高中化学苏教版 (2019)必修 第一册第三单元 人类对原子结构的认识第一课时导学案

第一课时　人类认识原子结构的历程　原子核的构成

1．通过阅读人类认识原子结构的历程，了解“原子结构模型的演变”，知道科学家探索原子结构的艰难过程，提高学生科学探究与创新意识的化学学科核心素养。

2．通过原子构成认识质量数的含义，熟悉X中各微粒数间的关系，培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。

3．辨析比较元素、核素、同位素的异同，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。

4．了解核素在人类科技发展中的重要应用。认识化学作为一门自然科学，学科发展的目的是服务于社会。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．人类认识原子结构的历程

2．原子核的结构

(1)原子的构成

原子的质量几乎都集中在原子核上。

(2)质量数

①质量数：将原子核内所有的质子和中子的相对质量取整数，加起来所得到的数值称为质量数。用符号A表示。

②等量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

1．发现原子中存在电子的科学家是(　　)

A．英国科学家道尔顿　　　         B．英国物理学家汤姆生

C．英国物理学家卢瑟福    D．丹麦物理学家玻尔

解析：选B　最先发现电子的是英国物理学家汤姆生，他在1897年发现电子，B项正确。

2．下列微粒中，决定元素种类的是(　　)

A．质子数    B．中子数

C．质量数    D．核外电子数

解析：选A　质子数决定元素种类。

3．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是(　　)

A．Xn－含有的中子数为a＋b

B．Xn－含有的电子数为a－n

C．X原子的质量数为a＋b＋n

D．X原子的质量约为 g

解析：选D　中子数等于质量数减去质子数，即为b－a，A项错误；该离子含有的电子数为a＋n，B项错误；原子变成离子时，质量数与核外电子数无关，所以X原子的质量数为b，C项错误。

4．已知R2＋核外有a个电子，核内有b个中子，则下列R原子符号表示正确的是(　　)

A．R　　　B．R    C．R　　　D．R

解析：选C　由题意知，R原子的质子数为a＋2，质量数为a＋2＋b，故R原子可表示为R，C项正确。

1．核素

(1)含义：人们把具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。

(2)实例——氢元素的三种核素。

2．同位素

[问题探讨]

1．互为同位素的不同核素化学性质几乎完全相同的原因是什么？

提示：结构决定性质，元素的化学性质主要是由核外电子排布决定的，同种元素的不同核素原子核内质子数相同，最外层电子数相同，因此化学性质几乎完全相同。

2．(情境思考)某些简单原子的原子结构可用下列图像形象地表示：

其中“”表示质子或电子，“”表示中子。

上图中有几种元素？几种核素？这些核素之间属于何种关系？

提示：上图中有1种元素；3种核素；这3种核素是同一种元素的不同核素，互称同位素。

3．原子是化学变化中的最小微粒，原子由质子、中子、电子等基本粒子构成。那么，基本粒子可不可以再分呢？

提示：可以。科学家研究证明：质子、中子由更小的夸克构成。

[名师点拨]

1．原子中各粒子的作用

(1)原子种类由质子数、中子数决定。

(2)元素种类由质子数决定。

(3)相对原子质量由质子数、中子数决定。

2．元素、核素、同位素的区别与联系

(1)元素是具有相同质子数的同一类原子的总称。

(2)核素是具有一定质子数和一定中子数的一种原子。

(3)同一元素的不同核素之间互称为同位素。

3．元素、核素、同位素间的关系(如右图)

4．元素、核素、同位素、同素异形体的易错点

(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。

(2)同位素的化学性质几乎完全相同，原因是核外电子排布相同。

(3)同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。同素异形体之间的转化是化学变化。

(4)同位素是指同一元素的不同“原子”间的关系，同素异形体是指同一元素的不同“单质”间的关系。

(5)同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢分子有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT。同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有：H2O(普通的水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。H、D、T与16O、17O、18O可形成3×6＝18种水分子，相对分子质量不同。它们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。

1．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

解析：选D　 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。

2．16O和18O是氧元素的两种核素，设NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是(　　)

A．16O2与18O2互为同位素

B．16O与18O核外电子排布方式不同

C．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化

D．标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1NA个氧原子

解析：选D　同位素是指质子数相同，质量数(中子数)不同的核素，A项错误；16O和18O互为同位素，质子数相同，电子数相同，所以两者的核外电子排布方式相同，B项错误；16O和18O都是氧原子，而化学变化中的最小微粒是原子，所以化学变化不能实现16O和18O之间的相互转化，C项错误；标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2的物质的量均为0.05 mol，则所含氧原子的物质的量均为0.1 mol，D项正确。

3．下列说法错误的是(　　)

A．H、H、H、H＋和H2是氢元素的五种不同粒子

B．石墨和金刚石互为同位素，化学性质相似

C．H和H是不同的核素

D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同

解析：选B　A项中的五种微粒是氢元素的五种不同粒子；石墨与金刚石是由碳元素组成的不同单质，不互为同位素；H和H是质子数均为1，中子数不相等的不同氢原子，它们是不同的核素；12C和14C是质子数均为6，而中子数不相等的不同碳原子，它们是不同的核素，故它们互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同。

4．杜布纳联合核子研究所使用粒子回旋加速器，用Ca轰击Bk(锫)生成Ts和Ts，Ts就是科学家一直寻找的第117号元素。下列有关说法正确的是(　　)

A．Bk表示一种核素，原子核中的中子数为97

B．Ts和Ts互为同位素

C．Ca轰击Bk(锫)生成Ts和Ts是化学变化

D．Ca、Bk、Ts、Ts属于4种元素

解析：选B　A项，中子数为249－97＝152；C项，核变化不属于化学变化；D项，包括20号、97号、117号元素，即3种元素。

[分级训练·课课过关]_______________________________________________________

1．据报道，放射性同位素钬Ho可有效治疗肝癌。该同位素原子核内的中子数与核外电子数之差是 (　　)

A．32    B．67

C．99    D．166

解析：选A　Ho的核外电子数为67，中子数为166－67＝99，中子数与核外电子数之差为99－67＝32。

2．玉兔二号，嫦娥四号任务月球车，于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离，驶抵月球表面。首次实现月球背面着陆，成为中国航天事业发展的又一座里程碑。月球车一般用Pu作为热源材料。

下列关于Pu的说法正确的是(　　)

A．Pu与U互为同位素

B．Pu与Pu不互为同位素

C.Pu与U具有完全相同的化学性质

D．Pu与Pu具有相同的最外层电子数

解析：选D　Pu与U的质子数不同，不能互称为同位素，A项错误；Pu与Pu互为同位素，B项错误；Pu与U不属于同种元素，化学性质不同，C项错误；Pu与Pu为同种元素，最外层电子数相同，D项正确。

3．230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法中，正确的是(　　)

A．Th元素的质量数是232

B．Th元素的相对原子质量是231

C．232Th转换成233U是化学变化

D．230Th和232Th的化学性质相同

解析：选D　Th有质量数为230、232的两种核素，不能说Th元素的质量数为232，A错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与其原子个数百分比求得的平均值，B错误；化学变化中的最小微粒是原子，232Th转换成233U，不是化学变化，C错误；同位素的物理性质可以不同，但同位素的质子数和核外电子数相同，故化学性质相同，D正确。

4．自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出原子假说以来，人类对原子结构的研究不断深入、不断发展，通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。下列关于原子结构的说法中正确的是(　　)

A．所有的原子都含有质子、中子和电子3种基本构成粒子且个数都是相等的

B．质子数决定元素的种类，中子数决定原子的种类

C.原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引

D．原子中的质子、中子和电子3种基本构成粒子不可能再进一步分成更小的粒子

解析：选C　所有的原子都含有相同数目的质子和电子，但不一定含有中子，如H(质量数为1)中就没有中子，多数原子的中子数和质子数比较接近但并没有必然的数量关系，原子种类是由质子数和中子数共同决定的，故A、B两选项错误；原子核对核外电子的吸引作用就是质子对电子的吸引，所以C项正确；从发展的观点出发，原子中的基本构成粒子有可能再进一步分成更小的粒子，如科学家们已经研究发现了质子和中子里面还有更小的粒子——夸克，所以D项错误。