【同步讲义】高中化学（沪科版2020）必修第一册--4.2 原子结构 讲义

4.2  原子结构 

知识点01  原子构成

原子结构模型的演变

 ①古代朴素原子观

 ②道尔顿（英）近代原子学说：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球

 ③汤姆生（英）葡萄干面包模型：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电

          荷，从而形成了中性原子

 ④卢瑟福（英）行星原子模型：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电

子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样

 ⑤玻尔假设：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动

⑥电子云模型：现代物质结构学说。

原子的构成

中子N（不带电荷）                           同位素

原子核                    → 质量数（A=N+Z）            近似相对原子质量

质子Z（带正电荷）  → 核电荷数              元素  →  元素符号

原子结构 ：                           最外层电子数决定主族元素的           

电子数（Z个）：  化学性质及最高正价和族序数

核外电子  排布规律  → 电子层数       周期序数及原子半径

表示方法  → 原子（离子）的电子式、原子结构示意图

原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数

质量数=质子数+中子数

正负离子中：质子数=核外电子数+离子所带的电荷数

【即学即练1】稀有金属铟由于其良好的性能常用于生产液晶显示器和平板屏幕，如图是铟元素的相关信息，下列说法中不正确的是

A．铟元素的原子序数是49 B．铟元素的相对原子质量是114.8

C．、互为同素异形体 D．原子最外层有3个电子

知识点02  核素

同位素、同素异形体、同分异构体、同系物的区别

同位素：质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素

同素异形体：同种元素组成的性质不同的两种单质

同系物：结构相似，分子组成上相差n个CH2原子团的化合物

同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物

注意:
　　a. 同位素是针对于不同原子而言的，同素异形体是针对不同单质而言
　　b. 同一元素的各种同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同。同位素的不同原子构成的单质（或化合物）是化学性质几乎相同而物理性质不同的不同种单质（或化合物）。
　　c. 天然存在的某种元素里，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。 (教法建议：提出丰度的概念，强调原子个数百分比)
 

【即学即练2】

知识点03  相对原子质量

原子质量的表示方法

1、同位素原子的相对原子质量：（对象：具体的某一种原子）数值上等于该同位素原子的绝对质量与12C原子质量的1|12的比值（教法建议：比值，概念准确）

2、原子的近似相对原子质量：（对象：具体的某一种原子）原子相对原子质量取整，相当于质量数，等于质子数与中子数之和

3、元素的平均相对原子质量：该元素所对应的各同位素原子的相对原子质量与该同位素的之和，即：

             M=M1×a1%+M2×a2%+ M3×a3%+ Mn×an%

4、元素的近似平均相对原子质量：该元素所对应的各同位素原子的质量数与该同位素的之和，即：

             =A1×a1%+A2×a2%+ A3×a3%+ An×an%

【即学即练3】12．已知氯元素有两种同位素分别是35Cl和37Cl，在自然界的丰度分别为75.77%和 24.23%，由此不能得知

A．同位素的中子数 B．同位素的质量数

C．氯元素的相对原子质量 D．氯元素的近似相对原子质量

常见考法一  原子结构

【例1】2021年中国地质科学院地质研究所朱祥坤研究员修订铅元素的标准相对原子质量为区间值，下列关于铅元素说法不正确的是

A．Pb的中子数为125 B．Pb的原子序数是82

C．Pb和Pb互为同位素 D．Pb和Pb属于同种核素

【同步练习1】8．联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”，我国的刘庄教授为汞元素的代言人。Hg原子含有的中子数是

A．198 B．278 C．118 D．80

常见考法二  核素概念的辨析

【例2】我国展开“嫦娥探月”工程，向月球发起探索。2020年嫦娥五号一次带回1700多克月壤样本。研究表明，月球上有丰富的He资源，可开发用作未来的新型能源。

(1)He与He它们的原子结构不同之处_______。

(2)α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的氦离子，由此推断一个α粒子含有_______个中子和_______个电子，α粒子是_______(填正或负离子)，它的结构示意图为_______。

(3)利用核聚变发电，3He是最安全的最清洁的能源，下列说法正确的是_______。

A．3He、4He的化学性质基本相同 B．3He、4He具有相同的电子数

C．3He核聚变是化学变化 D．3He液化是化学变化

(4)同温同压下，下列关于氦气和氧气的叙述中，正确的是_______。

①氦气和氧气所含的分子数相同

②氦分子间的平均距离和氧分子间的平均距离几乎是相等的

③氦分子与氧分子的大小几乎相同

④氦分子和氧分子本身大小对于气体体积影响可以忽略不计

⑤氦气与氧气的密度之比等于32：4

A．①② B．②④ C．③⑤ D．②③

(5)16克氧气含有n个O2分子，则阿佛加德罗常数可表示为_______。

A．2n B．(1/2)n C．16n D．(1/16)n

(6)人造空气(氧气和氦气的混合气)可用于减轻某些疾病或供深水潜水员使用。在标准状况下，11.2L“人造空气”的质量是4.8g，该混合气体的平均分子量为_______，其中氧气和氦气的分子数之比是_______。

【同步练习2】I. 下列八种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg

(1)上述总共有___种核素

(2)互为同位素的是___

(3)质量数相等，但不能互称同位素的是_______和___

II. 在水溶液中，YO和S2−发生反应的离子方程式如下： YO＋3S2−＋6H＋=Y－＋3S↓＋3H2O

(4)YO中Y元素的化合价为_______价。

(5)Y元素原子的最外层电子数是_______。

(6)比较S2−和Y－的还原性：_______。

常见考法三  相对原子质量的计算

【例3】14．氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.969×75.77%+36.966×24.23% =35.453中，说法不正确的是

A．75.77%表示35Cl的质量分数 B．24.23%表示37Cl的丰度

C．35. 453表示氯元素的相对原子质量 D．36.966表示37Cl的相对原子质量

【同步练习3】13．已知氯元素在自然界中有35Cl和37Cl两种稳定的同位素，在计算式34.969×75.77%+36.966×24.23%=35.453中

A．75.77%表示37Cl的丰度

B．24.23%表示35Cl的质量分数

C．36.966表示37Cl的质量数

D．35.453表示氯元素的相对原子质量

题组A  基础过关练

1．下列说法不正确的是

A．C和N互为同位素 B．石墨和C60互为同素异形体

C．37Cl的质子数为17 D．氘(D)原子核外有1个电子

2．化学和生活、社会发展息息相关。下列说法正确的是

A．我国“硅—石墨烯—储(Ge)晶体管”技术获得重大突破，所涉元素都是短周期元素

B．“嫦娥五号”返回舱携带的月壤中含有高能原料，是一种核素，3g的和2g的具有相同的中子数

C．“人造太阳”的核燃料是氘、氚，、互为同素异形体

D．1938年德国物理学家进行中子撞击铀核的实验，生成的钡元素与同主族相邻周期元素的原子序数差值均为32，其单质可与水发生置换反应

3．2019年诺贝尔化学奖获得者Whittlingham博士用二硫化钛(TiS2)与锂造出了锂电池的雏形。Ti的一种核素为，下列有关的说法错误的是

A．原子序数为22 B．质子数为22

C．中子数为26 D．电子数为48

4．是重要的核工业原料。下列有关U说法错误的是

A．质量数为235 B．核外有92个电子

C．含有143个中子 D．与互为同素异形体

5．下列关于化学与职业的说法错误的是

A．营养师会根据食品科学、营养学和医学专业知识，结合服务对象的特殊需求进行膳脱食指导

B．水质检验员对天然水、工业用水、生活用水等的物理性质、化学性质及生物性质进行检验评定

C．化学科研工作者是指从事与化学有关的基础研究和应用研究的专业技术人员

D．科技考古研究人员利用对文物进行年代测定

6．回答下列问题

I.在、、、、、中：

(1)_______和_______互为同位素；

(2)_______和_______的质量数相等，但不能互称同位素；

(3)_______和_______的中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素。

(4)由碳元素组成的同素异形体有_______、_______(任写两种)。

II.根据你所学氧化还原反应的知识，回答下列问题：

已知：8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2。

(5)该反应中，氧化剂是_______，还原剂是_______。

(6)反应生成2molN2，转移_______mol的电子。

(7)氧化剂与氧化产物的物质的量比为_______。

(8)当生成28gN2时，被氧化的物质的质量是_______g。

题组B  能力提升练

7．下列说法错误的是

A．可用铁质或铝质容器贮存冷的浓盐酸或稀盐酸

B．臭氧和氧气互为同素异形体

C．氯气和钠反应生成，氯气和钾反应生成

D．碱性氧化物一定是金属氧化物，酸性氧化物不一定是非金属氧化物

8．下列叙述中正确的是

A．H3O+和OH-中具有相同的质子数和电子数

B．第三周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强

C．235U和238U互为同位素，化学性质几乎相同，物理性质不同

D．Li、Na、K的金属性和密度均随原子序数的增加而增大

9．用表示阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的有

A．溶于水形成的胶体中含有个胶体粒子

B．中含有阴离子数目为，与足量水反应时电子转移了

C．常温常压下，中所含中子数约为个

D．等质量的CO和含有的分子数目均为

10．对于质量相同的CH4和O2，下列比较中正确的是

A．所含原子个数之比为5：1 B．二者物质的量相等

C．二者所含分子个数相等 D．二者摩尔质量的数值相等

11．Ⅰ、一密闭容器被无摩擦、可滑动的两隔板a和b分成甲、乙两室。标准状况下，在乙室中充入，甲室中充入、的混合气体，静止时隔板位置如图。已知甲、乙两室中气体的质量之差为10.9g。回答下列问题：

(1)甲室中气体的物质的量为___________mol。

(2)甲室中气体的质量为___________g。

(3)甲室中、的平均相对分子质量为___________。

(4)经过查资料知道(常温下是固体)，如果将隔板a去掉，当与完全反应后，隔板b将静置于刻度“___________”处(填数字)。

Ⅱ、现有下列基本粒子：、、、、、、、，回答下列问题：

(5)有___________种不同的核素。互为同素异形体的粒子为___________。

(6)中子数相等的是___________和___________。

题组C  培优拔尖练

12．氯元素在自然界有和两种同位素，在计算式中（   ）

A．75.77%表示的质量分数

B．24.23%表示的丰度

C．35.453表示氯元素的相对原子质量

D．36.966表示的质量数

13．氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式35×75.77%+37×24.23%=35.48中（    ）

A．35表示氯元素的相对原子质量

B．35.48表示氯元素的相对原子质量

C．35.48表示氯元素的近似相对原子质量

D．24.23%表示35Cl的丰度

14．N2的摩尔质量是

A．28 g/mol B．16g/mol C．12 g/mol D．7 g/mol

15．原子质量的数值太小，所以通常采用以碳-12 原子质量的 1/12 为标准，其他原子质量与标准的比值记作该原子的相对原子质量进行使用，下列哪种质量标准也有类似效果(注：碳-12 原子为 6 个中子，6 个质子的碳原子)

A．氢-1 原子的质量 B．碳-13 原子质量的 1/12

C．氮-13 原子质量的 1/13 D．氧-16 原子质量的 1/16

故选D。

16．试用质子数、中子数、电子数、质量数和同位素填空。

(1)与具有相同的_______。

(2)与具有相同的_______。

(3)与具有相同的_______。

(4)与互为_______。

17．完成下列问题：

(1) 和 _______。

A．是同一种原子 B．具有相同的中子数

C．具有相同的化学性质 D．具有相同的核外电子排布

(2)有下列微粒或物质：

①  ②  ③石墨、金刚石  ④  ⑤  ⑥，回答下列问题：

a.互为同位素的是_______。

b.互为同素异形体的是_______。

c.①⑤⑥中共有_______种核素，共_______种元素。

(3)的摩尔质量为_______，相同质量的与所含中子数之比为_______