《人类对原子结构的认识》同步练习

人类对原子结构的认识

一、教学内容

人类对原子结构的认识

二、考点清单

（1）了解原子结构模型演变的历史；知道化学学科的主要研究对象，了解化学学科的发展趋势； （2）了解钠、镁、氧等常见元素原子的核外电子排布情况；

（3）认识原子核结构，理解质量数和X A

Z

的含义；

（4）掌握构成原子的微粒间的关系； （5）知道元素、核素、同位素概念的含义。

三、全面突破

知识点1、原子结构模型的演变 1. 原子结构模型的演变

（1）道尔顿原子模型（1803年）“实心球式”原子结构模型→

思考：道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用，他的学说中，包含下列四个论点：①所有物质都是由非常微小的物质粒子即原子组成的；②原子不能被分割；③同种原子具有相同的质量和性质，不同原子的质量和性质不同；④不同的原子结合形成化合物，在化学变化中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或消失 。从现代的观点看，你认为这四个论点中，不确切的是（D ）

A ．①②③④

B ．只有①②

C ．只有②③

D ．只有①②③

（2）汤姆生原子模型（1904年）“葡萄干面包式”或“西瓜瓤式”原子结构模型→

（3）卢瑟福原子模型（1911年）根据粒子散射现象，提出了“行星绕太阳式的”原子核式结构模型→

（4）玻尔原子模型（1913年）根据氢原子光谱，引入量子力学观点，在“核式”结构模型的基础上，

大胆提出新的原子结构模型：电子运动的分层结构模型→

（5）原子的量子力学模型（1927年—1935年）——电子云模型

2．原子核外电子排布

现代理论认为，原子核外电子是分层排布的，我们通常用原子结构示意图来表示原子的核外电子排布。排布规律：

（1）每层最多容纳电子数目为2n2（n表示电子层数）个

（2）最外层电子数目不超过8个（第一层不超过2个）

（3）次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。

原子结构示意图

为了形象地表示原子的结构，人们就创造了“原子结构示意图”这种特殊的图形

原子结构与元素性质的关系

结构决定性质

（1）金属元素原子最外层一般少于4个电子，在反应中易失去电子，形成与稀有气体元素原子相同的电子层排布的阳离子（稳定结构）。

（2）非金属元素原子最外层一般超过4个电子，在反应中易得到电子，形成与稀有气体元素原子相

同的电子层排布的阴离子（稳定结构）。

（3）原子核在反应中不发生变化，原子的最外层电子数可能发生变化，元素的化学性质取决于原子的最外层电子。

元素化合价与得失电子数目的关系：

（1）金属元素为正化合价，失去电子的数目即为化合价的数值。

（2）非金属元素既可以为正化合价也可以为负化合价，活泼非金属元素的最低负化合价的数值即为得到电子的数目。

元素化合价与最外层电子数目的关系：

①活泼金属元素化合价=__原子最外层电子数

②非金属元素的最低价=_原子最外层电子数－8

【典型例题】

例1. 根据硫元素的原子结构，推测硫元素的最高正价和最低负价分别为（）

A. +2、－2

B. +6、－2

C. +4、－4

D. +2、－6

解析：元素的最高正价一般为该元素的最外层电子数，非金属元素的最低价=_原子最外层电子数－8 答案：B

例2. 已知最外层电子数相等的元素的原子有相似的化学性质。氧元素原子核外电子分层排布示意图：

下列原子中，与氧原子的化学性质相似的是（）

解析：由氧的原子结构示意图可知，氧原子最外层有6个电子，D选项最外层也有6个电子。

答案：D

例3．某原子的核外M层上有3个电子，那么其L层上的电子数是（）

A、2

B、8

C、18

D、32

解析：根据核外电子的排布规律：内层电子排满后再排外层电子，所以L层为8个电子

答案：B

例4.根据下列几种粒子的结构示意图，回答问题：（填编号）

（1）其中属于阴离子的是，

（2）属于金属元素的是，

（3）具有相似化学性质的是。

解析：在一个中性原子内，核外电子数等于核内质子数，在化学反应中阴离子得到电子，所以核外电子数大于核内质子数；阳离子失去最外层电子，核外电子数小于核内质子数；最外层电子数相等的原子化学性质相似；金属元素最外层电子数一般小于4

答案：（1）B （2） D （3） A C

知识点2：原子的构成

（一）原子的特点

①原子存在原子核和核外电子

②原子核体积很小

③原子核质量很大

④原子核带正电

（二）原子核核素

1、原子核的构成：

原子是由原子核和核外电子构成的，绝大多数原子的原子核由质子和中子构成。质子、中子和电子是构成原子的三种微粒。

（1）质量数：原子核中质子数和中子数之和。

（2）组成原子各微粒数的关系：

①质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

②核电荷数=质子数=核外电子数（中性原子）

（3）原子组成的表示方法为

X

A

Z，其中X为元素符号，A为质量数，Z为质子数。

（4）构成原子或离子的各粒子之间的数量关系。

①核内质子数=核电荷数=原子的核外电子数=原子序数

②质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）

③阳离子核外电子数=核内质子数－电荷数

④阴离子核外电子数=核内质子数+电荷数

2、核素

概念：

（1）元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。

（2）核素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。

（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为同位素。

【典型例题】

例1.

我国“嫦娥工程”探月计划的一个重要目标是开发月球新能源He 3

2

，10t He 32就能满足我国一年所

有的能源需求。下列关于He 3

2

说法正确的是（ ）

A 、质子数为3，电子数为3

B 、质子数为2，电子数为2

C 、质子数为2，电子数为3

D 、质子数为3，电子数为2

解析：原子组成的表示方法为X A

Z

，其中X 为元素符号，A 为质量数，Z 为质子数。

答案：B

例2. 微粒

电子数

质子数 中子数 质量数 最外层电子数

Cl 3717 O 188 Al 2713

23416

S

解析：构成原子或离子的各粒子之间的数量关系。 （1）核内质子数=核电荷数=原子的核外电子数=原子序数 （2）质量数（A ）=质子数（Z ）+中子数（N ） （3）阳离子核外电子数=核内质子数－电荷数 （4）阴离子核外电子数=核内质子数+电荷数 微粒

电子数 质子数 中子数 质量数 最外层电子数

Cl 3717 17 17 20 37 7 O 188

8 8 10 18 6 Al 2713

13

13

14

27

3

例

3.有五种微粒

X 4018、Z 4019、Q 4019、R 4030、+24130M ，它们属于几种元素（ ）

A 、2

B 、3

C 、4

D 、5

解析：元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称 答案：B

例4. 某元素B 的核电荷数为Z ，已知B n －

和A m+的核外具有相同的电子数，则A 元素的原子序数用Z 、n 、m 来表示，应为（ ）

A 、Z+n －m

B 、Z －n+m

C 、Z －n －m

D 、Z+m+n

解析：阳离子核外电子数=核内质子数－电荷数；阴离子核外电子数=核内质子数+电荷数。所以：Z+ n

= X –m ，则X= Z+n+m 。

答案：D

例5. 有相对原子质量均大于10的A 、B 两种元素，A 和B 的原子核内质子数都等于中子数，它们之间可形成化合物x 和y 。已知等物质的量的x 和y 的混合气体的密度是相同条件下H 2密度的18.5倍，其中x 和y 的质量比为3：4.4，经测定x 的组成为AB ，y 的组成为A 2B ，试通过计算确定A 、B 的原子量。

解析：设x 的相对分子质量为3n ，y 的相对分子质量则为4.4n ，则：

()()3 4.4M 18.52102

M 31030,M 4.41044x y n n

n +=

=?==?==?=

x 与y 在组成上相差一个A 原子，A 的相对原子质量则为：44－30＝14

B 的相对原子质量为30－14＝16

则：A 、B 应分别为N 元素和O 元素，x 、y 分别为NO 和N 2O 。 答案：14，16

四、应考锦囊

本单元的知识将在必修2与物质结构中继续涉及，如核外电子的排布规律等知识在《化学2》和《物质结构与性质》才有要求。所以本单元只要求了解原子核的构成、核外电子的分层排布、最外层电子与化学性质的关系等最基础的内容，而对原子结构方面的其他知识则在《化学2》和《物质结构与性质》等高中化学其他模块才进行教学。通过本单元的学习要求了解人类认识原子结构的历程，学习有关原子构成的基础知识，形成原子核外电子是分层排布的等初步概念，了解原子的构成，了解核素、同位素的概念，了解质子数、中子数和质量数之间的关系，了解原子核外电子分层排布、化学反应中原子外层电子排布的变化等，为后续单元、后续专题的学习打下理论基础。 五、本讲小结： 1、原子结构模型的演变

道尔顿原子模型（1803年）“实心球式”原子结构模型→汤姆生原子模型（1904年）“葡萄干面包式”

或“西瓜瓤式”原子结构模型→卢瑟福原子模型（1911年）根据粒子散射现象，提出了“行星绕太阳式的”原子核式结构模型→玻尔原子模型（1913年）根据氢原子光谱，引入量子力学观点，在“核式”结构模型的基础上，大胆提出新的原子结构模型：电子运动的分层结构模型→原子的量子力学模型（1927年—1935年）——电子云模型 2、原子核外电子排布 排布规律：

（1）每层最多容纳电子数目为2n 2（n 表示电子层数）个 （2）最外层电子数目不超过8个（第一层不超过2个）

（3）次外层电子数目不超过18个，倒数第三层电子数目不超过32个。 3、原子核构成：

（1）

（2）质量数：原子核中质子数和中子数之和。 （3）组成原子各微粒数的关系：

①质量数（A ）=质子数（Z ）+中子数（N ） ②核电荷数=质子数=核外电子数（中性原子） 4、核素：X A

Z

概念： （1）元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。

（2）核素：把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子称为核素。

（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为同位素。

六、超前思维：（专题二 第一单元 氯、溴、碘及其化合物（一） ） 1、氯气的物理性质： 色：

，态：

，味： ，密度比空气 ，易液化，有毒， （填

能或不能）溶于水， 溶于饱和食盐水。

2、实验室里闻Cl 2的方法是 。

3、氯水的性质：

氯气的 称为氯水。氯水因溶有氯气而显 色。溶解在水中的部分氯气能跟水发生反应，生成 和 ，反应方程式为 。 4、次氯酸的性质和氯气的用途

（1）次氯酸 （填稳定或不稳定），容易分解放出 。在 条件下分解速率加快。反应方程式为

（2）次氯酸 （填能或不能）杀菌。自来水常用氯气来消毒（目前已逐步用ClO 2代替氯气）。实质就是利用 的 性。

（3）次氯酸能使某些有机色素和染料 。因此，将Cl 2通入石蕊试液中，看到的现象是 。氯气是一种重要的 ，在生产和生活上应用十分广泛。比如① ② ③

写出Cl 2与NaOH 反应的方程式

氯气与石灰水反应的方程式

【模拟试题】（答题时间：30分钟）

1、提出近代原子学说的科学家是有“近代化学之父”美称的（）

A．道尔顿B．拉瓦锡C．汤姆生D．卢瑟福

2、就原子结构模型的演变历史给我们的启迪的一些说法，错误的是（）

A．继承、积累、突破和革命是化学认识发展的形式

B．道尔顿的原子学说存在缺陷和错误，因而意义不大

C．实验手段的不断进步是化学发展的一个关键，没有科学实验，就没有科学发现

D．科学研究、科学发现是无止境的

3、不直接构成物质的是（）

A．原子B．离子C．分子D．电子

4、在化学反应中不可能实现的是（）

A．一种原子变成另一种原子

B．一种分子变成另一种分子

C．一种离子变成另一种离子

D．一种单质变成另一种化合物

5、下列微粒中，电子层结构完全相同的是（）

A．S2－、Cl－、K+B．Cl－、Br－、I－

C．Na+、Mg2+、F－D．O2－、Mg2+、Cl－

6、核电荷数小于或等于18的元素中，原子的最外层电子数是其余电子总数一半的元素种

类有（）

A．1种B．2种C．3种D．4种

7、下列微粒中，最外层是8个电子，并与Li+相差两个电子层的是（）

A．F－B．Mg2+C．S2－D．Na +

8、有A、B两种原子，A原子的M层比B原子的M层少3个电子，B原子的L层电子数恰好为A原子L 层电子数的2倍。A和B分别是（）

A．硅原子和钠原子B．硼原子和氦原子

C．氯原子和碳原子D．碳原子和铝原子

二、填空题：

9、在1—18号元素中,电子总数是最外层电子数两倍的元素是；最外层电子数是次外层电子数两倍的元素是；次外层电子数是最外层电子数两倍的元素是；内层电子总数是最外层电子数两倍的元素是。

10、A元素原子M电子层有6个电子，B元素与A元素原子具有相同电子层数，B元素的原子最外层上只有1个电子。

（1）画出B元素的原子结构示意图：。

（2）A、B两元素形成的化合物的名称是，该化合物在无色火焰上灼烧时，火焰呈色。

11、与氖原子核外电子数相同的双原子分子是；与氖原子核外电子数相同的三原子分子是；与氖原子核外电子数相同的四原子分子是；与氖原子核外电子数相同的五原子分子是；

12、画出下列各微粒的结构示意图：

（1）与氖原子电子层结构相同的－2价阴离子：。

（2）最外层电子数为次外层电子数2倍的原子：。

（3）L层电子数为K层、M层电子数之和的原子：。

（4）与氩原子电子层结构相同的+1价阳离子：。

13、某元素原子的核电荷数是电子层数的5倍，其质子数是最外层电子数的3倍，该元素的原子结构示意图为。

三、计算题

14、某金属若干克，其原子核外共有2mol电子，核内共有1.204×1024个中子；同质量的该金属跟足量稀盐酸反应，有0.2mol电子发生转移，生成6.02×1022个阳离子，试回答：

（1）该金属元素的原子符号为，摩尔质量为。

（2）原子核的组成中，中子有个，质子有个。

【试题答案】

1．A 2．B 3．D 4．A 5．AC 6．B 7．C

8．D

解析：由B原子的L层电子数为A原子L层电子数的2倍，可知A结构为，再根据A的M 层比B的M层少3个电子得B结构。

9．Be C Li、Si P、Li

10．（1）

（2）硫化钠黄

11．HF H2O NH3 CH4

12．（1）（2）（3）（4）

13．

14．解：由题意知生成0.1mol的金属阳离子需转移0.2mol电子，且0.1mol金属共有20mol电子，所以该元素有20个质子，20个中子。

（1）Ca，40g·mol－1 （2）20 20。