九年级化学（人教版）上册学案：3.2 原子的结构、离子

3.2.1原子的结构、离子考点精讲原子的结构1. 原子的结构明原子的可分性。图3-3原子结构模拟图2. 原子中核电荷数、质子数与核外电子数的关系(1)核电荷数指的是原子核所带的正电荷数，由于原子核是由质子和中子构成的，每个质子带一个单位的正电荷，中子不带电，所以原子的核电荷数等于质子数。(2)原子不显电性，每个质子带一个单位正电荷，每个电子带一个单位负电荷，所以质子数等于核外电子数。(3)所以：质子数=核电荷数=核外电子数3. 原子种类的区分原子种类质子数中子数核外电子数氢101碳666氧888钠12镁121212氯171817从上表可以得到如下结论：(1)不同种类的原子，质子数不同； (2)同一个原子中，质子数不一定等于中子数；(3)不是所有的原子都有中子；(4)质子数决定原子种类。【典型例题】下列关于原子构成的说法正确的是（）A．任何原子都含质子、中子和电子 B．原子核内质子数一定等于中子数 C．原子不带电是因为原子中不存在带电粒子 D．任何原子质子数都等于电子数【答案】D【解析】A.并不是所有的原子中都含有中子，如氢原子中没有中子，选项说法错误；B.原子核内质子数不一定等于中子数，选项说法错误；C.在原子中，质子和电子都带电，因为质子数一定等于核外电子数，所以原子不显电性，选项说法错误；D.任何原子质子数都等于电子数，选项说法正确。故选：D。【举一反三】1．同一原子中，其数目不一定相同的是（）A．核电荷数和中子数 B．核电荷数和核外电子数 C．核电荷数和质子数 D．核外电子数和质子数【答案】A【解析】在原子中，核电荷数＝质子数＝核外电子数，与中子数没有必然联系。分析四个选项可知，A选项符合题意。故选：A。2．原子是构成物质的一种重要微粒。下列有关原子的说法中正确的是（）A．原子的质量主要集中在原子核上 B．相同的原子无法构成不同的分子 C．温度升高，温度计内汞柱液面上升说明汞原子体积变大 D．原子呈电中性是因为原子中质子数与中子数相等【答案】A【解析】A.原子的质量主要集中在原子核上，故A正确；B.相同的原子可以构成不同的分子，例如氧分子和臭氧分子，故B错；C.温度升高，温度计内汞柱液面上升说明汞原子间隔变大，故C错；D.原子呈电中性是因为原子中质子数带的正电荷数等于核外电子所带的负电荷数，故D错。故选：A。3．如图为某原子结构模型的示意图，其中A.B.c是构成该原子的三种不同粒子，下列说法正确的是（）A．决定该原子种类的粒子是b B．原子中a与b的数目一定相同 C．原子中b与c的数目相加近似等于相对原子质量 D．原子中a与c的质量近似相等【答案】C【解析】由图示可知a代表电子，b代表中子，c代表质子。A.质子数决定原子的种类，所以决定该原子种类的粒子是c，故A错误；B.质子数和中子数不一定相等，质子数等于电子数，所以在原子中电子数和中子数不一定相等，原子a中与b的数目不一定相同，故B错误；C.原子的质量主要集中在原子核上，相对原子质量＝质子数+中子数，故C正确；D.电子的质量很小可以忽略不计，质子的质量比电子质量大很多，故D错误。故选：C。【技巧方法】1．关于原子结构：①原子核位于原子中心，绝大多数由质子和中子构成（有一种氢原子的原子核内只含1个质子，无中子），体积极小，密度极大，几乎集中了原子的全部质量，核外电子的质量很小，可以忽略不计。②每个原子只有一个原子核，核电荷数（核内质子数）的多少，决定了原子的种类。③在原子中：核电荷数=质子数=核外电子数。④原子核内的质子数不一定等于中子数，如钠原子中，质子数为11，中子数为12。⑤并不是所有的原子中都有中子，如有一种氢原子中就没有中子。2．原子变为离子时，质子数、元素种类没有改变；电子数、最外层电子数发生了改变。3．判断是否为稳定结构：最外层电子数为8（一个电子层时为2）个电子的是相对稳定结构。4．判断化学性质是否相似：最外层电子数（只有一个电子层的除外）相同的粒子，化学性质相似。【针对训练】1．道尔顿、汤姆生和卢瑟福等科学家对原子结构进行了不断探索。下列叙述正确的是（）①原子由原子核和核外电子构成；②原子的质量主要集中在原子核上；③原子核在原子中所占的体积极小。A．①② B．①③ C．②③ D．①②③【答案】D【解析】①原子由位于中心的原子核和周围的核外电子构成的，故说法正确。②原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量很小，可以忽略不计，故说法正确。③原子核在原子中所占的体积极小，故说法正确。故选：D。2.原子中决定相对原子质量大小的是（）A．质子数和中子数 B．质子数和电子数C．中子数和电子数 D．核电荷数和电子数【答案】A【解析】原子由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成，电子的质量很小，可以忽略不计，故原子中决定相对原子质量大小的是质子数和中子数。故选A。3.锌是人体必需的微量元素。一种锌原子的原子核内有30个质子，36个中子，则该原子核外电子数为（）A．4 B．30 C．36 D．66【答案】B【解析】在原子中，原子序数=质子数=核电荷数=核外电子数，已知一种锌原子，原子核内有30个质子，因此该原子的核外电子数为30。故选：B。4.一种锶原子的相对原子质量为88，其中子数为50，则这种锶原子的核外电子数为（）A．38 B．50 C．88 D．138【答案】A【解析】已知一种锶原子的相对原子质量为88，其中子数是50，根据相对原子质量=质子数+中子数，则质子数为88-50=38；因为原子中：核电荷数=核内质子数=核外电子数，这种锶原子的核外电子数为38。故选A。【点睛】在原子中：核电荷数=核内质子数=核外电子数、相对原子质量=质子数+中子数。原子核外电子的排布1. 基本概念子在不同的电子层上分层运动。(2)离原子核最近的电子层为第1层，次之为第2层，依次类推为第3.4.5.6.7层，也可以用字母表示，依次为K、L、M、N、O、P、Q。2. 核外电子排布规律电子层上。(2)每层最多容纳2n2个电子，最外层不能超过83. 原子结构示意图(2)常见原子结构示意图4. 原子结构与性质的关系惰性气体原子最外层电子数为8（只有一层时为2）时，为相对稳定结构，化学性质稳定。(2)当原子最外层电子数小于4时，该原子易失去最外层的电子；当原子最外层电子数大于4时，该原子易得电子，从而达到8电子稳定结构4容易失电子。最外层电子数最外层电子数【典型例题】如图为钠原子的结构示意图，从图中可获得的正确信息是（）A．钠原子核内质子数为11，中子数为0，核外电子数为11B．钠原子核外第一层上有1个电子C．钠原子的相对原子质量为23D．钠原子在化学反应中容易失去1个电子【答案】D【解析】A.由钠原子的结构示意图可知，钠原子核内质子数为11，原子中质子数=核外电子数=11，但无法确定中子的数目，选项说法不正确；B.由钠原子的结构示意图可知，钠原子核外第一层上有2个电子，选项说法不正确；C.相对原子质量=质子数+中子数，由选项A分析可知，由于无法确定中子的数目，所以钠原子的相对原子质量无法从图中的数据中确定，选项说法不正确；D.由钠原子的结构示意图可知，钠原子的最外层电子数为1，小于4，在化学反应中容易失去1个电子，选项说法正确。故选D。【举一反三】1．如图是某粒子的结构示意图，下列有关该粒子的叙述中，错误的是（）A．该粒子原子核内有8个质子 B．该粒子的核外电子能量相同C．该粒子表示的是氧原子 D．该粒子呈电中性【答案】B【解析】A.原子结构示意图中，圆圈内的数表示原子核内的质子数，所以由图可知，该粒子原子核内有8个质子，选项正确；B.多电子的原子中，能量不同的电子分布在不同的电子层中，由图可知，该粒子有2个电子层，则其核外的电子的能量不相同，选项错误；C.由图可知，该微粒核内的质子数与核外的电子数相同，表示原子，其核内质子数为8，为氧元素，即该粒子表示的是氧原子，选项正确；D.由图可知，该微粒核内的质子数与核外的电子数相同，则质子与电子所带电荷数量相同，电性相反，相互抵消，所以该粒子呈电中性，选项正确，故选B。2．某元素的一种粒子的结构示意图为：，下列说法中，错误的是（）A．该粒子属于原子B．该元素的原子在化学反应中易失电子形成阴离子C．该元素的1个原子含有12个电子D．该元素的原子核内有12个质子【答案】B【解析】A.质子数＝核外电子数＝12，为原子，故选项说法正确；B.最外层电子数为2，在化学反应中易失去2个电子而形成阳离子，故选项说法错误；C.原子结构示意图中，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层上的电子数，该元素的1个原子含有2+8+2＝12个电子，故选项说法正确；D.原子结构示意图中，圆圈内数字表示核内质子数，该元素的原子核内有12个质子，故选项说法正确。故选B。3．下图是五种原子的结构示意图，根据图示。回答下列问题：氦（He）氧（O）氖（Ne）镁（Mg）氯（Cl）（1）氧原子的核内质子数是_____。（2）镁原子在化学反应中容易_____（填“失去”或“得到”）2个电子。（3）镁原子和氯原子有相同的_____（填序号）。①质子数②电子数③电子层数④最外层电子数（4）上述五种原子达到稳定结构的是_____（填名称）。【答案】8失去③氦原子、氖原子【解析】（1）在原子结构示意图中，圆圈内的数字表示质子数，故氧原子的核内质子数是8；（2）由原子结构示意图可知，镁原子的最外层电子数为2，小于4，在化学反应中，容易失去2个电子；（3）由图可知，镁原子和氯原子的质子数不同，镁原子质子数是12，氯原子质子数是17，电子数不同，镁原子电子数是12，氯原子电子数是17，电子层数相同，都是3，最外层电子数不同，镁原子最外层电子数是2，氯原子最外层电子数是7，故填：③；（4）由图可知，氦原子的最外层电子数是2，但是只有一个电子层，达到了相对稳定结构，氖原子的最外层电子数是8，达到了相对稳定结构。【技巧方法】1．道尔顿：提出近代原子学说，对化学的发展起着十分重要的作用。有“原子之父”的美誉。主要观点：①原子是不能再分的粒子；②原子是微小的实心球体。原子模型：铅球模型。2．汤姆森：发现了电子的存在，认为原子是可分的。主要观点：在球体内充斥着正电荷，电子镶嵌其中。原子模型：西瓜模型或叫“葡萄干布丁”原子模型。3．卢瑟福：通过α粒子轰击金箔实验，观察到绝大多数α粒子通过，一少部分α粒子方向发生了偏转，极少数的粒子被反弹。实验解释：绝大多数α粒子通过，说明原子中存在着很大的空间，是电子的运动空间。一少部分α粒子方向发生了偏转，说明原子核带正电。极少数的α粒子被反弹，说明原子核体积小，质量大。原子模型：行星模型。卢瑟福的原子模型的主要观点：原子是原子核和核外电子两部分构成。原子核：处于原子中心、带正电荷、质量占原子绝大部分、体积非常小（如原子为10层大楼大小，原子核约为樱桃大小）。核外电子带负电荷、质量可以忽略、运动空间相对较大、时刻围绕原子核在做高速运转。4．原子和分子学说（意大利物理学家、化学家阿伏加德罗提出）的提出奠定了近代化学基础。随着科学技术的发展人们对原子的结构的认识是逐渐发展的。【针对训练】1．从下图所示的两种微粒结构示意图中，所获取信息正确的是（）A．①表示的微粒有10个质子 B．②表示离子C．它们的核外电子层数相同 D．它们属于同种元素【答案】C【解析】A.质子数等于原子序数等于核外电子数，①表示的微粒有8个质子，故A错误；B.微粒②质子数等于核外电子数为原子，故B错误；C.两微粒核外都有两层电子，核外电子层数相同，故C正确；D.同种元素的微粒具有相同的质子数，而图中两微粒质子数不相等，因此，不属于同种元素，故D错误；故选：C2．下图是几种微粒的结构示意图，下列说法错误的是（）A．属于同种元素的微粒是③⑤ B．化学性质相似的原子是②③C．具有稳定结构的原子是⑤ D．在化学反应中容易失电子的原子是①【答案】C【解析】A.元素的种类是由质子数（核电荷数）决定的，属于同种元素的粒子是③⑤，故选项说法正确；B.元素的化学性质是由最外层电子数决定的，一般情况时，最外层电子数相等元素的化学性质相等，题中是化学性质相似的原子，所以化学性质相似的原子是②③，故选项说法正确；C.⑤中的质子数不等于核外电子数，不属于原子，最外层电子数为8（核外只有一层时，最外层电子数为2）的结构是相对稳定结构，具有稳定结构的原子是④，故选项说法错误；D.①的最外层电子数是1，小于4，在化学反应中失去电子而形成阳离子，故选项说法正确。故选C。3．下列有关粒子结构示意图的说法，正确的是（）A．①和②的化学性质相似B．③④⑥对应的元素位于同一周期C．①③④具有相对稳定结构D．③属于阴离子【答案】C【解析】A.①中原子的最外层电子数为2，但其核外只有一个电子层，属于稀有气体元素的原子，化学性质稳定；②的最外层电子数为2，在化反应中易失去2个电子而形成阳离子；尽管两者最外层电子数相同，但它们化学性质不相似，此选项错误；B.③的质子数为11，核外电子数为2+8=10＜11，故③表示的是离子，则③对应元素原子的核外有三个电子层，位于第3周期，④⑥对应元素原子的核外有2个电子层，位于第2周期，此选项错误；C.①只有一个电子层，最外层有2个电子，③④的最外层电子数是8，都具有相对稳定结构，此选项正确；D.在③中，质子数=11，核外电子数数=10＜11，是原子失去1个电子形成的阳离子，此选项错误。故选C。离子1. 离子的形成(1)最外层电子数大于4个的原子为了达到稳定结构就很容易得到电子，得电子后变成了离子。则质子数＜核外电子数，从而原子带上了负电，其结构示意图如图所示：(2)4正电，如图所示：2. 离子的定义(1)离子：带电荷的原子或原子团，如Cl、Cu2+、SO42-个整体参与反应，常见的原子团离子如下表所示：符号OH+NOCOSONH名称氢氧根硝酸根碳酸根硫酸根铵根3. 离子的分类与书写(1)离子的形成与分类①表示方法：在元素符号（或原子团）的右上角标明离子所带的电荷，数值在前，正、负号1个单位的正电荷或1离子：Na+、Mg2+、Al3+等；阴离子：Cl、SO42-等。②含义：镁离子（Mg2+）中数字“2”的意义表示一个镁离子带两个单位的正电荷。【典型例题】镁原子和镁离子相比较，结构上的区别是（）A．质子数不同 B．核外电子数不同 C．相对原子质量不同 D．中子数不同【答案】B【解析】A.镁原子最外层有2个电子，化学反应中易失去2个电子成为镁离子，镁原子和镁离子属于同种元素，故核内质子数一定相同，故A错误；B.镁原子最外层有2个电子，化学反应中易失去2个电子成为镁离子，所以镁原子失去电子形成镁离子，电子数一定不同，故B正确；C.镁原子失去电子形成镁离子，电子的质量可以忽略不计，故相对原子质量相同，故C错误；D.镁原子失去电子形成镁离子，原子核不变，故中子数不变，故D错误。故选：B。【举一反三】1．下列对分子、原子、离子的认识正确的是（）A．原子核一定由质子和中子构成 B．离子中核电荷数一定等于电子数 C．原子核的质量约等于电子的质量 D．原子得失电子后形成离子【答案】D【解析】A.原子核是由质子和中子构成的，但原子核中不一定有中子，如氢原子核内没有中子，选项说法错误；B.离子是由原子得失电子后形成的，所以离子中核电荷数一定不等于电子数，选项说法错误；C.原子核的质量约等于质子和中子的质量之和，电子的质量忽略不计，选项说法错误；D.原子得失电子后形成离子，选项说法正确。故选：D。2．如图是四种粒子的结构示意图。下列说法错误的是（）A．①②③④均达到稳定结构 B．④表示Cl﹣ C．②③属于同种元素 D．③④可形成化合物NaCl【答案】C【解析】A.①只有一个电子层，电子数为2，②③④最外层电子都为8，都具有相对稳定结构，故正确；B.④中质子数＝17＜核外电子数＝18，属于阴离子，离子符号为Cl﹣，故正确；C.决定元素种类的是核内质子数，②③属于不同的元素，故错误；D.③表示的是钠离子，④表示氯离子，③④可形成化合物NaCl，故正确；故选：C。3．下列有关微粒的说法正确的是（）A．核电荷数：Fe2+＞Fe3+ B．原子得失电子变为离子电子层数不一定变化 C．Mg2+的核外电子排布和Ne原子相同，属于第二周期元素 D．所有原子都是由质子、中子和电子构成【答案】B【解析】A.亚铁离子是由铁原子失去2个电子后形成的，铁离子是由铁原子失去3个电子形成的，质子数没有发生改变，所以核电荷数没有发生改变，即核电荷数：Fe2+＝Fe3+，选项说法错误；B.原子得失电子变为离子，电子层数不一定变化，如氯原子的核外有3个电子层，其最外层有7个电子，在化学反应中易得到1个电子，形成最外层有8个电子的氯离子，氯离子的核外也是3个电子层，选项说法正确；C.镁离子是由镁原子失去最外层的2个电子后形成的，镁原子的核外有3个电子层，其位于第三周期，选项说法错误；D.原子是由质子、中子和电子构成的，但并不是所有的原子内都有中子，如氢原子内没有中子，选项说法错误。故选：B。【针对训练】1．元素X的核电荷数为a，它们的阳离子Xm+与元素Y的阴离子Yn﹣的电子层结构相同，则元素Y核电荷数为（）A．m+n+a B．m﹣n﹣a C．a﹣m﹣n D．m+n﹣a【答案】C【解析】由于X的核电荷数为a，Xm+的是失去m个电子才变成离子的，所以电子数为a﹣m，Yn﹣的电子数也是a﹣m，但是Yn﹣得到n个电子才是a﹣m的，所以Y的质子数（即核电荷数）是：a﹣m﹣n。故选：C。2．树林中含有抗氧化防衰老的负氧离子。一种负氧离子（O2﹣）的一个原子团是由一个O2分子俘获了空气中一个自由电子形成的微粒，每个O2﹣中共含有的电子数为（）A．8 B．9 C．16 D．17【答案】D【解析】每个氧原子含有8个质子，核外有8个电子，所以每个负氧离子含有17个电子，故选：D。3．下列有关分子、原子和离子的表述错误的是（）A．湿衣服晾干是分子运动的结果B．把液化气压缩进钢瓶是分子体积变小的结果C．铝原子的结构示意图：D．钠离子中：质子数＞核外电子数【答案】B【解析】A.试衣服晾干是因为水分子运动到空气中了，表述正确，不符合题意；B.把液化气压缩进钢瓶不是分子体积变小，而是分子间隔变小的结果，表述错误，符合题意；C.铝是13号元素，该原子中核内质子数=核外电子数=13，第一层2个电子，第二层8个电子，最外层3个电子，表述正确，不符合题意；D.钠离子是由钠原子失去1个电子得到的，钠原子与钠离子的质子数相等都为11，而钠离子中核外电子数为10，表述正确，不符合题意。故选B。4．下面是五种粒子的结构示意图：（1）图中共有____种元素的粒子，达到稳定结构的有____（填序号）。（2）图中表示的阳离子是____（用离子符号表示，下同），表示的阴离子是_____。（3）某粒子的结构示意图为，当a=___时，该粒子是原子；当a＝11时，该粒子的符号为____。【答案】4BCEMg2+Cl-10Na+【解析】（1）图中有17.12.18.11四种质子数，共有四种元素，最外层电子数为8的结构是相对稳定结构（只有一个电子层是2），BCE最外层都是8个电子，达到稳定结构。（2）图中B质子数为12，大于核外电子数10，属于阳离子，此粒子失去最外层的2个电子，形成带两个单位正电荷的镁离子，离子符号为Mg2+；图中E质子数为17，小于核外电子数18，属于阴离子，此粒子得到1个电子，形成带一个单位负电荷的氯离子，离子符号为Cl-。（3）当质子数=核外电子数时，表示原子，a=2+8=10。当a＝11时，大于核外电子数10，属于阳离子，此粒子失去最外层的1个电子，形成带一个单位正电荷的钠离子，离子符号为Na+。5．如图为某粒子的结构示意图，请回答下列问题。（1）若m=13，则该粒子所对应的元素符号为_____；（2）若m=17，n=8，则该粒子是_____（填序号）。①原子②阳离子③阴离子（3）若该粒子处于稳定状态，且带两个单位的负电荷，则该粒子的化学符号为_____；（4）若该粒子是原子，且化学性质与氮元素的原子化学性质相似，则m=_____。【答案】Al③S2-15【解析】（1）若m=13，该粒子核外有三个电子层，所以n=3，则该粒子所对应的元素为铝，铝的元素符号为Al。（2）若m=17，n=8，核外电子数为18，大于质子数，则该粒子是阴离子；故填：③。（3）若该粒子处于稳定状态，则n=8，且带两个单位的负电荷，则m+2=2+8+8，m=16，则该粒子为硫离子，化学符号为S2-；（4）若该粒子是原子，则m=2+8+n，且化学性质与氮元素的原子化学性质相似，则n=5，则m=2+8+5=15。相对原子质量1. 构成原子的微粒的质量构成原子的三种微粒的质量如下表所示：粒子种类质量质子1.6726×10-27kg中子1.6749×10-27kg电子质子质量的1/1836由表可知，1个氢原子的质量为1.67×10-27kg，1个氧原子的质量为2.657×10-26kg。由于原子质量数值太小，书写和使用都不方便，所以采用相对质量。2. 相对