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第2章　物质的微观结构
第4讲　分子、原子与离子
目
录
1
知识框架
2
典型例题
知识框架
1
1. 分子
分子是构成物质的一种微粒。由分子构成的物质，分子是保持物质
学性质的最小粒子(当物质由分子构成时)。
2. 原子
(1)原子也是构成物质的另一种微粒。原子是学变中的最小粒
子，在学反应中原子不能再分。但原子在物理层面可以再分，它是由
居于原子中心的原子核和核外电子构成的。原子核是由质子和中子构成
的。每个质子带一个单位正电荷，每个电子带一个单位负电荷，中子不
带电。每个原子只有一个原子核。在原子中：原子序数＝质子数＝核外
电子数＝核电荷数，原子不显电性。
原子核(＋)
质子(＋)
中子(不带电荷)
核外电子( )
原子
(呈电中性)
(2)原子结构模型的建立与修正
①1897年英国物理学家汤姆生发现原子内有带负电荷的电子，说明
原子并不是构成物质的最小微粒，内部有带负电荷的电子。
②英国科学家卢瑟福的α粒子散射实验说明：
α粒子散射实验
a. 绝大多数的α粒子按原方向行进，说明原子内部大部分是空心的，
并不是实心体。
b. 极少数的α粒子改变方向，说明α粒子碰到的障碍物体积小且带正
电荷，这是带正电荷的原子核。
c. 个别的α粒子被反射回来，说明α粒子碰到的障碍物不是电子，电
子质量小，不会影响粒子的方向，而是质量较大的带正电荷的粒子。
d. 卢瑟福认为原子由带正电荷的原子核和带负电荷的核外电子构
成，从而发布了原子的有核模型。
e. 原子的发展史：
道尔顿实
心球模型
汤姆生葡萄
枣糕式模型
卢瑟福核
式模型
③分子都由原子构成，在学反应中，分子可以分为原子，原子不
可再分。学变的本质是分子拆分成原子，原子重新组合成新的分
子。学变中，分子的种类一定发生变，原子的种类一定不变。
④原子中核外电子的分层排布
a. 第一周期原子的核外电子只能排布在第一层，且2个电子排满。
b. 第二周期原子的核外电子先排满第一层，再依次排布在第二层
中，且8个电子排满。
c. 第三周期原子的核外电子先排满第一层和第二层，再依次排布在
第三层中，且18个电子排满；若第三层为最外层，则8个电子排满。
d. 同一周期中原子的核外电子层数相等；同一族中原子的最外层电
子数相等，原子的学性质由最外层电子数决定。
3. 相对原子质量
(1)概念
将碳－12原子的质量分为12等份，其他原子的质量与碳原子质量的
比值，就是该原子的相对原子质量。
(2)公式
某种原子的相对原子质量＝
(3)相对原子质量是一个比值，单位为“1”，一般不写出。
(4)与质子数和中子数的关系
由于电子质量很小，可以忽略不计，所以相对原子质量约等于质子
数加上中子数，即相对原子质量≈质子数＋中子数。
4. 离子
在一定条件下，原子可以失去或者得到电子，使最外层电子达到饱
和状态，成为带电荷的离子。离子也是构成物质的微粒之一。失去电子
带上正电荷的为阳离子，得到电子带上负电荷的为阴离子。
5. 水的电解
(1)实验仪器：水电解器，直流电源。
(2)实验药品：水，硫酸或氢氧钠溶液。
(3)实验步骤：在水电解器玻璃管里注满水(滴加硫酸
或氢氧钠溶液增强导电性)，接通直流电源，观察现象，
经过一段时间后，停止通电。
(4)实验现象：通电一段时间后，两个电极上都有气泡产生；与正极
相连的玻璃管内产生的气体体积小，与负极相连的玻璃管内产生的气体
体积大，负极、正极产生的气体体积比约为2∶1，质量比为1∶8。
(5)气体的检验
用带火星的木条接近液面下降较少的玻璃管尖嘴，慢慢打开活塞，
观察到木条复燃，说明产生的气体是氧气；用点燃的火柴接近液面下降
较多的玻璃管尖嘴，慢慢打开活塞，观察到气体可燃烧并产生淡蓝色火
焰，将一个干燥的烧杯放置在玻璃管尖嘴的上方，观察到干燥的烧杯中
出现了水珠，说明产生的气体是氢气。
(6)反应表达式
水氢气＋氧气；
2H2O 2H2↑＋O2↑。
(7)结论
水是由氢元素和氧元素组成的。
6. 物质的微粒模型
(1)物质由分子、原子或离子构成
(2)微粒在做永不停息的无规则运动；温度越高，无规则运动越剧
烈，因此又称为热运动。
(3)微粒之间有间隙，且存在相同作用(同时存在引力和斥力)。物态变
实质是微粒间间隙的变。
典型例题
2
例1　下列现象或事实，用分子的相关知识解释错误的是(　A　)
A. 水沸腾时可掀起壶盖，说明分子大小随温度升高而增大
B. 石油气加压后可贮存在钢瓶中，说明分子之间有间隙
C. 一滴水中大约有1.67×1021个水分子，说明分子很小
D. 湿衣服晾在太阳下干得快，说明分子运动速率与温度有关
A
例2　德国学家格哈德 埃特尔在固体表面学的研究中取得了非凡
的成就，其成果之一是揭示了氮气与氢气在催剂表面合成氨的反应过
程(如图所示)。符合上述反应过程的顺序是(　C　)
A. ⑤④①③② B. ④⑤①②③
C. ⑤④①②③ D. ④⑤①③②
C
例3　如图为某原子结构的模型示意图，其中a、b、c是构成该原子
的三种不同粒子，下列说法正确的个数有(　C　)
①决定该原子种类的粒子是b；
②原子的质量主要集中在a和c上；
③原子中b与c的数目一定相同；
C
④原子中a与c的数目一定相同；
⑤a、b、c三种粒子构成了原子核；
⑥该原子核外有6个电子。
A. 0个 B. 1个 C. 2个 D. 3个
例4　元素X的核电荷数为a，它的阴离子Xm－与元素Y的阳离子Yn＋
的电子层结构相同，则元素Y的核内质子数是(　A　)
A. a＋m＋n B. a－m－n
C. a－m＋n D. a＋m－n
A
例5　下列说法正确的是(　C　)
A. 质量相同的CO和CO2，CO2比CO所含的分子数多
B. 质量相同的O2和O3，氧原子数前者大于后者
C. 分子数相同的N2和CO，它们的质量相等
D. 质量相同的H2和H2O，所含氢元素的质量相等
C
例6　A＋、B－、C、D、E、F分别表示含有18个电子的6种微粒(离子
或分子)。请回答：
(1)A元素是 ，B元素是 (用元素符号表示)。
(2)C是由两种元素组成的双原子分子，其分子式是 。
(3)D是原子序数第9位的双原子分子，其分子式是 。
(4)E是由两种元素组成的三原子分子，其分子式是 。
(5)F分子中含有8个原子，其分子式是 。
K　
Cl　
HCl　
F2　
H2S　
C2H6　
例7　学用语是学习学的重要工具，是国际通用语言，请用适当
的学用语填空。
(1)氦气 。
(2)2个镁离子 。
(3)3个硫原子 。
(4)3个氢分子 。
(5)5个硫酸根离子 。
(6)2个铝原子 。
He　
2Mg2＋　
3S　
3H2　
5S　
2Al　
(7)2个铵根离子 。
(8)3个氧分子 。
(9)氯钠由 构成。
(10)Al3＋ (说出数字“3”的意义)。
(11)H2O： (说出数字“2”的意义)。
2N　
3O2　
Cl－、Na＋　
一个铝离子带3个单位的正电荷　
一个水分子中有2个氢原子　
例8　根据图1和图2回答下列问题。
图1　自然界水循环示意图
图2　电解水实验示意图
(1)分析图1可知，在水蒸发的过程中，下列说法正确的是(填字
母) 。
A. 水分子不断运动
B. 水分子之间间隔不变
C. 氢、氧原子不发生改变
D. 水分子大小改变
AC　
图1　自然界水循环示意图
(2)分析图2可知，试管A中的气体为 ；B中的气体为
；正极和负极产生的气体体积之比为 。写出水通电反应
的文字表达式： ，该反应说明水是由
和 组成的。
氢气/H2　
氧气/O2　
1∶2　
水氢气＋氧气　
氢元素　
氧元素　
图2　电解水实验示意图
(3)在电解水的过程中，下列说法不正确的是(填字母) 。
A. 水分子发生了改变
B. 氢原子和氧原子没有发生变
C. 水分子可以保持水的学性质
D. 水分子是由氢分子和氧分子构成的
D　
图2　电解水实验示意图
例9　【提出问题】电子带负电，原子不带电，说明原子内存在着带
正电荷的部分，它们是均匀分布还是集中分布的呢？
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：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°，像是被金箔弹了回来。
【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，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)科学家推测原子内绝大部分都是空旷的，证据是
。
(2)科学家对原子结构的探究经历了多个过程，通过α粒子散射实验，
你认为原子结构更接近下列选项中的(　B　)
A. B. C.
绝大多数α粒子
穿过金箔后仍沿原来的方向前进　
B
(3)1919年，卢瑟福用加速了的高能α粒子(即氦原子的原子核)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，被打出的微粒一定有 。
质子　
(4)根据α粒子散射实验，统计不同偏转角度的α粒子数量，如图所
示，其中符合实验现象的图像是(　A　)
A. B.
C. D.
A
例10　在“宏观—微观—符号”之间建立联系，是学学科特有的
思维方式。请根据信息回答下列问题。
甲
乙
丙
丁
(1)图甲为微观粒子之间的转关系图，其中①表示的是 。
(2)图乙中具有相对稳定结构的原子是 (填元素符号)；图乙中
表示阳离子的是 (填离子符号)。
(3)图丙为某微观粒子的结构示意图，当X＝16时，该微观粒子是
(填微观粒子符号)。
原子　
Ne　
M　
S2－
甲
乙
丙
丁
(4)图丁是金属镓(Ga)的原子结构示意图，镓原子的学性质与图乙
中B原子的学性质相似。原因是 。镓原子
在学反应中容易 (填“得到”或“失去”)电子，在该过程中，
下列保持不变的量是 (填字母序号)。
a. 电子层数 b. 最外层电子数 c. 质子数 d. 中子数
原子的最外层电子数相同　
失去　
c、d　
乙
丁
(5)镓是一种奇妙的金属，放在手心会熔，可以做高温温度计，用
微粒的观点解释温度计示数升高的原因是
。
温度升高，镓原子间的间隔
变大　
甲
乙
丙
丁
例11　学习小组用下列装置探究分子的性质。请回答下列问题：
(1)用透明笔管和笔帽进行图1微型实验，观察到的现象是
，说明分子具有的性质是
。
图1
[已知：酚酞溶液遇碱(如氨水)显红色]
滤纸条上
的酚酞溶液由左至右依次变红　
分子在不断
运动　
(2)如图2所示，将一块糖放入水中，糖溶解后，乙中液面低于甲中液
面。请用分子的观点解释液面下降的原因：
；混合均匀后，分子 (填“继续”或“停止”)运动。
图2
分子不断运动且分子之间
有间隔　
继续　
(3)图3是氢分子和氧分子运动的微观示意图。
图3
①在A、B和C中，能比较得出“温度越高，分子运动速率越快”的 (填字母)。
②从图中可见，影响分子运动速率的因素除温度外，还与 有关。
B、C　
分子种类
(4)下列各图中“ ”和“ ”分别表示两种不同种类的原子，其中，
表示混合物的是 ；表示纯净物的是 。
BD　
ACEF　
(5)一定条件下在密闭容器里加热冰，温度和时间的关系如图所示，
①②③表示水在不同时刻的存在状态。
该变过程中，水分子间的间隔② ③(填“＞”“＜”或“＝”，下同)，水分子的运动速率① ③，水分子的质量① ②。①→②→③的过程中水分子种类 (填“发生”或“不发生”)变。
＜　
＜　
＝　
不发生　

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