2025届高考化学大一轮复习讲义 第五章 第1讲 原子结构导学案

2025届高考化学大一轮复习讲义第五章第1讲原子结构导学案学习目标1.了解原子的构成，知道原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。2.理解元素、核素、同位素的含义，能举例说明。3.掌握原子核外电子排布的基本规律，能画出1-36号元素的原子结构示意图。4.了解原子结构模型的演变过程，体会科学探究的艰辛与喜悦。核心素养对接1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度认识原子的构成，理解核外电子排布与元素性质的关系。2.证据推理与模型认知：通过对原子结构模型演变的学习，理解科学模型在化学研究中的重要作用，能运用核外电子排布规律解释一些化学现象。3.科学态度与社会责任：认识到科学研究是一个不断修正和完善的过程，培养严谨求实的科学态度。知识梳理与体系构建一、原子的构成1.原子的构成微粒原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。原子核由质子和中子构成。*质子：带一个单位正电荷，相对质量约为1。*中子：不带电，相对质量约为1。*电子：带一个单位负电荷，质量很小，约为质子质量的1/1836，通常忽略不计。2.原子符号与构成微粒间的关系原子符号（AZX）中，A表示质量数，Z表示质子数。*质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)*原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数（对于中性原子而言）*对于阳离子（Mn+）：核外电子数=质子数-电荷数*对于阴离子（Rn-）：核外电子数=质子数+电荷数【思考】：为什么说原子的质量主要集中在原子核上？二、元素、核素、同位素1.元素：具有相同核电荷数（即质子数）的同一类原子的总称。元素的种类由质子数决定。2.核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。例如，氢元素有三种核素：氕（11H）、氘（21H或D）、氚（31H或T）。3.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称为同位素。*特点：*同位素的化学性质几乎完全相同，这是因为它们的核外电子排布相同。*天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。*应用：例如，14C用于考古断代，2H、3H用于制造氢弹，利用放射性同位素释放的射线进行疾病的诊断和治疗等。【辨析】：“元素”、“核素”、“同位素”三者之间有何区别与联系？三、原子核外电子的排布1.核外电子运动特征：质量小、运动空间小、运动速率快，无确定的轨道，无法精确描述其运动轨迹。只能用统计的方法描述电子在核外空间某处出现机会的多少——电子云。2.核外电子排布规律（重点）*能量最低原理：电子总是尽可能地先占据能量最低的轨道，然后再依次进入能量较高的轨道。*泡利不相容原理：每个原子轨道最多只能容纳2个电子，且这两个电子的自旋状态必须相反（通常用“↑”和“↓”表示）。*洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先单独占据一个轨道，而且自旋状态相同。*补充规则：*各电子层最多容纳的电子数是2n²（n为电子层数）。*最外层电子数不超过8个（K层为最外层时不超过2个）。*次外层电子数不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。（注意：这些规则是相互联系的，不能孤立地理解和应用。）3.电子层与能级*电子层（n）：1、2、3、4、5、6、7……对应符号：K、L、M、N、O、P、Q……*同一电子层中，电子的能量也可能不同，又分为不同的能级（亚层），用s、p、d、f等表示。*各电子层包含的能级：K层（n=1）只有s能级；L层（n=2）有s、p能级；M层（n=3）有s、p、d能级；N层（n=4）有s、p、d、f能级……*各能级可容纳的最多电子数：s能级2个，p能级6个，d能级10个，f能级14个……4.核外电子排布的表示方法*原子结构示意图：用小圆圈表示原子核，圆圈内的数字表示质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。例如：钠原子（Na）的结构示意图为：○+11281*电子式：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子最外层电子的式子。例如：氢原子（H·）、氧原子（·O·）*电子排布式：用能级符号表示原子核外电子排布的式子。可以表示为：1s²2s²2p⁶……例如：钠原子的电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s¹简化电子排布式（用稀有气体元素符号加方括号表示内层电子）：[Ne]3s¹*轨道表示式（电子排布图）：用方框（或圆圈）表示原子轨道，用“↑”或“↓”表示电子及自旋状态。例如：氧原子的轨道表示式为：1s:↑↓2s:↑↓2p:↑↓↑↑【练习】：请分别写出8号元素O、17号元素Cl的原子结构示意图、电子排布式（含简化式）和轨道表示式。四、原子结构模型的演变1.道尔顿原子模型（1803年）：原子是不可再分的实心球体。2.汤姆生“葡萄干面包式”模型（1904年）：发现电子，认为原子中存在带负电的电子，原子是一个平均分布着正电荷的球体，电子镶嵌其中。3.卢瑟福核式模型（1911年）：通过α粒子散射实验，提出原子中心有一个带正电的原子核，电子在核外空间绕核运动。4.玻尔量子化模型（1913年）：引入量子化概念，认为电子在原子核外一系列稳定的轨道上运动，这些轨道具有固定的能量（定态）。电子在不同轨道间跃迁时会吸收或释放能量。5.现代量子力学模型（20世纪20年代）：电子云模型，认为核外电子的运动没有确定的轨道，而是在核外空间各处出现的概率不同，可以用电子云描述其运动状态。【感悟】：原子结构模型的每一次演变，都是基于新的实验事实和科学理论的发展。这体现了科学研究的继承性和创新性，以及人类对物质世界的认识是一个逐步深入的过程。思考与讨论1.所有原子的原子核内都含有质子和中子吗？试举例说明。2.为什么原子的核外电子排布要遵循能量最低原理？3.如何理解“电子云”的概念？它是否表示电子真的像云一样弥散在原子核周围？4.核外电子排布规律是绝对的吗？有没有例外情况？（提示：可查阅相关资料了解铬、铜等元素的核外电子排布）方法指导与易错警示1.原子结构示意图的画法：注意圆圈内数字为质子数（即原子序数），而非质量数；弧线从内到外依次表示K、L、M、N……层；各层电子数不能超过该层的最大容纳量，且要符合最外层、次外层等电子数限制。2.电子排布式书写注意事项：*能级符号的顺序应按照能量由低到高排列（可参考构造原理）。*同一能级的电子写在一起，并用数字标明电子数。*简化电子排布式中，方括号内应为上一周期的稀有气体元素符号。3.“8电子稳定结构”的理解：大多数主族元素的原子在形成化学键时，倾向于达到最外层8电子（K层为2电子）的稳定结构。但这并不是绝对的，例如，BeCl₂中的Be最外层为4电子，PCl₅中的P最外层为10电子。4.同位素概念的理解：*前提：质子数相同，中子数不同。*对象：原子（核素）之间。*性质：化学性质几乎相同，物理性质可能不同。典例精析例1已知某元素的一种核素的质子数为Z，中子数为N。下列说法正确的是（）A.该核素的符号可表示为NZZB.该元素的相对原子质量为Z+NC.若碳原子质量为Wg，此核素的质量为(N+Z)WgD.该核素的近似相对原子质量为Z+N解析：A项，核素符号应为AZX，其中A=Z+N，X为元素符号，故A错误；B项，元素的相对原子质量是该元素各种天然同位素相对原子质量的加权平均值，不是某一种核素的质量数，故B错误；C项，此核素的质量数为Z+N，其质量约为(Z+N)×(Wg/12)，故C错误；D项，核素的近似相对原子质量等于其质量数，即Z+N，故D正确。答案：D例2下列关于钠元素的几种微粒的说法中，不正确的是（）①23Na②23Na⁺③24Na④24Na⁺A.①和②互为同位素B.②和④核外电子排布相同C.①和③质量数不同，但属同一种元素D.①和④的化学性质相似解析：A项，同位素是指质子数相同、中子数不同的原子（核素），①是原子，②是离子，二者不互为同位素，A错误；B项，②和④都是钠离子，核外电子数均为10，电子排布相同，B正确；C项，①和③质子数相同（均为11），属于同一种元素（钠元素），质量数分别为23和24，C正确；D项，①是钠原子，化学性质活泼，易失去电子；④是钠离子，化学性质稳定，二者化学性质不同，D错误。答案：AD课后巩固与提升1.完成教材对应章节的练习题。2.整理本讲知识点思维导图，构建知识体系。3.查阅资料，了解更多关于放射性同位素在工业、农业、医疗等领域的应用。4.思考：核外电子排布与元素的化学性质（如金属性、非金属性、化合价等）有何内在联系？（为后续元素周期律的学习做好铺垫）学后反思：_______________________________________________________