2024-2025学年新教材高中化学第四章物质结构元素周期律第一节第1课时原子结构学案新人教版必修1

PAGE8-第1课时原子结构课程目标素养目标1.了解原子的组成，理解质量数的概念以及与质子数、中子数的关系。2．相识原子核外电子的排布规律。1.宏观辨识与微观探析：能从元素和原子、分子水平相识物质的组成、结构、性质和改变，形成“结构确定性质”的观念。2．科学看法与社会责任：具有严谨求实的科学看法和探究未知崇尚真理的意识。授课提示：对应学生用书第61页一、原子的构成1．原子的构成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子：带1个单位正电荷,中子：不带电)),电子：带1个单位负电荷))如碳原子的原子结构模型2．质量数(1)质量数：原子核内全部质子和中子的相对质量取近似整数值后相加所得的数值。(2)构成原子的粒子间的两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②质子数＝核外电子数＝核电荷数。3．原子的表示方法[牛刀小试]1．我国在全球最先发觉自然金属铀。下列对铀元素的一种原子eq\o\al(235,92)U的说法正确的是()A．核电荷数为92 B．质子数为143C．中子数为235 D．核外电子数为235答案：A2．下列关于原子的几种描述中，不正确的是()A．18O与19FB．16O与17O具有相同的电子数C．15N与14N具有相同的质子数D．12C与13答案：D二、原子核外电子的排布1．电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，把电子运动的能量不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。(2)不同电子层的表示及能量关系。各电子层(由内到外)序号(n)1234567符号KLMNOPQ与原子核的距离由近到远能量由低到高2.电子的能量(1)在多电子原子中，电子的能量是不相同的。(2)电子能量与运动的区域。电子能量较低→运动区域离核较近。电子能量较高→运动区域离核较远。3．电子排布的规律(1)电子总是尽可能先从内层排起，当一层充溢后再填充下一层。(2)原子核外各电子层最多容纳2n2个电子。(3)原子最外层电子数不能超过8(K层为最外层时不能超过2)，次外层电子数不能超过18。[牛刀小试]1．排布在下列各电子层上的一个电子，所具有的能量最低的是()A．K层B．L层C．M层D．N层答案：A2．下列关于原子结构的叙述中正确的是()A．全部的原子核都由质子和中子构成B．原子的最外层电子数不超过8C．稀有气体原子的最外层电子数均为8D．原子的次外层电子数都是8解析：A项，H不含有中子；C项，He最外层电子有2个；D项，其次周期元素原子的次外层电子有2个。答案：B授课提示：对应学生用书第62页要点一原子的构成及微粒数目间的关系1．构成原子的粒子eq\a\vs4\al(原子,\o\al(A,Z)X)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子Z→确定元素种类,中子A—Z→确定原子种类)),核外电子Z\o(→,\s\up7(最外层电子))确定元素的化学性质))2．有关粒子间的关系(1)质量关系。①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。②原子的相对原子质量近似等于质量数。(2)电性关系。①电中性微粒(原子或分子)：核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。②带电离子。质子数≠电子数，详细如下表：阳离子(Rm＋)质子数>电子数质子数＝电子数＋m阴离子(Rm－)质子数<电子数质子数＝电子数－m(3)数量关系。原子序数＝质子数。3．符号eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up6(±c))eq\o\al(n±,m)中各个字母的含义[典例1]已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则mgR2－中含有电子的物质的量为()A.eq\f(mM－n,M)mol B.eq\f(M－n－2,Mm)molC.eq\f(mM－n－2,M)mol D.eq\f(mM－n＋2,M)mol[解析]R2－含有的电子数为M－n＋2，mgR2－的物质的量为eq\f(m,M)mol，则mgR2－含有电子的物质的量为eq\f(mM－n＋2,M)mol。[答案]D[题组训练]1．1996年2月，德国某探讨所在高能加速器中，将eq\o\al(70,30)Zn撞入一个eq\o\al(208,)82Pb的原子核并释放出一个中子后，合成一种人造超重元素的原子，该元素原子内中子数为()A．278 B．277C．166 D．165解析：eq\o\al(70,30)Zn＋eq\o\al(208,)82Pb→eq\o\al(277,112)X＋eq\o\al(1,0)n，所以该元素原子内中子数为277－112＝165。答案：D2．已知R2＋核外有a个电子，b个中子。下列表示的R原子符号正确的是()A.eq\o\al(b,a)R B.eq\o\al(a＋b－2,a＋2)RC.eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R D.eq\o\al(a＋b,a－2)R解析：R2＋核外有a个电子，则R原子核外有(a＋2)个电子，即核内有(a＋2)个质子，R的质量数为a＋2＋b。答案：C要点二原子核外电子的排布1．原子结构示意图(1)小圆圈和圆圈内的数字分别表示原子核及核内质子数。(2)弧线表示电子层。(3)弧线上的数字表示该电子层上的电子数，如2．离子结构示意图(1)当主族中的金属元素原子失去最外层全部电子变为离子时，电子层数削减一层，形成与上一周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。(2)非金属元素的原子得电子形成简洁离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。3．10电子和18电子常见微粒总结(1)与氖原子具有相同电子层排布的微粒(10电子微粒)：阳离子Na＋、Mg2＋、Al3＋、H3O＋、NHeq\o\al(＋,4)阴离子F－、O2－、N3－、OH－分子Ne、HF、H2O、NH3、CH4若A、B、C、D均是10电子微粒，它们之间存在如下关系：(2)与氩原子具有相同电子层排布的微粒(18电子微粒)：阳离子K＋、Ca2＋阴离子Cl－、S2－、HS－、Oeq\o\al(2－,2)分子Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、H2O2、F2[典例2](1)某元素原子的核电荷数是核外电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图为________。(2)已知某粒子的结构示意图为回答下列问题：①当x－y＝10时，该粒子为________(填“原子”“阳离子”或“阴离子”)。②当y＝8时，该粒子可能为(填名称)________、________、________、________、________。③写出y＝3与y＝7时的元素最高价氧化物对应的水化物之间发生反应的离子方程式：________________________________________________________________________。[解析](1)设核电荷数＝质子数＝a，元素原子的电子层数为x，最外层电子数为y，依题意：a＝5x，a＝3y，则5x＝3y，x＝3y/5。因原子的最外层电子数不能超过8，即y为1～8的正整数，故仅当y＝5，x＝3时合理，该元素的核电荷数为15，其原子结构示意图为(2)①当x－y＝10时，x＝10＋y，说明核电荷数等于核外电子数，所以该粒子应为原子；②当y＝8时，该粒子应有18个电子，所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子；③y＝3时为铝原子，y＝7时为氯原子，其最高价氧化物对应的水化物分别为氢氧化铝和高氯酸，反应的离子方程式为Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O。[答案](1)(2)①原子②氩原子氯离子硫离子钾离子钙离子③Al(OH)3＋3H＋=Al3＋＋3H2O[题组训练]3．钙原子的原子结构示意图是()答案：D4．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．硼原子和氢原子C．氯原子和碳原子 D．碳原子和铝原子解析：设x、y分别为A原子L、M层电子数，依题意，A、B两原子的电子层结构为：KLMA2xyB22xy＋3B原子的M层至少有3个电子，因而其L层的电子数必定是8个，求得x＝4。对A原子来说，L层有4个电子时只能是最外层，即y＝0，y＋3＝3。因此，这两个原子分别为碳原子和铝原子，D项正确。答案：D授课提示：对应学生用书第63页1．下列粒子的结构示意图，正确的是()解析：Cl的原子结构示意图为；Ar的原子结构示意图为；K的原子结构示意图为答案：A2．下列说法不正确的是()①质子数相同的粒子肯定是同一元素②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不行能一种是分子，另一种是离子③电子数相同的粒子不肯定是同种元素④一种元素不行以形成不同单质⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数A．②④⑤ B．①④⑤C．②③④ D．①②③④⑤解析：粒子包括分子、原子、离子、质子、中子等，质子数相同、中子数不同的同一类原子是同一元素。但质子数相同，若一种是分子而另一种是原子时，则不是同一元素，如H2O、Ne，所以①不正确、③正确。离子形成的缘由是质子总数与电子总数不同，当为分子时，电子数和质子数相等，整个分子不显电性；当为离子时，阳离子：质子总数>电子总数，阴离子：质子总数<电子总数。若分子是由同种元素的原子形成则为单质，在各单质中虽组成元素相同，但每个分子含有的原子数不肯定相同，如O2、O3，金刚石、石墨，红磷、白磷等，所以②正确、④不正确。由于元素的原子还存在同位素，所以元素的相对原子质量不等于某同位素原子的相对原子质量。元素的相对原子质量取整数值也不肯定是质量数，所以⑤不正确。答案：B3．现有bXn－和aYm＋两种离子，它们的电子层结构相同，则a与下列式子有相等关系的是()A．b－m－n B．b＋m＋nC．b－m＋n D．b＋m－n解析：阳离子中：质子数＝核外电子数＋电荷数；阴离子中：质子数＝核外电子数－电荷数，由题意知a－m＝b＋n，则a＝b＋m＋n。答案：B4．在原子的第n电子层中，当n为最外层时，最多容纳电子数与(n－1)层相同；当n为次外层时，其最多容纳的电子数比(n－1)层最多容纳的电子数多10，则n层是()A．N层 B．M层C．L层 D．K层解析：由题意可知第n层肯定不是K层，所以当其为最外层时所容纳电子数为8，所以n－1层为其次层。通过n为次外层时，最多容纳的电子数比(n－1)层多10，可进一步验证n为M层。答案：B5．A＋、B＋、C－、D、E五种粒子(分子或离子)，它们都分别含有10个电子，已知它们有如下转化关系：①A＋＋C－eq\o(→,\s\up7(△))D＋E↑②B＋＋C－→2D(1)写出①的离子方程式：__________________________________________________；写出②的离子方程式：____________________________________________________。(2)除D、E外，请再写出两种含10个电子的分子：___________________________________________________________________________________________________。(3)除A＋、B＋外，请再写出两种含10个电子的阳离子：_______________________。解析：先列出常见的10电子粒子，比照分析找出其转化关系。①分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4。②阳离子：Na＋、Mg2＋、