必修一專題一

化學(xué)家眼中的物質(zhì)世界第三單元人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)人類認(rèn)識(shí)原子的歷史

公元前5世紀(jì)，希臘哲學(xué)家德謨克利特等人認(rèn)為：萬(wàn)物是由大量的不可分割的微粒構(gòu)成的，這種微粒即原子。德謨克利特等道爾頓原子模型19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)，他認(rèn)為原子是微小的不可分割的實(shí)心球體原子并不是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒

——湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子(1897年)電子是種帶負(fù)電、有一定質(zhì)量的微粒，普遍存在于各種原子之中。湯姆生原子模型：原子是一個(gè)平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了電荷，從而形成了中性原子。原子是一個(gè)球體，正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子像面包里的葡萄干鑲嵌其中。1897年，英國(guó)科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子。盧瑟福和他的助手做了著名α粒子散射實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，盧瑟福在1911年提出原子有核模型。盧瑟福原子模型（又稱行星原子模型）：原子是由居于原子中心的帶正電的原子核和核外帶負(fù)電的電子構(gòu)成。原子核的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量，電子在原子核外空間繞核做高速運(yùn)動(dòng)。盧瑟福原子模型英國(guó)科學(xué)家盧瑟福E.Rutherford1871~1937波爾原子模型電子云模型現(xiàn)代科學(xué)家們?cè)趯?shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，電子在原子核周圍有的區(qū)域出現(xiàn)的次數(shù)多，有的區(qū)域出現(xiàn)的次數(shù)少，就像“云霧”籠罩在原子核周圍。因而提出了“電子云模型”。電子云密度大的地方，表明電子在核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)多，反之，出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少。電子云現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)實(shí)心球模型葡萄干模型行星模型軌道模型電子云模型原子實(shí)心球電子原子核電子層電子云德謨克利特道爾頓湯姆生盧瑟福波爾現(xiàn)代科學(xué)家人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)是不斷深入的，模型法是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法。XAZ元素符號(hào)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)（核電荷數(shù)）所帶正負(fù)電荷數(shù)XAZn質(zhì)量數(shù)（A）=

質(zhì)子數(shù)（Z）+

中子數(shù)（N）核電荷數(shù)（Z）=

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z）=核外電子數(shù)核電荷數(shù)（Z）=

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z）=核外電子數(shù)+n核電荷數(shù)（Z）=

核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z）=核外電子數(shù)-n陽(yáng)離子：陰離子：原子：練．某元素的一個(gè)原子形成的離子可表示為Xn－，下列說(shuō)法正確的是(

)A.Xn－含有的中子數(shù)為a＋bB.Xn－含有的電子數(shù)為a－nC．X原子的質(zhì)量數(shù)為a＋b＋nD．1個(gè)X原子的質(zhì)量約為gD質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)=原子的核外電子數(shù)質(zhì)子帶正電荷、電子帶負(fù)電荷，而原子顯電中性，從中可以得到什么結(jié)論？1、原子微粒間的數(shù)量關(guān)系質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)

=核外電子數(shù)+所帶電荷數(shù)2、陽(yáng)離子微粒間的數(shù)量關(guān)系質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)

=核外電子數(shù)-所帶電荷數(shù)3、陰離子微粒間的數(shù)量關(guān)系xAz質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取整數(shù)，加起來(lái)所得的數(shù)值。質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)【練習(xí)】含有

個(gè)電子z-m含有

個(gè)電子z+mR2+核內(nèi)有N個(gè)中子，質(zhì)量數(shù)為A，則1molR2+的質(zhì)量是___求mgR2+的電子數(shù)為

NH4+、

OH-的質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)分別是多少？和Na+具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的微粒是()A．NH4+B.F-C.H2OD.NH3

A

某元素R的陽(yáng)離子Rn+核外有x個(gè)電子，該元素的質(zhì)量數(shù)為A，則該元素原子核內(nèi)的中子數(shù)()A.A-x-nB.A-x+nC.A+x-nD.A+x+nA

10e-要講?。?！具有相同核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）的同類原子的總稱元素②決定元素種類的因素：核電荷數(shù)（質(zhì)子數(shù)）①同類包括質(zhì)子數(shù)相同的各種不同原子、以及各種狀況下的原子或者離子（包括游離態(tài)和化合態(tài)）如H+H-

1H、2H、3H、H2是氫元素的五種微粒二、元素、核素與同位素核素具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子稱為一種核素②決定因素：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)①不同的核素可能質(zhì)子數(shù)相同、或中子數(shù)相同、或質(zhì)量數(shù)相同，或者三者都不同如質(zhì)子數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)不同（中子數(shù)不同）的核素，則互為同位素。同位素氕氫（H）中子數(shù)為0氘重氫（D）中子數(shù)為1氚超重氫（T）中子數(shù)為22、同位素的性質(zhì)（1）同位素的質(zhì)量數(shù)不同，物理性質(zhì)不同（2）同位素的核外電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相同3、同位素的應(yīng)用a、考古學(xué)b、醫(yī)學(xué)c、國(guó)防d、農(nóng)業(yè)a、14C的放射性被應(yīng)用于考古斷代b、醫(yī)學(xué)中于顯影、診斷、治療、消毒等；c、2H、3H是制造氫彈的材料；d、農(nóng)業(yè)上的輻射育種技術(shù)，提高了農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量；…互為同位素核素1核素2某種元素……在天然元素中，多數(shù)元素含有多種核素，少數(shù)元素只含有一種核素（例如Ｎa、Ｋ等）同一元素的不同核素，其個(gè)數(shù)比是固定的某種元素跟核素和同位素的關(guān)系：1、元素、核素和同位素的關(guān)系質(zhì)子數(shù)：中子數(shù)：電子數(shù)：微粒的結(jié)構(gòu)示意圖：與的關(guān)系

元素有__種；上述的粒子中有幾種核素____，其中互為同位素的有：_________________；其中可以組成___種水分子（這些水分子混在一起是)。①1H②12C③16O④2H16818186⑤17O⑥3H⑦18O⑧14C8種①④⑥、②⑧、③⑤⑦318純凈物練一練：1.下列說(shuō)法不正確的是（）①質(zhì)子數(shù)相同的粒子一定屬于同種元素②電子數(shù)相同的粒子不一定是同一種元素③質(zhì)子數(shù)相同，電子數(shù)也相同的粒子，不可能是一種分子和一種離子④同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同⑤一種元素只能有一種質(zhì)量數(shù)A、①②④⑤B、③④⑤C、①⑤D、①⑤C2．由兩種原子組成的純凈物（

）A、一定是化合物

B、可能是單質(zhì)，可能是化合物C、一定是單質(zhì)

D、一定是同素異形體B2.今有X與X兩種微粒，下列敘述不正確的是（）A、質(zhì)子數(shù)一定相同，質(zhì)量數(shù)和中子數(shù)一定不同B、化學(xué)性質(zhì)幾乎相同C、兩中微粒一定都有質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成D、核電荷核，核外電子數(shù)一定相同3.許多元素有多種核素,如氧元素存在O、O、O三種核素，氫元素有H、H、H三種核素。(1)請(qǐng)你估計(jì)O、H、H三種核素最多可能組成

種水分子；(2)由H和O組成的一個(gè)水分子，其中含質(zhì)子數(shù)為

，中子數(shù)為

，電子數(shù)為

。ZAZA+18168178181112138161112318101010C162書(shū)寫(xiě)1～18號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖_____________________________

（1）電子的質(zhì)量很小，帶負(fù)電荷。

（2）電子運(yùn)動(dòng)的空間范圍小。

（3）電子做高速運(yùn)動(dòng)，接近光速。 由于上述原因，核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與宏觀物體不同：它沒(méi)有確定的軌道，我們不能測(cè)定或計(jì)算它在某一時(shí)刻所在的位置，也不能描繪出它的運(yùn)動(dòng)軌道。資料：核外電子運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1.下列說(shuō)法不正確的是(

)A.原子核外每層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)(n為電子層數(shù))B.同一原子核外，M層上電子數(shù)一定比L層上的電子數(shù)多C.若原子只有一個(gè)電子層，該原子的核電荷數(shù)不超過(guò)2個(gè)D.1～18號(hào)元素，每層電子數(shù)都滿足2n2個(gè)電子的元素只有2種B核外電子排布規(guī)律的運(yùn)用2.若aAn+與bB2-兩種離子的核外電子層結(jié)構(gòu)相同，則a等于()A.b+n-2B.b+n+2C.b-n-2 D.b-n+2B3.有V、W、X、Y、Z五種元素，它們的核電荷數(shù)依次增大，且均小于20，其中X、Z是金屬元素，V和Z元素原子的最外層都只有一個(gè)電子，W和Y元素原子的最外層電子數(shù)相等，且W元素原子L層電子數(shù)是K層電子數(shù)的3倍，X元素原子的最外層電子數(shù)是Y元素原子最外層電子數(shù)的一半。由此可推知（填元素符號(hào)）：V是___；W是____；X是_____；Y是____；Z是_____。答案：HOAlSK元素編號(hào)元素性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)TM層上的電子數(shù)是原子核外電子層數(shù)的2倍X最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍Y常溫下單質(zhì)為雙原子分子，其氫化物水溶液呈堿性Z元素最高正價(jià)是＋7價(jià)4.現(xiàn)有1～18號(hào)元素的性質(zhì)或原子結(jié)構(gòu)如下表：(1)T、X、Y、Z的元素符號(hào)分別為_(kāi)_______、________、________、________。(2)X、Y的氫化物的分子式分別為_(kāi)_______、________。(3)T、Z的最高價(jià)氧化物的水化物的酸性________強(qiáng)。(填化學(xué)式)。(4)T、X的最高正化合價(jià)分別為_(kāi)_______、________?！窘馕觥?/p>

由題意知T、X、Y、Z分別為S、C、N、Cl。【答案】

(1)S

C

N

Cl

(2)CH4

NH3(3)HClO4

(4)＋6＋44．下列各組離子中核外電子排布相同的是(

)A．F－、Na＋、Al3＋ B．Na＋、Cl－、Mg2＋C．S2－、Mg2＋、Al3＋ D．Li＋、O2－、F－

解析F－、Na＋、Al3＋的核外電子排布均為。A變式訓(xùn)練2設(shè)A、B、C代表三種元素。已知①A＋和B－兩種離子具有相同的電子層結(jié)構(gòu)；②C元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)比B元素原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)少9個(gè)；③B和C兩種元素可形成4核42個(gè)電子的負(fù)一價(jià)陰離子。據(jù)此，請(qǐng)?zhí)羁眨?1)B元素是________，C元素是________(填元素符號(hào))。(2)由A、B、C三種元素所形成的含68個(gè)電子的鹽類化合物的化學(xué)式是________。答案：(1)Cl

O

(2)KClO411.（18分）觀察下列A、B、C、D、E五種粒子（原子或離子）的結(jié)構(gòu)示意圖，回答有關(guān)問(wèn)題。（1）與離子相對(duì)應(yīng)的元素的符號(hào)是_____，與原子相對(duì)應(yīng)的離子的結(jié)構(gòu)示意圖是_____。（2）電子層結(jié)構(gòu)相同的是（填寫(xiě)代號(hào)，在本小題中下同）_____，性質(zhì)最穩(wěn)定的是_____，最容易失去電子的是_____，最容易得到電子的是_____。（3）可直接相互結(jié)合形成化合物的化學(xué)式是______，可經(jīng)過(guò)得失電子后再相互結(jié)合形成化合物的化學(xué)式是____________。（4）在核電荷數(shù)1～10的元素內(nèi)，列舉兩個(gè)與B電子層結(jié)構(gòu)相同的離子，寫(xiě)出離子的符號(hào)__________?！窘馕觥浚?）在A～E這五種粒子中，A是Cl，BO2C是Ne，D是Na，E是Mg2+。Ne的特殊穩(wěn)定性決定了它不能形成離子。（2）電子層結(jié)構(gòu)相同，即電子層數(shù)和各個(gè)電子層上的電子數(shù)目都相同，但與原子核無(wú)關(guān)。O2-、Ne和Mg2+都具有穩(wěn)定的電