原子结构 - 学生版.doc

原子结构一、课前检测1. 原子是构成物质的一种微粒，原子是否可以再分？如果原子可以再分，它是由哪些更小的微粒构成的呢？相对原子质量定义为“某原子的质量与C-12原子质量的1/12的比”。C-12原子指的是什么原子？2. 阅读教材填写下列表格，并尝试找出下列关系：构成原子的微粒及其性质， 构成原子的粒子电子原子核质子中子电性和电量-1+10质量/kg9.10910-311.67310-271.67510-27相对质量1/18361.0071.008.构成原子的微粒之间的数量关系原子质子数（Z）中子数(N)质子数+中子数(A)相对原子质量F91018.998Na111222.990Al131426.982若用X表示元素符号，Z表示原子的质子数，A表示原子的质量数用 表示表格中原子组成分别为： 电性关系： 质量关系： 思考：离子中是否也存在以上关系，请找出离子中的电性和质量关系：二、知识点梳理一、原子结构模型的演变道尔顿原子结构模型汤姆生原子结构模型卢瑟福原子结构模型波尔原子结构模型对于多电子原子，可以近似认为原子核外电子是分层排布的；在化学反应中，原子核不发生变化，但原子的最外层电子会发生变化。二、原子的构成1原子的构成电量相对质量实际体积占据体积原子原子核质子Z+11小小中子N01小小核外电子e-11/1836小相对很大2几个概念：原子质量：即原子的真实质量也称原子的绝对质量。单位 kg 粒子相对质量：注：单位 1（一般不写出）粒子：可以原子、质子、中子、电子、微观粒子质子、中子的相对质量约为1质量数：原子中质量数与质子数得和3. 有关原子结构常用规律总结 质量关系：质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N) 电性关系：原子：核电荷数=质子数=核外电子数 阴离子：质子数=核外电子数电荷数 阳离子：质子数=核外电子数+电荷数 4. 核素、同位素核素：具有一定质子数和一定中子数的某种原子同位素：质子数相同而质量数（或中子数）不同原子的互称H：H H(D) H(T) 氢元素有三种核素，三种核素间互称同位素。元素的相对原子质量：=A1a1%+A2a2%+A1、A2为核素的相对原子质量a1%、a2%为核素的原子百分数或核素原子的物质的量分数三、重难点突破一、原子构成1、表示原子或核素的符号2、构成原子的各微粒的作用 例1 下列物质中，前者属于纯净物，后者属于混合物的是（ ）A.净化后的空气、氧化镁B.水和冰混合、澄清石灰水C.生锈的铁钉、高锰酸钾充分加热后的剩余固体D.氯化钾、液氧解析：净化后的空气只除去了空气中的灰尘等杂质，仍属于混合物，（A）错；水和冰混合，因为只存在一种水分子，是纯净物，只是水和冰的状态不同，澄清石灰水是氢氧化钙Ca(OH)2溶液，属于混合物，（B）符合题意；生锈的铁钉是混合物，液氧是纯净物，（C）、（D）均不合题意。例2已知在相同的温度下，气体分子的运动速度与分子的质量有关，相对分子质量越大，运动速度越慢。在图中，容器A（器壁能允许气体分子通过）里充满了空气，当烧杯中充满氢气，并连续地通入氢气时，导管B处发生的现象是_，产生这种现象的原因是_。解析：题中给出的信息“气体分子的运动速度与分子的质量有关，相对分子质量越大，运动速度越慢”。结合分子运动论知识，分子是在永不停息地做无规则运动，而A筒壁允许气体分子通过，氢气比空气的相对分子质量小，运动速度快，那么单位时间内进入A筒的氢气分子比逸出的空气分子多，使A中的气压大于外界大气压，因此，B管中有水喷出。例3 对相对原子质量的叙述：相对原子质量是以碳原子质量的1/12作为标准的；相对原子质量是以原子核内有6个质子和6个中子的那种碳原子质量的1/12作为标准的；相对原子质量就是以克作单位的一个原子的质量；相对原子质量只是一个比值，它是有单位的；原子中决定相对原子质量的微粒数是质子数和中子数。其中正确的是（ ）A.和 B.和 C.和 D.和解析：原子量不是原子的实际质量，它是有单位的；作为原子量标准的，是原子核内有6个质子和6个中子的那种碳原子（碳-12）质量的1/12，自然界中还存在另一种碳原子，它的原子核是由6个质子和7个中子构成的。这种碳-13原子不能用作原子量标准，叙述笼统地说用碳原子质量的1/12作标准，显然是不正确的；原子的质量集中于原子核，所以，核内质子数和中子数是决定原子量的微粒。所以选项正确的有、。例4 在分子、原子、质子、中子、电子、原子核、离子这些微粒中：（1）能直接构成物质的微粒有_；（2）能保持物质化学性质的微粒有_；（3）显示电中性的微粒有_；（4）带正电的微粒有_；（5）带负电的微粒有_；（6）质量最小的微粒有_；（7）参加化学反应时，一定发生变化的微粒有_；（8）在同一原子里数目相等的是_；（9）质量与氢原子质量近似相等的是_。解析：本题综合考查微观粒子的性质，思考容量大，解题的关键在于把各种微粒性质的异同点搞清楚。（1）能直接构成物质的微粒有分子（如氧气）、原子（如金属铜）和离子（如食盐NaCl）；（2）能保持物质化学性质的微粒当然也包括分子、原子、离子、而分子只是保持物质化学性质的一种微粒；（3）分子、原子不显电性，而中子本身就不带电；（4）质子和原子核带正电荷，离子有阴离子和阳离子之分，其中阳离子带正电荷；（5）电子和阴离子带负电荷；（6）质量最小的微粒应为电子；（7）化学变化时分子一定要解离成原子，再重新结合成其他物质的分子；（8）原子之所以不带电，是因为带正电的质子与带负电的电子数目相等；（9）氢原子的相对质量为1，而中子和质子的相对质量也近似为1。例5 原子R核外有26个电子，核内有30个中子，它的质子数为_相对原子质量约为_。解析：此题是根据原子的核电荷数=质子数=核外电子数，相对原子质量=质子数+中子数，这两个关系。已知R原子核外有26个电子，则核内应有26个质子。又因核内有30个中子，所以相对原子质量约为56。例6 碳-12原子的质量为1.99310-26kg，某原子的相对原子质量是80，则该原子的质量是_kg。解析：本题考查的是原子的质量和相对原子质量关系的计算。解题的关键是要搞清原子的质量和相对原于质量二者的区别和联系。（l）相对原子质量不是原子的实际质量，而是一个比值。（2）相对原子质量的标准是以C-12这种原子质量的1/12，其它原子的质量跟它相比较所得的比值就是该种原子的相对原子质量。 例7 下列关于原子的说法中，正确的是 ( )A. 原子不显电性，说明原子内的质子数等于中子数B. 同种原子内的质子数相同C. 含有相同中子数的原子，一定是同一类的原子D. 原子是最小的粒子解析：原子只是化学变化中的最小粒子，而构成原子的质子、中子和电子都比原子小，故D错。原子之所以不显电性，是由于原子核内的质子数等于核外电子数，故A错。原子的种类由质子数决定，同种原子当然具有相同数目的质子数，而如果只知中子数相同，不知质子数相同，则无法判断是否为同一类原子。故B对C错。例8 某元素一种同位素原子的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是 ( )A.不能由此确定该元素的相对原子质量B.这种元素的相对原子质量为m+nC.若碳原子质量为克；此原子的质量为(m+n)W克D.核内中子的总质量小于质子的总质量解析：本题设置的意图在于考查对相对原子质量的认识。相对原子质量是化学科学中最基本的概念之一，要学会区分元素的相对原子质量与原子的(核素)相对原子质量；同位素的相对原子质量与同位素的质量数等概念的差异性。相对原子质量全称是元素的平均相对原子质量，不是某一个原子的相对原子质量，因此选项B看上去似乎是正确的，实际是错误的。任一原子的质量不可能是碳原子质量与此原子质子与中子数之和的乘积，而且碳原子有多种同位素，选项C中的W是没有被指定的数值，只从这一点来看，选项C也不能成立。题目没有指明是哪种核素，无法确切知道此核内质子数与中子数的相对多少，故选项D也不对。例9 （1）原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星，这与铱(Ir元素的原子核外电子数恰好相等,因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素是,则其核内的中子数是 ( )A.77B.114C.191D.268（2）已知自然界中铱有两种质量数分别为191和193的同位素，而铱的平均相对原子质量为192.22，这两种同位素的原子个数比应为 ( )A.3961B.6139 C.11 D.3911解析：本题将以当年科技界的一个惨痛的焦点问题：“铱星计划”因缺乏市场需求，曲高和寡，不得不宣布破产为背景，对考生进行有关原子结构知识的考查，使学生在解答问题的同时也在深深的思考“科技应如何转化为生产力”，对学生将来进入社会更好的发挥能力起到很好的警示作用。第1问，由质量数质子数中子数得：其核内的中子数19177114，B正确；第2问，常见的解法：设的原子个数百分比为x，则有：191x193（1x）192.22，例10下列说法中肯定错误的是（ ）A.原子K层上只有一个电子B.某原子M层上电子数为层上电子数的倍C.某离子层上和层上的电子数均为层的倍D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等例11已知元素X、Y的核电荷数分别是a和b，它们的离子X m+和Y n- 的核外电子层结构相同，则下列关系式正确的是（ ）A.a=b+m+n B.a=b-m+n C.a=b+m-n D.a=b-m-n例12道尔顿的原子学说曾经起了很大作用。他的学说中，包含有下述3个论点：原子是不能再分的粒子；同种元素的原子的各种性质和质量都相同；原子是微小的实心球体。以现代的观点看，你认为这3个结论中，不确切的是（ ）A. B. C. D.例13今有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰为A原子L层电子数的2倍。A和B分别是（ ）A. 硅原子和钠原子 B.硼原子和氦原子B. C.氯原子和碳原子 D.碳原子和铝原子例14A，B，C三种元素的原子具有相同的电子层数，而且B的核电荷数比A大2，C的质子数比B多4，1molA与水反应，生成1gH2，这时A转化成氖原子电子层结构的离子，试判断A，B，C各是什么元素？解析：由题意可知，A为该题的关键元素，它的阳离子有氖原子的电子层结构，说明A元素原子有三个电子层；又根据A与水反应置换出氢的情况，可计算出A为+1价元素，则确定A为金属钠，B的核电荷数比A大2，推得B为铝，C为氯。例15有A、B、C三种元素，A元素的原子最外层电子数是2，B元素的原子最外层得到2个电子就达到稳定结构，C元素的原子最外层电子数是次外层电子数的3倍。则这三种元素组成的化合物可能是（ ）A.ABC3 B.ABC2 C.ABC4 D.A2BC3解析：依题意，A元素在化合物中呈+2价，B元素最高正价为+6价，但也可能显+4价（如硫元素），C元素为氧。呈-2价，将A、B、C可能存在的化合价代入AD中，A、C各元素化合价代数和为零，则A、C化合物可能存在。四、课堂练习1、已知某元素阴离子Rn-的原子核内的中子数为(A-x+n)，其中A为原子的质量数。则mg Rn-中的电子总数为()A B C D 2、X、Y、Z和R分别代表四种元素，如果四种aXm+、bYn+、cZn-、dRm-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、a-c=m-n B、a-b=n-m C、c-d=m+n D、b-d=n+m3、硼有两种天然同位素510B、511B，硼元素的相对原子质量为10.80，则对硼元素中510B质量百分含量（即质量分数）的判断正确的是 ( )A、20% B、略大于20% C、略小于20% D、80%4、R为短周期元素，其原子所具有的电子层数为最外层电子数的1/2，它可能形成的常见的含氧酸根离子有：R2O42- RO42- R2O32- RO32-。下列判断正确的是 ( )A、若它能形成时，则不可能形成，B、若它能形成时，则还可以形成，C、若它能形成时，则不可能形成D、若它能形成时，则不可能形成5、下列说法正确的是（ ）A.含有相同氧原子数的SO2和CO的质量相等B.等物质的量浓度的NaOH溶液与氨水中的c(OH) 相等C.乙酸分子与甲酸甲酯分子中的共价健数相等D.等温等压下，3mol C2H2(g)和1mol C6H6(g)的密度相等6、已知118号元素的离子aW3+、bX+、cY2、dZ都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是（ ）A、质子数cb B、离子的还原性Y2ZC、氢化物的稳定性H2YHZ D、原子半径XW7、下列反应过程中，同时有离子键、极性共价键和非极性共价键的断裂和形成的反应是（ ）ANH4Cl NH3 + HCl BNH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3C2NaOH + Cl2 = NaCl + NaClO + H2O D2Na2O2 + 2CO2 = 2Na2CO3 + O28、M元素的一个原子失去2个电子，该2个电子转移到Y元素的两个原子中形成离子化合物Z。下列说法正确的是（ ）AZ的熔点较低 BZ可以表示为M2YCZ一定熔于水 DM形成+2价阳离子9、向盛有CuSO4水溶液的试管里加入氨水，首先看到溶液中生成 色沉淀，其化学式为 ，溶液颜色由 色逐渐消失；继续滴加氨水，看到沉淀会逐渐 ，得到 色的透明溶液；再加入适量的乙醇，将析出深蓝色的晶体。加乙醇前的溶液和加乙醇后析出的深蓝色晶体中均含有阳离子的化学式是 。10.下列物质结构图中，代表原子序数从1到10的元素的原子实(原子实是原子除去最外层电子后剩余的部分)，小黑点代表未用于形成共价键的最外层电子，短线代表价键。示例：根据各图表示的结构特点，写出该分子的化学式：A_，B_，C_，D_。11.已知HCN是一种极弱酸，其电离产生的CN-离子能与人体血红蛋白中心离子Fe2+结合，因而有剧毒。通常Fe2+、Fe3+均易与CN-形成络离子：Fe(CN)63-、Fe(CN)64-，其中Fe(CN)63-在中性条件下能发生水解，生成Fe(OH)3。试回答下列问题：写出HCN分子的结构式_,电子式_ _；Fe(CN)63-在中性条件下水解可生成Fe(OH)3,同时还能生成的微粒有_ _、_。12.100多年来科学家没有间断对纯氮物种的研究和发现。第一次是 1772年分离出N2，第二次是1890年合成了重氮离子，1999年是高能氮阳离子，甚至科学家预计能合成N8。1890年合成的重氮离子（N3-）中有一个氮氮三键，请写出其电子式 。经分析，1999年合成的高能氮阳离子中有5个氮原子，它们成V字形，且含有2个氮氮叁键，每个氮原子最外层均达到8电子稳定结构，试推断该离子所带的电荷数为 ，写出其电子式和结构式 。请你预计科学家即将合成的N8的电子式 N8属于 （填写“单质”、“共价化合物”、“离子化合物”）；其含有的化学键有 ；预计它在常温下是 体，熔沸点 ，熔融状态下 （会、不会）导电。五、课堂小结 六、课后作业1.下列四位科学家都对原子结构的认识起到过重要的推动作用，其中首先提出原子核外的电子在一定轨道上运动的是 （）A.汤姆生 B.道尔顿 C.玻尔 D.卢瑟福2.已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。下列原子中，与氧元素原子的化学性质相似的是（）A. Ne B. MgC. SD. C3.1911年，英国物理学家卢瑟福首先提出了带核的原子结构模型，他的学说与现代原子结构学说的相同点是 ，不同点是 。4.在化学反应中，原子核 变化，原子的最外层电子数 变化。活泼金属与活泼非金属发生反应时，活泼金属容易 电子而显 价，活泼非金属容易 电子而显 价。试用原子结构示意图表示出钠原子与氟原子化合成氟化钠的形成示意图： 5. Mg原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价； F原子最外层电子数为 ，反应中容易 个电子而显示 价。在上述过程中，F原子和 Mg原子通过 都形成了8电子稳定结构。试用原子结构示意图表示Mg原子与F原子形成化合物的过程：6. 和Ne原子具有相同电子数的单核微粒有 ，和Ne原子具有相同电子数的多核微粒有 。 7. 有A、B、C、D、E五种元素，它们原子的核电荷数依次递增且均小于18；A原子核内仅有1个质子；B原子的电子总数与D原子的最外层电子数相等；A原子与B原子的最外层电子数之和与C原子的最外层电子数相等；D原子有两个电子层，最外层电子数是次外层电子数的3倍；E元素的最外层电子数是其电子层数的三分之一。（1）试推断它们各是什么元素，写出它们的元素符号：A_、B_、C._、D_、E 。（2）写出A分别与B、C、D所形成化合物的化学式：（3）A、C、D形成的化合物与A、D、E形成的化合物各属于那类物质？写出它们相互反应的化学方程式。8下列符号既能表示一种元素又能表示一个原子，还能表示一种单质的是 （）A. O2 B. Mg C. H D. Ne9俄罗斯科学家最近合成第114号元素的原子，该原子的质量数为289，存在时间达到30s，这项成果具有重要意义。该原子的中子数与电子数之差是 （）A. 61 B. 114 C. 175 D. 289 10下列各组微粒中，核外电子总数相等的是 （）A. Na+和Li+ B. CO和CO2 C. H2O和H3O+ D. NO和CO11通过化学反应不能实现的是 （）A.生成一种新离子 B.生成一种新分子C.生成一种新核素 D.生成一种新单质12据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨3He，每百吨 3He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。地球上，氦元素主要以4He的形式存在。下列说法中正确的是 （） A.4He原子核内含有4个质子 B.3He和4He互为同位素C.3He原子核内含有3个中子 D.4He的最外层电子数为2，故 4He具有较强的金属性13已知aAm+与bBn-具有相同的核外电子排布，则下列关系正确的是 （ ）A. a=b+m+n B. a=b-m+n C. a=b+m-n D. a=b-m-n14某元素X天然存在的一个原子中共有质子、中子、电子共93个，其中35个粒子不带电，则X元素的该原子的相对原子质量约为 （）A. 35 B. 30 C. 64 D. 5815某金属氧化物的化学式为M2O3，电子总数为50，已知氧原子核内有8个中子，M2O3的相对分子质量为102，则M原子核内中子数为 （ ）A. 10 B. 12 C. 14 D. 2116填写下表中的空格：4019提高1. 元素的种类和原子的种类 （ ）A前者大B后者大C相等 D不能确定2. 用化学方法不能实现的是 （ ）A生成一种新分子B生成一种新离子C生成一种新原子D生成一种新单质3. 1999年度诺贝尔化学奖授予开创“飞秒（1015s）化学”新领域的科学家泽维尔，诺贝尔奖委员会对该技术的评语是：“使运用激光光谱技术观测化学反应时分子中原子运动成为可能”。你认为该技术不能观测到的是 （ ） A原子中原子核的内部结构B化学反应中原子的运动C化学反应中生成物粒子的形成D化学反应中反应物粒子的分解4.已知最外层电子数相等的元素原子具有相似的化学性质。氧元素原子的核外电子分层排布示意图为，下列原子中，与氧元素原子化学性质相似的是 （ ） 氖 碳 镁 硫 A B C D5.（2005年高考全国卷II）分析发现，某陨石中含有半衰期极短的镁的一种放射性同位素28Mg，该同位素的原子核内的中子数是 （ ）A12 B14 C16 D186. （2005年高考上海卷）据报道，科学家已成功合成了少量N4，有关N4说法正确的是 （ ）AN4是N2的同素异形体 BN4是N2的同种物质C相同质量的N4和N2所含原子个数比为1:2 DN4的式量是56g7.（2005年高考广东卷）Se是人体必需微量元素，下列关于说法正确的是 （ ）A互为同素异形体 B互为同位素C分别含有44和46个质子 D都含有34个中子8. 已知自然界氧的同位素有16O，17O，18O，若氢的同位素有H、D，从水分子的原子组成来看，自然界的水一共有 （ ）A 3种 B 6种 C 9种 D 12种9. 在离子 RO3n- 中, 共有 x 个核外电子, R 原子的质量数为 A, 则 R 原子核内含有的中子数目是 （ ） A. Ax+n+48 B. Ax+n+24C. Ax-n24 D. A+