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高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质背景图课件ppt
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质背景图课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了质子数，核外电子数，Z+N，放射性，同位素，放射源，2电性关系等内容，欢迎下载使用。
一、原子结构1.原子及其构成微粒
对于原子来说:核电荷数=_______=___________
2.质量数(1)定义:质量数即原子核中质子数(Z)和中子数(N)之和,用符号A表示。(2)计算式:质量数(A)=____。
3.原子构成的表示方法一般用符号 表示,字母表示意义如下:
【巧判断】(1） 的质子数为1,中子数也为1。( )提示:×。 的质子数为1,中子数为0。
(2)23Na+的质子数为11,中子数为12,电子数为11。( )提示:×。23Na+的电子数为10。(3)24Mg2+中含有12个中子和12个电子。( )提示:×。由于Mg是12号元素,质量数为24,离子失去两个电子,所以24Mg2+中含有12个中子和10个电子。
【情境·思考】生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-14（ )会在其死亡后衰变,测量考古遗址中发现的遗物里碳-14的数量,可以推断出它的存在年代。
【情境·思考】你知道碳-14的“14”是什么含义吗?这种碳原子的质子数、中子数、核外电子数分别是多少?提示:碳-14的“14”是指这种碳原子的质量数为14,此碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。
二、元素、核素、同位素1.概念及关系
2.几种常见的同位素(1)氢元素的同位素
(2)其他几种常见元素的同位素
【情境·思考】氧的同位素在地理学中被用作年代确定的参考,常用于冰川的断代。氧的同位素在地球科学中广泛用于确定成岩成矿物质来源及成岩成矿温度。在生物学和医学上有广泛应用前景。自然界中氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在。
上图中有几种元素?几种核素?这些核素之间属于何种关系?提示:上图中有1种元素,3种核素,这3种核素是同一种元素的不同核素,互称同位素。
3.同位素的分类及特点(1)分类①同位素分为_____同位素和_______同位素。②放射性同位素的应用:_______示踪(如 )和作为_______。
(2)特点①同位素的_____性质基本相同,_____性质有一定差别。②天然存在的某种元素,无论是化合态还是游离态,各种同位素所占的原子个数百分比一般是_____的。
【巧判断】(1)任何一种原子核内都含有质子和中子。( )提示:×。 的原子核内只有质子没有中子。(2)元素的种类和核素的种类相同。( )提示:×。一种元素可能有几种核素,所以核素的种类比元素的种类多。
(3)互为同位素的原子性质完全相同。( )提示:×。互为同位素的原子化学性质几乎完全相同,但物理性质不同,如 具有放射性,而 不具有。
知识点一 原子结构及原子各微粒之间的关系【重点释疑】1.原子的构成:构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。三种微粒的性质、作用及相互关系如下:
2.微粒间的关系(1)质量关系质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
【易错提醒】关于原子结构的几个易错点(1)原子中一定含有质子,但不一定含有中子,如1H。(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同,但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。(3)对离子进行电子数与质子数换算时,应该注意阳离子和阴离子的区别。
【知识拓展】突破原子组成的两大关系(1)构成原子的微粒之间存在两个等量关系。①原子由原子核和核外电子构成,其中原子核带正电荷,核外电子带负电荷,原子核由质子和中子构成;由于中子不带电,原子呈电中性,所以原子的核电荷数=核内质子数=核外电子数。
②原子结构中的核电荷数决定了元素的种类,而质子数与中子数之和决定了原子质量的相对大小,即质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
(2)一个信息丰富的符号。
【思考·讨论】 (1)原子为什么显电中性?而离子带有电荷?提示:因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。离子是原子通过得失电子形成的,核外电子数不再等于质子数,因此离子是带电荷的。
(2)决定原子质量的主要因素是什么?提示:因为电子的质量很小,可以忽略不计,所以主要取决于质子和中子的质量。
【案例示范】 【典例】钋是一种银白色金属,能在黑暗中发光,由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥青铀矿中发现,为了纪念居里夫人的祖国波兰(Plska),两人对这种元素命名为钋,是世界上最毒的物质之一。下列有关 的说法正确的是( )
A.钋原子的核外电子数是126B.钋原子核内中子数与质子数之差是42C.钋原子核内中子数是84D.钋元素的相对原子质量是210
【思维建模】解答构成原子微粒间的关系思路如下:
【解析】选B。 的质量数为210,质子数为84。核外电子数=质子数=84,故A项错误;中子数=质量数-质子数=210-84=126,故中子数与质子数之差为126-84=42,所以B项正确,C项错误;210为质量数,只能近似为 的相对原子质量,并不等于钋元素的相对原子质量,故D项错误。
【迁移·应用】1.下表符号中“2”的含义正确的一组是( )
【解析】选B。元素符号左上角的数字表示质量数,左下角的数字表示质子数,右上角的数字表示所带电荷数,前面的数字表示微粒个数。
2.全世界每年都会发生上万起火灾,为了预防火灾发生,现在很多商场、宾馆、办公楼都安装有烟雾报警器,这对预防火灾,减少火灾损失具有很大的现实意义。常用的烟雾报警器是一种电离式烟雾报警器,其主体是一个放有镅-241（ )放射源的电离室 原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A.241B.146C.95D.51
【解析】选D。 的质子数为95,质量数为241,中子数=241-95=146,核外电子数=核内质子数=95,中子数与核外电子数之差为146-95=51。
【补偿训练】 可以作为核聚变材料。下列关于 叙述正确的是( )A. 和 是同一种原子B. 原子核内中子数为2C. 原子核外电子数为2D. 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
【解析】选C。 和 的质子数和中子数均不相等,不是同一种原子,故A错误： 原子核内中子数为3-2=1,故B错误； 原子核外电子数等于质子数,均为2,故C正确； 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子,故D错误。
【素养提升】碘-131是元素碘的一种放射性同位素,为人工放射性核素(核裂变产物),符号为131I,半衰期为8.3天。正常情况下自然界是不会存在的。在核医学中,碘-131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状
腺功能检查和甲状腺疾病治疗外,还可用来标记许多化合物,供体内或体外诊断疾病用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。
根据以上材料,回答下列问题:(1)碘-131原子的质量数、质子数、中子数各是多少?(证据推理与模型认知)(2)碘-129(129I)主要来源于宇生放射性核素,它的核内中子数与质子数的差值是多少?(宏观辨识与微观探析)
(3)131I和127I为碘元素的两种不同原子,这两种原子的中子数差值是多少?(证据推理与模型认知)
【解析】(1)碘-131原子的质量数为131,由于碘元素是53号元素,故质子数为53,中子数为131-53=78。(2)129I,其中子数为129-53=76,则中子数和质子数的差值为76-53=23。(3)131I和127I为碘元素的两种同位素,这两种原子的中子数差值是131-127=4。
答案:(1)质量数为131,质子数为53,中子数为78。(2)23 (3)4
知识点二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较【重点释疑】1.区别
【易错提醒】有关核素的几个易错点(1)元素可以有若干种核素,也可以只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。(2)多数元素有同位素,个别元素没有同位素。(3)不同核素间的转化不属于化学变化,而属于核反应。
【思考·讨论】(1)质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗?为什么?提示:不一定,如 和H2O质子数相同,中子数不同,但二者不是同位素。
(2)到目前为止,人类发现的元素有118种,能否说发现的原子共有118种?提示:不能。因为很多元素存在同位素,即同一种元素存在多种不同的原子,故人类发现的原子远多于118种。
【案例示范】 【典例】(改编题)玉兔二号月球车于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离,驶抵月球表面。首次实现月球背面着陆,成为中国航天事业发展的又一座里程碑。月球车一般用 作为热源材料。
下列关于 的说法正确的是( )A. 互为同位素B. Pu互为同素异形体C. 具有完全相同的化学性质D. 具有相同的最外层电子数
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】选D。A项 的质子数不同,不能互称为同位素,A项错误; Pu互为同位素,B项错误; 不属于同种元素,化学性质不同,C项错误; 为同种元素,核外电子排布相同,最外层电子数相同,D项正确。
【母题追问】(1) 原子中中子数为多少?提示:144。中子数=质量数-质子数=238-94=144。(2) 的化学性质是否相同?提示:相同,由于它们的核外电子排布相同,最外层电子数相同,因此化学性质相同。
【规律方法】判断同位素、同素异形体的技巧(1)判断同位素、同素异形体时,应抓住各种微粒的本质区别。质子数相同的原子就是同种元素,质子数相同而中子数不同的原子,互为同位素;同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。
(2)注意原子符号中的数字意义。 ,只要Z相同,就是同种元素;Z和A均相同,就是同一种核素;Z相同、A不同的互为同位素;Z不同的不论A是否相同,均不是同种元素,更不能称为同位素。
【迁移·应用】1.重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是 ( )A.氘(D)原子核外有1个电子B.1H与D互称同位素 C.H2O与D2O互称同素异形体 D. 的相对分子质量相同
【解析】选C。氘(D)是氢元素的一种核素,含有一个质子、一个中子和一个电子,与1H互为同位素,A项、B项正确;由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体,C项错误; 的相对分子质量均为20,D项正确。
2.1919年,科学家第一次实现了人类多年的梦想——人工转变元素。这个反应如下 ,下列叙述正确的是( )
A. 原子核内有9个质子B. 原子核内有1个中子C.O2和O3互为同位素D.通常情况下,He和N2化学性质都很稳定
【解析】选D. 原子核内质子数是8,A错误; 原子核内中子数是1-1=0,B错误;O2和O3互为同素异形体,C错误;通常情况下,He和N2化学性质都很稳定,D正确。
【补偿训练】 下列叙述正确的是( )A.40K和40Ca原子中质子数和中子数都不相等B.金刚石和石墨的性质相同C.H2和D2互为同位素D.某物质只含一种元素,该物质一定是纯净物
【解析】选A。质子数决定元素种类,质子数和中子数决定原子的种类。因为40K的质子数是19,40Ca的质子数是20,两者质量数相同,质子数不同,所以,中子数也不相等,A正确;金刚石和石墨都是由碳元素构成的,由于它们的晶体结构不同,性质上也存在差异,如硬度、导电性都不同,在化学性质上也不完全相同,金刚石相对
稳定,B不正确;H2和D2是单质分子,不符合同位素的概念,C不正确;只含一种元素的物质不一定是纯净物,如O2与O3的混合气体,虽然体系中只有一种元素,却存在着结构完全不同的两种分子,所以,不是纯净物,D不正确。
【素养提升】北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的遗迹。博物馆300多平方米的展厅里,陈列着原址发掘出土的石砧、石锤、石片,还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具。再现25 000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。
(1)“25 000年”是怎样测出来的呢?(科学态度与社会责任)提示:“25 000年”是通过测定遗迹里的一种碳原子——碳-14(14C)原子的数量来推断出的。
(2)碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子(12C)在原子结构上有什么异同?(宏观辨识与微观探析)提示:14C原子与12C原子具有相同的质子数,不同的中子数。
一、原子结构1.原子及其构成微粒
对于原子来说:核电荷数=_______=___________
2.质量数(1)定义:质量数即原子核中质子数(Z)和中子数(N)之和,用符号A表示。(2)计算式:质量数(A)=____。
3.原子构成的表示方法一般用符号 表示,字母表示意义如下:
【巧判断】(1） 的质子数为1,中子数也为1。( )提示:×。 的质子数为1,中子数为0。
(2)23Na+的质子数为11,中子数为12,电子数为11。( )提示:×。23Na+的电子数为10。(3)24Mg2+中含有12个中子和12个电子。( )提示:×。由于Mg是12号元素,质量数为24,离子失去两个电子,所以24Mg2+中含有12个中子和10个电子。
【情境·思考】生物体在生命存续期间保留的一种碳原子——碳-14（ )会在其死亡后衰变,测量考古遗址中发现的遗物里碳-14的数量,可以推断出它的存在年代。
【情境·思考】你知道碳-14的“14”是什么含义吗?这种碳原子的质子数、中子数、核外电子数分别是多少?提示:碳-14的“14”是指这种碳原子的质量数为14,此碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。
二、元素、核素、同位素1.概念及关系
2.几种常见的同位素(1)氢元素的同位素
(2)其他几种常见元素的同位素
【情境·思考】氧的同位素在地理学中被用作年代确定的参考,常用于冰川的断代。氧的同位素在地球科学中广泛用于确定成岩成矿物质来源及成岩成矿温度。在生物学和医学上有广泛应用前景。自然界中氧以16O、17O、18O三种同位素的形式存在。
上图中有几种元素?几种核素?这些核素之间属于何种关系?提示:上图中有1种元素,3种核素,这3种核素是同一种元素的不同核素,互称同位素。
3.同位素的分类及特点(1)分类①同位素分为_____同位素和_______同位素。②放射性同位素的应用:_______示踪(如 )和作为_______。
(2)特点①同位素的_____性质基本相同,_____性质有一定差别。②天然存在的某种元素,无论是化合态还是游离态,各种同位素所占的原子个数百分比一般是_____的。
【巧判断】(1)任何一种原子核内都含有质子和中子。( )提示:×。 的原子核内只有质子没有中子。(2)元素的种类和核素的种类相同。( )提示:×。一种元素可能有几种核素,所以核素的种类比元素的种类多。
(3)互为同位素的原子性质完全相同。( )提示:×。互为同位素的原子化学性质几乎完全相同,但物理性质不同,如 具有放射性,而 不具有。
知识点一 原子结构及原子各微粒之间的关系【重点释疑】1.原子的构成:构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。三种微粒的性质、作用及相互关系如下:
2.微粒间的关系(1)质量关系质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
【易错提醒】关于原子结构的几个易错点(1)原子中一定含有质子,但不一定含有中子,如1H。(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同,但是原子的质量数一般等于该原子相对原子质量数值的整数部分。(3)对离子进行电子数与质子数换算时,应该注意阳离子和阴离子的区别。
【知识拓展】突破原子组成的两大关系(1)构成原子的微粒之间存在两个等量关系。①原子由原子核和核外电子构成,其中原子核带正电荷,核外电子带负电荷,原子核由质子和中子构成;由于中子不带电,原子呈电中性,所以原子的核电荷数=核内质子数=核外电子数。
②原子结构中的核电荷数决定了元素的种类,而质子数与中子数之和决定了原子质量的相对大小,即质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
(2)一个信息丰富的符号。
【思考·讨论】 (1)原子为什么显电中性?而离子带有电荷?提示:因为原子核所带正电荷数与核外电子所带负电荷数相等。离子是原子通过得失电子形成的,核外电子数不再等于质子数,因此离子是带电荷的。
(2)决定原子质量的主要因素是什么?提示:因为电子的质量很小,可以忽略不计,所以主要取决于质子和中子的质量。
【案例示范】 【典例】钋是一种银白色金属,能在黑暗中发光,由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥青铀矿中发现,为了纪念居里夫人的祖国波兰(Plska),两人对这种元素命名为钋,是世界上最毒的物质之一。下列有关 的说法正确的是( )
A.钋原子的核外电子数是126B.钋原子核内中子数与质子数之差是42C.钋原子核内中子数是84D.钋元素的相对原子质量是210
【思维建模】解答构成原子微粒间的关系思路如下:
【解析】选B。 的质量数为210,质子数为84。核外电子数=质子数=84,故A项错误;中子数=质量数-质子数=210-84=126,故中子数与质子数之差为126-84=42,所以B项正确,C项错误;210为质量数,只能近似为 的相对原子质量,并不等于钋元素的相对原子质量,故D项错误。
【迁移·应用】1.下表符号中“2”的含义正确的一组是( )
【解析】选B。元素符号左上角的数字表示质量数,左下角的数字表示质子数,右上角的数字表示所带电荷数,前面的数字表示微粒个数。
2.全世界每年都会发生上万起火灾,为了预防火灾发生,现在很多商场、宾馆、办公楼都安装有烟雾报警器,这对预防火灾,减少火灾损失具有很大的现实意义。常用的烟雾报警器是一种电离式烟雾报警器,其主体是一个放有镅-241（ )放射源的电离室 原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A.241B.146C.95D.51
【解析】选D。 的质子数为95,质量数为241,中子数=241-95=146,核外电子数=核内质子数=95,中子数与核外电子数之差为146-95=51。
【补偿训练】 可以作为核聚变材料。下列关于 叙述正确的是( )A. 和 是同一种原子B. 原子核内中子数为2C. 原子核外电子数为2D. 代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子
【解析】选C。 和 的质子数和中子数均不相等,不是同一种原子,故A错误： 原子核内中子数为3-2=1,故B错误； 原子核外电子数等于质子数,均为2,故C正确； 代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子,故D错误。
【素养提升】碘-131是元素碘的一种放射性同位素,为人工放射性核素(核裂变产物),符号为131I,半衰期为8.3天。正常情况下自然界是不会存在的。在核医学中,碘-131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状
腺功能检查和甲状腺疾病治疗外,还可用来标记许多化合物,供体内或体外诊断疾病用。如碘-131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。
根据以上材料,回答下列问题:(1)碘-131原子的质量数、质子数、中子数各是多少?(证据推理与模型认知)(2)碘-129(129I)主要来源于宇生放射性核素,它的核内中子数与质子数的差值是多少?(宏观辨识与微观探析)
(3)131I和127I为碘元素的两种不同原子,这两种原子的中子数差值是多少?(证据推理与模型认知)
【解析】(1)碘-131原子的质量数为131,由于碘元素是53号元素,故质子数为53,中子数为131-53=78。(2)129I,其中子数为129-53=76,则中子数和质子数的差值为76-53=23。(3)131I和127I为碘元素的两种同位素,这两种原子的中子数差值是131-127=4。
答案:(1)质量数为131,质子数为53,中子数为78。(2)23 (3)4
知识点二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较【重点释疑】1.区别
【易错提醒】有关核素的几个易错点(1)元素可以有若干种核素,也可以只有一种核素,有多少种核素就有多少种原子。(2)多数元素有同位素,个别元素没有同位素。(3)不同核素间的转化不属于化学变化,而属于核反应。
【思考·讨论】(1)质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗?为什么?提示:不一定,如 和H2O质子数相同,中子数不同,但二者不是同位素。
(2)到目前为止,人类发现的元素有118种,能否说发现的原子共有118种?提示:不能。因为很多元素存在同位素,即同一种元素存在多种不同的原子,故人类发现的原子远多于118种。
【案例示范】 【典例】(改编题)玉兔二号月球车于2019年1月3日22时22分完成与嫦娥四号着陆器的分离,驶抵月球表面。首次实现月球背面着陆,成为中国航天事业发展的又一座里程碑。月球车一般用 作为热源材料。
下列关于 的说法正确的是( )A. 互为同位素B. Pu互为同素异形体C. 具有完全相同的化学性质D. 具有相同的最外层电子数
【思维建模】解答本类试题思维流程如下:
【解析】选D。A项 的质子数不同,不能互称为同位素,A项错误; Pu互为同位素,B项错误; 不属于同种元素,化学性质不同,C项错误; 为同种元素,核外电子排布相同,最外层电子数相同,D项正确。
【母题追问】(1) 原子中中子数为多少?提示:144。中子数=质量数-质子数=238-94=144。(2) 的化学性质是否相同?提示:相同,由于它们的核外电子排布相同,最外层电子数相同,因此化学性质相同。
【规律方法】判断同位素、同素异形体的技巧(1)判断同位素、同素异形体时,应抓住各种微粒的本质区别。质子数相同的原子就是同种元素,质子数相同而中子数不同的原子,互为同位素;同一元素形成的不同单质之间互为同素异形体。
(2)注意原子符号中的数字意义。 ,只要Z相同,就是同种元素;Z和A均相同,就是同一种核素;Z相同、A不同的互为同位素;Z不同的不论A是否相同,均不是同种元素,更不能称为同位素。
【迁移·应用】1.重水(D2O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是 ( )A.氘(D)原子核外有1个电子B.1H与D互称同位素 C.H2O与D2O互称同素异形体 D. 的相对分子质量相同
【解析】选C。氘(D)是氢元素的一种核素,含有一个质子、一个中子和一个电子,与1H互为同位素,A项、B项正确;由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体,C项错误; 的相对分子质量均为20,D项正确。
2.1919年,科学家第一次实现了人类多年的梦想——人工转变元素。这个反应如下 ,下列叙述正确的是( )
A. 原子核内有9个质子B. 原子核内有1个中子C.O2和O3互为同位素D.通常情况下,He和N2化学性质都很稳定
【解析】选D. 原子核内质子数是8,A错误; 原子核内中子数是1-1=0,B错误;O2和O3互为同素异形体,C错误;通常情况下,He和N2化学性质都很稳定,D正确。
【补偿训练】 下列叙述正确的是( )A.40K和40Ca原子中质子数和中子数都不相等B.金刚石和石墨的性质相同C.H2和D2互为同位素D.某物质只含一种元素,该物质一定是纯净物
【解析】选A。质子数决定元素种类,质子数和中子数决定原子的种类。因为40K的质子数是19,40Ca的质子数是20,两者质量数相同,质子数不同,所以,中子数也不相等,A正确;金刚石和石墨都是由碳元素构成的,由于它们的晶体结构不同,性质上也存在差异,如硬度、导电性都不同,在化学性质上也不完全相同,金刚石相对
稳定,B不正确;H2和D2是单质分子,不符合同位素的概念,C不正确;只含一种元素的物质不一定是纯净物,如O2与O3的混合气体,虽然体系中只有一种元素,却存在着结构完全不同的两种分子,所以,不是纯净物,D不正确。
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(1)“25 000年”是怎样测出来的呢?(科学态度与社会责任)提示:“25 000年”是通过测定遗迹里的一种碳原子——碳-14(14C)原子的数量来推断出的。
(2)碳-14原子和作为相对原子质量标准的碳-12原子(12C)在原子结构上有什么异同?(宏观辨识与微观探析)提示:14C原子与12C原子具有相同的质子数,不同的中子数。
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