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第4章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 原子结构 核外电子的排布
导入一
通过学习钠、氯、铁、铝等元素及其化合物的性质,知道了丰富多彩的物质都是由元素组成的,那么这些元素之间有什么联系,又是怎样组成物质的呢 这就是本章所要学习的内容《物质结构 元素周期律》。
元素周期表揭示了元素之间的内在联系,而在原子结构的奥秘被揭示之后,人们对元素周期表的认识更加完善,我们今天就来学习原子结构的相关知识,来看看原子结构与元素周期表之间究竟有哪些关系。
导入二
[问题思考]为什么钠元素有较强的金属性,氯元素有较强的非金属性
导入三
原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析,通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。下面我们来认识几种在科学发展的不同时期所建构的原子结构模型,这些模型代表了人类对原子结构认识的不同阶段,可以看出人类对原子结构的认识是逐步深化的过程。
目前,科学家已经能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜摄制显示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展,人类对原子的认识还会不断地深化。
一、认识原子结构
原子结构的图片:
一、认识原子结构
[问题思考]原子是由什么微粒构成的 原子中各微粒是否带电 原子是否带电，为什么
核电荷数=核内质子数=核外电子数,1个电子带1个单位负电荷,1个质子带1个单位 正电荷,中子不带电,所以原子呈电中性。
核外电子(带1个单位负电荷)
原子
原子核
质子(相对质量近似为1,带1个单位正电荷)
中子(相对质量近似为1,不带电)
二、学习质量数的概念
思路一
二、学习质量数的概念
[问题思考1]电子、中子、质子的质量见下表，思考原子的质量为什么主要集中在原子核上。
原子是由原子核和核外电子构成,原子核由质子和中子构成,而一个电子的质量仅相当于1个质子(或中子)质量的 1/1836 ,所以原子的质量主要集中在原子核上。
二、学习质量数的概念
[问题思考2]什么叫质量数
原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为1,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值叫做质量数。
二、学习质量数的概念
[问题思考3]原子 中符号A与Z分别代表什么 它们之间有什么关系
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
X
Z
A
质量数
质子数
二、学习质量数的概念
小试牛刀 1.填写下表:
粒子符号 质子数(Z) 中子数(N) 质量数(A) 用表示为
①O 8 18
②Al 14 27
③Ar 18 22
④Cl
⑤H
1
10
13
40
17
18
35
1
0
二、学习质量数的概念
小试牛刀
2.某二价阳离子含有10个电子,12个中子,求质量数。
原子失去两个电子后得到二价阳离子,
则核内质子数=离子核外电子数+2=12,质量数=24。
3.元素R的一个原子的质量数为a ,其阴离子Rn 有b个电子,求中子数。
原子R的核内质子数=b n,则中子数=a (b n)=a b+n。
二、学习质量数的概念
思路二
二、学习质量数的概念
1.观察表格中的数据,思考三种微粒质子、中子、电子的相对质量之间的关系。
质子和中子的质量基本相等,相对质量约为1,电子的质量可以忽略不计,原子的质量主要集中在原子核上。
二、学习质量数的概念
2.质量数的概念:
原子的质量主要集中在原子核上,质子和中子的相对质量都近似为1,如果忽略电子的质量,将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加,所得的数值就叫做质量数,即质子数(Z)+中子数(N)=质量数(A)。
二、学习质量数的概念
[问题思考1]填下表，思考为什么可以将原子中质子和中子的相对质量取近似整数值相加,得到质量数 质量数与相对原子质量是否相同
粒子符号 质子数(Z)/质子的相对质量 中子数(N)/中子的相对质量 质量数(A)/相对原子质量 ①O 8 8 16
②Al 13 14 27
③Ar 22 40
④Cl 18
⑤H 0
1.007×8
1.007×13
18
1.007×18
17
1.007×17
1
1.007×1
1.008×8
1.008×14
1.008×22
1.008×18
0
35
1
16
27
40
35.5
1
二、学习质量数的概念
[问题思考1]填下表，思考为什么可以将原子中质子和中子的相对质量取近似整数值相加,得到质量数 质量数与相对原子质量是否相同
原子的质量数与相对原子质量非常接近，可以忽略质子和中子相对质量小数点后面的数据，用质子数、中子数直接计算质量数，而用质量数粗略判断原子的相对质量非常方便。从而得出结论:在数值上，原子的质量数(A)≈原子的相对原子质量。
二、学习质量数的概念
3.符号中各个字母所表示的含义。
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
X
Z
A
质量数
质子数
三、学习核外电子的排布规律
1.原子结构模型:
三、学习核外电子的排布规律
2.原子结构模型的演变。
道尔顿模型
(1803年)
汤姆孙原子
模型(1904年)
卢瑟福原子
模型(1911年)
玻尔原子
模型(1913年)
电子云模型(1926~1935年)
原子是坚实的、不可再分的实心球
原子是一个平均分布着正电荷的粒子、电子镶嵌其中，中和了正电荷，形成电中性原子
在原子的中心有一个带正电荷的核，其质量几乎等于原子的全部质量，电子在核周围沿着不同轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样
电子在原子核外空间的一定轨道绕核做高速圆周运动
电子在原子核外很小的空间内做高速运动，没有确定的轨道
三、学习核外电子的排布规律
3.从左到右依次是道尔顿模型、汤姆孙原子模型、卢瑟福原子模型、玻尔原子模型、电子云模型。
三、学习核外电子的排布规律
[问题思考]核外电子的运动有哪些特征？
从微观电子的运动与宏观物质的运动方面考虑。
宏观物体运动的特征:
可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运动的速度;
可以 描画出它们的运动轨迹。
微观粒子(电子)的运动特征:
电子的质量极微小;
电子绕核运动是在原子这样极其微小的空间中进行;
电子绕核做高速运动。
三、学习核外电子的排布规律
4.观察下表。
三、学习核外电子的排布规律
[问题思考1]观察原子核外电子层数的表示符号,思考什么是电子层
在含有多个电子的原子里,电子分别在能量不同的区域内运动。我们把不同的区域简化为不连续的壳层,也称作电子层。电子层的表示符号:
电子层数 1 2 3 4 5 6 7
字母代号 K L M N O P Q
三、学习核外电子的排布规律
[问题思考2]以钠原子核外电子排布为例, 回顾原子结构示意图的画法,练习书写 1~20号元素的原子结构示意图,思考原子核外电子由内到外分层排布的依据。
核外电子分层排布的依据:核外电子离核的远近和能量的高低。
三、学习核外电子的排布规律
5.稀有气体元素原子的电子层排布。
三、学习核外电子的排布规律
6.从以下几个方面总结核外电子的排布规律。
(1)从表中可以看出,K层、L层、M 层最多能容纳的电子数分别是多少
(2)最外层最多能容纳的电子数是多少 次外层最多能容纳的电子数是多少 倒数第三层呢
(3)推断各电子层最多能容纳的电子数和电子层数之间的关系。
三、学习核外电子的排布规律
7.核外电子的排布规律。
三、学习核外电子的排布规律
小试牛刀 对于核电荷数为1~18的元素,根据核外电子的排布规律填空:
(1)最外层电子数为1的原子有____、 ____ 、 ____。
(2)最外层电子数为2的原子有____ 、 ____、 ____。
(3)最外层电子数跟次外层电子数相等的原子有____、 ____。
(4)最外层电子数是次外层电子数2倍的原子是____。
(5)最外层电子数是次外层电子数3倍的原子是____。
(6)最外层电子数是次外层电子数4倍的原子是 ____。
(7)次外层电子数是最外层电子数2倍的原子有____ 、 ____ 。
(8)内层电子总数是最外层电子数2倍的原子有____、 ____。
(9)电子层数跟最外层电子数相等的原子有____、 ____、 ____。
(10)电子层数是最外层电子数2倍的原子是 ____。
(11)最外层电子数是电子层数2倍的原子有 ____、 ____、 ____。
(12)最外层电子数是电子层数3倍的原子是 ____。
H
O
S
C
He
Li
Al
Be
H
P
Li
Li
Si
Ne
O
C
Ar
Be
He
Be
Mg
Li
Na
总结
1.原子结构模型的发展历程。
2.原子的构成、原子的表示及质量数、质子数、中子数之间的关系。
3.核外电子分层排布的规律、原子结构示意图等。
课堂练习
1.随着自然科学的发展,科学家们依据实验事实, 提出了各种
假说和原子结构模型,其中提出“带核原子 结构模型”的科
学家是 ( )
A.汤姆生
B.波尔
C.卢瑟福
D.道尔顿
C
课堂练习
2.科学家将铅和氪的原子核对撞,获得了一种质 量数为293,中
子数为175的超重元素。该元素原子核 内中子数与质子数之
差是 ( )
A.47 B.57 C.61 D.293
B
课堂练习
3.我国成功研制的铯(133Cs)原子钟,使我国时间 频率基准的精
度从30万年不差1秒提高到600万年 不差1秒。已知该铯原子
的核外电子数为55,则该原 子的中子数和质子数之差为 ( )
A.133 B.78 C.55 D.23
D
课堂练习
4.下列叙述正确的是( )
A.电子的能量越低,运动区域离核越远
B.电子一般总是先从内层排起,当一层充满后再 填充下一层
C.稀有气体元素原子的最外层都排有8个电子
D.当 M 层是最外层时,最多可排布18个电子
B
课堂练习
5.和Na+离子具有相同质子数和电子数的微粒是( )
A.NH4+
B.F
C.H2O
D.NH3
A
课堂练习
6.根据下列叙述,画出对应微粒的结构示意图。
(1)A元素原子的最外层电子数为电子层数的 3倍:_________。
(2)与Ar原子电子层结构相同的 1价阴离子:______________。
(3)质量数为23、中子数为12的原子:_____________。
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