新蘇教版高中化學(xué)必修1學(xué)案 4：2.3.1 人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的歷程 原子核的構(gòu)成

新蘇教版高中化學(xué)必修1PAGEPAGE1第三單元人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識第1課時人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的歷程原子核的構(gòu)成【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道原子結(jié)構(gòu)模型的演變。2.了解原子核的構(gòu)成；認(rèn)識元素、核素和同位素的含義。3.能進(jìn)行有關(guān)質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)的計(jì)算?！咀灾黝A(yù)習(xí)】一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1．古希臘原子學(xué)說：古希臘哲學(xué)家曾經(jīng)提出，物質(zhì)由不可分割的微粒(即)構(gòu)成的。2．道爾頓原子學(xué)說：19世紀(jì)初，道爾頓認(rèn)為，物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)變化中不可，在化學(xué)反應(yīng)中保持本性不變。3．湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型：1897年，湯姆生發(fā)現(xiàn)原子中存在，并提出了一個被稱為“”的原子結(jié)構(gòu)模型。4．盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型：原子由和構(gòu)成，帶正電荷，位于原子中心，帶負(fù)電荷，在原子核周圍空間做高速運(yùn)動。5．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的上運(yùn)動，每個都有一個確定的能量值。自主探索：(1)初中化學(xué)中已知：構(gòu)成物質(zhì)的微粒有分子、原子和離子，原子和分子、離子之間有何聯(lián)系？(2)教材中描述道爾頓提出“物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，它們在化學(xué)變化中不可再分割”。對于這些觀點(diǎn)你有什么看法？二、原子核的組成1．原子的組成：(2)質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有的和的相對質(zhì)量取整數(shù)加起來所得的數(shù)值，用表示。(3)構(gòu)成原子的微粒間的兩個關(guān)系①質(zhì)量數(shù)(A)＝②質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)＝＝原子序數(shù)。(4)原子組成的表示方法如作為相對原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C表示質(zhì)子數(shù)為，質(zhì)量數(shù)為的碳原子。2．核素：(1)概念：具有一定數(shù)和一定數(shù)的一種原子稱為一種核素。(2)氫元素的三種核素(eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H)，質(zhì)子數(shù)均為；中子數(shù)分別為、、。(3)碳元素的三種核素eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C、eq\o\al(\s\up1(13),\s\do1(6))C、eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C，質(zhì)子數(shù)均為，中子數(shù)分別為、、。3．同位素：(1)概念：質(zhì)子數(shù)相同、(或)不同的核素互稱為同位素。(2)特點(diǎn)——兩同兩不同①兩同：相同，元素相同；②兩不同：不同，原子不同。(3)用途①放射性的eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C用于考古斷代。②eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H和eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H用于制造氫彈。③放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等。自主探索：1．eq\o\al(\s\up1(238),\s\do1(92))U核素中質(zhì)子數(shù)為多少？中子數(shù)為多少？2．生物體在生命過程中保留的一種碳原子——碳-14(eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C)會在其死亡后衰變，測量考古遺址中發(fā)現(xiàn)的生物遺體里碳-14的數(shù)量，可以推斷出它的存在年代。你知道碳-14的“14”是什么含義嗎？這種碳原子的質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)分別是多少？【合作探究】元素、核素、同位素的概念及比較1．符號中各個字母的含義：2．元素、核素、同位素的比較：元素核素同位素概念具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱，與核外電子數(shù)無關(guān)具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子或同一種元素的不同核素范圍宏觀概念，對同類原子而言，既有游離態(tài)又有化合態(tài)微觀概念，對某種元素的一種原子而言微觀概念，對某種元素的原子而言。因同位素的存在而使原子種類多于元素種類特性主要通過形成的單質(zhì)或化合物來體現(xiàn)不同的核素可能質(zhì)子數(shù)相同，或中子數(shù)相同，或質(zhì)量數(shù)相同，或各數(shù)均不相同同位素(之間)質(zhì)量數(shù)不同，化學(xué)性質(zhì)基本相同實(shí)例氫元素、氧元素eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N、eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C、eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg是不同的核素eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H、eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H為氫元素的同位素3.同位素的“六同三不同”：合作探究：1．教材中描述“質(zhì)子數(shù)相同、質(zhì)量數(shù)(或中子數(shù))不同的核素互稱為同位素”。H2、D2、T2互稱為同位素嗎？2．氕、氘、氚是H元素的三種核素，氕H原子核內(nèi)有1個質(zhì)子，無中子，豐度為99.98%；氘D(又叫重氫)，原子核內(nèi)有1個質(zhì)子，1個中子，豐度0.016%；氚T(又叫超重氫)，原子核內(nèi)有1個質(zhì)子，2個中子，豐度0.004%。上圖中有幾種元素？幾種核素？這些核素之間屬于何種關(guān)系？典例分析：【典例】元素、原子、核素、同位素都是重要的化學(xué)基本概念，原子的構(gòu)成是重要的化學(xué)基本理論。根據(jù)下列8種化學(xué)符號：eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H2、eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H2、eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C、eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li、eq\o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na、eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N、eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li、eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg回答下列問題：(1)表示核素的符號共________種。(2)互為同位素的是________和________。(3)質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱為同位素的是________和________。(4)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的是________和______。深化思考：許多元素有多種核素，如氧元素有16O、17O、18O，碳元素12C、13C、14C。(1)氧元素的3種同位素與碳元素的3種同位素最多可能組成多少種二氧化碳分子？(2)23g由14C、16O組成的二氧化碳分子，其中含有質(zhì)子數(shù)為________，中子數(shù)為________，電子數(shù)為________。規(guī)律方法：規(guī)避同位素、核素、同素異形體概念理解的4個易錯點(diǎn)：(1)一種元素可能有多種核素，也可能只有一種核素，有多少種核素就有多少種原子。(2)不同的核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H與eq\o\al(\s\up1(3),\s\do1(1))H；也可能具有相同的中子數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C與eq\o\al(\s\up1(16),\s\do1(8))O；也可能具有相同的質(zhì)量數(shù)，如eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C與eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N；也可能質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)均不相同，如eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H與eq\o\al(\s\up1(12),\s\do1(6))C。(3)同位素的“同位”是指同一種元素的幾種核素在元素周期表中的位置相同，即質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同；同素異形體的“同素”是指元素種類相同。(4)化學(xué)變化中原子不發(fā)生變化，不同核素之間轉(zhuǎn)化時原子發(fā)生變化，非化學(xué)變化(如核裂變)。對點(diǎn)練習(xí)：2020年11月24日，嫦娥五號探測器成功發(fā)射升空，12月17日凌晨，攜帶月球樣品著陸地球。人類探月的重要目的之一是勘察、獲取地球上蘊(yùn)藏量很小而月球上卻極為豐富的核聚變?nèi)剂稀?He”以解決地球能源危機(jī)。關(guān)于3He的敘述正確的是()A．含有3個質(zhì)子，沒有中子B．1個3He原子的質(zhì)量是3gC．He元素的相對原子質(zhì)量是3D．是4He的同位素【課堂小結(jié)】【當(dāng)堂檢測】1．下列說法正確的是()A．道爾頓根據(jù)一些元素化合時的質(zhì)量比例關(guān)系，提出了原子學(xué)說B．湯姆生通過陰極射線發(fā)現(xiàn)電子后，提出了“行星模型”C．盧瑟福根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，提出了“葡萄干面包式”的原子結(jié)構(gòu)模型D．泰勒根據(jù)氫原子光譜，引入量子論觀點(diǎn)，提出了“原子軌道模型”2．19世紀(jì)初，某科學(xué)家提出原子學(xué)說，他認(rèn)為物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)反應(yīng)中不能再分，這個科學(xué)家是()A．湯姆生B．道爾頓C．盧瑟福D．玻爾3．锎是錒系中的一種元素，1mg锎(eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf)每秒鐘約能釋放出2.34×109個中子，在醫(yī)學(xué)上常用作治療惡性腫瘤的中子源。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf的摩爾質(zhì)量為252B．eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf和eq\o\al(\s\up1(254),\s\do1(98))Cf互為同位素C．eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf中，質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)均為98D．eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為564．某微粒用符號eq\o\al(\s\up1(A),\s\do1(Z))Mn＋表示，下列關(guān)于該微粒的敘述中正確的是()A．所含質(zhì)子數(shù)為(A－n)B．所含中子數(shù)為ZC．所含電子數(shù)為(Z＋n)D．中子數(shù)－電子數(shù)＝A－2Z＋n5．碘-131是元素碘的一種放射性同位素，為人工放射性核素(核裂變產(chǎn)物)，符號為eq\o\al(\s\up1(131),\s\do1(53))I，半衰期為8.3天。正常情況下自然界是不會存在的。在核醫(yī)學(xué)中，碘-131除了以NaI溶液的形式直接用于甲狀腺功能檢查和甲狀腺疾病治療外，還可用來標(biāo)記許多化合物，供體內(nèi)或體外診斷疾病用。如碘-131標(biāo)記的玫瑰紅鈉鹽和馬尿酸鈉就是常用的肝、膽和腎等的掃描顯像劑。根據(jù)以上材料，回答下列問題：(1)碘-131原子的質(zhì)量數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)各是多少？(2)eq\o\al(\s\up1(235),\s\do1(92))U可以作為核反應(yīng)堆燃料，它的核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)的差值是多少？(3)eq\o\al(\s\up1(131),\s\do1(53))I和eq\o\al(\s\up1(127),\s\do1(53))I為碘元素的兩種同位素，這兩種原子的中子數(shù)差值是多少？6．(1)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的放射性可用于考古斷代，測定出土文物標(biāo)本中eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的含量，就可以推算出文物的年代。eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C的中子數(shù)是________。(2)碘元素的一種核素eq\o\al(\s\up1(125),\s\do1(53))Ⅰ可用于治療腫瘤。該核素的質(zhì)子數(shù)為________，中子數(shù)為________，質(zhì)量數(shù)為________。(3)eq\o\al(\s\up1(34),\s\do1(16))S2－微粒中的中子數(shù)為________?！緟⒖即鸢浮俊咀灾黝A(yù)習(xí)】一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1．原子2．再分割3．電子葡萄干面包式4．原子核核外電子原子核電子5．軌道軌道自主探索：(1)提示：分子是由原子構(gòu)成的，原子得失電子可以成為離子。(2)提示：物質(zhì)不是都由原子構(gòu)成的，原子還可以再分，在化學(xué)變化中原子既不能被創(chuàng)造也不能被消滅，只是分子分裂為原子，原子再重新組成新的分子的過程。二、原子核的組成1．(1)11(2)質(zhì)子中子A(3)①質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)②核電荷數(shù)(4)6122．核素：(1)質(zhì)子中子(2)1012(3)66783．(1)質(zhì)量數(shù)中子數(shù)(2)①質(zhì)子數(shù)②中子數(shù)自主探索：1．提示：質(zhì)子數(shù)為92，中子數(shù)為238－92＝146。2．提示：碳-14的“14”是指這種碳原子的質(zhì)量數(shù)為14，此碳原子的質(zhì)子數(shù)為6、中子數(shù)為8、核外電子數(shù)為6?！竞献魈骄俊亢献魈骄浚?．提示：不是同位素，它們是單質(zhì)不是原子。2．提示：上圖中有1種元素，3種核素，這3種核素是同一種元素的不同核素，互稱同位素。典例分析：【典例】【解析】(1)核素是具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的某種元素的原子，一種原子即為一種核素，eq\o\al(\s\up1(1),\s\do1(1))H2和eq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))H2都是分子，不屬于核素，其余6種全部表示核素。(2)同位素是具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同種元素的原子，所以eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Li和eq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li互稱為同位素。(3)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))C和eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N的質(zhì)量數(shù)都是14，但質(zhì)子數(shù)分別為6和7，屬于不同元素的原子，不能互稱為同位素。(4)eq\o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Na和eq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg的中子數(shù)都是12，但質(zhì)子數(shù)分別為11和12。答案：(1)6(2)eq\o\al(\s\up1(6),\s\do1(3))Lieq\o\al(\s\up1(7),\s\do1(3))Li(3)eq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(6))Ceq\o\al(\s\up1(14),\s\do1(7))N(4)eq\o\al(\s\up1(23),\s\do1(11))Naeq\o\al(\s\up1(24),\s\do1(12))Mg深化思考：(1)提示：18種。一種碳原子與3種氧原子可組成6種分子，C16O2、C17O2、C18O2、C16O17O、C16O18O、C17O18O，3種碳原子可形成18種二氧化碳分子。(2)提示：11NA12NA11NAM(14C16O2)＝(14＋16×2)g·mol－1＝46g·mol－1，n(14C16O2)＝eq\f(23g,46g·mol－1)＝0.5mol，1個14C16O2分子中含有22個質(zhì)子，24個中子，22個電子，故23g14C16O2中含有的總質(zhì)子數(shù)為0.5NA×22＝11NA，中子數(shù)為0.5NA×24＝12NA，電子數(shù)為0.5NA×22＝11NA。對點(diǎn)練習(xí)：【解析】選D。A.3He質(zhì)子數(shù)為2，中子數(shù)為1，故A錯誤；B.3He質(zhì)量數(shù)為3，1mol3He原子的質(zhì)量是3g，故B錯誤；C.3He質(zhì)量數(shù)為3，元素的相對原子質(zhì)量是其各種同位素相對原子質(zhì)量的加權(quán)平均值，故C錯誤；D.3He和4He質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，故D正確?！井?dāng)堂檢測】1．【解析】選A。B項(xiàng)，湯姆生提出“葡萄干面包式”，錯誤；C項(xiàng)，盧瑟福提出了“有核模型”或“行星模型”，錯誤；D項(xiàng)，玻爾根據(jù)氫原子光譜，引入量子論觀點(diǎn)，提出“原子軌道模型”，錯誤。2．【解析】選B。道爾頓提出原子學(xué)說，認(rèn)為物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)反應(yīng)中不能再分。3．【解析】選A。eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf的摩爾質(zhì)量為252g·mol－1，A項(xiàng)錯誤；eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf與eq\o\al(\s\up1(254),\s\do1(98))Cf互為同位素，B項(xiàng)正確；eq\o\al(\s\up1(252),\s\do1(98))Cf原子中，質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)相等，均為98，C項(xiàng)正確；eq\o\al(\s\up1(25