《原子结构》教案

PAGE第一节原子结构与元素周期表基础课时18原子结构学习任务1．知道原子的结构及构成原子的粒子间的关系；根据原子核外电子排布规律，能画出1～20号元素的原子结构示意图。培养学生“微观探析与证据推理”的核心素养。2．了解预测、假设、模型等方法在研究原子结构中的作用，培养学生“证据推理与模型认知”的核心素养。一、原子的构成1．构成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子相对质量近似为1，带1个单位,正电荷,中子相对质量近似为1，不带电)),核外电子带1个单位负电荷))2．质量数(1)概念：质子和中子的相对质量都近似为1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫作质量数。(2)关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。3．原子结构模型的演变一种中子数为9的氧原子的质量数为多少？核外电子数为多少？其二价氧离子的质量数为多少？核外电子数为多少？[提示]17,8,17,10(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子呈电中性，其质量主要集中在原子核上。 ()(2)相对原子质量就是质量数。 ()(3)任何粒子的质子数等于电子数。 ()(4)阳离子的质量数等于其中的质子数与中子数之和。 ()[答案](1)√(2)×(3)×(4)√二、原子的核外电子排布1．电子层(1)概念：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层，也称作电子层。(2)不同电子层的表示及能量关系各电子层由内到外电子层数1234567字母代号KLMNOPQ离核远近由近到远能量高低由低到高2.电子分层排布(1)能量最低原理核外电子总是优先排布在能量最低的电子层里，然后再由里往外排布在能量逐步升高的电子层里，即按K→L→M→N……顺序排列。(2)电子层最多容纳的电子数①第n层最多容纳2n2个电子。如K、L、M、N层最多容纳电子数分别为2、8、18、32。②最外层电子数目最多不能超过8个(K层为最外层时不能超过2个)。③次外层最多能容纳的电子数不超过18个。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)原子的核外电子是分层排布的，每层电子数相同。 ()(2)电子的能量按K、L、M层顺序依次升高。 ()(3)原子与相应离子的电子层数相同。 ()(4)任何原子的最外层电子数最多为8。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×有下列示意图，其中表示原子的为________(填序号，下同)，表示阳离子的为________，表示阴离子的为________。[答案]③④①②原子构成粒子及“各数”关系已知原子符号(eq\o\al(A,Z)X)表示质量数为A、质子数为Z的X原子，如eq\o\al(16,)8O、eq\o\al(35,17)Cl，请回答探究。1．eq\o\al(16,)8O和eq\o\al(16,)8O2－中的质子数、中子数、电子数分别为多少？[答案]eq\o\al(16,)8O：8、8、8eq\o\al(16,)8O2－：8、8、102.eq\o\al(39,19)K和eq\o\al(39,19)K＋中的质子数、中子数、电子数分别为多少？[答案]eq\o\al(39,19)K：19、20、19；eq\o\al(39,19)K＋：19、20、183．核内中子数为a的R2－，质量数为b，则mgR2－中含有的质子数、中子数、电子数分别为多少？(列式计算)[答案]eq\f(m,b)×(b－a)NA，eq\f(m,b)×aNA，eq\f(m,b)×(b－a＋2)NA。1．粒子符号(eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up8(±b))eq\o\al(n±,m))中各数字的含义2.“各数”的定量关系(1)电性关系原子：质子数(Z)＝核外电子数阴离子(Rn－)：质子数(Z)＝核外电子数－n阳离子(Rn＋)：质子数(Z)＝核外电子数＋n(2)质量关系：对于原子及相应的离子均满足质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。注意：①并不是所有的原子都是由质子、中子和电子构成，如eq\o\al(1,1)H原子核内无中子。②在原子中，质子数一定等于核外电子数，但不一定等于中子数。③在任何微粒中，质子数都等于核电荷数，但质子数与核外电子数不一定相等，如阴离子(如Cl－)的质子数小于其核外电子数，阳离子(如Na＋)的质子数大于其核外电子数。1．某＋2价阳离子含24个电子，它的质量数为56，则该离子核内中子数是()A．24B．30C．32D．34B[Z＝24＋2，中子数N＝56－26＝30，B项正确。]2．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的ng氧化物中所含质子的物质的量是()A．eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)molB．eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)molD．eq\f(n,A)(A－N＋6)molA[在化学变化中质子、中子均不变，故R2＋的质量数为A，中子数为N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，质子数为A－N。R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO的物质的量为eq\f(n,A＋16)mol。1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子的物质的量为eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol，A项正确。]核外电子排布1．画出O、O2－、Cl、Cl－、K、K＋的结构示意图。2．原子最外层电子数等于次外层电子数的2倍、3倍的元素，分别是什么元素？[答案]碳(C)，氧(O)3．10e－的原子、分子、离子分别有哪些？[答案]Ne；CH4、NH3、H2O、HF；N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋等1．原子核外电子排布规律——“四最”(1)“一个最低”核外电子总是先排布在能量最低的电子层，然后由内向外从能量较低的电子层逐步向能量较高的电子层排布，即排满K层再排L层，排满L层再排M层，依此类推。(2)“三个最多”①各电子层最多容纳的电子数是2n2。如K、L、M、N层最多容纳的电子数分别为2、8、18、32。②最外层电子数最多是8(K层是最外层时，最多是2)。③次外层电子数最多是18。2．原子核外电子排布的表示方法(1)原子结构示意图。①小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核及核内质子数。②弧线表示电子层。③弧线内数字表示该层中的电子数。(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所有电子变为离子时，电子层数减少一层，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单离子时，形成和同周期的稀有气体元素原子相同的电子层结构。3．常见含2e－、10e－、18e－的粒子(1)含有2个电子的粒子：Li＋、Be2＋、H－、He、H2。(2)含有10个电子的粒子分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne阳离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NHeq\o\al(－,2)(3)含有18个电子的粒子分子：Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4等阳离子：K＋、Ca2＋阴离子：P3－、S2－、HS－、Cl－3．核电荷数小于18的某元素X，其原子核外电子层数为a，最外层电子数为2a＋1。下列有关元素X的说法中，不正确的是()A．元素X的原子核内质子数可能为2a2－1B．元素X形成的单质既能作氧化剂又能作还原剂C．元素X形成的简单离子，各电子层的电子数均达到2n2个(n表示电子层数)D．由元素X形成的某些化合物，可能具有杀菌消毒的作用C[核电荷数小于18的某元素X，其原子的电子层数为a，最外层电子数为2a＋1，当a＝1时，最外层电子数为3，不符合题意；a＝2时，最外层电子数为5，质子数为7，符合题意；a＝3时，最外层电子数为7，质子数为17，符合题意，则X可能为N或Cl。a＝2时，质子数为2×22－1＝7，a＝3时，质子数为2×32－1＝17，A项正确；N2和Cl2中N和Cl的化合价为0，处于中间价态，既可升高又可降低，故N2和Cl2既能作氧化剂又能作还原剂，B项正确；若X为Cl，则Cl－的最外层电子数为8，不是2×32，C项错误；Cl形成的化合物HClO可用于杀菌消毒，D项正确。]4．下列粒子的结构示意图正确的是()A[B中粒子结构示意图是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子结构示意图应为，D中K的原子结构示意图应为。]5．与OH－具有相同质子数和电子数的粒子是()A．H2O B．F－C．Na＋ D．NH3B[OH－具有9个质子，10个电子；H2O具有10个质子，10个电子；F－具有9个质子，10个电子；Na＋具有11个质子，10个电子；NH3具有10个质子，10个电子。]1．原子的化学性质主要决定的“数”为()A．质子数 B．质量数C．中子数 D．电子数[答案]D2．电子数为18，中子数为18的R－的质量数为()A．18B．17C．36D．35D[A＝18＋18－1＝35，D项正确。]3．下列说法中正确的是()A．在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核近的区域内运动B．核外电子总是先排在能量低的电子层上，例如只有M层排满后才排N层C．某原子M层电子数为L层电子数的4倍D．某离子的核电荷数与最外层电子数相等的元素为氧元素D[在多电子的原子里，能量高的电子通常在离核远的区域内运动，A项错误；原子核外电子通常先排在能量低的电子层上，但不完全遵循先排满内电子层，再排外电子层的规律，如钾原子的N层上有1个电子，若该电子排在M层上，则M层变为最外层，且有9个电子，不符合最外层电子数不超过8的规律，B项错误；当M层上排有电子时，L层上一定排满了8个电子，而M层最多只能容纳18个电子，C项错误；O2－的结构示意图是，D项正确。]4．下列原子(离子)的结构示意图正确的是()①磷原子②碳原子③钠原子④氧离子A．①②B．②③C．③④D．①④[答案]D5．(素养题)已知A、B、C三种元素的原子中，质子数为A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个。试推断：(1)三种元素的元素符号：A________，B________，C________。(2)画出三种元素的原子结构示意图：A________，B________，C________。[解析]由A元素的原子最外层电子数是次外层电子数的2倍，可知A是碳元素；B元素的原子核外M层电子数是L层电子数的一半，可知B为硅元素；C元素的原子次外层电子数比最外层电子数多1个，且质子数C>B，可知C为氯元素。[答案](1)CSiCl课后训练巩固提升1.任何原子都具有的粒子是()A.质子、中子和电子B.质子和中子C.质子和电子D.中子和电子答案:C解析:一般来说,原子是由质子、中子和电子三种粒子构成的,但有一种原子(1H)的原子核内没有中子,1H原子仅由1个质子和1个电子构成。由此可见任何原子都具有的粒子是质子和电子,而不一定有中子。2.

92235U是一种重要的核燃料,这里的“235A.质子数 B.质量数C.电子数 D.中子数答案:B解析:

92235U中的“2353.现代科技将

84A.42 B.84 C.125 D.209答案:B解析:质子数等于核外电子数,该Po(钋)原子核外电子数是84。4.某元素原子的最外层电子数为次外层电子数的3倍,则该元素原子核内质子数为()A.3 B.7 C.8 D.10答案:C解析:根据原子核外电子排布规律可知,该元素的原子结构示意图为,在原子中,质子数=核外电子数=8。5.核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子相比较,前者下列数据是后者4倍的是()①电子数②最外层电子数③电子层数④次外层电子数A.①④ B.①③④C.①②④ D.②③答案:A解析:核电荷数为16的元素和核电荷数为4的元素的原子的电子数分别是16和4,最外层电子数分别是6和2,电子层数分别是3和2,次外层电子数分别为8和2,A项正确。6.下列说法中错误的是()A.某原子K层上只有一个电子B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍C.某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍D.某离子的核电荷数与最外电子层上的电子数相等答案:B解析:K层、L层、M层上最多能容纳的电子数分别为2、8、18。K层上可排1个电子,也可排2个电子,所以A项有可能;当M层上排有电子时,L层已经排满电子,即排了8个电子,而M层最多可以排18个电子,所以B项错误;符合“某离子M层上和L层上电子数均为K层上电子数的4倍”的离子可以是S2-、Cl-、K+、Ca2+等,C项正确;对D项来说,最外电子层上的电子数可为2或8,核电荷数和最外层电子数均为2的只有He,不符合条件,核电荷数和最外层电子数均为8的为O2-,所以D项有可能。7.下列粒子的结构示意图中,错误的是()A.②③④⑤ B.①④⑤⑥C.①②③⑥ D.①②④⑤答案:D解析:①错误,K层最多容纳2个电子;②错误,Cl的核电荷数为17;④错误,最外层电子数不能超过8个;⑤错误,L层上电子数应为8个,M层上电子数应为5个。8.根据下列粒子结构示意图的共同特征,可把三种粒子归为一类,下列粒子可以归为此类的是()答案:C解析:题干中的三种粒子均为阳离子。A项是Ne原子,B项是S2-,C项是Mg2+,D项是F-。9.已知某粒子的结构示意图为。试回答:(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,粒子可能为(填粒子符号)、、、、。

(3)写出y=3与y=7的原子对应元素的最高价氧化物对应水化物间发生反应的离子方程式:

。

答案:(1)原子(2)ArCl-S2-K+Ca2+(合理即可)(3)Al(OH)3+3H+Al3++3H2O解析:(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,应为有18个电子的粒子,所以可能为氩原子、氯离子、硫离子、钾离子、钙离子等。(3)y=3时为铝原子、y=7时为氯原子,其最高价氧化物对应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。10.用

Z(1)中性原子的中子数:N=。

(2)阳离子的中子数:AXn+共有x个电子,则N=。

(3)阴离子的中子数:AXn-共有x个电子,则N=。

(4)中性分子或原子团的中子数:12C16O2分子中,N=。

(5)A2-原子核内有x个中子,其质量数为m,则ngA2-所含电子的物质的量为。

答案:(1)A-Z(2)A-x-n(3)A-x+n(4)22(5)nm(m-x+解析:(1)N=A-Z。(2)x=Z-n,故N=A-Z=A-x-n。(3)x=Z+n,故N=A-Z=A-x+n。(4)N=(12-6)+2×(16-8)=22。(5)A2-的摩尔质量近似为mg·mol-1,质子数为m-x,故所含电子数为m-x+2,含电子的物质的量为nm(m-x+2)mol选考奠基素养提升1.下列说法正确的是()A.所有原子都是由质子、中子和核外电子构成的B.只要知道粒子的质子数,就一定能确定它是什么元素C.由于质量数=质子数+中子数,所以电子是没有质量的D.分子的质子数等于该分子中各原子质子数之和答案:D解析:一般说来,原子是由质子、中子和核外电子构成的,但是,质量数为1的氢原子,即1H中,中子数为0,也就是说,质量数为1的氢原子中没有中子,A项错误;粒子包括原子、分子(单原子或多原子分子)、离子(单原子或多原子离子)等,B项错误;在计算质量数时,由于电子的质量比质子、中子的质量小得多而被忽略,不是电子没有质量,C项错误。2.在宾馆、办公楼等公共场所,常使用一种电离式烟雾报警器,其主体是一个放有镅24