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第3课 原子结构的模型
分层练习
1．核废水中含有大量的氚，一旦进入人体可能会对人造成辐射损害。氕原子和氚原子结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
氕原子 氚原子
A．氕原子与氚原子相对原子质量相同
B．氕原子与氚原子的核外电子数不同
C．氕原子与氚原子的质子数相同
D．氕原子与氚原子的中子数相同
【答案】C
【解答】A、氕原子与氚原子质子数相同，中子数不同，由于相对原子质量＝质子数+中子数，因此相对原子质量不同，不符合题意；
B、氕原子与氚原子的核外电子数相同，都等于1，不符合题意；
C、氕原子与氚原子的质子数相同，符合题意；
D、氕原子与氚原子的中子数不相同，不符合题意。
故选：C。
2．2022年9月，温州朔门古港遗址的发现重现了温州“千年商港”的盛况，经碳﹣14测定该遗址建于东晋时期。碳﹣14是碳﹣12的一种同位素，下列关于同位素的说法正确的是（　　）
A．碳﹣14和碳﹣12的在元素周期表中位于相同的格子
B．碳﹣14和碳﹣12的主要区别是电子数不同
C．碳﹣14的中子数是6
D．碳﹣14和碳﹣12的化学性质不同，所以碳﹣14能测遗址年代而碳﹣12不能
【答案】A
【解答】A、碳﹣14和碳﹣12均为碳元素，其原子中的质子数相同，因此在元素周期表中位于相同的格子，选项说法正确；
B、碳﹣14和碳﹣12的质子数均为6，其原子的核外具有6个电子，主要区别是中子数不同，选项说法错误；
C、碳﹣14的中子数是14﹣6＝8，选项说法错误；
D、碳﹣14和碳﹣12的中子数不同，所以碳﹣14能测遗址年代而碳﹣12不能，选项说法错误。
故选：A。
3．国产化5G通信芯片用最新一代碳化硅衬底氮化镓（GaN）材料试制成功，打破国外的垄断。已知Ga元素某原子核内质子数为31，中子数为45，则该Ga原子的核外电子数为（　　）
A．14 B．31 C．45 D．76
【答案】B
【解答】根据在原子中质子数＝核电荷数＝核外电子数，Ga元素某原子核内质子数为31，可知该Ga原子的核外电子数为31。
故选：B。
4．1911年，英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得到了如图所示的实验现象。该实验不能得出的结论是（　　）
A．原子中原子核的体积很小
B．原子中原子核的质量较大
C．原子中原子核带正电
D．原子核由质子和中子构成
【答案】D
【解答】A、带正电的α粒子轰击金属箔，大多数α粒子不改变原来的方向直接通过，说明原子中原子核的体积很小，选项说法正确；
B、带正电的α粒子轰击金属箔，极少数α粒子被反弹回来，说明α粒子碰到的原子核的质量比较大，选项说法正确；
C、带正电的α粒子轰击金属箔，有极少数α粒子被反弹回来，说明α粒子碰到的原子核带正电荷，选项说法正确；
D、带正电的α粒子轰击金属箔，不能证明原子核是由质子和中子组成，选项说法错误。
故选：D。
5．如图是卢瑟福将带正电的α粒子流轰击金箔后的运动轨迹示意图，其中能说明原子质量几乎全部集中在原子核内的轨迹（　　）
A．a B．b C．c D．d
【答案】C
【解答】因为原子核带正电，占据的空间很小，集中了几乎所有原子的质量，所以当带正电的α粒子流轰击金箔后，遇到原子核会改变方向，被反弹回来，所以它的轨迹是c，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选：C。
6．2019年7月6日，浙江余杭良渚古城遗址获准列入世界遗产名录。考古学家通过对有关遗址出土文物中的碳﹣14含量测定，推测其年代距今4700﹣5300年。碳﹣14原子与碳﹣12原子不同的是（　　）
A．质子数 B．核电荷数 C．电子数 D．中子数
【答案】D
【解答】A、碳﹣14原子与碳﹣12原子均是碳元素形成的原子，它们的质子数相同，故选项错误。
B、原子中核电荷数＝核内质子数，碳﹣14原子与碳﹣12原子的质子数相同，则核电荷数相同，故选项错误。
C、原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，碳﹣14原子与碳﹣12原子的质子数相同，则电子数相同，故选项错误。
D、相对原子质量＝质子数+中子数，碳﹣14原子与碳﹣12原子的质子数相同，但它们的相对原子质量不同，则它们的中子数一定不同，故选项正确。
故选：D。
7．2024年5月嫦娥六号探测器登陆月球背面采样，科学研究院团队将对嫦娥六号采集的月壤样品中存在的钛（Ti）含量进行研究。Ti的相对原子质量为49，核外电子数为是22。则钛原子的质子数为（　　）
A．71 B．49 C．27 D．22
【答案】D
【解答】因为原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，由题意Ti的核外电子数为是22，故其核内质子数为22。
故选：D。
8．原子结构模型的建立经历不断完善、不断修正的过程，使得模型更接近事物的本质，下列相关科学史描述不正确的是（　　）
A．英国化学家道尔顿提出了实心球模型，认为原子是坚实的、不可再分的实心球
B．英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，且原子是电中性的
C．英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得出正电荷均匀分布在整个原子内
D．丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
【答案】C
【解答】A.1803年道尔顿提出了世界上第一个原子结构模型——实心小球模型，故选项A说法正确；
B.汤姆生发现了阴极射线是由速度很高的带负电的电子组成的，认为原子不是实心的，推翻了实心小球模型，并提出了枣糕模型，为原子的电中性提供了解释，故选项B说法正确；
C.卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得出原子核带正电、居于原子中心、质量很大、在原子中所占体积很小的结论，故选项C说法错误；
D.玻尔改进了卢瑟福的模型，提出了电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动，解决了原子结构的稳定性问题，故选项D说法正确。
故选：C。
9．制造北斗三号卫星使用了钛合金材料，钛原子的质子数为22，相对原子质量为48，则钛原子的核外电子数为（　　）
A．22 B．48 C．70 D．26
【答案】A
【解答】已知钛原子的质子数为22，由于在原子中，质子数等于核外电子数，则钛原子的核外电子数为22。
故选：A。
10．由数十个国家的科学家组成的联合团队获得了迄今“四中子态”这种物质存在的最明确证据相关论文在2022年6月22日发表于《自然》。“四中子态”是一种只由四个中子构成的粒子，它与天体中的中子星构成类似。有关该粒子的说法正确的是（　　）
A．带四个单位的负电荷
B．质量与一个He﹣4原子相近
C．失去一个中子后带正电
D．在元素周期表中与铍（Be）元素占同一位置
【答案】B
【解答】A、因为中子不带电，又因为该粒子只由四个中子构成的粒子，所以不显电性，故A不正确；
B、一个氦原子中含有2个质子和2个中子，因为1个质子的质量约等于1个中子的质量，所以2个质子和2个中子的质量约等于4个中子的质量，故B正确；
C、因为中子不带电，所以失去一个中子后仍不显电性，故C不正确；
D、该粒子的质子数是0，与铍（Be）的质子数不同，故D不正确。
故选：B。
11．原子结构模型的建立经历不断完善、不断修正的过程，使得模型更接近事物的本质，下列相关科学史描述不正确的是（　　）
A．英国化学家道尔顿提出了实心球模型，认为原子是坚实的、不可再分的实心球
B．英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，且原子是电中性的
C．英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得出正电荷均匀分布在整个原子内
D．丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
【答案】C
【解答】A、英国化学家道尔顿提出了实心球模型，认为原子是坚实的、不可再分的实心球，故选项说法正确。
B、英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，且原子是电中性的，故选项说法正确。
C、英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，绝大多数α粒子穿过金属箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大角度的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达180°，像是被金属箔弹了回来，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的偏转是不可能的，若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，极少数α粒子就不会发生大角度散射，则正电荷不是均匀分布在整个原子内，故选项说法错误。
D、丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动，故选项说法正确。
故选：C。
12．金属锆（Zr）被称之为冶金工业的“维生素”，在钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高。锆的相对原子质量为91，质子数为40。则锆原子的核外电子数为（　　）
A．91 B．131 C．40 D．51
【答案】C
【解答】因为原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，由题意锆原子的质子数为40，故锆原子的核外电子数为40。
故选：C。
13．如图为小塘制作的原子模型，外圈上小球为电子，内圈为原子核。下列说法正确的是（　　）
A．该模型表示一种碳原子
B．该原子的核电荷数为2
C．该原子的质量主要集中在2个电子上
D．该原子核由2个中子和2个电子构成
【答案】B
【解答】A、由模型可知该原子核外有2个电子，核内有2个质子，故该模型表示的是氦原子，故A错误；
B、由模型可知该原子核外有2个电子，核内有2个质子，核电荷数为2，故B正确；
C、原子的质量主要集中在原子核上，故C错误；
D、由模型可知该原子核由2个质子和2个中子构成，故D错误；
故选：B。
14．从古希腊的古代元素观，到近代原子结构模型，直至今天的人工合成元素，人类从来就没有停止过对物质世界构成规律的探索。下图为原子结构模型的演变图，其中④为电子云模型，符合历史演变顺序的一组是（　　）
A．①③②④ B．①②③④ C．①②④③ D．①③④②
【答案】A
【解答】根据人们对原子结构的认识历程可知：开始人们认为原子是一种基本的球形，后来提出了枣糕模型，再到原子的行星模型，现在倾向于电子云模型，A符合题意，BCD不符合题意。
故选：A。
15．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电、质量比电子大得多）轰击金箔实验。根据实验，不能获得的结论是（　　）
A．金原子核外电子带负电
B．金原子核带正电
C．金原子核体积很小
D．金原子核的质量比α粒子大得多
【答案】A
【解答】A、由该实验不能得出金原子核外电子带负电，故A错误；
B、由图可知，带正电的α粒子遇到原子核后，方向发生了偏转，说明原子核带正电，故B正确；
C、由图可知，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，只有少量α粒子的运转方向发生了偏转，说明金原子核体积很小，故C正确。
D、由图可知，有少数的α粒子被反弹了回来，说明遇到了质量很大的物质，则金原子核的质量比α粒子大得多，故D正确。
故选：A。
16．氘、氚是氢的同位素原子，氘、氚原子中数量不同的是（　　）
A．中子数 B．质子数 C．电子数 D．核电荷数
【答案】A
【解答】氘、氚原子具有相同的质子数，但中子数不同，故互为同位素原子。
故选：A。
17．氕（H）、氘（H）、氚（H）是氢的三种同位素原子。下列说法正确的是（　　）
A．氕、氘、氚是三种不同的元素
B．三种原子的质量相等
C．三种原子的核外电子数不同
D．氕原子中的中子数为0
【答案】D
【解答】A、氕、氘、氚质子数都是l，都是氢元素，故A错误；
B、根据相对原子质量约等于质子数加中子数，氘原子的相对原子质量是2；氕原子的相对原子质量是1，氚原子的相对原子质量是3，故三种原子的质量不相等，故B错误；
C、氕、氘、氚质子数都是l，即核外电子数均为1，三种原子的核外电子数相同，故C错误；
D、相对原子质量约等于质子数加中子数，氕原子中的中子数为0，故D正确。
故选：D。
18．锡合金是一种常见的焊料，常用于焊接电子元件。锡的相对原子质量为119，质子数为50。则锡原子的核电荷数为（　　）
A．169 B．119 C．69 D．50
【答案】D
【解答】因为原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，由题意锡原子的质子数为50，故锡原子的核电荷数为50。
故选：D。
19．2024年2月，中国工程物理研究院宣布，研发含镥﹣177抗癌新药取得实质性进展。镥﹣177相对原子质量为177，核外电子数为71，则其质子数为（　　）
A．177 B．106 C．71 D．142
【答案】C
【解答】因为原子中核电荷数＝核内质子数＝核外电子数，由题意镥﹣177原子的核外电子数为71，故其核内质子数为71。
故选：C。
20．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。根据实验，不能获得的结论是（　　）
A．金原子核带正电
B．金原子核外电子带负电
C．金原子核体积很小
D．金原子核的质量比α粒子大得多
【答案】B
【解答】A、一小部分改变了原来的方向，又因为α粒子带正电，所以遇到了带正电的微粒才改变了方向，说明了金原子核带正电，故A说法正确；
B、该实验的三种现象根本不能说明核外电子所带电荷情况，故B说法错误；
C、大多数α粒子能穿过金箔且不改变原来的前进方向，说明原子核的体积很小，原子核外空间很大，故C说法正确；
D、有极少数的α粒子被反弹了回来，说明遇到了质量很大的东西，即原子核质量很大，故D说法正确。
故选：B。
21．2019年科学家首次在太空中检测到氦合氢离子（HeH+），关于1个HeH+下列说法正确的是（　　）
A．有1个原子核 B．共有3个质子
C．共有4个电子 D．相对质量为3
【答案】B
【解答】A、1个氦合氢离子（HeH+）中含有2个原子核，故选项说法错误。
B、1个氦合氢离子（HeH+）中含有2个原子核，氦原子核内质子数为2，氢原子核内质子数为1，则共有3个质子，故选项说法正确。
C、1个氦合氢离子（HeH+）中含有2个原子核，氦原子核内质子数为2，氢原子核内质子数为1，则共有3个质子，1个氦合氢离子（HeH+）带1个单位的正电荷，则其核外电子数为3﹣1＝2，故选项说法错误。
D、相对质量为4+1＝5，故选项说法错误。
故选：B。
22．蓝色起源公司近年来一直致力于用月壤实现太阳能发电，据了解月壤中有丰富的资源，尤其是应用于可控核聚变的燃料He﹣3。如图所示为He﹣3及其同位素原子He﹣4的结构示意图，下列说法正确的是（　　）
A．“”表示的微粒为中子
B．He﹣3的相对原子质量为3
C．He﹣3与He﹣4的质子数分别为3和4
D．He﹣3与He﹣4的化学性质不同
【答案】B
【解答】A、原子是由原子核和核外电子构成，原子核是由质子和中子构成，质子带正电，中子不带电，则“”表示的微粒为质子，该选项说法不正确；
B、相对原子质量≈质子数+中子数，由图He﹣3中，有2个质子和1个中子，则相对原子质量为3，该选项说法正确；
C、氦为2号元素，原子序数＝原子的质子数，则He﹣3与He﹣4的质子数均为2，该选项说法不正确；
D、决定元素化学性质的为最外层电子数，由于He﹣3与He﹣4和核外电子数均为2，均属于稳定结构，则化学性质相似，该选项说法不正确。
故选：B。
23．1934年科学家在实验中发现了氢元素的一种同位素原子——氚，氚的质子数为1，中子数为2，则下列能表示其原子结构的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
【答案】B
【解答】氚的原子核是一个质子和两个中子组成的，核外由一个电子绕着原子核高速运动，故B正确，ACD错误。
故选：B。
24．α粒子带正电荷，如图所示是其轰击金属箔的模型，abcd四条路径中，能说明“原子核带正电荷”的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
【答案】C
【解答】根据同种电荷相互排斥的规律，带正电的α粒子如果遇到带正电的原子核时将被排斥，图中符合要求的路径为c，故C正确。
故选：C。
25．知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后以氧气为例进行的梳理，下列选项中与a、b、c相对应的是（　　）
A．原子、核外电子、原子核
B．原子核、原子、核外电子
C．原子、原子核、核外电子
D．核外电子、原子核、原子
【答案】C
【解答】分子是由原子构成的，故a是原子，原子是由原子核和核外电子构成的，原子核是由质子和中子构成的，故b是原子核，c是核外电子，观察选项，
故选：C。
26．原子结构模型是经过一代代科学家不断地发现和提出新的原子结构模型的过程。下列有关图①②③④所示的四种原子结构模型的叙述错误的是（　　）
A．汤姆生认为图①模型中正电荷均匀分布在整个面包内，电子像葡萄干镶嵌其中
B．如图②模型波尔认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上绕核运动
C．卢瑟福在实验的基础上提出带负电的电子绕带正电且体积很小的原子核运动的图④模型
D．依据提出时间先后顺序，正确的排列是①②④③
【答案】D
【解答】A．1904年汤姆生提出了葡萄干蛋糕模型，汤姆生认为图①模型中正电荷均匀分布在整个面包内，电子像葡萄干镶嵌其中，故A正确；
B．1913年玻尔提出了玻尔模型，波尔认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上绕核运动，故B正确；
C．1911年卢瑟福提出行星模型：原子的大部分体积是空的，电子按照一定轨道围绕着一个带正电荷的很小的原子核运转，故C正确；
D．20世纪20年代以来提出现代模型（电子云模型），依据提出时间先后顺序，正确的排列是①④②③，故D错误。
故选：D。
27．2024年，嫦娥六号将出征月球，从月球背面的土壤中采集更多的样品，争取实现2000克的目标。月壤中富含氦﹣3，可参与核反应产生巨大能量以供发电。如图是氦﹣3的原子结构模型，其中●表示的是（　　）
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
【答案】A
【解答】由氦原子的结构模型可知，●在核外空间绕核运动，故图中●表示的微粒是电子。
故选：A。
28．探究原子结构的奥秘：
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1897年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图甲所示：
①α粒子源——放射性物质放出α粒子（原子核带2个单位正电荷），质量是电子质量的7000倍；
②金箔——作为靶子，厚度1μm，重叠了3000层左右的原子；
③荧光屏——α粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被弹了回来如乙图所示。
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就 　不会　（填“会”或“不会”）发生大角度散射。
（2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明 　原子内部绝大部分空间是空的　。
A.原子的质量是均匀分布的
B.原子内部绝大部分空间是空的
（3）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子被打出，而α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子，从现代观点看，被打出的微粒是 　质子　。
【答案】（1）不会；（2）原子内部绝大部分空间是空的；（3）质子。
【解答】
（1）极少数α粒子散射的原因是受到了一个体积小但质量相对而言较大的粒子的斥力，这说明原子质量、正电荷在原子内并不是均匀分布的；
（2）绝大多数α粒子穿过后方向不变，这是由于它们穿过了原子内部的空间，这也说明原子内部绝大部分空间是空的；
（3）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子被打出，而α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子，说明原子核内的质子数变成了8个，所以打出的微粒是质子。
故答案为：（1）不会；（2）原子内部绝大部分空间是空的；（3）质子。
29．19世纪以前，人们一直认为原子是不可分的。1897年汤姆生发现了带负电的电子，并提出“葡萄干布丁”模型。为进一步探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向，有一小部分α粒子改变原来的前进方向，甚至有极少数α粒子被反弹了回来！
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，卢瑟福等人认为：极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞。
【解释与结论】
（1）卢瑟福等人认为的“极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞”。这里的“核”指的是 　原子核　。
（2）能说明原子内部绝大部分是“空的”证据是 　绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向　。
（3）根据卢瑟福的实验所产生的现象，能够获得的结论是 　ABC　。
A.原子核体积很小
B.原子核质量较大
C.原子核带正电
D.核外电子带负电
【答案】（1）原子核；
（2）绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向；
（3）ABC。
【解答】（1）“极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞”，说明遇到了质量很大的东西，即原子核质量很大，体积很小，这里的“核”指的是原子核；
（2）实验中绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向，说明原子内部绝大部分是“空的”；
（3）A、绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向，说明原子核的体积很小，原子核外空间很大，故A符合题意；
B、有极少数的α粒子被反弹了回来，说明遇到了质量很大的东西，即原子核质量很大，故B符合题意；
C、有一小部分α粒子改变原来的前进方向，又因为α粒子带正电，所以遇到了带正电的微粒才改变了方向，说明原子核带正电，故C符合题意；
D、根据卢瑟福的实验，只能说明电子很小，对α粒子的运动几乎没有影响，所以不能够获得的结论是核外电子带负电，故D不符合题意；
故答案为：
（1）原子核；
（2）绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向；
（3）ABC。
30．为破解原子内部结构的奥秘，一代又一代科学家进行了不懈地探索。1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
（1）卢瑟福在实验的基础上提出带负电的电子绕带正电且体积很小的原子核运动，其模型图与下列选项中最符合的是 　④　。（用编号表示）
①葡萄干面包模型
②分层结构模型
③电子云模型
④核式结构模型
（2）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量绘制图像，符合实验现象的图像是 　A　。
A.
B.
C.
D.
【答案】（1）④；（2）A。
【解答】（1）卢瑟福在实验的基础上提出带负电的电子绕带正电且体积很小的原子核运动，其模型图④最符合。
（2）只有极少数α粒子发生极大角度的偏转，故A符合题意，BCD不符合题意。故选：A。
故答案为：（1）④；（2）A。
31．小明同学收集了一些微粒的资料，请你和他一起根据表格数据回答下列问题。
粒子名称 质子数 中子数 电子数
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）表格中属于互为同位素原子的是 　AD　。
（2）比较C与D两种微粒，其中质量较大的是 　D　。
【答案】（1）AD；
（2）D。
【解答】（1）质子数相同中子数不同的同一元素的原子互称同位素，则AD互为同位素。
（2）原子的质量主要集中在原子核上，原子核由质子和中子构成，则CD中质量较大的是D。
故答案为：
（1）AD；
（2）D。
32．如图是锂原子的构成示意图，根据图示信息回答下列问题：
（1）锂原子的核电荷数为 　3　。
（2）锂原子核外有 　3　个电子。
（3）下列对原子构成的理解错误的是 　B　（填字母）。
A.原子整体不显电性
B.原子核是不可分割的实心球体
C.原子核比原子小得多
D.原子质量主要集中在原子核上
【答案】（1）3；
（2）3；
（3）B。
【解答】（1）由图示信息可知，锂原子的电子数为3，因为原子中，原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数，所以锂元素的核电荷数为3；故答案为：3；
（2）由图示信息可知，锂原子的电子数为3，因为原子中，原子序数＝质子数＝核外电子数，则锂原子核外有3个电子；故答案为：3；
（3）A、原子中，质子数＝电子数，所带电量相等，但电性相反，因此原子整体不显电性，说法正确；
B、由图示可知，原子核并不是不可分割的实心球体，原子核可以分为质子和中子，说法错误；
C、由图示可知，原子核比原子小得多，说法正确；
D、原子质量主要集中在原子核上，说法正确。
故答案为：B。
33．在①分子、②原子、③质子、④中子、⑤电子、⑥原子核、⑦阳离子、⑧阴离子这些微粒中：
（1）显电中性的微粒有 　①②④　；
（2）带正电的微粒有 　③⑥⑦　；
（3）在同一原子里数目相等的是 　③⑤　。
【答案】（1）①②④；
（2）③⑥⑦；
（3）③⑤。
【解答】（1）显示电中性的微粒是分子、原子、中子；
（2）带正电的微粒有质子、原子核、阳离子；
（3）在同一原子中数目相等的是质子、电子。
故答案为：（1）①②④；
（2）③⑥⑦；
（3）③⑤。
34．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，为原子模型的建立做出了重大贡献。小科同学在项目化学习中，使用若干辐射环磁体（如图乙所示，两个磁极分别位于内外两环）、金属板、橡皮筋等器材制作了一个演示模型，用以模拟α粒子散射的动态过程，演示模型的制作过程如下。
①如图甲所示，将长条金属板弯折成环形（保留10cm的缺口），并固定在桌面上。
②在环形金属板中央放置一块直径5cm、重40g的辐射环磁体。
③在环形金属板的缺口处连接一段橡皮筋（图中未画出），用以向环内“发射α粒子”。
根据演示模型并结合所学知识回答。
（1）固定在环形金属板中央的磁体，用来模拟的是原子中的哪一结构 　原子核　？
（2）下列四个辐射环磁体中最适合用作模拟被发射的“α粒子”的是 　C　（填字母编号）。
A．直径2cm、重5g、内环N极、外环S极
B．直径5cm、重40g、内环S极、外环N极
C．直径2cm、重5g、内环S极、外环N极
D．直径5cm、重40g、内环N极、外环S极
（3）该实验很好地模拟了卢瑟福α粒子散射实验的现象，即α粒子穿过金属箔后的运动情况为：　大多数α粒子几乎不发生偏转，只有少数发生了小角度的偏转，极少数发生了大角度的偏转　。
（4）小科同学通过环形金属板的缺口处向内依次发射12颗“α粒子”，这些“α粒子”最终会吸附在环形金属板上。在模拟实验完成后，将环形金属板展平，图中最符合实际情况的是 　D　（填字母编号，金属板上的点代表被吸附的“α粒子”）。
A.
B.
C.
D.
【答案】（1）原子核；（2）C；（3）大多数α粒子几乎不发生偏转，只有少数发生了小角度的偏转，极少数发生了大角度的偏转；（4）D。
【解答】（1）在卢瑟福的α粒子散射实验中，由于原子核带正电，而α粒子也带正电，因此它们之间会相互排斥。为了模拟这种排斥作用，实验中使用了固定在环形金属板中央的磁体。这个磁体产生的磁场可以模拟原子核对α粒子的排斥力，使得α粒子在接近原子核时受到偏转。因此，这个磁体在这里用来模拟的是原子中的原子核。
（2）考虑到α粒子带正电，并且质量相对大（尽管在原子尺度上仍然很小），我们需要选择一个同样带正电且质量相对更大的物体。C选项5g质量小，符合α粒子在原子尺度上质量相对较大的特点（尽管与辐射环磁体相比仍然很小）。同时，内环S极、外环N极的配置使得它在磁场中会受到与α粒子相似的力（如果假设辐射环磁体产生的磁场类似于原子核周围的电场）。故答案为C。
（3）关于α粒子散射的结果，卢瑟福发现大多数α粒子几乎不发生偏转，只有少数α粒子发生了较大的偏转，极少数α粒子甚至发生了大角度的偏转（偏转角度超过90度，有的甚至几乎达到180度，被反弹回来）。这个现象表明原子核内部大部分是空的。
（4）由于大多数α粒子几乎不发生偏转，只有少数发生了小角度的偏转，极少数发生了大角度的偏转，因此我们需要选择一个能够反映这种分布情况的环形金属板空间构型。选项D中的构型符合这种情况：大多数α粒子沿着直线穿过环形金属板（对应实验结果中的“大多数α粒子几乎不发生偏转”），少数α粒子在穿过环形金属板时发生了小角度的偏转（对应实验结果中的“少数α粒子发生了较大的偏转”），极少数α粒子甚至被反弹回来（对应实验结果中的“极少数α粒子发生了大角度的偏转”）。故答案为D。
故答案为：（1）原子核；（2）C；（3）大多数α粒子几乎不发生偏转，只有少数发生了小角度的偏转，极少数发生了大角度的偏转；（4）D。
35．人类对原子结构的认识永无止境。请根据所学知识回答：
（1）道尔顿最早提出原子的概念并认为原子是“不可再分的实心球体”，汤姆生认为原子是“嵌着葡萄干的面包”，如今这些观点均被证实是 　错误　的（填“正确”或“错误”）。
（2）卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外电子构成。如图甲是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生α粒子散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，卢瑟福的这一研究过程是一个 　A　。
A.建立模型的过程
B.得出科学事实的过程
C.提出问题的过程
D.获取证据的过程
（3）卢瑟福在α粒子散射实验中（α粒子带正电荷），断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是 　绝大部分α粒子穿过金箔而按原方向运动　；同时也断定原子核呈 　正　电性。
【答案】（1）错误；（2）A；（3）绝大部分α粒子穿过金箔而按原方向运动；正。
【解答】
（1）现代原子模型是卢瑟福的原子核实模型，中心的原子核与核外电子，并非实心模型和葡萄干面包模型。
（2）卢瑟福是根据实验结论，提出模型，所以是建立模型的过程，故选：A。
（3）卢瑟福的α粒子散射实验中，绝大部分α粒子穿过金箔而按原方向运动，故说明原子中绝大部分是空的，而α粒子带正电荷，极少部分α粒子受到排斥作用而大角度偏转回来，根据同种电荷相互排斥，故原子核带正电。
故答案为：（1）错误；（2）A；（3）绝大部分α粒子穿过金箔而按原方向运动；正。
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第3课 原子结构的模型
分层练习
1．核废水中含有大量的氚，一旦进入人体可能会对人造成辐射损害。氕原子和氚原子结构如图所示，下列说法正确的是（　　）
氕原子 氚原子
A．氕原子与氚原子相对原子质量相同
B．氕原子与氚原子的核外电子数不同
C．氕原子与氚原子的质子数相同
D．氕原子与氚原子的中子数相同
2．2022年9月，温州朔门古港遗址的发现重现了温州“千年商港”的盛况，经碳﹣14测定该遗址建于东晋时期。碳﹣14是碳﹣12的一种同位素，下列关于同位素的说法正确的是（　　）
A．碳﹣14和碳﹣12的在元素周期表中位于相同的格子
B．碳﹣14和碳﹣12的主要区别是电子数不同
C．碳﹣14的中子数是6
D．碳﹣14和碳﹣12的化学性质不同，所以碳﹣14能测遗址年代而碳﹣12不能
3．国产化5G通信芯片用最新一代碳化硅衬底氮化镓（GaN）材料试制成功，打破国外的垄断。已知Ga元素某原子核内质子数为31，中子数为45，则该Ga原子的核外电子数为（　　）
A．14 B．31 C．45 D．76
4．1911年，英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得到了如图所示的实验现象。该实验不能得出的结论是（　　）
A．原子中原子核的体积很小
B．原子中原子核的质量较大
C．原子中原子核带正电
D．原子核由质子和中子构成
5．如图是卢瑟福将带正电的α粒子流轰击金箔后的运动轨迹示意图，其中能说明原子质量几乎全部集中在原子核内的轨迹（　　）
A．a B．b C．c D．d
6．2019年7月6日，浙江余杭良渚古城遗址获准列入世界遗产名录。考古学家通过对有关遗址出土文物中的碳﹣14含量测定，推测其年代距今4700﹣5300年。碳﹣14原子与碳﹣12原子不同的是（　　）
A．质子数 B．核电荷数 C．电子数 D．中子数
7．2024年5月嫦娥六号探测器登陆月球背面采样，科学研究院团队将对嫦娥六号采集的月壤样品中存在的钛（Ti）含量进行研究。Ti的相对原子质量为49，核外电子数为是22。则钛原子的质子数为（　　）
A．71 B．49 C．27 D．22
8．原子结构模型的建立经历不断完善、不断修正的过程，使得模型更接近事物的本质，下列相关科学史描述不正确的是（　　）
A．英国化学家道尔顿提出了实心球模型，认为原子是坚实的、不可再分的实心球
B．英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，且原子是电中性的
C．英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得出正电荷均匀分布在整个原子内
D．丹麦科学家玻尔改进了卢瑟福的模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
9．制造北斗三号卫星使用了钛合金材料，钛原子的质子数为22，相对原子质量为48，则钛原子的核外电子数为（　　）
A．22 B．48 C．70 D．26
10．由数十个国家的科学家组成的联合团队获得了迄今“四中子态”这种物质存在的最明确证据相关论文在2022年6月22日发表于《自然》。“四中子态”是一种只由四个中子构成的粒子，它与天体中的中子星构成类似。有关该粒子的说法正确的是（　　）
A．带四个单位的负电荷
B．质量与一个He﹣4原子相近
C．失去一个中子后带正电
D．在元素周期表中与铍（Be）元素占同一位置
11．原子结构模型的建立经历不断完善、不断修正的过程，使得模型更接近事物的本质，下列相关科学史描述不正确的是（　　）
A．英国化学家道尔顿提出了实心球模型，认为原子是坚实的、不可再分的实心球
B．英国物理学家汤姆生发现了原子内有带负电的电子，且原子是电中性的
C．英国科学家卢瑟福用带正电的α粒子轰击金属箔，得出正电荷均匀分布在整个原子内
D．丹麦科学家波尔改进了卢瑟福的模型，认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上运动
12．金属锆（Zr）被称之为冶金工业的“维生素”，在钢里只要加进千分之一的锆，硬度和强度就会惊人地提高。锆的相对原子质量为91，质子数为40。则锆原子的核外电子数为（　　）
A．91 B．131 C．40 D．51
13．如图为小塘制作的原子模型，外圈上小球为电子，内圈为原子核。下列说法正确的是（　　）
A．该模型表示一种碳原子
B．该原子的核电荷数为2
C．该原子的质量主要集中在2个电子上
D．该原子核由2个中子和2个电子构成
14．从古希腊的古代元素观，到近代原子结构模型，直至今天的人工合成元素，人类从来就没有停止过对物质世界构成规律的探索。下图为原子结构模型的演变图，其中④为电子云模型，符合历史演变顺序的一组是（　　）
A．①③②④ B．①②③④ C．①②④③ D．①③④②
15．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子（带正电、质量比电子大得多）轰击金箔实验。根据实验，不能获得的结论是（　　）
A．金原子核外电子带负电
B．金原子核带正电
C．金原子核体积很小
D．金原子核的质量比α粒子大得多
16．氘、氚是氢的同位素原子，氘、氚原子中数量不同的是（　　）
A．中子数 B．质子数 C．电子数 D．核电荷数
17．氕（H）、氘（H）、氚（H）是氢的三种同位素原子。下列说法正确的是（　　）
A．氕、氘、氚是三种不同的元素
B．三种原子的质量相等
C．三种原子的核外电子数不同
D．氕原子中的中子数为0
18．锡合金是一种常见的焊料，常用于焊接电子元件。锡的相对原子质量为119，质子数为50。则锡原子的核电荷数为（　　）
A．169 B．119 C．69 D．50
19．2024年2月，中国工程物理研究院宣布，研发含镥﹣177抗癌新药取得实质性进展。镥﹣177相对原子质量为177，核外电子数为71，则其质子数为（　　）
A．177 B．106 C．71 D．142
20．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。根据实验，不能获得的结论是（　　）
A．金原子核带正电
B．金原子核外电子带负电
C．金原子核体积很小
D．金原子核的质量比α粒子大得多
21．2019年科学家首次在太空中检测到氦合氢离子（HeH+），关于1个HeH+下列说法正确的是（　　）
A．有1个原子核 B．共有3个质子
C．共有4个电子 D．相对质量为3
22．蓝色起源公司近年来一直致力于用月壤实现太阳能发电，据了解月壤中有丰富的资源，尤其是应用于可控核聚变的燃料He﹣3。如图所示为He﹣3及其同位素原子He﹣4的结构示意图，下列说法正确的是（　　）
A．“”表示的微粒为中子
B．He﹣3的相对原子质量为3
C．He﹣3与He﹣4的质子数分别为3和4
D．He﹣3与He﹣4的化学性质不同
23．1934年科学家在实验中发现了氢元素的一种同位素原子——氚，氚的质子数为1，中子数为2，则下列能表示其原子结构的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
24．α粒子带正电荷，如图所示是其轰击金属箔的模型，abcd四条路径中，能说明“原子核带正电荷”的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
25．知识梳理有助于我们对已学知识的巩固，如图是某同学学习物质结构层次后以氧气为例进行的梳理，下列选项中与a、b、c相对应的是（　　）
A．原子、核外电子、原子核
B．原子核、原子、核外电子
C．原子、原子核、核外电子
D．核外电子、原子核、原子
26．原子结构模型是经过一代代科学家不断地发现和提出新的原子结构模型的过程。下列有关图①②③④所示的四种原子结构模型的叙述错误的是（　　）
A．汤姆生认为图①模型中正电荷均匀分布在整个面包内，电子像葡萄干镶嵌其中
B．如图②模型波尔认为电子只能在原子内的一些特定的稳定轨道上绕核运动
C．卢瑟福在实验的基础上提出带负电的电子绕带正电且体积很小的原子核运动的图④模型
D．依据提出时间先后顺序，正确的排列是①②④③
27．2024年，嫦娥六号将出征月球，从月球背面的土壤中采集更多的样品，争取实现2000克的目标。月壤中富含氦﹣3，可参与核反应产生巨大能量以供发电。如图是氦﹣3的原子结构模型，其中●表示的是（　　）
A．电子 B．中子 C．质子 D．原子核
28．探究原子结构的奥秘：
【情景提供】19世纪以前，人们一直以为原子是不可分的，直到1897年，汤姆生发现了带负电的电子后，才引起人们对原子结构模型的探索。
【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在带正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
【进行实验】1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图甲所示：
①α粒子源——放射性物质放出α粒子（原子核带2个单位正电荷），质量是电子质量的7000倍；
②金箔——作为靶子，厚度1μm，重叠了3000层左右的原子；
③荧光屏——α粒子打在上面发出闪光；
④显微镜——通过显微镜观察闪光，且通过360度转动可观察不同角度α粒子的到达情况。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°，像是被弹了回来如乙图所示。
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上，否则大角度的散射是不可能的。
【解释与结论】
（1）若原子质量、正电荷在原子内均匀分布，则极少数α粒子就 　 　（填“会”或“不会”）发生大角度散射。
（2）1μm金箔包含了3000层金原子，绝大多数α粒子穿过后方向不变，说明 　 　。
A.原子的质量是均匀分布的
B.原子内部绝大部分空间是空的
（3）1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子轰击氮原子，结果有种微粒从氮原子被打出，而α粒子留在了氮原子中，使氮原子变成了氧原子，从现代观点看，被打出的微粒是 　 　。
29．19世纪以前，人们一直认为原子是不可分的。1897年汤姆生发现了带负电的电子，并提出“葡萄干布丁”模型。为进一步探究原子的结构，1911年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
【收集证据】绝大多数α粒子穿过金箔后且不改变原来的方向，有一小部分α粒子改变原来的前进方向，甚至有极少数α粒子被反弹了回来！
【猜想与假设】α粒子遇到电子后，就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变，而结果却出乎意料，卢瑟福等人认为：极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞。
【解释与结论】
（1）卢瑟福等人认为的“极少数α粒子被反弹回来是因为它们和金原子中某种极为坚硬密实的核发生了碰撞”。这里的“核”指的是 　 　。
（2）能说明原子内部绝大部分是“空的”证据是 　 　。
（3）根据卢瑟福的实验所产生的现象，能够获得的结论是 　 　。
A.原子核体积很小 B.原子核质量较大 C.原子核带正电 D.核外电子带负电
30．为破解原子内部结构的奥秘，一代又一代科学家进行了不懈地探索。1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。
（1）卢瑟福在实验的基础上提出带负电的电子绕带正电且体积很小的原子核运动，其模型图与下列选项中最符合的是 　 　。（用编号表示）
①葡萄干面包模型 ②分层结构模型
③电子云模型 ④核式结构模型
（2）根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量绘制图像，符合实验现象的图像是 　 　。
A. B.
C. D.
31．小明同学收集了一些微粒的资料，请你和他一起根据表格数据回答下列问题。
粒子名称 质子数 中子数 电子数
A 14 14 14
B 26 30 24
C 14 14 18
D 14 18 14
（1）表格中属于互为同位素原子的是 　 　。
（2）比较C与D两种微粒，其中质量较大的是 　 　。
32．如图是锂原子的构成示意图，根据图示信息回答下列问题：
（1）锂原子的核电荷数为 　 　。
（2）锂原子核外有 　 　个电子。
（3）下列对原子构成的理解错误的是 　 　（填字母）。
A.原子整体不显电性
B.原子核是不可分割的实心球体
C.原子核比原子小得多
D.原子质量主要集中在原子核上
33．在①分子、②原子、③质子、④中子、⑤电子、⑥原子核、⑦阳离子、⑧阴离子这些微粒中：
（1）显电中性的微粒有 　 　；
（2）带正电的微粒有 　 　；
（3）在同一原子里数目相等的是 　 　。
34．1911年，英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，为原子模型的建立做出了重大贡献。小科同学在项目化学习中，使用若干辐射环磁体（如图乙所示，两个磁极分别位于内外两环）、金属板、橡皮筋等器材制作了一个演示模型，用以模拟α粒子散射的动态过程，演示模型的制作过程如下。
①如图甲所示，将长条金属板弯折成环形（保留10cm的缺口），并固定在桌面上。
②在环形金属板中央放置一块直径5cm、重40g的辐射环磁体。
③在环形金属板的缺口处连接一段橡皮筋（图中未画出），用以向环内“发射α粒子”。
根据演示模型并结合所学知识回答。
（1）固定在环形金属板中央的磁体，用来模拟的是原子中的哪一结构 　 　？
（2）下列四个辐射环磁体中最适合用作模拟被发射的“α粒子”的是 　 　（填字母编号）。
A．直径2cm、重5g、内环N极、外环S极
B．直径5cm、重40g、内环S极、外环N极
C．直径2cm、重5g、内环S极、外环N极
D．直径5cm、重40g、内环N极、外环S极
（3）该实验很好地模拟了卢瑟福α粒子散射实验的现象，即α粒子穿过金属箔后的运动情况为：　 　。
（4）小科同学通过环形金属板的缺口处向内依次发射12颗“α粒子”，这些“α粒子”最终会吸附在环形金属板上。在模拟实验完成后，将环形金属板展平，图中最符合实际情况的是 　 　（填字母编号，金属板上的点代表被吸附的“α粒子”）。
A. B.
C. D.
35．人类对原子结构的认识永无止境。请根据所学知识回答：
（1）道尔顿最早提出原子的概念并认为原子是“不可再分的实心球体”，汤姆生认为原子是“嵌着葡萄干的面包”，如今这些观点均被证实是 　 　的（填“正确”或“错误”）。
（2）卢瑟福进行α粒子散射实验后，认为原子是“行星模型”，即原子是由原子核和核外电子构成。如图甲是卢瑟福用α粒子轰击原子而产生α粒子散射的实验，在分析实验结果的基础上，他提出了图乙所示的原子核式结构，卢瑟福的这一研究过程是一个 　 　。
A.建立模型的过程 B.得出科学事实的过程 C.提出问题的过程 D.获取证据的过程
（3）卢瑟福在α粒子散射实验中（α粒子带正电荷），断定原子中的绝大部分空间是空的，他的依据是 　 　；同时也断定原子核呈 　 　电性。
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