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第一章原子结构与元素周期律第一节原子结构 德州一中高一化学备课组 引言 通过初中学习同学们已经知道原子是由原子核和核外电子构成的 但原子核是由什么构成的呢 电子在原子核外怎样运动的 元素的性质与原子结构有什么关系 这是本节教学要解决的问题 回顾与思考 1 化学变化的最小粒子是什么 2 原子是由哪两部分构成的呢 有关原子结构的知识是自然科学的重要基础知识之一 原子是构成物质的一种基本粒子 物质的组成 性质和变化都与原子结构密切相关 人们对原子 分子的认识要比对宏观物体的认识艰难得多 因为原子和分子过于微小 人们只能通过观察宏观实验现象 经过推理去认识它们 一般是通过实验事实提出原子和分子的理论模型 如果设想的模型不符合新的实验事实 就必须修正 甚至摈弃旧的模型 再创建新的模型 人们对原子 分子结构认识的过程实际上是根据科学实验不断创立 完善模型的过程 自从19世纪初道尔顿建立原子学说以后 原子是不可分割的最小微粒 在人们脑海中留下深刻的印象 直到发现电子 x射线和放射性现象 人们才舍弃原子不能再分割的传统观念 并进而探讨原子的组成和结构问题 1 那么原子的内部结构究竟是怎样的呢 科学家是怎样探索原子内部结构的呢 2 p2 联想质疑 栏目 观看 粒子散射实验电影 请同学们思考 卢瑟福所作 粒子散射实验为什么是 绝大多数 粒子直线通过 少数 粒子转向 个别 粒子反弹 这一现象说明什么问题 粒子散射实验表明 原子中正电荷占的空间很小 因而 粒子通过金箔时 只有极少部分遇到这种质量较大带正电荷的质点的排斥而折回 这个带正电荷的质点位于原子的中心 就是原子核 而大部分 粒子是直线通过的 说明电子在原子核外 较大 的空间内运动 由于电子很轻 容易被较重的 粒子推开 不会妨碍 粒子的通行 这个实验推翻了原子是一个 实心球 的假设 为现代原子结构理论奠定了基础 卢瑟福通过 粒子散射实验认识了原子核的存在 提出了核式原子模型 原子中心有一个原子核 它集中了原子全部正电荷和几乎全部质量 而带负电荷的电子在核外空间饶核高速运动 你心中的原子结构模型是怎样的 实验 预测 观察 模型 葡萄干布丁 粒子散射 通过转向反弹 核式原子模型 科学家的这些探索过程给你有什么启发 人类在认识自然的过程中 经历了无数的艰辛 才一步一步地走向深入 一步一步接近事物的本质 人类对原子结构的深入认识 都是建立在实验研究基础上的 实验是揭示原子结构的重要手段 汤姆生 卢瑟福 玻尔 海森伯四代师生都是诺贝尔科学奖获得者 正是因为有了他们这样的探索者 正是因为有了他们怀疑科学上的 定论 不迷信权威 向自己的恩师挑战 为科学的发展做出了重要贡献 在他们的身上闪烁着科学探索精神的光辉 1 原子核的构成 一 原子核核素 请同学们阅读教材p2 交流研讨 栏目 据表中的数据 各小组讨论汇报并回答下列问题 1 在原子中 质子数 核电荷数 核外电子数之间存在什么关系 2 原子的质量由哪些微粒决定 3 忽略电子质量 原子的相对质量与质子数 中子数有什么关系 结论 核电荷数 质子数 核外电子数 原子的质量主要由质子和中子决定 3 质子数 z 中子数 n 相对质量 质子数 z 中子数 n 质量数 a 原子的构成 每一个质子带电荷相对质量约为 质子的数目决定中子不带电 相对质量约为原子相对质量为一个质子 中子的 围绕原子核作高速运动 每个电子带电荷 最外层电子数目决定 质量数 定义 核电荷数 z 质量数 a 一般用符号表示一个质量数a为 质子数为z的原子 原子核 核外电子 质子 中子 一个单位正电荷 1 元素的种类 1 一个单位负 1 1836 元素的化学性质 质子数 z 核外电子数 质子数 z 中子数 n 原子核内质子数和中子数取近似整数值的相对原子质量之和 迁移 应用 1 原子的含义 2 和判断它的中子数 核外电子数 2 核素 回顾 元素的种类是由原子核内的质子数决定的 元素是具有相同质子数 核电荷数 的同一类原子的总称 质疑 同种元素原子的质子数相同 那么 中子数是否也相同呢 p4 观察思考 三种不同的氢原子 比较 三种氢原子结构的异同 质疑 它们是不是同一种元素 氢元素的三种核素 核素 人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素 3 同位素 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互为同位素 元素 具有相同质子数 即核电荷数 的同一类原子的总称 核素 人们把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素 同位素性质 a 同位素的化学性质相同 物理性质有一定差别 b 天然存在的同一元素的各同位素所占的原子百分组成不变 应用 金属探伤 消除静电 治疗肿瘤 示踪原子 跟踪研究化学反应 作核燃料 用14c考古 环保治污等 核素 核素 元素 同位素 三者关系 迁移与应用 1 请你描述元素 核素 同位素间关系 同位素 元素 同素异形体的比较 元素的相对原子质量 1 定义 由各种天然核素相对原子量与其原子百分组成计算出的平均值 2 计算式 m m1 n1 m2 n2 m3 n3 同位素cl的相对原子质量为34 969 在自然界占75 77 原子数的百分含量 cl为36 966 在自然界中占24 23 则cl的相对原子质量为 34 969 75 77 36 966 24 23 35 45思考 计算元素的相对原子质量还可以用哪些方法 用质量数代替核素的相对原子质量 求其平均值 下课了 1 在原子中 质子数 核电荷数 核外电子数之间存在什么关系 2 原子的质量由哪些微粒决定 3 忽略电子质量 原子的相对质量与质子数 中子数有什么关系 请同学们阅读教材p2 交流研讨 栏目 据表中的数据 各小组讨论汇报并回答下列问题 根据图表所列数据讨论 结论 核电荷数 质子数 核外电子数 原子的质量主要由质子和中子决定 质子数 z 中子数 n 质量数 a 3 质量数 原子核中质子数核中子数之和称之为质量数 原子核外电子排布 原子结构 第2课时 1 核外电子分层排布 电子按能量高低在核外分层排布 2 排布规律 电子总是尽先排布在能量最低的电子层里 每个电子层最多只能排布2n2个电子 k层为最外层时 最多只能容纳2个电子 其它各层为最外层时 最多只能容纳8个电子 次外层最多不超过18个电子 k l m n o p 2 8 18 32 50 2n2 1 2 3 4 5 6 稀有气体元素原子电子层排布 3 原子结构示意图 原子结构示意图2 4 元素的性质与原子的最外层电子排布的关系 1 元素的化学性质与原子的最外层电子排布密切相关 稀有气体 结构稳定性质稳定 金属较易失电子 非金属较易得电子 2 元素的化合价与原子的最外层电子数的关系 金属单质na mg能分别与非金属单质o2 cl2反应生成氧化物和氯化物 请写出这些氧化物和氯化物的化学式 根据na mg o cl原子在反应中失去或得到电子的数目和该原子的最外层电子数目 推断其氧化物和氯化物中元素的化合价 将结果填入下表 一些元素的原子得失电子的情况 na2o mgo nacl mgcl2 课堂练习1 1 下列原子结构示意图中 正确的是 2 某元素原子的原子核外有三个电子层 最外层有4个电子 该原子核内的质子数为 a 14b 15c 16d 173 下列叙述正确的是 a 电子在原子核外作高速圆周运动b 电子在核外运动并无规律可言c 次外层电子数一定是2或8d 最外层只有一个电子的原子不一定是碱金属元素的原子 b a d 课堂练习2 1 根据下列叙述 写出元素名称并画出原子结构示意图 1 a元素原子核外m层电子数是l层电子数的1 2 2 b元素原子的最外层电子数是次外层电子数的1 5倍 3 c元素的次外层电子数是最外层电子数的1 4 2 x和y是原子序数小于18的元素 x原子比y原子多1个电子层 x原子的最外层中只有1个电子 y原子的最外层电子层中有7个电子 这两种元素形成的化合物的化学式是 答案 1 1 硫284 2 硼23 3 氖282 naf 补充练习1 1 某元素原子核外l层电子数是其它层电子数之和的2倍 则该元素的核电荷数为 a 6b 8c 12d 162 两种元素原子的核外电子层数之比与最外层电子数之比相等 则在核电荷数为1 10的元素中 满足上述关系的元素共有 a 1对b 2对c 3对d 4对3 a元素原子的l层比b元素原子的l层少3个电子 b原子核外电子总数比a原子核外电子总数多5个 则a与b形成的化合物的化学式为 a a2b3b ba2c ab4d b3a2 答案 1 ac2 b3 d 补充练习2 有v w x y z五种元素 它们的核电荷数依次增大 且均小于20 其中x z是金属元素 v和z元素原子的最外层都只有一个电子 w和y元素原子的最外层电子数相等 且w元素原子l层电子数是k层电子数的3倍 x元素原子的最外层电子数是y元素原子最外层电子数的一半 由此可推知 填元素符号 v是 w是 x是 y是 z是 答案 h o al s k 原子的发现史 公元前5世纪 希腊哲学家德谟克利特等人认为 万物是由大量的不可分割的微粒构成的 即原子 1 道尔顿原子模型 1803年 2 汤姆生原子模型 1904年 3 卢瑟福原子模型 1911年 4 波尔原子模型 1913年 5 电子云模型 量子力学模型 1927 1935年 道尔顿原子模型 原子是组成物质的基本粒子 它们是坚实的 不可再分的实心球 汤姆生原子模型