高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质教案

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第1节 原子结构与元素性质


课时1 原子核 核素


目标与素养：1.了解原子的结构。(微观探析)2.知道质量数和eq \\al(A,Z)X的含义，掌握构成原子的各微粒间的关系。(微观探析) 3．了解元素、核素、同位素的含义。(宏观辨识与微观探析)4.了解元素的相对原子质量的含义和计算方法。(宏观辨识与微观探析)








一、原子核


1．原子及构成微粒


原子eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(质子：带有一个单位正电荷,中子：不带电)),核外电子：带有一个单位负电荷))


对于一个确定的原子存在关系：


核电荷数＝质子数＝核外电子数。


2．质量数





3．原子的表示方法


一般用符号eq \\al(A,Z)X表示，字母表示意义如下：





如eq \\al(37,17)Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。


微点拨：(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如eq \\al(1,1)H。


(2)同种元素的原子与其相应离子的质量数相等，如23Na与23Na＋。


二、核素


1．核素


具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。


2．同位素


质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。


如氢元素的三种核素


3.几种重要的核素


(1)制造氢弹的原料为eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H。


(2)核反应堆的燃料是eq \\al(235,92)U。


(3)作为相对原子质量和阿伏加德罗常数测定用的标准原子为eq \\al(12,6)C。


微点拨：同位素的两个特点


(1)相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。


(2)天然存在的某种元素，不论是化合态还是游离态，各种同位素在自然界里丰度一般是不变的。


4．元素的相对原子质量


元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。


如氯元素有两种核素：eq \\al(35,17)Cl，相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%；eq \\al(37,17)Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。故氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。


微点拨：近似相对原子质量


(1)核素的近似相对原子质量就是核素的质量数。


(2)元素的近似相对原子质量就是按照该元素各种核素的质量数和各种核素原子在自然界中的丰度算出的平均值。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)原子核是由质子和核外电子构成的。( )


(2)质子数为118、质量数为293的原子的原子核内的中子数为175。( )


(3)O2和O3、红磷和白磷均互称同位素。( )


(4)同位素原子的物理、化学性质均完全相同。( )


(5)核素的相对原子质量是指一个核素原子的质量与一个12C原子质量的1/12的比值。( )


[答案](1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√


2.eq \\al(13, 6)C­NMR可以用于含碳化合物的结构分析，eq \\al(13, 6)C所表示的碳原子( )


A．核外有13个电子


B．核内有6个质子，核外有7个电子


C．质量数为13，核外电子数为6，核内有7个质子


D．质量数为13，核外电子数为6，核内有7个中子


[答案] D


3．下列微粒中，互为同位素的是( )


A．D2O和H2O B.eq \\al(40,19)X和eq \\al(40,20)Z


C.eq \\al(126, 52)Y和eq \\al(128, 52)Y D．O2和O3


C [同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素。A项中两物质均为化合物，D项中两物质均为单质，B项中eq \\al(40,19)X和eq \\al(40,20)Z的质子数不同，是两种不同元素的原子，故只有C项符合题意。]





1.质量关系


(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。


(2)原子的相对原子质量近似等于质量数。


2．电性关系


[素养养成]


微观探析：关于原子构成的几个易错点


(1)原子中一定含有质子，但不一定含有中子，如eq \\al(1,1)H。


(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同，但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。


(3)对离子进行电子数与质子数换算时应该注意阳离子和阴离子的区别。


【典例1】 不具有放射性的同位素称之为稳定同位素，如2H、13C、15N、18O、34S等在陆地生态系统研究中，常用作环境分析指示物。下列有关说法正确的是 ( )


A．34S原子核内中子数为16


B．1H2eq \\al(16)O和1H218O的相对分子质量不同


C．13C和15N原子核内的质子数相差2


D．2H＋不含中子和电子


B [A项中34S原子核内中子数为18，故A项不正确；B项中H2O的相对分子质量由H和O的质量数决定，两种分子中O的质量数不同，则两种分子的相对分子质量也不同，故B项正确；C项中两种原子的质子数相差1，故C项不正确；D中2H＋含一个中子不含电子，故D项不正确。]





(1)34S2－的核外电子数是多少？


(2)典例1中所给各原子中中子数最大的是哪种原子？


[答案](1)18。34S的电子数为16,34S2－带两个单位负电荷，则电子数为18。


(2)34S。34S的质量数为34，质子数为16，则中子数为18，在题中所有原子中最大。





1.eq \\al(235, 92)U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。eq \\al(235, 92)U的浓缩一直为国际社会关注。下列有关eq \\al(235, 92)U说法正确的是( )


A.eq \\al(235, 92)U原子核内含有92个中子


B.eq \\al(235, 92)U原子核外有143个电子


C.eq \\al(235, 92)U原子的质量数为235


D.eq \\al(235, 92)U原子的核内中子数与质子数之差是143


C [对于原子eq \\al(235, 92)U,92表示的是质子数，235表示的是质量数(质子数＋中子数＝质量数)，故A、D项错误，C项正确；对于原子而言，质子数等于核外电子数，故B项错误。]


1.区别





2．联系





【典例2】 下列说法错误的是 ( )


A.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒


B.eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca、金刚石和石墨均互为同位素


C.eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是不同的两种核素


D.eq \\al(12, 6)C和eq \\al(14, 6)C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同


B [元素的存在形式有游离态和化合态两种，A中的四种微粒是氢元素的四种不同微粒，A正确；金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质，它们互为同素异形体，B不正确；eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H是质子数均为1、中子数不同的氢原子，它们是不同的核素，C正确；eq \\al(12, 6)C和eq \\al(14, 6)C中C的质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，其物理性质不同，化学性质几乎完全相同，D正确。]





，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，就是同一种核素；Z相同、A不同的互为同位素；Z不同的不论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。








2．“玉兔”号月球车用eq \\al(238, 94)Pu作为热源材料。下列关于eq \\al(238, 94)Pu的说法正确的是( )


A.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U互为同位素


B.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu互为同素异形体


C.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U具有完全相同的化学性质


D.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu具有相同的最外层电子数


D [A.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，不能互为同位素，错误；B.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu均是核素，不是单质，不能互为同素异形体，错误；C.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，属于不同的元素，不可能具有完全相同的化学性质，错误；D.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu的质子数相同，具有相同的最外层电子数，正确。]





1．下列叙述错误的是( )


A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素


B．1H和2H是不同的核素，它们的质子数相等


C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等


D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等


D [13C和14C质子数均为6，中子数分别为7和8，互为同位素，故A正确；1H和2H质子数均为1，属于不同的核素，故B正确；14C和14N的质量数均为14，中子数分别为8和7，故C正确；6Li和7Li的电子数均为3，由于质量数不相同，故中子数一定不相同，故D错误。]


2．简单原子的原子结构可用下图形象地表示





其中“”表示质子或电子，“”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是( )


A．①、②、③互为同位素


B．①、②、③互为同素异形体


C．①、②、③是三种化学性质不同的微粒


D．①、②、③具有相同的质量数


[答案] A


3．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( )


A．氘(D)原子核外有1个电子


B．1H与D互称同位素


C．H2O与D2O互称同素异形体


D．1Heq \\al(18,2)O与Deq \\al(16,2)O的相对分子质量相同


C [同种元素形成的不同单质互称为同素异形体，C错误。]


4．已知R2＋核外有a个电子，它含有b个中子。表示R原子符号正确的是( )


A.eq \\al(b,a)R B.eq \\al(a＋b－2, a－2)R


C.eq \\al(a＋b＋2, a＋2)R D.eq \\al(a＋b,a－2)R


C [R2＋的核外电子数为a，则其核电荷数为a＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a＋2＋b。]


5．(1)在6Li、7Li、23Na、24Mg、14C、14N六种微粒中，包含 种元素， 种核素，其中互为同位素的是 ，中子数相等的核素是 。


(2)D3O＋中的质子数为 ，电子数为 ，中子数为 。


[答案](1)5 6 6Li与7Li 23Na与24Mg (2)11 10 11





eq \\al(1,1)H
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
俗称
－
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
构成原子的微粒之间的关系
微粒
等量关系
不等量关系
原子
质子数＝核外电子数
－
阳离子
核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数
质子数>核外电子数
阴离子
核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数
质子数<核外电子数
元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
名称


内容


项目
元素
核素
同位素
同素异形体
概念
质子数相同的同一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素
同种元素形成的不同的单质
范围
原子
原子
原子
单质
特性
只有种类，没有个数
化学反应


中的最小


微粒
由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同
由一种元


素组成，可


独立存在
决定因素
质子数
质子数、


中子数
质子数、


中子数
组成元素、结构
举例
H、C、N


三种元素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H


三种核素
eq \\al(234,92)U、eq \\al(235, 92)U、 eq \\al(238, 92)U互为同位素
石墨与金刚石