第三單元人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)專(zhuān)題2研究物質(zhì)的基本方法第1課時(shí)人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷程原子核的構(gòu)成素養(yǎng)目標(biāo)1.以原子結(jié)構(gòu)模型為例,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的學(xué)科素養(yǎng)。2.理解原子結(jié)構(gòu)模型提出的證據(jù),初步形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知方式?！局R(shí)鋪墊】1.由湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后提出“葡萄干面包式”原子模型。2.決定元素的種類(lèi)的是質(zhì)子,決定原子質(zhì)量的是質(zhì)子和中子,決定元素化合價(jià)的是原子的最外層電子數(shù)。3.氫有三種同位素:(或T),H、D、T三者互稱(chēng)同位素,H2O、D2O、T2O均是氫元素和氧元素組成的,它們的化學(xué)性質(zhì)相同,但物理性質(zhì)不同。因此,水和重水、超重水是不同的物質(zhì),大量混合時(shí)為混合物。素養(yǎng)初探【必備知識(shí)】一、人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的歷程演變過(guò)程主要論點(diǎn)公元前5世紀(jì),古希臘哲學(xué)家德謨克利特的原子學(xué)說(shuō)物質(zhì)由原子構(gòu)成,且原子是不可再分的微粒,原子的結(jié)合和分離是萬(wàn)物變化的根本原因19世紀(jì)初,英國(guó)科學(xué)家道爾頓的原子學(xué)說(shuō)物質(zhì)由原子組成:原子不能被創(chuàng)造,也不能被毀滅;原子在化學(xué)變化中不可再分割,它們?cè)诨瘜W(xué)反應(yīng)中保持本性不變1897年,英國(guó)物理學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,提出原子結(jié)構(gòu)模型原子中存在電子,正電荷均勻分布在原子之中,而電子像葡萄干面包中的葡萄干一樣鑲嵌在原子的正電荷之間,提出“葡萄干面包式”模型演變過(guò)程主要論點(diǎn)1911年,英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福的帶核的原子結(jié)構(gòu)模型原子由原子核和核外電子構(gòu)成。原子核帶正電荷,位于原子的中心;電子帶負(fù)電荷,在原子周?chē)龈咚龠\(yùn)動(dòng),就像行星繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣1913年,丹麥物理學(xué)家玻爾的原子軌道模型電子在原子核外一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng),每個(gè)軌道都具有一個(gè)確定的能量值20世紀(jì)初,現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)(量子力學(xué)模型)揭示電子運(yùn)動(dòng)的波粒二象性運(yùn)動(dòng)規(guī)律,必須用量子力學(xué)模型描述核外電子的運(yùn)動(dòng)二、原子核的構(gòu)成1.原子的構(gòu)成:原子由原子核和核外電子構(gòu)成,原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。2.原子中的相關(guān)關(guān)系式(1)質(zhì)子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)(2)如果忽略電子的質(zhì)量,將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加,所得的數(shù)值叫作質(zhì)量數(shù)。某原子的相對(duì)原子質(zhì)量近似等于此原子的質(zhì)量數(shù)。質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)【微思考】某原子的相對(duì)原子質(zhì)量與其質(zhì)量數(shù)是什么關(guān)系?提示原子的相對(duì)原子質(zhì)量是一個(gè)原子的質(zhì)量與12C原子質(zhì)量

的比值,可能會(huì)有小數(shù)部分;質(zhì)量數(shù)是質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的加和,只能是整數(shù)。質(zhì)量數(shù)是原子相對(duì)原子質(zhì)量的近似值。二、元素、核素、同位素1.元素:具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類(lèi)原子的總稱(chēng)。2.核素:具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。絕大多數(shù)元素有多種核素,如氫元素有1H、2H、3H三種核素。3.同位素:質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱(chēng)為同位素(同一元素的不同核素互稱(chēng)為同位素)。如12C、13C、14C是碳元素的三種核素,互為同位素。同一種元素的不同核素原子其質(zhì)量數(shù)不同,核外電子層結(jié)構(gòu)相同,其原子、單質(zhì)及其構(gòu)成的化合物化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,只是某些物理性質(zhì)存在差異。在天然存在的某種元素里,不論是游離態(tài)還是化合態(tài),各種核素所占的原子個(gè)數(shù)百分比一般是不變的。4.部分元素常見(jiàn)的核素

5.幾種重要核素的應(yīng)用

(4)放射性同位素最常見(jiàn)的應(yīng)用是作為放射源和進(jìn)行同位素示蹤。例如:追蹤植物中放射性磷-32發(fā)出的射線(xiàn),能確定磷在植物中的作用部位。應(yīng)用放射性同位素發(fā)射出的射線(xiàn)可進(jìn)行文物斷代和腫瘤治療等?！菊`判斷】判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)質(zhì)量數(shù)是指忽略電子的質(zhì)量,將原子核中所有的質(zhì)子和中子的質(zhì)量加起來(lái)所得的數(shù)值。(

)××××××新知一核素、同位素和元素【問(wèn)題探究】(1)92號(hào)元素的92是指該元素的什么數(shù)值?根據(jù)你所學(xué)的知識(shí)判斷92號(hào)元素會(huì)是非金屬元素嗎?它的核素只有一種嗎?提示92是該元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù),它不是非金屬元素,核素也不止一種。(2)同位素的特點(diǎn)是什么?提示同位素具有以下特點(diǎn):①同一元素的不同核素互稱(chēng)同位素,其核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同。②同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同,但物理性質(zhì)不同。③在天然存在的某種元素中,不論是游離態(tài)還是化合態(tài),各種核素所占的原子百分比是不變的。素養(yǎng)提升【深化拓展】1.元素、核素和同位素的比較與聯(lián)系概念元素核素同位素定義具有相同質(zhì)子數(shù)的同一類(lèi)原子叫作元素具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子叫作核素同一元素對(duì)應(yīng)的各種原子互稱(chēng)同位素聯(lián)系

概念元素核素同位素實(shí)例特別提醒(1)決定元素種類(lèi)的是核電荷數(shù)或質(zhì)子數(shù),決定原子質(zhì)量的是中子數(shù)和質(zhì)子數(shù),決定原子化學(xué)性質(zhì)的是原子最外層電子數(shù)。(2)元素的相對(duì)原子質(zhì)量是根據(jù)該元素各種核素的原子百分比計(jì)算出的平均值;原子的相對(duì)原子質(zhì)量是原子實(shí)際質(zhì)量與一個(gè)12C原子質(zhì)量

的比值;質(zhì)量數(shù)是原子中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的加和,在數(shù)值上近似等于原子的相對(duì)原子質(zhì)量。2.同位素特性(1)因?yàn)樵咏Y(jié)構(gòu)相同,如35Cl和37Cl原子結(jié)構(gòu)示意圖均為:Cl,故化學(xué)性質(zhì)基本相同。(2)一種元素的各種核素所占的原子百分比(又叫豐度)基本不變。如:核素核素的相對(duì)原子質(zhì)量在自然界中占氯元素的原子百分比35Cl34.96975.77%37Cl36.96624.23%【素能應(yīng)用】例1下列敘述正確的是(

)A.14C中含有14個(gè)中子B.1H、2H、3H是同一種核素C.H2O與D2O互稱(chēng)同位素D.12C、13C、14C互稱(chēng)同位素D變式訓(xùn)練1-1下列屬于同位素的一組是(

)DC新知二核素、元素相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算方法【問(wèn)題探究】(1)氯元素在自然界中有35Cl和37Cl兩種核素,若35Cl與37Cl的物質(zhì)的量比值為3∶1,怎么計(jì)算氯元素的相對(duì)原子質(zhì)量?提示35×75%+37×25%=35.5?！旧罨卣埂俊叭俊钡谋容^類(lèi)型原子的相對(duì)原子質(zhì)量元素的相對(duì)原子質(zhì)量質(zhì)量數(shù)定義該原子一個(gè)原子的質(zhì)量與一個(gè)12C原子質(zhì)量的

相比所得的比值該元素各種核素相對(duì)原子質(zhì)量與其在自然界中所占原子百分比的乘積之和一個(gè)原子內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和實(shí)例且Ar≈A,質(zhì)量數(shù)即為核素的近似相對(duì)原子質(zhì)量Mr=M1a%+M2b%+…(其中a%+b%+…=1)Na的質(zhì)量數(shù)為23【素能應(yīng)用】

B變式訓(xùn)練2-1自然界中,銥有兩種質(zhì)量數(shù)分別為191和193的同位素,而銥的平均相對(duì)原子質(zhì)量為192.22,這兩種同位素的原子個(gè)數(shù)之比為(

)A.39∶61 B.61∶39C.1∶1 D.39∶11A變式訓(xùn)練2-2將某文獻(xiàn)資料上記載的相對(duì)原子質(zhì)量數(shù)據(jù)摘錄如下:試完成下列問(wèn)題:(1)34.969表示

。

(2)35.453表示

。

(3)35表示

。

(4)35.485表示

。

35Cl34.96975.77%35Cl3575.77%37Cl36.96624.23%37Cl3724.23%平均35.453平均35.485答案(1)35Cl原子的相對(duì)原子質(zhì)量(2)Cl元素的相對(duì)原子質(zhì)量(3)35Cl的質(zhì)量數(shù)(4)Cl元素的近似相對(duì)原子質(zhì)量素養(yǎng)脈絡(luò)1.自從下列哪項(xiàng)發(fā)現(xiàn)或?qū)W說(shuō)開(kāi)始,化學(xué)才開(kāi)始成為一門(mén)科學(xué)(

)A.阿伏加德羅提出原子—分子學(xué)說(shuō)

B.拉瓦錫確定空氣的組成C.道爾頓提出近代原子學(xué)說(shuō)

D.湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子素養(yǎng)鞏固C2.道爾頓的原子學(xué)說(shuō)曾經(jīng)起了很大作用,他的學(xué)說(shuō)中,包含以下三個(gè)論點(diǎn):①原子是不能再分的微粒;②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同;③原子是微小的實(shí)心球體。從現(xiàn)代的觀點(diǎn)看,你認(rèn)為這三個(gè)論點(diǎn)中,不確切的是(

)A.只有③ B.只有①③

C.只有②③ D.①②③D3.據(jù)科學(xué)家預(yù)測(cè),月壤中吸附著數(shù)百萬(wàn)噸的3He,每百?lài)?He核聚變所釋放出的能量相當(dāng)于目前人類(lèi)一年消耗的能量。在地球上,氦元素主要以4He的形式存在。下列說(shuō)法中正確的是(

)A.4He原子核內(nèi)含有4個(gè)質(zhì)子B.4He的最外層電子數(shù)是2,是活潑的非金屬元素C.3He原子核內(nèi)含有