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第一章原子結構與元素周期律第一節(jié)原子結構 德州一中高一化學備課組 引言 通過初中學習同學們已經(jīng)知道原子是由原子核和核外電子構成的 但原子核是由什么構成的呢 電子在原子核外怎樣運動的 元素的性質與原子結構有什么關系 這是本節(jié)教學要解決的問題 回顧與思考 1 化學變化的最小粒子是什么 2 原子是由哪兩部分構成的呢 有關原子結構的知識是自然科學的重要基礎知識之一 原子是構成物質的一種基本粒子 物質的組成 性質和變化都與原子結構密切相關 人們對原子 分子的認識要比對宏觀物體的認識艱難得多 因為原子和分子過于微小 人們只能通過觀察宏觀實驗現(xiàn)象 經(jīng)過推理去認識它們 一般是通過實驗事實提出原子和分子的理論模型 如果設想的模型不符合新的實驗事實 就必須修正 甚至擯棄舊的模型 再創(chuàng)建新的模型 人們對原子 分子結構認識的過程實際上是根據(jù)科學實驗不斷創(chuàng)立 完善模型的過程 自從19世紀初道爾頓建立原子學說以后 原子是不可分割的最小微粒 在人們腦海中留下深刻的印象 直到發(fā)現(xiàn)電子 x射線和放射性現(xiàn)象 人們才舍棄原子不能再分割的傳統(tǒng)觀念 并進而探討原子的組成和結構問題 1 那么原子的內部結構究竟是怎樣的呢 科學家是怎樣探索原子內部結構的呢 2 p2 聯(lián)想質疑 欄目 觀看 粒子散射實驗電影 請同學們思考 盧瑟福所作 粒子散射實驗為什么是 絕大多數(shù) 粒子直線通過 少數(shù) 粒子轉向 個別 粒子反彈 這一現(xiàn)象說明什么問題 粒子散射實驗表明 原子中正電荷占的空間很小 因而 粒子通過金箔時 只有極少部分遇到這種質量較大帶正電荷的質點的排斥而折回 這個帶正電荷的質點位于原子的中心 就是原子核 而大部分 粒子是直線通過的 說明電子在原子核外 較大 的空間內運動 由于電子很輕 容易被較重的 粒子推開 不會妨礙 粒子的通行 這個實驗推翻了原子是一個 實心球 的假設 為現(xiàn)代原子結構理論奠定了基礎 盧瑟福通過 粒子散射實驗認識了原子核的存在 提出了核式原子模型 原子中心有一個原子核 它集中了原子全部正電荷和幾乎全部質量 而帶負電荷的電子在核外空間饒核高速運動 你心中的原子結構模型是怎樣的 實驗 預測 觀察 模型 葡萄干布丁 粒子散射 通過轉向反彈 核式原子模型 科學家的這些探索過程給你有什么啟發(fā) 人類在認識自然的過程中 經(jīng)歷了無數(shù)的艱辛 才一步一步地走向深入 一步一步接近事物的本質 人類對原子結構的深入認識 都是建立在實驗研究基礎上的 實驗是揭示原子結構的重要手段 湯姆生 盧瑟福 玻爾 海森伯四代師生都是諾貝爾科學獎獲得者 正是因為有了他們這樣的探索者 正是因為有了他們懷疑科學上的 定論 不迷信權威 向自己的恩師挑戰(zhàn) 為科學的發(fā)展做出了重要貢獻 在他們的身上閃爍著科學探索精神的光輝 1 原子核的構成 一 原子核核素 請同學們閱讀教材p2 交流研討 欄目 據(jù)表中的數(shù)據(jù) 各小組討論匯報并回答下列問題 1 在原子中 質子數(shù) 核電荷數(shù) 核外電子數(shù)之間存在什么關系 2 原子的質量由哪些微粒決定 3 忽略電子質量 原子的相對質量與質子數(shù) 中子數(shù)有什么關系 結論 核電荷數(shù) 質子數(shù) 核外電子數(shù) 原子的質量主要由質子和中子決定 3 質子數(shù) z 中子數(shù) n 相對質量 質子數(shù) z 中子數(shù) n 質量數(shù) a 原子的構成 每一個質子帶電荷相對質量約為 質子的數(shù)目決定中子不帶電 相對質量約為原子相對質量為一個質子 中子的 圍繞原子核作高速運動 每個電子帶電荷 最外層電子數(shù)目決定 質量數(shù) 定義 核電荷數(shù) z 質量數(shù) a 一般用符號表示一個質量數(shù)a為 質子數(shù)為z的原子 原子核 核外電子 質子 中子 一個單位正電荷 1 元素的種類 1 一個單位負 1 1836 元素的化學性質 質子數(shù) z 核外電子數(shù) 質子數(shù) z 中子數(shù) n 原子核內質子數(shù)和中子數(shù)取近似整數(shù)值的相對原子質量之和 遷移 應用 1 原子的含義 2 和判斷它的中子數(shù) 核外電子數(shù) 2 核素 回顧 元素的種類是由原子核內的質子數(shù)決定的 元素是具有相同質子數(shù) 核電荷數(shù) 的同一類原子的總稱 質疑 同種元素原子的質子數(shù)相同 那么 中子數(shù)是否也相同呢 p4 觀察思考 三種不同的氫原子 比較 三種氫原子結構的異同 質疑 它們是不是同一種元素 氫元素的三種核素 核素 人們把具有一定數(shù)目質子和一定數(shù)目中子的一種原子稱為核素 3 同位素 同位素 質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互為同位素 元素 具有相同質子數(shù) 即核電荷數(shù) 的同一類原子的總稱 核素 人們把具有一定數(shù)目質子和一定數(shù)目中子的一種原子稱為核素 同位素性質 a 同位素的化學性質相同 物理性質有一定差別 b 天然存在的同一元素的各同位素所占的原子百分組成不變 應用 金屬探傷 消除靜電 治療腫瘤 示蹤原子 跟蹤研究化學反應 作核燃料 用14c考古 環(huán)保治污等 核素 核素 元素 同位素 三者關系 遷移與應用 1 請你描述元素 核素 同位素間關系 同位素 元素 同素異形體的比較 元素的相對原子質量 1 定義 由各種天然核素相對原子量與其原子百分組成計算出的平均值 2 計算式 m m1 n1 m2 n2 m3 n3 同位素cl的相對原子質量為34 969 在自然界占75 77 原子數(shù)的百分含量 cl為36 966 在自然界中占24 23 則cl的相對原子質量為 34 969 75 77 36 966 24 23 35 45思考 計算元素的相對原子質量還可以用哪些方法 用質量數(shù)代替核素的相對原子質量 求其平均值 下課了 1 在原子中 質子數(shù) 核電荷數(shù) 核外電子數(shù)之間存在什么關系 2 原子的質量由哪些微粒決定 3 忽略電子質量 原子的相對質量與質子數(shù) 中子數(shù)有什么關系 請同學們閱讀教材p2 交流研討 欄目 據(jù)表中的數(shù)據(jù) 各小組討論匯報并回答下列問題 根據(jù)圖表所列數(shù)據(jù)討論 結論 核電荷數(shù) 質子數(shù) 核外電子數(shù) 原子的質量主要由質子和中子決定 質子數(shù) z 中子數(shù) n 質量數(shù) a 3 質量數(shù) 原子核中質子數(shù)核中子數(shù)之和稱之為質量數(shù) 原子核外電子排布 原子結構 第2課時 1 核外電子分層排布 電子按能量高低在核外分層排布 2 排布規(guī)律 電子總是盡先排布在能量最低的電子層里 每個電子層最多只能排布2n2個電子 k層為最外層時 最多只能容納2個電子 其它各層為最外層時 最多只能容納8個電子 次外層最多不超過18個電子 k l m n o p 2 8 18 32 50 2n2 1 2 3 4 5 6 稀有氣體元素原子電子層排布 3 原子結構示意圖 原子結構示意圖2 4 元素的性質與原子的最外層電子排布的關系 1 元素的化學性質與原子的最外層電子排布密切相關 稀有氣體 結構穩(wěn)定性質穩(wěn)定 金屬較易失電子 非金屬較易得電子 2 元素的化合價與原子的最外層電子數(shù)的關系 金屬單質na mg能分別與非金屬單質o2 cl2反應生成氧化物和氯化物 請寫出這些氧化物和氯化物的化學式 根據(jù)na mg o cl原子在反應中失去或得到電子的數(shù)目和該原子的最外層電子數(shù)目 推斷其氧化物和氯化物中元素的化合價 將結果填入下表 一些元素的原子得失電子的情況 na2o mgo nacl mgcl2 課堂練習1 1 下列原子結構示意圖中 正確的是 2 某元素原子的原子核外有三個電子層 最外層有4個電子 該原子核內的質子數(shù)為 a 14b 15c 16d 173 下列敘述正確的是 a 電子在原子核外作高速圓周運動b 電子在核外運動并無規(guī)律可言c 次外層電子數(shù)一定是2或8d 最外層只有一個電子的原子不一定是堿金屬元素的原子 b a d 課堂練習2 1 根據(jù)下列敘述 寫出元素名稱并畫出原子結構示意圖 1 a元素原子核外m層電子數(shù)是l層電子數(shù)的1 2 2 b元素原子的最外層電子數(shù)是次外層電子數(shù)的1 5倍 3 c元素的次外層電子數(shù)是最外層電子數(shù)的1 4 2 x和y是原子序數(shù)小于18的元素 x原子比y原子多1個電子層 x原子的最外層中只有1個電子 y原子的最外層電子層中有7個電子 這兩種元素形成的化合物的化學式是 答案 1 1 硫284 2 硼23 3 氖282 naf 補充練習1 1 某元素原子核外l層電子數(shù)是其它層電子數(shù)之和的2倍 則該元素的核電荷數(shù)為 a 6b 8c 12d 162 兩種元素原子的核外電子層數(shù)之比與最外層電子數(shù)之比相等 則在核電荷數(shù)為1 10的元素中 滿足上述關系的元素共有 a 1對b 2對c 3對d 4對3 a元素原子的l層比b元素原子的l層少3個電子 b原子核外電子總數(shù)比a原子核外電子總數(shù)多5個 則a與b形成的化合物的化學式為 a a2b3b ba2c ab4d b3a2 答案 1 ac2 b3 d 補充練習2 有v w x y z五種元素 它們的核電荷數(shù)依次增大 且均小于20 其中x z是金屬元素 v和z元素原子的最外層都只有一個電子 w和y元素原子的最外層電子數(shù)相等 且w元素原子l層電子數(shù)是k層電子數(shù)的3倍 x元素原子的最外層電子數(shù)是y元素原子最外層電子數(shù)的一半 由此可推知 填元素符號 v是 w是 x是 y是 z是 答案 h o al s k 原子的發(fā)現(xiàn)史 公元前5世紀 希臘哲學家德謨克利特等人認為 萬物是由大量的不可分割的微粒構成的 即原子 1 道爾頓原子模型 1803年 2 湯姆生原子模型 1904年 3 盧瑟福原子模型 1911年 4 波爾原子模型 1913年 5 電子云模型 量子力學模型 1927 1935年 道爾頓原子模型 原子是組成物質的基本粒子 它們是堅實的 不可再分的實心球 湯姆生原子模型