2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第4章物質(zhì)結(jié)構(gòu)元素周期律第1節(jié)課時(shí)1原子結(jié)構(gòu)學(xué)案新人教版必修第一冊(cè)

PAGE7-課時(shí)1原子結(jié)構(gòu)發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.知道原子的結(jié)構(gòu)及構(gòu)成原子的粒子間的關(guān)系；依據(jù)原子核外電子排布規(guī)律，能畫出1～20號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。培育學(xué)生“微觀探析與證據(jù)推理”的核心素養(yǎng)。2.了解預(yù)料、假設(shè)、模型等方法在探討原子結(jié)構(gòu)中的作用，培育學(xué)生“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。一、原子的構(gòu)成粒子及其定量關(guān)系1．構(gòu)成原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子相對(duì)質(zhì)量近似為1，帶1個(gè)單位,正電荷,中子相對(duì)質(zhì)量近似為1，不帶電)),核外電子帶1個(gè)單位負(fù)電荷))2．質(zhì)量數(shù)(1)概念：質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量都近似為1，假如忽視電子的質(zhì)量，將原子核內(nèi)全部質(zhì)子和中子的相對(duì)質(zhì)量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值叫作質(zhì)量數(shù)。(2)關(guān)系：質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。一種中子數(shù)為9的氧原子的質(zhì)量數(shù)為多少？核外電子數(shù)為多少？其二價(jià)氧離子的質(zhì)量數(shù)為多少？核外電子數(shù)為多少？[提示]17,8,17,10二、核外電子排布1．電子層(1)概念：在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)。我們把不同的區(qū)域簡(jiǎn)化為不連續(xù)的殼層，也稱作電子層。(2)不同電子層的表示及能量關(guān)系各電子層由內(nèi)到外電子層數(shù)1234567字母代號(hào)KLMNOPQ離核遠(yuǎn)近由近到遠(yuǎn)能量凹凸由低到高2.電子分層排布(1)能量最低原理核外電子總是優(yōu)先排布在能量最低的電子層里，然后再由里往外排布在能量逐步上升的電子層里，即按K→L→M→N……依次排列。(2)電子層最多容納的電子數(shù)①第n層最多容納2n2個(gè)電子。如K、L、M、N層最多容納電子數(shù)分別為2、8、18、32。②最外層電子數(shù)目最多不能超過(guò)8個(gè)(K層為最外層時(shí)不能超過(guò)2個(gè))。③次外層最多能容納的電子數(shù)不超過(guò)18個(gè)。微點(diǎn)撥：(1)電子層實(shí)質(zhì)上是一個(gè)“區(qū)域”，或者說(shuō)是一個(gè)“空間范圍”，它與宏觀上電子層的含義完全不同。(2)核外電子排布的規(guī)律是相互聯(lián)系的，不能孤立地理解。如鈣原子由于受最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)的限制。其原子結(jié)構(gòu)示意圖為而不應(yīng)當(dāng)是。畫出K、K＋的結(jié)構(gòu)示意圖[提示]K，K＋三、原子結(jié)構(gòu)模型的演化過(guò)程eq\o(\s\up10(道爾頓模型),\s\do10(1803年))→eq\o(\s\up10(湯姆孫原子模型),\s\do10(1904年))→eq\o(\s\up10(盧瑟福原子模型),\s\do10(1911年))→eq\o(\s\up10(玻爾原子模型),\s\do10(1913年))→eq\o(\s\up10(電子云模型),\s\do10(1926－1935年))。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)原子核是由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子帶正電、中子帶負(fù)電。 ()(2)O與O2－的質(zhì)子數(shù)相同，核外電子數(shù)不同。 ()(3)Al與Al3＋的電子層數(shù)相同。 ()(4)任何原子的最外層電子數(shù)均小于或等于8。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×2．某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為，下列關(guān)于該粒子的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．核電荷數(shù)為17B．屬于金屬元素C．核外有三個(gè)電子層D．在化學(xué)反應(yīng)中簡(jiǎn)潔得到1個(gè)電子[答案]B3．有下列示意圖①②③④，其中表示原子的為________(填序號(hào)，下同)，表示陽(yáng)離子的為________，表示陰離子的為________。[答案]③④①②原子構(gòu)成粒子及其定量關(guān)系1．電性關(guān)系原子：質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)陰離子(Rn－)：質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)－n陽(yáng)離子(Rn＋)：質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)＋n2．質(zhì)量關(guān)系：對(duì)于原子及相應(yīng)的離子均滿意質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。1．與NHeq\o\al(＋,4)互為等電子體的分子是()A．CH4 B．OH－C．NO D．H3O＋A[一個(gè)NHeq\o\al(＋,4)中的質(zhì)子數(shù)是11個(gè)，電子數(shù)是10個(gè)，CH4、OH－、H3O＋電子數(shù)是10個(gè)，但屬于分子的只有CH4，答案為A。]2．核內(nèi)中子數(shù)為N的R2＋，質(zhì)量數(shù)為A，則它的ng氧化物中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是()A．eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol B．eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)mol D．eq\f(n,A)(A－N＋6)molA[在化學(xué)變更中質(zhì)子、中子均不變，故R2＋的質(zhì)量數(shù)為A，中子數(shù)為N，則R原子的質(zhì)量數(shù)也為A，中子數(shù)也為N，質(zhì)子數(shù)為A－N。R2＋的氧化物為RO，摩爾質(zhì)量為(A＋16)g·mol－1，ngRO的物質(zhì)的量為eq\f(n,A＋16)mol。1molRO中含質(zhì)子(A－N＋8)mol，故ngRO中含質(zhì)子的物質(zhì)的量為eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol，A項(xiàng)正確。]核外電子排布規(guī)律的應(yīng)用畫出1～20號(hào)元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖1．原子核外電子排布的表示方法(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖。①小圓圈和圓圈內(nèi)的符號(hào)及數(shù)字表示原子核及核內(nèi)質(zhì)子數(shù)。②弧線表示電子層。③弧線內(nèi)數(shù)字表示該層中的電子數(shù)。(2)離子結(jié)構(gòu)示意圖。①當(dāng)主族中的金屬元素原子失去最外層全部電子變?yōu)殡x子時(shí)，電子層數(shù)削減一層，形成與上一周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)。②非金屬元素的原子得電子形成簡(jiǎn)潔離子時(shí)，形成和同周期的稀有氣體元素原子相同的電子層結(jié)構(gòu)。2．依據(jù)核外電子排布特點(diǎn)推斷元素特別關(guān)系元素最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的一半Li、Si最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)Be、Ar最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的2倍C最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的3倍O最外層電子數(shù)等于次外層電子數(shù)的4倍Ne最外層電子數(shù)等于電子層數(shù)H、Be、Al最外層有1個(gè)電子H、Li、Na、K最外層有2個(gè)電子He、Be、Mg、Ca內(nèi)層電子數(shù)之和是最外層電子數(shù)2倍的元素Li、P電子總數(shù)為最外層電子數(shù)2倍的元素Be3.等電子體的分子(1)利用元素排布找尋“10電子”粒子的方法(2)利用元素排布找尋“18電子”粒子的方法3．下列粒子的結(jié)構(gòu)示意圖正確的是()A[B中粒子結(jié)構(gòu)示意圖是Cl－而不是Cl，C中Ar的原子結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)為，D中K的原子結(jié)構(gòu)示意圖應(yīng)為。]4．核電荷數(shù)小于或等于18的元素中，原子的最外層電子數(shù)是其余電子總數(shù)一半的元素種類有()A．1種 B．2種C．3種 D．4種B[在1號(hào)～18號(hào)元素中，符合題給要求的元素是Li和P。]5．與OH－具有相同質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)的粒子是()A．H2O B．F－C．Na＋ D．NH3B[OH－具有9個(gè)質(zhì)子，10個(gè)電子；H2O具有10個(gè)質(zhì)子，10個(gè)電子；F－具有9個(gè)質(zhì)子，10個(gè)電子；Na＋具有11個(gè)質(zhì)子，10個(gè)電子；NH3具有10個(gè)質(zhì)子，10個(gè)電子。]1．在化學(xué)變更過(guò)程中，原子中的下列粒子數(shù)可能發(fā)生變更的是()A．質(zhì)子數(shù) B．中子數(shù)C．質(zhì)量數(shù) D．電子數(shù)D[化學(xué)反應(yīng)中原子的種類不變，質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)不變，電子數(shù)可能變更。]2．下列說(shuō)法中正確的是()A．在多電子的原子里，能量高的電子通常在離核近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)B．核外電子總是先排在能量低的電子層上，例如只有M層排滿后才排N層C．某原子M層電子數(shù)為L(zhǎng)層電子數(shù)的4倍D．某離子的核電荷數(shù)與最外層電子數(shù)相等D[在多電子的原子里，能量高的電子通常在離核遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原子核外電子通常先排在能量低的電子層上，但不完全遵循先排滿內(nèi)電子層，再排外電子層的規(guī)律，如鉀原子的N層上有1個(gè)電子，若該電子排在M層上，則M層變?yōu)樽钔鈱?，且?個(gè)電子，不符合最外層電子數(shù)不超過(guò)8的規(guī)律，B項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)M層上排有電子時(shí)，L層上肯定排滿了8個(gè)電子，而M層最多只能容納18個(gè)電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；O2－的結(jié)構(gòu)示意圖是，D項(xiàng)正確。]3．下列原子(離子)的結(jié)構(gòu)示意圖正確的是()①磷原子②碳原子③鈉原子④氧離子A．①②B．②③C．③④D．①④D[依據(jù)核外電子排布的一般規(guī)律可知，②違反每個(gè)電子層最多只能容納2n2個(gè)電子，③違反最外層電子數(shù)不能超過(guò)8個(gè)，D項(xiàng)符合題意。]4．核電荷數(shù)小于18的某元素X，其原子核外電子層數(shù)為a，最外層電子數(shù)為2a＋1。下列有關(guān)元素X的說(shuō)法中，不正確的是()A．元素X的原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)可能為2a2－1B．元素X形成的單質(zhì)既能作氧化劑又能作還原劑C．元素X形成的簡(jiǎn)潔離子，各電子層的電子數(shù)均達(dá)到2n2個(gè)(n表示電子層數(shù))D．由元素X形成的某些化合物，可能具有殺菌消毒的作用C[核電荷數(shù)小于18的某元素X，其原子的電子層數(shù)為a，最外層電子數(shù)為2a＋1，當(dāng)a＝1時(shí)，最外層電子數(shù)為3，不符合題意；a＝2時(shí)，最外層電子數(shù)為5，質(zhì)子數(shù)為7，符合題意；a＝3時(shí)，最外層電子數(shù)為7，質(zhì)子數(shù)為17，符合題意，則X可能為N或Cl。a＝2時(shí)，質(zhì)子數(shù)為2×22－1＝7，a＝3時(shí)，質(zhì)子數(shù)為2×32－1＝17，A項(xiàng)正確；N2和Cl2中N和Cl的化合價(jià)為0，處于中間價(jià)態(tài)，既可上升又可降低，故N2和Cl2既能作氧化劑又能作還原劑，B項(xiàng)正確；若X為Cl，則Cl－的最外層電子數(shù)為8，不是2×32，C項(xiàng)錯(cuò)誤；Cl形成的化合物HClO可用于殺菌消毒，D項(xiàng)正確。]5．(素養(yǎng)題)已知A、B、C三種元素的原子中，質(zhì)子數(shù)為A<B<C，且都小于18，A元素的原子最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的2倍；B元素的原子核外M層電子數(shù)是L層電子數(shù)的一半；C元素的原子次外層電子數(shù)比最外層電子數(shù)多1個(gè)。試推斷：(1)三種元素的元