新人教版九年級(jí)化學(xué)上冊(cè)例題精講：第3單元 課題2原子的結(jié)構(gòu)

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課題2　原子的結(jié)構(gòu) 答案： (1)原子核　(2)質(zhì)子　(3)正　(4)中子　(5)負(fù)　(6)核電荷數(shù)　(7)核外電子　(8)分層　(9)2　(10)8　(11)原子核及核電荷數(shù)　(12)電子層及該層上的電子數(shù)　(13)正　(14)＞　(15)負(fù) (16)＜　(17)質(zhì)子　(18)中子 1．原子的構(gòu)成 (1)原子可以再分 很長(zhǎng)時(shí)間以來(lái)，科學(xué)家都以為原子是簡(jiǎn)單的、不能分割的實(shí)心球體。直到1897年，英國(guó)科學(xué)家湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，才第一次揭開(kāi)了原子的神秘面紗，知道原子還是可以再分的。 釋疑點(diǎn) 原子能否再分 原子是化學(xué)變化中的最小粒子，在化學(xué)變化中不能再分，但是在其他條件下還能再分。 (2)原子的構(gòu)成 談重點(diǎn) 原子核的特點(diǎn) 原子核居于原子中心，帶正電荷，相對(duì)于整個(gè)原子來(lái)說(shuō)，核外有一個(gè)很大的空間，這就是電子運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。原子核雖然小，但幾乎集中了整個(gè)原子的質(zhì)量，原子質(zhì)量主要集中在原子核上。原子核的特點(diǎn)可以概括為：居于原子中心、帶正電荷、體積小、相對(duì)質(zhì)量較大。 (3)原子中各粒子的電性 粒子種類 電性 質(zhì)子 一個(gè)單位正電荷 中子 不帶電 電子 一個(gè)單位負(fù)電荷 (4)幾種常見(jiàn)原子的構(gòu)成 種類 質(zhì)子數(shù) 中子數(shù) 電子數(shù) 氫 1 0 1 碳 6 6 6 氧 8 8 8 鈉 11 12 11 氯 17 18 17 辨誤區(qū) 原子一定是由質(zhì)子、中子、核外電子構(gòu)成的嗎 原子一般由質(zhì)子、中子、核外電子這三種粒子構(gòu)成，但某種氫原子中只有一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)核外電子，無(wú)中子。 (5)原子中各種粒子之間的關(guān)系 ①原子中，質(zhì)子所帶正電荷總數(shù)與核外電子所帶負(fù)電荷總數(shù)相等，中子不帶電，整個(gè)原子不顯電性。 ②在原子中，核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。 ③不同種類的原子，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不同。 【例1】下列關(guān)于原子的敘述，正確的是(　　) A．原子是不能再分的粒子 B．一切原子的原子核都是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的 C．原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù) D．原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)必等于中子數(shù) 解析： A 原子在化學(xué)變化中不可再分 B 原子核一般由質(zhì)子和中子構(gòu)成，但某種氫原子核內(nèi)無(wú)中子 C √ 原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)等于核外電子數(shù)，不一定等于中子數(shù) D 答案：C 2．原子核外電子的排布 (1)電子層 核外電子運(yùn)動(dòng)不像汽車、火車一樣有自己的運(yùn)動(dòng)路線，但也有自己的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：在含有多個(gè)電子的原子里，電子的能量并不同。能量低的電子通常在離核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，能量較高的在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，科學(xué)家形象地將這些區(qū)域稱為電子層。 釋疑點(diǎn) 電子層真實(shí)存在嗎 在原子中，電子層并不真實(shí)存在，只是科學(xué)家為了研究方便而進(jìn)行的一種人為規(guī)定。 (2)核外電子的分層排布 核外電子是在不同的電子層內(nèi)運(yùn)動(dòng)的，人們把這種現(xiàn)象叫做核外電子的分層排布。現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的元素原子核外電子最少的有1層，最多的有7層。 ①電子層數(shù)、電子能量、離核遠(yuǎn)近關(guān)系 電子層數(shù) 　 　 　　電子 　 離核由近到遠(yuǎn)，能量由低到高 ②核外電子的排布規(guī)律 a．第一層最多容納2個(gè)電子，第二層最多容納8個(gè)電子，最外層最多能容納8個(gè)電子； b．當(dāng)?shù)谝粚訛樽钔鈱訒r(shí)，不超過(guò)2個(gè)電子； c．電子盡先排在能量最低的內(nèi)層，若內(nèi)層排滿有多余的電子再向外排。 (3)原子結(jié)構(gòu)示意圖 用原子結(jié)構(gòu)示意圖可以簡(jiǎn)明、方便地表示原子結(jié)構(gòu)。小圈及圈內(nèi)數(shù)字表示原子核和核內(nèi)質(zhì)子數(shù)，弧線表示電子層，弧線上的數(shù)字表示該層的電子數(shù)。下圖是鈉元素的原子結(jié)構(gòu)示意圖。 (4)原子結(jié)構(gòu)與元素化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 元素 分類 原子最外層 電子數(shù) 得失 電子 化學(xué) 性質(zhì) 金屬元素 一般少于4 易失去最外層電子 活潑，易發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 非金屬元素 一般多于4 易得電子 稀有氣體 元素 8(He為2) 不易得 失電子 穩(wěn)定，極難發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 析規(guī)律 最外層電子數(shù)決定元素的化學(xué)性質(zhì) 元素得失電子的化學(xué)性質(zhì)決定于該元素原子的最外層電子數(shù)。最外層電子數(shù)相同的原子，其化學(xué)性質(zhì)相似。 【例2】根據(jù)給出的原子結(jié)構(gòu)示意圖，回答下列問(wèn)題： He　　　　 Mg　　　　 　 Ca (1)Mg和Ca的化學(xué)性質(zhì)________(填“活潑”或“不活潑”)。 (2)He的化學(xué)性質(zhì)________(填“活潑”或“不活潑”)。 由此可知，最外層電子數(shù)相同時(shí)，化學(xué)性質(zhì)________(填“一定”或“不一定”)相似。 解析：由原子結(jié)構(gòu)示意圖知，Mg和Ca的最外層電子數(shù)均為2，故二者都易失去2個(gè)電子，化學(xué)性質(zhì)活潑；He雖然最外層(也是第1層)也是2個(gè)電子，但卻達(dá)到了相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，不易得失電子，化學(xué)性質(zhì)不活潑。可見(jiàn)，最外層電子數(shù)相同時(shí)，元素的化學(xué)性質(zhì)不一定相似。 答案：(1)活潑　(2)不活潑　不一定 3．離子的形成 (1)離子的概念 帶電荷的原子(或原子團(tuán))叫做離子。 (2)離子的分類 ①陽(yáng)離子：帶正電荷的原子(或原子團(tuán))叫做陽(yáng)離子，如Na＋、Ca2＋、NH(銨根離子)。 ②陰離子：帶負(fù)電荷的原子(或原子團(tuán))叫做陰離子，如O2－、Cl－、OH－。 (3)離子的形成 原子失去電子，帶正電荷，形成陽(yáng)離子(核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＞電子數(shù))。 原子得到電子，帶負(fù)電荷，形成陰離子(核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＜電子數(shù))。 (4)離子的表示方法 ①離子的表示方法 在元素符號(hào)(或原子團(tuán))的右上角標(biāo)出所帶的電荷及電性。標(biāo)法是先寫數(shù)字后寫“＋”“－”號(hào)，讀作“幾個(gè)單位的正(負(fù))電荷”。例如，帶2個(gè)單位負(fù)電荷的氧離子，可表示為“O2－”。只帶1個(gè)單位電荷時(shí)，數(shù)字1省略不寫，如Na＋、Cl－等；若要表示幾個(gè)離子，直接在離子符號(hào)前加上數(shù)字，如2個(gè)鈉離子表示為“2Na＋”。 ②較復(fù)雜的離子(帶電原子團(tuán)，由兩種以上元素原子組成，稱為某某根離子) 離子名稱 離子符號(hào) 離子所帶電荷 氫氧根離子 OH－ －1 硫酸根離子 SO －2 硝酸根離子 NO －1 碳酸根離子 CO －2 碳酸氫根離子 HCO －1 銨根離子 NH ＋1 ③離子中數(shù)字的含義 (5)離子化合物的形成過(guò)程 以氯化鈉的形成過(guò)程為例：因?yàn)殁c原子的最外層電子數(shù)為1，傾向于失去1個(gè)電子；氯原子的最外電子層上有7個(gè)電子，傾向于得到1個(gè)電子。當(dāng)鈉原子和氯原子化合時(shí)，鈉原子就會(huì)失去1個(gè)電子給氯原子，氯原子得到電子之后，形成最外層電子達(dá)到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的Na＋和Cl－，二者互相結(jié)合，成為NaCl，可用下圖表示： NaCl 【例3—1】下列關(guān)于Na和Na＋的說(shuō)法，不正確的是(　　) A．核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同 B．核外電子數(shù)相同 C．核電荷數(shù)相同 D．相對(duì)原子質(zhì)量相同 解析：Na變成Na＋的過(guò)程中，發(fā)生改變的只是核外電子數(shù)，原子核不變，故質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)沒(méi)變化。原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，電子的質(zhì)量很小，可以忽略不計(jì)。 答案：B (6)物質(zhì)與其構(gòu)成粒子之間的關(guān)系 構(gòu)成物質(zhì)的粒子有分子、原子、離子，物質(zhì)與其構(gòu)成粒子之間的關(guān)系如下圖所示： 【例3—2】下列關(guān)于分子、原子、離子的說(shuō)法，其中正確的是(　　) A．原子是最小的微粒，不可再分 B．鈉原子的質(zhì)子數(shù)大于鈉離子的質(zhì)子數(shù) C．當(dāng)二氧化碳?xì)怏w變成干冰時(shí)，二氧化碳分子間不存在間隔 D．分子、原子、離子都可以直接構(gòu)成物質(zhì) 解析： A 原子在化學(xué)變化中不可再分，離開(kāi)這一條件，原子可分成原子核和核外電子 B 鈉原子變?yōu)殁c離子只是失去一個(gè)電子，原子核內(nèi)質(zhì)子數(shù)不變 C 分子之間有間隔，由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)和固態(tài)只是分子間的間隔變小了 D √ 分子、原子、離子都是構(gòu)成物質(zhì)的粒子 答案：D 4．相對(duì)原子質(zhì)量 (1)原子的實(shí)際質(zhì)量 ①不同原子所含的質(zhì)子、中子、電子數(shù)目不同，所以每個(gè)原子的質(zhì)量也不同。 粒子種類 質(zhì)量 質(zhì)子 1.672 610－27 kg 中子 1.674 910－27 kg 電子 質(zhì)子質(zhì)量的1/1 836 ②原子的質(zhì)量很小，例如1個(gè)氧原子的質(zhì)量為2.65710－26 kg。 (2)相對(duì)原子質(zhì)量 ①使用原因 由于原子的實(shí)際質(zhì)量太小，書寫和使用都不方便，所以采用相對(duì)原子質(zhì)量。 ②概念 以一種碳原子(核內(nèi)有6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子)的質(zhì)量的1/12為標(biāo)準(zhǔn)，其他原子的質(zhì)量跟它相比較所得的比，作為這種原子的相對(duì)原子質(zhì)量(符號(hào)為Ar)。 ③表達(dá)式 相對(duì)原子質(zhì)量＝ 其中，一種碳原子(含6個(gè)質(zhì)子和6個(gè)中子的碳原子)質(zhì)量的1/12約為1.66110－27 kg。 ④舉例 氧原子的相對(duì)原子質(zhì)量＝≈16 ⑤相對(duì)原子質(zhì)量與質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)的關(guān)系： 相對(duì)原子質(zhì)量＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù) 辨誤區(qū) 相對(duì)原子質(zhì)量就是原子的實(shí)際質(zhì)量嗎 相對(duì)原子質(zhì)量只是一個(gè)比值，不是原子的實(shí)際質(zhì)量。相對(duì)原子質(zhì)量越大，原子的實(shí)際質(zhì)量也越大。 ⑥查元素的相對(duì)原子質(zhì)量 可從元素周期表中查或從相對(duì)原子質(zhì)量表(附錄Ⅱ)中查，也可從物理、化學(xué)手冊(cè)中查。 【例4—1】下列說(shuō)法正確的是(　　) A．相對(duì)原子質(zhì)量和原子質(zhì)量都沒(méi)有單位 B．氫的相對(duì)原子質(zhì)量為1，所以氫的原子質(zhì)量為1 g C．相對(duì)原子質(zhì)量只是一個(gè)比值 D．一個(gè)碳原子的質(zhì)量為1.99310－26 kg，一個(gè)鐵原子的質(zhì)量為9.28810－26 kg，碳原子的相對(duì)原子質(zhì)量大于鐵原子的相對(duì)原子質(zhì)量 解析： A 原子質(zhì)量很小，有單位，相對(duì)原子質(zhì)量是一個(gè)比值，單位為“1” C √ B 氫的相對(duì)原子質(zhì)量為1，實(shí)際質(zhì)量約為1.6710－27 kg，并非1 g D 由相對(duì)原子質(zhì)量定義知，原子質(zhì)量越大，相對(duì)原子質(zhì)量也越大 答案：C 【例4—2】我國(guó)著名科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士張青蓮教授主持測(cè)定了銦、銥、銻、銪等幾種元素的相對(duì)原子質(zhì)量新值，其中他測(cè)定核電荷數(shù)為63的銪元素的相對(duì)原子質(zhì)量的新值為152。則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．銪元素的原子質(zhì)子數(shù)為63 B．銪元素的原子中子數(shù)為63 C．銪元素的原子核外電子數(shù)為152 D．銪元素的原子的質(zhì)量為152 解析：銪元素的原子質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝核外電子數(shù)＝63，中子數(shù)＝相對(duì)原子質(zhì)量－質(zhì)子數(shù)＝152－63＝89；銪元素原子的相對(duì)質(zhì)量為152，而不是實(shí)際質(zhì)量。 答案：A 5．原子和離子的比較 (1)相同點(diǎn) ①都是構(gòu)成物質(zhì)的一種粒子。 ②同種元素的原子和離子，核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相同，核電荷數(shù)相同，相對(duì)原子質(zhì)量也相同。 (2)區(qū)別 原子：電中性，質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)。 陽(yáng)離子：帶正電，質(zhì)子數(shù)＞電子數(shù)。 陰離子：帶負(fù)電，質(zhì)子數(shù)＜電子數(shù)。 可見(jiàn)，判斷原子、離子的依據(jù)是質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)的關(guān)系。 (3)聯(lián)系 陽(yáng)離子原子陰離子 【例5】(綜合題)現(xiàn)有以下6種微粒的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示： A　　　 　B　 　　 　C D　　　 　E　 　 　　F (1)表示原子的是________(填序號(hào)，下同)。 (2)表示陽(yáng)離子的是________。 (3)表示陰離子的是________。 解析： 原子中，質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＝核電荷數(shù)，故A、C、F為原子，D、E中質(zhì)子數(shù)＞電子數(shù)，顯正電，為陽(yáng)離子；B中質(zhì)子數(shù)＜電子數(shù)，顯負(fù)電，為陰離子。 答案：(1)ACF　(2)DE　(3)B 6．求相對(duì)原子質(zhì)量的方法 (1)已知原子的實(shí)際質(zhì)量時(shí)，根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量的表達(dá)式來(lái)求。 相對(duì)原子質(zhì)量＝ ＝ 例如，一個(gè)氯原子的質(zhì)量是5.88510－26 kg，則： 氯原子的相對(duì)原子質(zhì)量＝≈35.4 (2)已知原子的質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù)或核外電子數(shù))和中子數(shù)時(shí)，根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)來(lái)求。 例如，某種鈉元素原子核內(nèi)有11個(gè)質(zhì)子、12個(gè)中子，則該鈉原子的相對(duì)原子質(zhì)量＝11＋12＝23。 【例6—1】(基礎(chǔ)題)作為相對(duì)原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的碳原子的質(zhì)量為m kg，某元素的一個(gè)原子的質(zhì)量為n kg，則該元素原子的相對(duì)原子質(zhì)量為(　　) A．　　　B． C． D． 解析：根據(jù)相對(duì)原子質(zhì)量的定義，知： 相對(duì)原子質(zhì)量＝＝＝ 答案：C 【例6—2】(綜合題)某原子的核電荷數(shù)為18，中子數(shù)比電子數(shù)多4，則該原子的相對(duì)原子質(zhì)量是(　　) A．42 B．40 C．44 D．22 解析：在原子中，質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝電子數(shù)。由題意知該原子的質(zhì)子數(shù)為18，中子數(shù)為18＋4＝22。相對(duì)原子質(zhì)量＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝18＋22＝40。故B正確。 答案：B 7．正確認(rèn)識(shí)粒子 (1)粒子不等同于離子。粒子的范圍更大，包括原子、分子、離子等，而離子只是粒子的一部分。 (2)原子生成離子時(shí)，由于最外層電子數(shù)發(fā)生了改變，所以化學(xué)性質(zhì)也發(fā)生了改變。 (3)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)與稀有氣體。 ①穩(wěn)定結(jié)構(gòu)是一種相對(duì)狀態(tài)，具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的原子構(gòu)成的物質(zhì)也可能和某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。稀有氣體化學(xué)性質(zhì)不活潑，但在一定條件下也可以與其他物質(zhì)反應(yīng)。 ②有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的粒子并非一定是稀有氣體原子，可能是陽(yáng)離子或陰離子。所以核外電子層結(jié)構(gòu)相同的粒子并不一定是同一種粒子，如粒子和的電子層結(jié)構(gòu)相同，由于質(zhì)子數(shù)不同，仍然是兩種粒子。 【例7—1】某粒子的結(jié)構(gòu)示意圖為，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．它一定是氖原子　　　B．它一定是陰離子 C．它一定是陽(yáng)離子 D．以上三種都有可能 解析：根據(jù)原子和離子結(jié)構(gòu)中核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)的關(guān)系可知：當(dāng)x＝2＋8時(shí)，該粒子是氖原子；當(dāng)x＞2＋8時(shí)，該粒子是陽(yáng)離子(如Na＋、Mg2＋)；當(dāng)x＜2＋8時(shí)，該粒子是陰離子(如O2－、F－)。 答案：D 【例7—2】已知A、B、C三種元素的粒子結(jié)構(gòu)示意圖依次如下： A　　　　 　B　　　　 　　C (1)當(dāng)A、B為原子結(jié)構(gòu)示意圖時(shí)：x＝________，y＝________。 (2)C表示的是________(填“陽(yáng)離子”“陰離子”或“原子”)的結(jié)構(gòu)示意圖，該元素與B元素形成的化合物是由________(填“分子”“原子”或“離子”)構(gòu)成的。 解析：原子中：質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)，陽(yáng)離子中：質(zhì)子數(shù)＞電子數(shù)，陰離子中：質(zhì)子數(shù)＜電子數(shù)。 答案：(1)10　1　(2)陰離子　離子 9