初中化学九年级上册（人教版）第三单元 原子的结构 知识清单

初中化学九年级上册（人教版）第三单元原子的结构知识清单一、课标导航与核心素养【基础】（一）内容要求1、认识物质是由微观粒子构成的，初步形成基于原子、分子认识物质组成的视角。2、知道原子是由原子核和核外电子构成的，了解核外电子是分层排布的，能够画出1～20号元素的原子结构示意图。3、知道同一元素的原子、离子可以互相转化，初步认识离子的形成过程。4、知道原子可以结合成分子，也可以直接构成物质，体验宏观现象与微观世界的联系。（二）学业要求1、能用原子、分子的观点分析一些简单的宏观现象，如水的蒸发与分解、物质的热胀冷缩等。2、能根据原子的核电荷数（质子数）判断元素种类，能根据原子结构示意图预测元素的化学性质。3、能正确书写常见离子的符号，并能解释离子化合物的形成过程。4、初步建立“结构决定性质，性质决定用途”的化学观念。二、概念辨析与模型建构【重要】（一）原子的构成1、原子定义：原子是化学变化中的最小微粒。在化学变化中，原子不可再分，只能重新组合成新的分子或直接构成新物质。2、原子结构模型演变历程（1）道尔顿实心球模型（19世纪初）：原子是坚硬的、不可再分的实心球体。（2）汤姆孙“葡萄干布丁”模型（1897年）：发现了电子，认为原子是一个带正电的球体，带负电的电子镶嵌在其中。（3）卢瑟福行星模型（1911年）：通过α粒子散射实验（绝大多数α粒子穿过金箔且不改变方向，少数发生偏转，极少数被反弹），推断出原子中存在一个体积很小、质量很大、带正电荷的原子核，电子在核外空间绕核做高速运动。（4）玻尔分层模型（1913年）：电子在原子核外固定的、分层的轨道上运动。（5）量子力学模型（现代）：电子云模型，电子在核外空间出现的概率分布像“云雾”笼罩在原子核周围。3、原子内部粒子及其关系【高频考点】（1）构成：原子由居于中心的原子核和核外高速运动的电子构成。原子核由质子和中子构成（氢原子核例外，只有一个质子，没有中子）。（2）电性关系：质子：每个质子带一个单位正电荷。中子：不带电。电子：每个电子带一个单位负电荷。核电荷数（原子核所带的正电荷数）=质子数=核外电子数（整个原子对外不显电性）。（3）质量关系：质子和中子的质量近似相等，约等于一个碳12原子质量的1/12（即相对原子质量约为1）。电子的质量很小，约为质子质量的1/1836，可忽略不计。因此，原子的质量主要集中在原子核上。相对原子质量≈质子数+中子数。（二）原子的核外电子排布【难点】1、分层排布原理：在多电子的原子里，核外电子的能量不同，能量低的离核较近，能量高的离核较远，通常在离核近的区域运动，在离核远的区域运动。电子在原子核外分层运动，又称为分层排布。2、电子层：科学上用n=1,2,3,4,5,6,7表示离核由近及远的电子层，分别称为K、L、M、N、O、P、Q层。3、排布规律（120号元素）（1）第一层最多容纳2个电子。（2）第二层最多容纳8个电子。（3）最外层电子数不超过8个（若第一层为最外层，则不超过2个）。（4）核外电子总是先排满能量最低的电子层，然后才依次排布在能量稍高的电子层上（由内向外依次排布）。4、原子结构示意图的画法与解读【重要】以钠原子（Na）为例，原子结构示意图为：（此处应为一个圆圈内写+11，弧线上数字2,8,1）解读：（1）圆圈及内数字：“+11”表示原子核及核内有11个质子（带正电）。（2）弧线：“)”表示电子层。（3）弧线上的数字：“2,8,1”表示各电子层上的电子数。（三）离子的形成【热点】1、定义：带电荷的原子或原子团叫做离子。2、形成过程（1）阳离子：原子失去最外层电子（或部分电子）后，核内质子数>核外电子数，带上正电荷。如Na→Na⁺+e⁻（电子）。（2）阴离子：原子得到电子后，核内质子数<核外电子数，带上负电荷。如Cl+e⁻→Cl⁻。3、离子符号的书写【高频考点】（1）先写元素符号。（2）在元素符号的右上角标出电荷量及电性，数字在前（省略“1”时只写正负号），正负号在后。如：Na⁺、Mg²⁺、Cl⁻、O²⁻。（3）若为原子团离子，则整体标出。如：OH⁻、SO₄²⁻、NH₄⁺。4、离子与原子的区别与联系【重要】（1）区别：结构上：原子中质子数=电子数；离子中质子数≠电子数。性质上：原子一般呈电中性，化学性质一般较活泼（稀有气体原子稳定）；离子带电荷，性质相对稳定。表示方法：Na（原子）；Na⁺（离子）。（2）联系：同种元素的原子和离子可以相互转化。阳离子+电子→原子；原子电子→阳离子。（四）相对原子质量【基础】1、定义：以一种碳原子（原子核内有6个质子和6个中子，即碳12）的质量的1/12作为基准，其他原子的质量与这一基准的比值，就是这种原子的相对原子质量。2、公式：Ar=(某原子实际质量)/(碳12原子质量×1/12)3、理解要点（1）相对原子质量是一个比值，不是原子的实际质量，单位为“1”，通常省略不写。（2）相对原子质量与原子的实际质量成正比。（3）从公式可推导：相对原子质量≈质子数+中子数（因为质子和中子的质量都约等于碳12原子质量的1/12）。三、核外电子排布与元素化学性质的内在联系【核心难点】（一）最外层电子数与元素分类1、稀有气体元素（如He，Ne，Ar）（1）结构特点：最外层电子数达到8个（氦为2个）稳定结构。（2）化学性质：极不活泼，很难与其他物质发生化学反应，通常称为惰性气体。2、金属元素（如Na，Mg，Al）（1）结构特点：最外层电子数一般少于4个。（2）化学性质：在化学反应中易失去最外层电子，使次外层变为最外层，从而形成稳定结构，变成阳离子。3、非金属元素（如O，Cl，S）（1）结构特点：最外层电子数一般多于4个。（2）化学性质：在化学反应中易得到电子，使最外层达到8电子稳定结构，变成阴离子。（二）结构决定性质的应用1、元素的化学性质主要取决于原子的最外层电子数（又称为价电子数）。2、同种元素的原子，若最外层电子数相同，则化学性质相似。例如，氟原子（F，最外层7个电子）与氯原子（Cl，最外层7个电子）化学性质相似。3、注意特例：氢原子（H）最外层1个电子，虽属于金属元素结构特征，但它是非金属元素，得失电子情况特殊（可失去一个电子成H⁺，也可得到一个电子成H⁻）。四、离子概念深化与离子化合物初探【拓展】（一）离子的分类1、简单离子：由一个原子得失电子形成的离子。如Na⁺、Mg²⁺、Cl⁻、S²⁻。2、复杂离子（原子团）：由多个原子以共价键结合形成的整体，在化学反应中常作为一个整体参加反应，带电荷。如OH⁻（氢氧根）、NO₃⁻（硝酸根）、SO₄²⁻（硫酸根）、CO₃²⁻（碳酸根）、PO₄³⁻（磷酸根）、NH₄⁺（铵根）。（二）离子化合物的形成（以NaCl为例）1、钠原子（Na）最外层1个电子，不稳定，易失去一个电子，形成Na⁺；氯原子（Cl）最外层7个电子，不稳定，易得到一个电子，形成Cl⁻。2、Na⁺和Cl⁻由于所带电荷相反，通过静电作用结合在一起，形成氯化钠（NaCl）。这种由阴、阳离子相互作用构成的化合物，称为离子化合物。（三）离子符号周围数字的意义辨析【高频考点】1、离子符号前的数字：表示离子的个数。如2Na⁺表示两个钠离子。2、离子符号右上角的数字：表示一个离子所带的电荷数。如Mg²⁺表示一个镁离子带两个单位正电荷。3、元素符号正上方的数字：表示元素的化合价。如Mg表示镁元素的化合价为+2价。注意位置：离子符号右上角，化合价标在正上方。五、重难点突破与思维建构【方法与思维】（一）原子不显电性的微观解释在原子内部，质子数（正电荷总数）严格等于核外电子数（负电荷总数），正负电荷相互抵消，所以整个原子对外不显电性。这一原则是判断微粒是原子还是离子的根本依据。（二）如何快速推算原子中的粒子数1、已知原子种类（如铁原子），查元素周期表得：原子序数（质子数）=26，相对原子质量≈56。2、推算：（1）质子数=原子序数=26。（2）核外电子数=质子数=26。（3）中子数≈相对原子质量质子数=5626=30。3、离子中的粒子数计算【难点】：（1）阳离子：质子数不变，电子数减少。如Mg²⁺，质子数为12，电子数为122=10。（2）阴离子：质子数不变，电子数增加。如S²⁻，质子数为16，电子数为16+2=18。（三）原子结构示意图的画法规范与常见错误纠正1、步骤（1）写出核电荷数（+质子数）。（2）根据电子排布规律，由内向外画出电子层弧线，并标出各层电子数。（3）检查各层电子数是否符合规律，总电子数是否等于质子数。2、易错点（1）漏写“+”号或写错核电荷数。（2）各层电子数计算错误，尤其是第二层超过8个电子，或最外层超过8个电子（19、20号元素最外层为8）。（3）电子层顺序画反，或电子填充顺序错误（如19号钾，应为2，8，8，1，不是2，8，9）。（4）对于原子团，不能画出原子团的结构示意图，只能画单个原子。（四）相对原子质量概念的深度辨析【易错点】1、相对原子质量不是原子的实际质量，而是一个比值，所以没有单位kg或g。2、一种原子只有一个相对原子质量（通常取整数或常用近似值），但该原子的实际质量是一个固定的、极小的值。3、相对原子质量≈质子数+中子数，这个关系是近似的，因为质子和中子的实际质量并不恰好等于碳12原子质量的1/12，且存在质能亏损，但对于初中阶段的计算足够精确。（五）宏观辨识与微观探析的转化思维1、宏观现象：物质的热胀冷缩。微观解释：温度升高，原子（或分子）间的间隔增大，导致体积膨胀；温度降低，间隔减小，体积收缩。原子本身大小不变。2、宏观现象：水电解生成氢气和氧气。微观解释：水分子分裂成氢原子和氧原子，氢原子重新组合成氢分子，氧原子重新组合成氧分子。在此过程中，氢原子和氧原子种类不变，数目不变，但分子的种类发生了变化。3、宏观现象：品红在水中扩散。微观解释：构成品红的微粒（分子或离子）在不停运动，并进入到水分子的间隔中。六、高频考点与题型解码【应考策略】（一）选择题常见考点1、原子结构辨析：原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子构成（注意氢原子无中子）。正确说法判断。2、等量关系：核电荷数=质子数=核外电子数（针对原子）。3、相对原子质量的理解：不是实际质量，是比值，单位是1，近似等于质子数加中子数。4、离子与原子的转化：原子得失电子变成离子，质子数不变，电子层数可能变化（阳离子电子层数减少一层）。5、结构示意图的识别：判断是原子还是离子（依据质子数与电子数关系）；判断是否同种元素（依据质子数相同）；判断化学性质是否相似（依据最外层电子数，稀有气体除外）。6、粒子符号周围数字的含义：如3SO₄²⁻中“3”“4”“2”的意义。（二）填空题与简答题1、书写离子符号：如2个亚铁离子（2Fe²⁺）、硫酸根离子（SO₄²⁻）。2、根据结构示意图写符号：已知圆圈内数字为16，弧线为2，8，6，则该粒子为硫原子（S），若弧线为2，8，8，则该粒子为硫离子（S²⁻）。3、解释现象题：用分子、原子的观点解释水的蒸发和水的分解有什么不同。（三）探究题与信息题1、模型认知题：给出汤姆孙、卢瑟福等原子模型，要求分析其理论依据（如卢瑟福实验中α粒子被反弹说明了什么）。2、类比迁移题：给出一种新粒子（如Po，At）的原子序数，要求画出其原子结构示意图，并推断其化学性质（易得电子还是易失电子）。3、数据分析题：给出几种原子的质子数、中子数、相对原子质量数据，让学生总结规律（如质子数不一定等于中子数；不同原子质子数不同；相对原子质量≈质子数+中子数）。（四）计算题1、基础计算：已知某原子的质子数为a，中子数比质子数多b，求相对原子质量。解：相对原子质量≈a+(a+b)=2a+b。2、综合计算：已知一个碳12原子的质量为mkg，一个铁原子的质量为nkg，求铁原子的相对原子质量。解：Ar(Fe)=n/(m×1/12)=12n/m。（五）易错点警示【★★★★★】1、误认为原子是实心球体，不可再分。纠正：原子由更小的粒子构成，且存在巨大的原子核外空间。2、混淆原子和离子的电子数关系。纠正：原子电子数=质子数；阳离子电子数=质子数电荷数；阴离子电子数=质子数+电荷数。3、相对原子质量的单位遗漏或错用。纠正：相对原子质量无单位，或单位是“1”，不是“克”。4、在结构示意图中，把第二层电子数填成10以上（如钙原子）。纠正：第二层最多8个电子，20号钙原子应为2，8，8，2。5、认为所有原子的原子核都有中子。纠正：普通氢原子（氕）原子核只有1个质子，没有中子。6、混淆离子符号与化合价的标注位置与符号顺序。纠正：离子符号右上角，数字在前正负在后（Mg²⁺）；化合价正上方，正负在前数字在后（Mg）。七、实验与探究拓展【跨学科视野】（一）模拟α粒子散射实验的推理过程1、情景模拟：用一排紧密排列的乒乓球代表金原子中的电子（质量小），用几个铅球放在乒乓球中间代表金原子核（质量大、体积小），用玻璃球代表α粒子。2、现象推理（1）大多数玻璃球直线通过乒乓球阵——说明原子内部大部分是空的（原子核外电子占很大空间，但质量极小）。（2）少数玻璃球方向发生偏转——说明途径了质量比它大的铅球附近，受到了斥力（原子核带正电，α粒子也带正电，同种电荷相互排斥）。（3）极少数玻璃球被反弹——说明正面撞击了质量很大的铅球（原子核质量大，体积小）。（二）跨学科链接：物理与化学的交汇1、物理学科：电荷的作用（同种电荷相斥，异种电荷相吸）、质量与能量、磁场中的粒子运动。2、化学学科：原子结构决定元素性质，物质构成与变化的微观本质。3、科技前沿：扫描隧道显微镜（STM）——人类可以“看到”或移动原子，证实了原子的真实存在，如“扫描隧道显微镜下的硅原子图像”“用48个铁原子排列成的量子围栏”。八、单元整合与思维导图（知识结构化）（一）核心概念网络1、原子构成：质子（+）——决定元素种类。中子（0）——影响原子质量。电子（）——决定化学性质。2、数量关系：原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。相对原子质量≈质子数+中子数。3、变化关系：原子得失电子→离子（阳离子、阴离子）。4、结构决定性质：最外层电子数<4（金属）→易失电子→阳离子。最外层电子数>4（非金属）→易得电子→阴离子。最外层电子数=8（He=2）→稳定→性质不活泼。（二）本单元思想方法总结1、模型法：通过构建原子结构模型，将抽象的微观粒子形象化，便于理解和研究。2、类比法：将原子结构与太阳系、核桃、乒乓球等宏观事物类比，帮助理解各部分关系。3、守恒思想：在化学变化中，原子种类和数目不变，质子数不变。4、辩证思维：原子是化学变化中的最小微粒，但在结构上还可以再分；原子不显电性，但其构成粒子带电。九、分层练习与能力进阶（一）基础巩固（全员达成）1、填空题：在原子中，核电荷数=______数=数。整个原子不显电性的原因是。2、选择题：下列粒子中，质量最小的是（）A.质子B.中子C.电子D.原子核3、简答题：画出氧原子（原子序数8）的原子结构示意图，并说明氧原子在化学反应中易得还是易失电子，形成什么离子？（二）能力提升（优生发展）1、已知某粒子的结构示意图为(+x)28y，当xy=10时，该粒子为______（填“原子”“阳离子”或“阴离子”）。2、有A、B、C、D四种粒子，A原子核外有三个电子层，最外层有7个电子；B离子带2个单位正电荷，核外电子数为10；C原子最外层电子数是第一层的3倍；D原子核内无中子。请写出A、B、C、D四种粒子的符号。3、计算题：已知一个碳12原子的质量为1.993×10⁻²⁶kg，一个铁原子的质量为9.288×10⁻²⁶kg，则铁的相对原子质量是多少？（计算结果保留整数）（三）综合探究（学科素养）阅读材料：1911年，卢瑟福等人用一束带正电的、质量比电子大得多的α粒子轰击极薄的金箔。发现：①大多数α粒子能穿透金箔而不改变原来的运动方向；②一小部分α粒子改变了原来的运动方向；③有极少数α粒子被弹了回来。问题：（1）请你根据上述实验现象，推测金原子内部的结构特点。（2）若改用质量较小的电子束做该实验，推测会发生什么现象？为