第一节原子结构.doc

第一节 原子结构

二. 教学目标：
1. 复习原子构成的初步知识，使学生懂得质量数和的含义，掌握构成原子的粒子间的关系。
2. 了解关于原子核外电子运动特征和常识。
3. 理解电子云的描述和本质。
4. 了解核外电子排布的初步知识，能画出1~20号元素的原子结构示意图。

三. 教学重点：
原子核外电子的排布规律。

四. 教学难点：
原子核外电子运动的特征，原子核外电子的排布规律。

五. 知识分析：
复习提问：原子的概念，原子的构成，原子为什么显电中性？
（一）原子核
1. 原子结构：
原子
（1）原子是由居于原子中心带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的。原子核由质子和中子构成。所以构成原子的基本粒子是质子、中子和核外电子。
（2）质子带一个单位正电荷，中子呈电中性，因而核电荷数由质子数决定。
核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子数
（3）原子很小，原子核更小，它的半径约是原子的万分之一，体积只占原子的几千万亿分之一。
2. 质量数：
质子的相对质量=
中子的相对质量=
将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似值整数加起来，所得的数值叫质量数（A）。
质量数（A）=质子数（Z）＋中子数（N）
练习：用表示原子：
1. 中性原子的中子数：N=
2. 阳离子的中子数，共有x个电子，则N=
3. 求阴离子的中子数，共的x个电子，则N=
4. 求中性分子或原子团的中子数，分子中，N=
5. 原子核内有x个中子，其质量数为m，则离子所含电子的物质的量为：

6. 在的微粒中，共有X个核外电子，R原子的质量数为A，则R核内所含的中子数为 （）
7. 已知离子的核内有X个中子，R的质量数为M，则离子里含电子的物质的量为 （）

（二）核外电子运动的特征
1. 核外电子运动的特征：
（1）带负电荷，质量很小。
（2）运动的空间范围小。
（3）高速运动。
2. 电子云：
电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核的周围，所以人们形象地把它叫做“电子云”。
注意：
（1）图中的每个小黑点并不代表一个电子，小黑点的疏密表示电子在核外单位体积内出现机会的多少。
（2）“电子云”是核外电子运动的一种形象化表示。
练习：
8. 以下有关电子云的描述，正确的是（ ）
A. 电子云示意图的小黑点疏密表示电子在核外空间出现机会的多少
B. 电子云示意图中的每一个小黑点表示一个电子
C. 小黑点表示电子，黑点愈多核附近的电子就愈多
D. 小黑点表示电子绕核作圆周运动的轨迹

（三）原子核外电子的排布
1. 电子层：
层序数（n）
1
2
3
4
5
6
7
电子层符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近

能量

2. 核外电子排布规律：
原子核外电子的排布有以下一些规律，可以归纳为：“一低三不超”，即：
（1）核外电子总是尽量先排布在能量较低的电子层，然后从里向外，依次排布在能量逐渐升高的电子层（又称能量最低原理）。
（2）原子核外各电子层数最多不超过个电子。
（3）原子最外层电子数不能超过8个电子（若K层作为最外层时，不得超过2个）
（4）次外层不超过18个（K层是最外层时，不超过2个），倒数第三电子层电子数目不能超过32个。
上述规律，在使用时不得孤立使用，切记切记！
学生填写：
核电荷数
元素名称
元素符号
各电子层的电子数
K
L
M
N
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

3. 原子结构示意图：
（1）要记住核电荷数1~20的元素的名称和符号。
按下列编排方法、多读几遍，就可以记住这些元素的名称，然后再逐个回忆它们的元素符号，推算核电荷数。
氢氦锂铍硼 碳氮氧氟氖 钠镁铝硅磷 硫氯氩钾钙
（2）明确图中各符号所表示的意义：
例如钠原子结构示意图中：，圆圈表示原子核，圆圈中的数字表示核电核数（质子数），弧形表示电子层，弧形上的数字表示该层的电子数。
（3）画图时，先画圆圈，在圆圈里标上“＋”号和核电荷数，然后再根据核外电子排布规律，逐个写出各电子层上的电子数。
（4）要区别原子结构示意图和离子结构示意图。原子结构示意图中，核电荷数和核外电子总数相同；阴离子的结构示意图中，核电荷数小于核外电子总数；阳离子的结构示意图中，核电荷数大于核外电子总数。
练习：
9. 分别画出磷原子、钠离子和硫离子的结构示意图
10. 写出具有10个电子的微粒的符号
补充：同位素及相对原子质量
一. 同位素
同位素是原子里具有相同的质子数和不同的中子数的同一元素不同原子的互称。表示时，先把元素符号写出来，在左下角写上核电荷数，又叫原子序数。在左上角写上质量数，比如氢的同位素：这叫核氢符号，看这些核氢符号就可以一目了然的知道质子数和中子数了。

二. 同位素丰度
从同位素的概念，我们还能更深入的认识相对原子质量，我们知道相对原子质量是各种元素原子的相对质量，可是元素多数有同位素，元素原子的质量只好是这些同位素的某种平均值。这就要根据元素在天然界存在的同位素的原子百分数算出来的平均值来求相对原子质量了。元素在天然界各同位素的原子百分数又叫丰度，一般是不变的。
三种同位素丰度图示：

三. 相对原子质量
某元素的相对原子质量是各同位素相对原子质量分别跟丰度乘积之和，元素的近似相对原子质量可看成是各同位素质量数分别跟丰度乘积之和。
（1）同位素的相对原子质量=
（2）元素的相对原子质量=∑同位素的相对原子质量×自然界中同位素的丰度。
（3）元素的近似相对原子质量=∑同位素的质量数×自然界中同位素的丰度。

【典型例题】
[例1] 某粒子用表示。下列关于该粒子的叙述正确的是（ ）
A. 所含质子数 B. 所含中子数
C. 所含电子数 D. 所带电荷数
精析：本题为基础题，涉及质子数、中子数、电子数、核电荷数、离子所带电荷数的知识均为基础知识。要搞清这些概念的相互关系，正确理解元素符号各个不同方位数字的含义，是解决本题的关键。对题给的粒子可以理解为质量数为A，质子数为Z，带n个负电荷的R元素的阴离子。
答案：B、C
错解分析：
（1）漏答C项。不会处理阴离子与原子电子数之间的关系。
（2）误答D项。不知道电荷数应标正负。
[例2] R原子的核内质子数为m，中子数为n，则下列叙述中错误的是（ ）
A. 这种元素的相对原子质量为
B. 不能由此确定该元素的相对原子质量
C. 其原子质量与原子质量之比约为
D. 原子核内中子数为n的原子可能是R原子的同位素
精析：本题为概念性较强的综合题。大多数元素存在同位素，各同位素原子在自然界中又有各自的原子个数百分比（即丰度），元素的相对原子质量是按各种天然同位素原子所占的一定百分比求出的平均值。根据题示所给信息，我们只能知道这种原子的质量数为，至于它有无天然同位素，各同位素在自然界中的原子个数百分比均无法判断，故不能确定这种元素的相对原子质量，B项叙述正确，故不合题意。原子的相对原子质量是以质量的作为标准，其他原子的质量跟它相比较所得的数值，相对原子质量的近似值即为质量数。设R原子的实际质量为。
则有
所以C项的叙述正确，不合题意。
根据概念，质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，D项所述原子核内中子数相同，若质子数相同，则为同一种原子；若质子数不同则为两种元素，均不可能形成同位素，故D项叙述错误，为正确选项。
答案：A、D
错解分析：
（1）漏答A项或错答B项。原因是混淆了原子的质量数与元素相对原子质量的关系。
（2）漏答D项。同位素的概念不清。
[例3] 已知制造出的第112号新元素，其原子的质量数为277，是迄今已知元素中最重的原子，关于该新元素的下列叙述正确的是（ ）
A. 其原子核内中子数和质子数都是112
B. 其原子核内中子数为165，核外电子数为112
C. 其原子质量是原子质量的277倍
D. 其原子质量与原子质量之比为
解析：
根据已知，可知第112号元素的原子中所含质子数为112，核外电子数112，中子数，故A项不正确。B正确。
同位素的相对原子质量应是该原子的质量与原子质量的相比较解得的数值，这个数值近似等于该原子的质量数。
277=
∴
故C项不正确、D项正确。
答案：B、D
点评：本题主要考查原子结构、同位素的相对原子质量、原子质量等概念。一定要熟悉公式：
质量数=质子数＋中子数
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数（原子数）
同位素的相对原子质量=
[例4] X、Y、Z和R分别代表四种元素。如果四种离子的电子层结构相同（a、b、c、d为元素的原子序数），则下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
精析：由于阳离子的核外电子数=原子序数－阳离子的电荷数。所以：
的核外电子数为：
的核外电子数为：
阴离子的核外电子数=原子序数＋阴离子电荷数的绝对值。所以：
的核外电子数为：
的核外电子数为：
A项中涉及和，依题意，，即。这和A项的表示式不同，所以排除A项。
B项中涉及和，依题意，，即。与题意不符，所以B项亦排除。
C项中涉及和，依题意，，即，也与题意不符，故C项也应排除。
而根据和可写出，即，符合题意。
答案：D
小结：本题考查考生对阴、阳离子结构的理解以及原子序数的表达和书写方式。解答本题的关键是应以题中所指的“四种离子的电子层结构相同”为突破口，分析和判断正确答案。
[例5] 已知A元素原子的核电荷数大于B元素原子的核电荷数，但两种元素的原子具有相同数目的电子层，A元素最外层电子数以B元素的两倍。A元素原子M层的电子数为K层电子数的三倍，C元素原子的核电荷数是电子层的4倍，其质子数为最外层电子数的6倍。请完成下列空白：
（1）A的原子结构示意图 ；A元素的名称 。
（2）B的原子结构示意图 ；B元素的名称 。
（3）C的离子结构示意图 ；C元素的名称 。
精析：因为K层电子最多容纳2个，又已知A元素M层电子是K层电子数的3倍，所以M层电子数为个，则A为硫。B元素原子M层的电子数为个，则B为铝。已知核电荷数是电子层数的4倍，质子数为最外层电子数的6倍。4与6的最小公倍数为12，可见该元素原子的核内质子数应为12的倍数。当核内质子数和核外电子总数均为12时，原子核内的质子数恰好为其电子层数的4倍，并为其次外层电子数的6倍。最外层电子数小于4的原子，因此易失电子形成离子，则C元素为镁。
答案：（1）硫 （2）铝
（3）镁
小结：考查运用原子核外电子排布的规律，分析、判断元素名称；书写原子结构简图的技能。
[例6] 已知元素X、Y的核电荷数分别a和b，它们的离子和的核外电子排布相同，则下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. D.
精析：常规解法为的核外电子数为，的核外电子数为，因为和的核外电子排布相同，即核外电子数相等，因此有，即，选A项。
本题未涉及具体元素，较抽象，容易弄错。可通过举例的方法作出迅速判断。如分析和的核外电子排布相同（同），且，故A项正确。
答案：A
[例7] X元素的化合价是价，Y元素的化合价是价，那么X元素与Y元素组成的化合物一个分子中，原子个数（ ）
A. 一定是m个 B. 一定是n个
C. 一定是个 D. 可能是个
精析：X、Y两元素的化合价是用字母表示出来的，不知道其具体数值，所以需用讨论法解题。
（1）若m、n没有公约数，则原子个数等于个，如等。
（2）若m、n有公约数，则原子个数一般小于个，如等。但也有不少特例，如有机化合物等分子中，其原子个数大于。
综上分析，本题应选D项。
答案：D
[例8] 有A、B、C三种元素，A元素原子的最外层比次外层多2个电子，B元素的原子与A元素的原子具有相同电子层数，且A单质可在B单质中燃烧，生成的气态物质。C元素的离子与B元素形成的离子具有相同的电子层结构，C的单质在B的单质中充分燃烧，生成淡黄色固体化合物D。
（1）写出A、B、C、D的名称。
（2）写出化合物D与反应的化学方程式。
（3）画出B原子和C离子结构示意图。
精析：本题所考知识点为原子结构知识与元素化合物性质相结合。A元素原子最外层比次外层多2个电子，故次外层不是8个只能是2个，所以A原子核外电子排布为2、4，即是碳。B与之电子层数相同，且碳能在其中燃烧生成化合物，所以B为氧。氧形成的离子核外电子层结构为2、8结构，而C离子与之相同，且C单质在氧气中燃烧生成淡黄色化合物，所以C为。
答案：
（1）A为碳；B为氧；C为钠；D是过氧化钠
（2）
（3）氧原子结构示意图：
钠离子结构示意图：

【模拟试题】
一. 选择题：
1. 十九世纪末，化学科学理论迅速发展，最早提出分子概念的科学家是（ ）
A. 英国的道尔顿 B. 法国的拉瓦锡
C. 俄国的罗蒙诺索夫 D. 意大利的阿伏加德罗
2. 1993年8月国际相对原子质量委员会确认我国张青莲教授测定的锑相对原子质量（121.760）为标准相对原子质量，已知锑有两种以上天然同位素，则121.760是（ ）
A. 锑元素的质量，与原子质量的比值
B. 一个锑原子的质量，与原子质量的比值
C. 按锑的各天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的百分数计算出的相对原子质量
D. 两种天然同位素相对原子质量之和除2所得
3. 同种元素的原子具有相同的（ ）
A. 质子数 B. 中子数 C. 质量数 D. 核电荷数
4. 下列原子核内中子数最多的是（ ）
A. B. C. D.
5. 下列粒子具有相同的电子数是（ ）
A. B. C. S D.
6. 有和两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，下列关系正确的是（ ）
A. B.
C. 离子半径 D.
7. R元素的原子，其次外层的电子数为最外层电子数的2倍，则R是（ ）
A. B. C. D.
8. 对三种粒子的判断不正确的是（ ）
A. 核电荷数相同 B. 相对原子质量不相等
C. 属于同一种元素 D. 核外电子数相同
9. 氢原子的电子云图中的小黑点表示的意义是（ ）
A. 一个小黑点表示一个电子
B. 黑点的多少表示电子个数的多少
C. 电子在核外空间一定范围内出现的机会
D. 表示电子运动的轨迹
10. 化学变化中，可能发生改变的是（ ）
A. 质子数 B. 中子数
C. 核外电子数 D. 原子核
11. 下列离子的电子层结构相同的一组是（ ）
A.
B.
C.
D.
12. 下列说法中正确的是（ ）
A. 所含质子数和电子数相等的粒子一定是原子
B. 两种粒子，如果核外电子排布相同，化学性质就一定相同
C. 凡是质量数相同的原子，其化学性质一定相同
D. 具有相同核电荷数的原子或离子，一定是同一种元素
13. 道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中，包含有下列三个论点：① 原子是不能再分的粒子 ② 同种元素的原子的各种性质和质量都相等 ③ 原子是微小的实心球体。从现代的观点看，你认为这三个论点中，不确切的是（ ）
A. 只有③ B. 只有①③
C. 只有②③ D. 有①②③
14. 下列粒子中与铵根离子（）的质子数和电子数都相等的是（ ）
A. B. C. D.
15. 由和组成的中，含有中子的物质的量是（ ）
A. B. C. D.

二. 填空题：
16. 在1911年前后，新西兰物理学家E·卢瑟福把一束高速运动的粒子（质量为4的带两个正电荷的氦原子核）射向一片极薄的金箔，他惊奇地发现，过去一直认为原子是“实心球”，由这些“实心球”紧密排列而成的金箔，竟为大多数粒子通过，就像金箔不在那儿一样。但也有部分粒子通过时发生偏移，或直线弹回。根据以上现象回答：
（1）粒子通畅说明 。
（2）粒子偏移或直线弹回说明 。
17. 下列各组粒子，属于同一种原子的是 ，互为同位素的是 ，属于同种元素的是 ，属于同素异形体的是 。（填编号）
A. 红磷、白磷
B. 核外电子数是10的甲乙两种粒子
C. 和（核内15个中子）
D.
E. 中子数相同的甲乙两种粒子
18. 写出核电荷数小于20，符合下列情况的原子结构示意图及元素符号。
（1）次外层电子数是最外层电子数2倍的原子 ；
（2）最外层电子数和次外层电子数相等的原子 。
19. 已知A、B、C、D四种元素的原子中质子数都小于18，它们的核电荷数，A与B可生成化合物，每个分子中含有22个电子C元素原子的次外层电子数为最外层电子数的2倍；D元素原子的最外层电子数比次外层少1个，则各元素名称分别为：A ，B ，C ，D 。
20. 对于，按下列要求各举一例（即每小题分别写出符号题意的两种粒子）。
（1）Z相同而A不同 。
（2）A相同而Z不同 。
（3）A、Z相同而n不同 。
（4）A、Z、n相同而b不同 。
21. 在过氧化钠中含有，各数字所表示的意义是：
16 ，8 ， ，2 ，
。
22. 有A、B、C、D、E五种粒子：
① A粒子核内有14个中子，核外M电子层上有2个电子。
② B粒子得到2个电子后，其电子层结构与相同。
③ C粒子带有一个单位的正电荷，核电荷数为11。
④ D粒子核外有18个电子，当失去1个电子时呈电中性。
⑤ E粒子不带电，其质量数为1。
试回答下列问题：
（1）依次写出A、B、C、D、E各粒子的符号 、 、 、 、 。
（2）B、C、E所属元素两两组合时，可形成哪些离子化合物和共价化合物，写出它们的化学式 。
（3）B、C、D所属三种元素共同组合时所形成的物质有多种，请写出它们的化学式 。

【试题答案】
1. D 2. C 3. AD 4. B 5. AB
6. BC 7. AC 8. BD 9. C 10. C
11. A 12. D 13. D 14. B 15. C
16.
（1）原子内有很大空间
（2）金箔内部有带正电荷的粒子
17. CD；D；ACD；A
18.
（1）或
（2）或
19. 碳，氧，硅，氯
20.
（1）和
（2）和
（3）和或和
（4）和分子或和离子
21. 氧原子的质量数；氧原子的质子数，过氧离子带2个单位负电荷，该粒子由两个氧原子构成，氧元素的化合价为价。
22.
（1）
（2）
（3）

【励志故事】
掩饰错误比错误更可怕
撒谎
大三时，我谋了一份家教的活计，辅导一个叫乐乐的6岁小女孩学习英语，小女孩的母亲是大学讲师。约定每周末下午3点至5点我为乐乐辅导两个小时，每小时15元钱，时间为一年。
一个周六的下午，我午觉睡过了，4点多才匆匆赶到女讲师家。到她家我才发现只有乐乐一个人在家。我问乐乐：“下午只有你一个人在家吗？妈妈呢？”小女孩看到我来很高兴，甜甜地说：“老师下午好，我妈妈出去了，下午只有我自己在家。”我们开始了学习。5点的时候女讲师回来了，她很友好地向我打招呼，并随意地问我几点钟来的。“3点，当然是3点。是吧，乐乐？”我不想给人留一个不守时的印象，再说我已经和她们母女俩相处得很熟了，我拍了拍小女孩的头不经意地说。小女孩很懂事地点了点头，向她妈妈说：“是3点，家教老师来时刚好3点。”
晚饭的时候女讲师很客气地邀我一起吃。晚餐很丰盛，其乐融融，彼此谈得很亲切，有一种家的温暖。可饭后女讲师却对我说：“小贺，有点事想和你商量，我想……中断你对乐乐的辅导。”她说着递给我一个信封，里面装着我4个多月的工资。“为什么？是我教得不好吗？”我很诧异地问。“不是，你教得很好，你是一个难得的好教师。乐乐的英语兴趣和口语提高得很快，真的。很感谢你。这样决定，我很遗憾，但是……你撒了谎，我4点10分才出去，那时候你还没来……”女讲师认真地说。
不就是十几块钱吗？竟没看出她这样一个有知识有身份的人会这么斤斤计较，我这样想，便说：“你少给十几块钱就是了，没关系的。”
“你误解了我的意思。不是钱的问题，而是诚实的问题，你见到了，你撒谎时乐乐也跟着撒了谎，这很可怕。诚实比能力更重要，我这样想……”