案 (1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√
下列各組中屬于同位素關系的是(　　)
C
下列敘述正確的是(　　)
A.3He和4He屬于同一種元素,它們互為同位素
B.2H和3H是不同的核素,它們的質子數不相等
C.14C和14N的質量數相等,它們的中子數相等
D.6Li和7Li的電子數相等,中子數相等
A
下列說法正確的是(　　)
A.同位素的性質幾乎完全相同
B.電子數相同的粒子不一定是同一種元素
C.一種元素只能有一種質量數
D.某種元素的相對原子質量取整數,就是其質量數
解析 同位素的化學性質幾乎完全相同,故A錯誤;電子數相同的粒子不一定是同一種元素,如Ne、OH-,故B正確;一種元素可能有多種質量數,故C錯誤;不同同位素的質量數不同,故D錯誤。
B
1.元素、核素、同位素、同素異形體的比較
名稱 元素 核素 同位素 同素異形體
本質 質子數(核電荷數)相同的一類原子 質子數、中子數都一定的原子 質子數相同、中子數不同的核素 同種元素組成的不同單質
范疇 同類原子 原子 原子 單質
特性 只講種類,不講個數 化學反應中的最小微粒 化學性質幾乎完全相同,因質量數不同,物理性質不同 組成元素相同,性質不同
決定 因素 質子數 (核電荷數) 質子數、中子數 質子數、中子數 組成元素、
分子結構
舉例 H、C、O 三種元素 三種核素 互為同位素 O2與O3互為同素異形體
2.元素、核素、同位素、同素異形體之間的聯系
【注意】
①在辨析核素和同素異形體時,通常只根據二者研究范疇不同即可作出判斷。
②一種元素可以有多種不同的核素,所以元素的種類數目遠少于原子的種類數目。
③自然界中,一種元素的各種核素的含量基本保持不變。
④核素之間的轉化不屬于化學變化。
下列說法正確的是(　　)
A.金剛石是碳元素的一種核素
C.H2、D2、T2在相同條件下的密度比為1∶2∶3
D.氕化鋰、氘化鋰、氚化鋰可以作為“長征2號”火箭發射的重要燃料,其化學性質不相同
C
醫學界通過用14C標記的C60發現一種C60的羧酸衍生物,在特定條件下可以通過斷裂DNA抑制艾滋病病毒的繁殖,則有關14C的正確敘述是(　　)
A.與12C60中的碳原子化學性質不同 B.核內質子數為8
C.是12C60的同素異形體 D.與12C、13C互為同位素
解析 14C是碳元素的一種核素,原子核內有6個質子。同素異形體是指同種元素組成的不同單質。同位素原子的質子數相同,中子數不同,最外層電子數相同,故化學性質幾乎完全相同。
D
“核物理女王”吳健雄,被譽為東方居里夫人。吳健雄用 放射源進行了實驗,驗證了楊振寧和李政道提出的“弱相互作用中宇稱不守恒原理”。下列關于 的敘述中,正確的是(　　)
A.質子數是27
B.電子數是33
C.質量數是27
D.中子數是60
A
根據微粒中的數量關系,完成下表。
符號 質子數 中子數 質量數 電子數 核電荷數

Al3+ 27 10
S2- 16 16
12 6 6
判斷正誤,正確的畫“√”,錯誤的畫“×”。
(1)所有原子都由質子、中子和核外電子構成。(　　)
(2)某種氯原子的中子數是18,則其質量數是35,核外電子數是17。(　　)
(3)某原子M層電子數為L層電子數的4倍。(　　)
(4)某離子M層和L層電子數均為K層的4倍。(　　)
(5)離子的核電荷數一定等于其核外電子數。(　　)
(6)原子核外電子排布,除最外層外其他電子層一定是排滿的。(　　)
×
√
(7)同種元素的原子均有相同的質子數和中子數。(　　)
(8)質子數相同的粒子屬于同一種元素。(　　) (9)2H+核外電子數為2。(　)
(10)13C和15N核內中子數相差1。(　　) (11)H2、D2、T2互為同位素。(　　) (12)醫學上常說的“放療”就是利用放射性同位素釋放的射線醫治疾病。(　　)
×
√
×
×
×
×
×
×
×
√
核電荷數小于或等于18的元素中,原子的最外層電子數是其余電子總數一半的元素有(　　)
A.1種 B.2種 C.3種 D.4種
B
小結
1.質量關系
(1)質量數(A)=質子數(Z)+中子數(N)。
(2)原子的相對原子質量近似等于其質量數。
2.電性關系
(1)電中性微粒——原子或分子。
核電荷數=核內質子數=核外電子數。
(2)帶電離子:質子數≠電子數。
陽離子(Rm+) 質子數>電子數 質子數=電子數+m
陰離子(Rm-) 質子數<電子數 質子數=電子數-m

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