苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 人类对原子结构的认识学案及答案

这是一份苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 人类对原子结构的认识学案及答案，共14页。

2．了解原子的构成。
3．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数量关系。
4．了解原子核外电子排布规律。
图说考点
学业基础——自学·思记·尝试
[新知预习]
一、原子结构模型的演变
1．古希腊原子学说
万物由1 、2 的原子构成，原子的3 和
4 是万物变化的根本原因。
2．道尔顿原子学说
19世纪初，道尔顿认为，物质由原子组成，原子不能被创造，也不能被毁灭，在化学变化中不可5 。
3．汤姆生原子结构模型
1897年，汤姆生发现原子中存在6 ，并提出了一个“7 ”的原子结构模型。
4．卢瑟福原子结构模型
原子由8 和9 构成， eq \(□,\s\up1(10)) 带正电荷， eq \(□,\s\up1(11)) 带负电荷，在 eq \(□,\s\up1(12)) 周围做高速运动。
5．玻尔原子结构模型
原子核外，电子在一系列稳定的 eq \(□,\s\up1(13)) 上运动，每个 eq \(□,\s\up1(14)) 都有一个确定的能量值。
6．现代原子结构学说——电子云模型
原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理，必须用 eq \(□,\s\up1(15)) 方法描述核外电子的运动。
二、原子的构成
1．构成原子的粒子之间的关系
（2）核电荷数＝ eq \(□,\s\up1(16)) ＝ eq \(□,\s\up1(17)) ＝原子序数；质量数（A）＝ eq \(□,\s\up1(18)) 。
（3）粒子符号中各数字的含义如下：
2．核素和同位素
（1）核素：具有一定 eq \(□,\s\up1(19)) 和一定 eq \(□,\s\up1(20)) 的一种原子。
（2）同位素： eq \(□,\s\up1(21)) 相同， eq \(□,\s\up1(22)) （或 eq \(□,\s\up1(23)) ）不同的核素之间互称为同位素。
三、原子核外电子排布
1．原子核外电子排布
（1）对于多电子原子可以近似认为电子在原子核外是 eq \(□,\s\up1(24)) 排布的。
（2）原子结构示意图：
如氧原子和氩原子的结构示意图分别为：
O： eq \(□,\s\up1(28)) ；Ar： eq \(□,\s\up1(29)) 。
2．元素的化学性质与原子核外电子排布的关系
（1）化学反应的特点：原子核不发生变化，但 eq \(□,\s\up1(30)) 可能发生变化。
（2）化合价和核外电子排布的关系
①活泼金属原子最外层电子数较少，在反应中，一般 eq \(□,\s\up1(31)) 电子，表现 eq \(□,\s\up1(32)) 化合价。
②活泼非金属原子最外层电子数较多，在反应中，一般 eq \(□,\s\up1(33)) 电子，表现 eq \(□,\s\up1(34)) 化合价。
[即时自测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）道尔顿提出原子学说。（ ）
（2）卢瑟福根据阴极射线现象，提出带核的原子结构模型。（ ）
（3）汤姆生根据α粒子散射现象发现电子，提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。（ ）
（4）所有的原子核均由质子和中子组成。（ ）
（5）由于电子的质量很小，因此某原子的质量数就是相对原子质量。（ ）
（6）H＋的结构示意图为：。（ ）
（7） eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H是一种核素。（ ）
（8）14C与14N互为同位素。（ ）
2．如图所示的原子结构模型的演变图中，（1）为道尔顿实心球式原子模型，（2）为卢瑟福行星运转式原子模型，（3）为汤姆生葡萄干面包式原子模型，（4）为近代量子力学原子模型，（5）为玻尔轨道式原子模型。其中符合历史演变的顺序的一组为（ ）
A．（1）（3）（2）（5）（4） B．（1）（2）（3）（4）（5）
C．（1）（5）（3）（2）（4） D．（1）（3）（5）（4）（2）
3．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，与氧元素原子的化学性质相似的是（ ）
4．据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He，每百吨 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He的形式存在。下列说法中正确的是（ ）
A． eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He原子核内含有4个质子
B． eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He和 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He互为同位素
C． eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He原子核内含有3个中子
D．He的最外层电子数为2，所以 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He属于金属元素
5．Se是人体必需微量元素，下列有关 eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se的说法正确的是（ ）
A． eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se含有的电子数分别为78和80
B． eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se互为同位素
C． eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se分别含有44、46个质子
D． eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se都含有34个中子
6．（1）写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号： 。
（2）根据下列微粒回答问题： eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H、 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H、14C、14N、16O。
①以上6种微粒共有 种核素，共 种元素。
②互为同位素的是 、 、 。
③质量数相等的是 和 ，中子数相等的是 和 。
（3）相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为 ；中子数之比为 ；电子数之比为 。
核心素养——合作·探究·分享
元素、核素、同位素的比较
[例1] 下列说法正确的是（ ）
①质子数相同的粒子一定属于同种元素 ②电子数相同的粒子不一定是同一种元素 ③一种元素只能有一种质量数 ④某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数 ⑤质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子
⑥同位素的性质几乎完全相同
A．①③④⑥ B．①②④⑤
C．②③⑤⑥ D．②⑤
[提升1] 有下列八种粒子，请用序号填空：
① eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H ② eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6)) C ③ eq \\al(\s\up1(16),\s\d1( 8)) O ④ eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H ⑤ eq \\al(\s\up1(17),\s\d1( 8)) O ⑥ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H ⑦ eq \\al(\s\up1(18),\s\d1( 8)) O ⑧ eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6)) C
（1）上述粒子所代表的元素有 种；
（2）上述粒子中有 种核素，其中互为同位素的有
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
（3）上述粒子中的氢、氧原子可以组成 种不同的水分子，其中有 种不同的相对分子质量。
关键能力
元素、核素、同位素的比较
eq \a\vs4\al(状元随笔) 同位素的核素之间的“五同”“三不同”
①五同：原子核内质子数相同；核电荷数相同；原子的核外电子数相同；属于同一种元素；化学性质基本相同。
②三不同：原子核内中子数不同；质量数不同；物理性质不同。
原子、离子的电子排布及性质
结构示意图应注意核内质子数与核外电子数的大小关系！
[例2] 用下面的原子或离子结构示意图的编号（A、B、C、D）填空。
A． B．
C． D．
（1）电子层排布相同的是 ；
（2）属于同种元素的是 ；
（3）属于金属元素的是 ；
（4）属于稀有气体元素的是 ，稀有气体一般不参加化学反应的原因是 ；
（5）写出D参加化学反应后所得离子的结构示意图 。
[提升2] 观察下列A、B、C、D、E五种粒子（原子或离子）的结构示意图，回答有关问题。
A B C D E
（1）与离子相对应的元素符号是 ，与原子相对应的离子的结构示意图是 。
（2）电子层结构相同的是 （填字母，下同），性质最稳定的是 ，最容易失去电子的是 ，最容易得到电子的是 。
（3）可直接相互结合形成化合物的化学式是 。可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是 。
（4）在核电荷数1～10的元素内，列举一个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号： 。
关键能力
原子结构示意图解题策略
（1）原子结构示意图中：
核内质子数＝核外电子数是原子；
核内质子数>核外电子数是阳离子；
核内质子数<核外电子数是阴离子；
离子所带电荷数＝质子数－核外电子数。
（2）电子排布相同指核外电子层数相同，各层电子数也相同，与质子数无关。
（3）元素的化合价与得到或失去电子数的关系：
①失去的电子数＝正价的数值；
②得到的电子数＝负价的数值。
原子的组成粒子及相互关系
[例3] 核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则n g它的氧化物中所含质子的物质的量是（ ）
质量数可近似为核素的相对原子质量A. eq \f(n,A＋16) （A－N＋8） ml
B． eq \f(n,A＋16) （A－N＋10） ml
C．（A－N＋2） ml
D． eq \f(n,A) （A－N＋6） ml
[提升3] 在离子RO eq \\al(\s\up1(n－),\s\d1(3)) 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．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24
C．A－x－n－24 D．A＋x－n－24
关键能力
原子的组成粒子的相互关系
（1）质量数≈核素的相对原子质量，据此可进行物质的量计算。
（2）质量数＝质子数＋中子数。
（3）质子数＝核外电子数－所得电子数＝核外电子数＋所失电子数。
学考评价——夯实·测控·演练
1.（双选）下列微粒的表达式中正确的是（ ）
A．Be原子的结构示意图：
B．S2－的结构示意图：
C．F原子的结构示意图：
D．Na＋的结构示意图：
2．提出原子结构模型的科学家，从时间的先后顺序来看，下列排列正确的是（ ）
A．汤姆生、玻尔、卢瑟福、道尔顿
B．汤姆生、玻尔、道尔顿、卢瑟福
C．卢瑟福、道尔顿、汤姆生、玻尔
D．道尔顿、汤姆生、卢瑟福、玻尔
3．元素的种类数和原子的种类数相比较（ ）
A．前者多 B．后者多
C．相等 D．不能确定
4．简单原子的原子结构可用如图所示的表示方法形象地表示。
下列关于粒子①、②、③的叙述正确的是（ ）
A．①、②、③不互为同位素
B．①、②、③表示三种核素
C．①、②、③是三种化学性质不同的粒子
D．①、②、③具有相同的质量数
5．某微粒用符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) Mn＋表示，下列关于该微粒的叙述中正确的是（ ）
A．所含质子数为（A－n）
B．所含中子数为Z
C．所含电子数为（Z＋n）
D．中子数－电子数＝A－2Z＋n
6．下列各组粒子具有相同质子数和电子数的是（ ）
A．OH－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) B．H2O和NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2))
C．F－和OH－ D．O2－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4))
7．据报道，某些花岗岩会产生氡（222 86Rn），对人体产生伤害。请回答：
（1）该原子的质量数是 ，质子数是 ，中子数是 。
（2）请根据Rn的原子结构 预测，氡气的化学性质 。
A．非常活泼，容易与氧气等非金属单质反应
B．比较活泼，能与钠等金属反应
C．不太活泼
D．很难与其他物质发生反应
你选择该选项的理由是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）研究发现，镭能蜕变为222 86Rn，故称222 86Rn为镭射气；钍能蜕变为220 86Rn，故将220 86Rn称为钍射气；锕能蜕变为219 86Rn，故将219 86Rn称为锕射气。则222 86Rn、220 86Rn、219 86Rn是 。
A．同种元素 B．同位素
C．同种核素 D．同种原子
第三单元 人类对原子结构的认识
学业基础
新知预习
间断的 不可分 结合 分离 再分割 电子 葡萄干面包式 原子核 核外电子 eq \(□,\s\up1(10)) 原子核 eq \(□,\s\up1(11)) 电子 eq \(□,\s\up1(12)) 原子核 eq \(□,\s\up1(13)) 轨道 eq \(□,\s\up1(14)) 轨道 eq \(□,\s\up1(15)) 量子力学 eq \(□,\s\up1(16)) 核内质子数 eq \(□,\s\up1(17)) 核外电子数 eq \(□,\s\up1(18)) 质子数(Z)＋中子数(N) eq \(□,\s\up1(19)) 质子数 eq \(□,\s\up1(20)) 中子数 eq \(□,\s\up1(21)) 质子数 eq \(□,\s\up1(22)) 质量数 eq \(□,\s\up1(23)) 中子数 eq \(□,\s\up1(24)) 分层 eq \(□,\s\up1(25)) 原子核 eq \(□,\s\up1(26)) 核电荷数 eq \(□,\s\up1(27)) 电子层 eq \(□,\s\up1(28)) eq \(□,\s\up1(29)) eq \(□,\s\up1(30)) 最外层电子数 eq \(□,\s\up1(31)) 失去 eq \(□,\s\up1(32)) 正 eq \(□,\s\up1(33)) 得到 eq \(□,\s\up1(34)) 负
即时自测
1．解析：(1)19世纪初，英国科学家道尔顿总结了一些元素化合时的质量比例关系，提出了原子学说。
(2)卢瑟福根据α粒子散射现象，提出带核的原子结构模型。
(3)汤姆生根据阴极射线现象，发现原子中存在电子，并在1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型。
(4)1H原子中没有中子。
(5)将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来得到的数值称为质量数，以一种碳原子的质量的1/12作为标准，其他原子的质量与它相比较所得的比，作为这种原子的相对原子质量，二者不能等同。
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)×
2．答案：A
3．解析：由信息可知最外层电子数相等的原子化学性质相似。在解题时找最外层电子数与氧原子相同的即可。
答案：D
4．解析：原子可以用符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) X表示，X为元素符号，Z为核电荷数，A为质量数，A、C两项错误； eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(2)) He和 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He的质子数都为2，中子数分别为1、2，它们互为同位素，B项正确； eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He是氦元素的一种核素，最外层电子数为2，属于稳定结构，所以 eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2)) He既不是金属元素，也不是非金属元素，它是稀有气体元素，D项错误。
答案：B
5．解析： eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se含有的电子数均是34，A错误； eq \\al(\s\up1(78),\s\d1(34)) Se和 eq \\al(\s\up1(80),\s\d1(34)) Se的质子数相同，而中子数不同，所以互为同位素，B正确；两种原子的质子数均是34，C错误；二者的质子数相同，前者的中子数是44，后者的中子数是46，D错误。答案选B。
答案：B
6．解析：(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量比为其摩尔质量之比，即46∶68＝23∶34；1个14CO2中含24个中子，1个S18O2中含36个中子，相同物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为24∶36＝2∶3；分子中电子数等于质子数，所以两者电子数之比为22∶32＝11∶16。
答案：(1)18 8O
(2)①6 4 ② eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H ③14C 14N 14C 16O
(3)23∶34 2∶3 11∶16
核心素养
例1 【解析】 ①中粒子可以是原子、分子或离子，①不正确，同理②正确；③中一种元素可以有不同质量数的同位素原子，故不正确；④中质量数等于质子数与中子数之和，故不正确；⑤正确；⑥中同位素的物理性质不同，故不正确。
【答案】 D
提升1 解析：(1)上述粒子所代表的是氢、碳、氧3种元素。
(2)每种粒子均表示不同的核素，即共有8种核素，其中①④⑥是氢元素的同位素，②⑧是碳元素的同位素，③⑤⑦是氧元素的同位素。
(3)一种氧原子可形成 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) H2O、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H2O、 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H2O、 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) HO eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) H、 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1)) HO eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H和 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) HO eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1)) H 6种水分子，故三种氧原子共形成18种水分子。在18种水分子中相对分子质量最小的是18，最大的是24，18种水分子的相对分子质量共有7种。
答案：(1)3 (2)8 ①④⑥、②⑧、③⑤⑦ (3)18 7
例2 【解析】 电子层排布相同是指电子层数和各电子层上的电子数均相同；决定元素种类的是核内质子数，即核电荷数；金属元素原子的最外电子层上的电子数一般较少；稀有气体原子最外电子层上一般为8个电子，He最外层为2个电子，已达稳定结构。
【答案】 (1)BC (2)AB (3)D (4)C 原子的最外层电子已达到8(或2)个电子稳定结构，既不易得电子也不易失电子 (5)
提升2 解析：(1)在五种微粒中A是Cl，B是O2－，C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。Ne的特殊稳定性决定了它不能形成离子。(2)电子层结构相同，即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同。O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。(3)O2－与Mg2＋可形成MgO，Cl与Na得失电子后形成NaCl。(4)在核电荷数1～10的元素内，F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。
答案：(1)O、Mg 、
(2)BCE C D A
(3)MgO NaCl
(4)F－
例3 【解析】 首先应用质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)，求出R原子所含质子数Z＝A－N。由R2＋所带的电荷数可知，R显＋2价，其氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·ml－1，n g RO物质的量为 eq \f(n,A＋16) ml。1 ml RO中所含质子的物质的量为(A－N＋8) ml，则 eq \f(n,A＋16) ml RO中所含质子的物质的量为 eq \f(n,A＋16) (A－N＋8) ml。
【答案】 A
提升3 解析：设R原子的中子数为N，则RO eq \\al(\s\up1(n－),\s\d1(3)) 中核外电子为A－N＋3×8＋n，根据题意得A－N＋3×8＋n＝x，N＝A－x＋n＋24。
答案：B
学考评价
1．解析：Be为4号元素，核电荷数为4，A错误；F原子最外层电子数为7，C错误；Na为11号元素，D正确。
答案：BD
2．解析：19世纪初，道尔顿提出了原子学说；1904年汤姆生提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型；1911年卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年玻尔提出了新的原子结构模型。
答案：D
3．解析：一种元素可能有多种核素，因此原子种类数比元素种类数多，B正确。
答案：B
4．解析：由于三种结构中均只有一个质子，中子数不同，所以它们表示氢元素的三种核素，A项错误，B项正确；它们的化学性质相同。C项错误；三者的质量数分别为1、2、3，D项错误。
答案：B
5．解析：对于微粒 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) Mn＋，M代表元素符号，A是该元素某原子的质量数，Z是该原子的质子数，n是该原子所带的正电荷数，即表示M原子失去n个电子。由于原子变成离子时，一般只是最外层电子数的变化，而原子核内的质子数和中子数不变，A项不正确；中子数为(A－Z)，B项不正确； eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z)) Mn＋的电子数为(Z－n)，C项不正确；中子数－电子数＝(A－Z)－(Z－n)＝A－2Z＋n，D项正确。
答案：D
6．解析：A中OH－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 质子数不同，电子数相同(都为10个)；B中H2O和NH eq \\al(\s\up1(－),\s\d1(2)) 质子数不同，电子数相同(都为10个)；C中F－和OH－质子数相同 (都为9个)，电子数相同(都为10个)；D中O2－和NH eq \\al(\s\up1(＋),\s\d1(4)) 质子数不同，电子数相同(都为10个)，故C正确。
答案：C
7．解析：(1)222 86Rn的质量数是222，质子数是86，中子数是222－86＝136；(2)由Rn的原子结构可知其最外层已达8电子稳定结构，故其性质很稳定，选D项。(3)由于其质子数相同，这三种是同种元素，而中子数不同，所以它们互为同位素。
答案：(1)222 86 136
(2)D Rn原子最外层已达8电子稳定结构，因此氡气很稳定
(3)AB
元素
核素
同位素
区别
质子数相同的一类原子的总称
质子数相同、中子数也相同的一种原子
质子数相同、中子数不同的原子的互称
中子数可以相同，也可以不同
是一种原子，不是一个原子
是互称，不是单称
联系
质子数相同的元素属于同种元素，质子数相同的不同核素互为同位素
举例
1H＋、2H、3H、
1H－等都是H元素
1H＋、1H、1H－属于同一种核素
1H、2H、3H互为同位素