新人教版九年级化学上册例题精讲：第3单元课题2原子的结构

新人教版九年级化学上册例题精讲：第3单元课题2原子的结构

1 课题 2 原子的结构 答案： (1)原子核 (2)质子 (3)正 (4)中子 (5)负 (6)核电荷数 (7)核外电子 (8)分 层 (9)2 (10)8 (11)原子核及核电荷数 (12)电子层及该层上的电子数 (13)正 (14) ＞ (15)负 (16)＜ (17)质子 (18)中子 1．原子的构成 (1)原子可以再分 很长时间以来，科学家都以为原子是简单的、不能分割的实心球体。直到 1897 年，英 国科学家汤姆生发现了电子，才第一次揭开了原子的神秘面纱，知道原子还是可以再分的。 释疑点 原子能否再分 原子是化学变化中的最小粒子，在化学变化中不能再分，但是在其他条件下还能再分。 (2)原子的构成 谈重点 原子核的特点 原子核居于原子中心，带正电荷，相对于整个原子来说，核外有一个很大的空间，这就 是电子运动的区域。原子核虽然小，但几乎集中了整个原子的质量，原子质量主要集中在原 子核上。原子核的特点可以概括为：居于原子中心、带正电荷、体积小、相对质量较大。 (3)原子中各粒子的电性 粒子种类 电性 质子 一个单位正电荷 中子 不带电 电子 一个单位负电荷 (4)几种常见原子的构成 种类 质子数 中子数 电子数 氢 1 0 1 2 碳 6 6 6 氧 8 8 8 钠 11 12 11 氯 17 18 17 辨误区 原子一定是由质子、中子、核外电子构成的吗 原子一般由质子、中子、核外电子这三种粒子构成，但某种氢原子中只有一个质子和一 个核外电子，无中子。 (5)原子中各种粒子之间的关系 ①原子中，质子所带正电荷总数与核外电子所带负电荷总数相等，中子不带电，整个原 子不显电性。 ②在原子中，核电荷数＝质子数＝核外电子数。 ③不同种类的原子，核内质子数不同。 【例 1】下列关于原子的叙述，正确的是( ) A．原子是不能再分的粒子 B．一切原子的原子核都是由质子和中子构成的 C．原子核内质子数等于核外电子数 D．原子核内质子数必等于中子数 解析： A × 原子在化学变化中不可再分 B × 原子核一般由质子和中子构成，但某种氢原子核内无中子 C √ 原子核内质子数等于核外电子数，不一定等于中子数D × 答案：C 2．原子核外电子的排布 (1)电子层 核外电子运动不像汽车、火车一样有自己的运动路线，但也有自己的运动特点：在含有 多个电子的原子里，电子的能量并不同。能量低的电子通常在离核较近的区域内运动，能量 较高的在离核较远的区域内运动，科学家形象地将这些区域称为电子层。 释疑点 电子层真实存在吗 在原子中，电子层并不真实存在，只是科学家为了研究方便而进行的一种人为规定。 (2)核外电子的分层排布 核外电子是在不同的电子层内运动的，人们把这种现象叫做核外电子的分层排布。现在 发现的元素原子核外电子最少的有 1 层，最多的有 7 层。 ①电子层数、电子能量、离核远近关系 电子层数――------------------------→一 二 三 四 五 六 七 电子 离核由近到远，能量由低到高 ②核外电子的排布规律 a．第一层最多容纳 2 个电子，第二层最多容纳 8 个电子，最外层最多能容纳 8 个电子； b．当第一层为最外层时，不超过 2 个电子； c．电子尽先排在能量最低的内层，若内层排满有多余的电子再向外排。 (3)原子结构示意图 用原子结构示意图可以简明、方便地表示原子结构。小圈及圈内数字表示原子核和核内 质子数，弧线表示电子层，弧线上的数字表示该层的电子数。下图是钠元素的原子结构示意 图。 3 (4)原子结构与元素化学性质的关系 元素 分类 原子最外层 电子数 得失 电子 化学 性质 金属元素 一般少于 4 易失去最外层电子 活泼，易发生化学 反应非金属元素 一般多于 4 易得电子 稀有气体 元素 8(He 为 2) 不易得 失电子 稳定，极难发生化 学反应 析规律 最外层电子数决定元素的化学性质 元 素得失电子的化学性质决定于该元素原子的最外层电子 数。最外层电子数相同的原子，其化学性质相似。 【例 2】 根据给出的原子结构示意图，回答下列问题： He Mg Ca (1)Mg 和 Ca 的化学性质________(填“活泼”或“不活泼”)。 (2)He 的化学性质________(填“活泼”或“不活泼”)。 由此可知，最外层电子数相同时，化学性质________(填“一定”或“不一定”)相似。 解析：由原子结构示意图知，Mg 和 Ca 的最外层电子数均为 2，故二者都易失去 2 个电 子，化学性质活泼；He 虽然最外层(也是第 1 层)也是 2 个电子，但却达到了相对稳定结构， 不易 得失电子，化学性质不活泼。可见，最外层电子数相同时，元素的化学性质不一定相 似。 答案：(1)活泼 (2)不活泼 不一定 3．离子的形成 (1)离子的概念 带电荷的原子(或原子团)叫做离子。 (2)离子的分类 ①阳离子：带正电荷的原子(或原子团)叫做阳离子，如 Na＋ 、Ca2＋、NH＋ 4 (铵根离子)。 ②阴离子：带负电荷的原子(或原子团)叫做阴离子，如 O2－、Cl－、OH－。 (3)离子的形成 原子失去电子，带正电荷，形成阳离子(核电荷数＝质子数＞电子数)。 原子得到电子，带负电荷，形成阴离子(核电荷数＝质子数＜电子数)。 (4)离子的表示方法 ①离子的表示方法 在元素符号(或原子团)的右上角标出所带的电荷及电性。标法是先写数字后写 “＋”“－”号，读作“几个单位的正(负)电荷”。例如，带 2 个单位负电荷的氧离子，可 表示为“O2－”。只带 1 个单位电荷时，数字 1 省略不写，如 Na＋、Cl－等；若要表示几个离 子，直接在离子符号前加上数字，如 2 个钠离子表示为“2Na＋”。 ②较复杂的离子(带电原子团，由两种以上元素原子组成，称为某某根离子) 离子名称 离子符号 离子所带电荷 氢氧根离子 OH－ －1 硫酸根离子 SO2－ 4 －2 硝酸根离子 NO－ 3 －1 碳酸根离子 CO2－ 3 －2 碳酸氢根离子 HCO－ 3 －1 铵根离子 NH＋ 4 ＋1 ③离子中数字的含义 4 (5)离子化合物的形成过程 以氯化钠的形成过程为例：因为钠原子的最外层电子数为 1，倾向 于失去 1 个电子；氯 原子的最外电子层上有 7 个电子，倾向于得到 1 个电子。当钠原子和氯原子化合时，钠原子 就会失去 1 个电子给氯原子，氯原子得到电子之后，形成最外层电子达到 8 电子的稳定结构 的 Na＋和 Cl－，二者互相结合，成为 NaCl，可用下图表示： ――---------------→阴、阳离子静电作用 NaCl 【例 3—1】下列关于 Na 和 Na＋的说法，不正确的是( ) A．核内质子数相同 B．核外电子数相同 C．核电荷数相同 D．相对原子质量相同 解析：Na 变成 Na＋的过程中，发生改变的只是核外电子数，原子核不变，故质子数、核 电荷数没变化。原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量很小，可以忽略不计。 答案：B (6)物质与其构成粒子之间的关系 构成物质的粒子有分子、原子、离子，物质与其构成粒子之间的关系如下图所示 ： 【例 3—2】下列关于分子、原子、离子的说法，其中正确的是( ) A．原子是最小的微粒，不可再分 B．钠原子的质子数大于钠离子的质子数 C．当二氧化碳气体变成干冰时，二氧化碳分子间不存在间隔 D．分子、原子、离子都可以直接构成物质 解析： A × 原子在化学变化中不可再分，离开这一条件，原子可分成原子核和核外电子 B × 钠原子变为钠离子只是失去一个电子，原子核内质子数不变 5 C × 分子之间有间隔，由气态变为液态和固态只是分子间的间隔变小了 D √ 分子、原子、离子都是构成物质的粒子 答案：D 4．相对原子质量 (1)原子的实际质量 ①不同原子所含的质子、中子、电子数目不同，所以每个原子的质量也不同。 粒子种类 质量 质子 1.672 6×10－27 kg 中子 1.674 9×10－27 kg 电子 质子质量的 1/1 836 ②原子的质量很小，例如 1 个氧原子的质量为 2.657×10－26 kg。 (2)相对原子质量 ①使用原因 由于原子的实际质 量太小，书写和使用都不方便，所以采用相对原子质量。 ②概念 以一种碳原子(核内有 6 个质子和 6 个中子)的质量的 1/12 为标准，其他原子的质量跟 它相比较所得的比，作为这种原子的相对原子质量(符号为 Ar)。 ③表达式 相对原子质量＝ 一个某原子的质量 一种碳原子质量的 1/12 其中，一种碳原子(含 6 个质子和 6 个中子的碳原子)质量的 1/12 约为 1.661×1 0－27 kg。 ④举例 氧原子的相对原子质量＝2.657×10－26 kg 1.661×10－27 kg ≈16 ⑤相对原子质量与质子数、中子数的关系： 相对原子质量＝质子数＋中子数 辨误区 相对原子质量就是原子的实际质量吗 相对原子质量只是一个比值，不是原子的实际质量。相对 原子质量越大，原子的实际 质量也越大。 ⑥查元素的相对原子质量 可从元素周期表中查或从相对原子质量表(附录Ⅱ)中查，也可从物理、化学手册中查。 【例 4—1】下列说法正确的是( ) A．相对原子质量和原子质量都没有单位 B．氢的相对原子质量为 1，所以氢的原子质量为 1 g C．相对原子质量只是一个比值 D．一个碳原子的质量为 1.993×10－26 kg，一个铁原子的质量为 9.288×10－26 kg，碳原 子的相对原子质量大于铁原子的相对原子质量 解析： A × 原子质量很小，有单位，相对原子质量是一个比值，单位为“1”C √ B × 氢的相对原子质量为 1，实际质量约为 1.67×10－27 kg，并非 1 g D × 由相对原子质量定义知，原子质量越大，相对原子质量也越大 答案：C 【例 4—2】我国著名科学家、中国科学院院士张青莲教授主持测定了铟、铱、锑、铕 等几种元素的相对原子质量新值，其中他测定核电荷数为 63 的铕元素的相对原子质量的新 值为 152。则下列说法正确的是( ) A．铕元素的原子质子数为 63 B．铕元素的原子中子数为 63 C．铕元素的原子核外电子数为 152 D．铕元素的原子的质量为 152 6 解析：铕元素的原子质子数＝核电荷数＝核外电子数＝63，中子数＝相对原子质量－质 子数＝152－63＝89；铕元素原子的相对质量为 152，而不是实际质量。 答案：A 5．原子和离子的比较 (1)相同点 ①都是构成物质的一种粒子。 ②同种元素的原子和离子，核内质子数相同，核电荷数相同，相对原子质量也相同。 (2)区别 原子：电中性，质子数＝电子数。 阳离子：带正电，质子数＞电子数。 阴离子：带负电，质子数＜电子数。 可见，判断原子、离子的依据是质子数与电子数的关系。 (3)联系 阳离子 原子 阴离子 【例 5】(综合题)现有以下 6 种微粒的结构示意图，如图所示： A B C D E F (1)表示原子的是________(填序号，下同)。 (2)表示阳离子的是________。 (3)表示阴离子的是________。 解析： 原子中，质子数 ＝电子数＝核电荷数，故 A、C、F 为原子，D、E 中质子数＞电子数， 显正电，为阳离子；B 中质子数＜电子数，显负电，为阴离子。 答案：(1)ACF (2)DE (3)B 6．求相对原子质量的方法 (1)已知原子的实际质量时，根据相对原子质量的表达式来求。 相对原子质量＝ 该元素一个原子的质量 标准碳原子的质量× 1 12 ＝该元素一个原子的质量 1.661×10－27 kg 例如，一个氯原子的质量是 5.885×10－26 kg，则： 氯原子的相对原子质量＝5.885×10－26 kg 1.661×10－27 kg ≈35.4 (2)已知原子的质子数(核电荷数或核外电子数)和中子数时，根据相对原子质量＝质子 数＋中子数来求。 例如，某种钠元素原子核内有 11 个质子、12 个中子，则该钠原子的相对原子质量＝11 ＋12＝23。 【例 6—1】(基础题)作为相对原子质量标准的碳原子的质量为 m kg，某元素的一个原 子的质量为 n kg，则该元素原子的相对原子质量为( ) 7 A． m 12n B． n 12m C．12n m D．12m n 解析：根据相对原子质量的定义，知： 相对原子质量＝ 该元素一个原子的质量 标准碳原子的质量× 1 12 ＝ n kg m kg× 1 12 ＝12n m 答案：C 【例 6—2】(综合题)某原子的核电荷数为 18，中子数比电子数多 4，则该原子的相对 原子质量是( ) A．42 B．40 C．44 D．22 解析：在原子中，质子数＝核电荷数＝电子数。由题意知该原子的质子数为 18，中子 数为 18＋4＝22。相对原子质量＝质子数＋中子数＝18＋22＝40。故 B 正确。 答案：B 7．正确认识粒子 (1)粒子不等同于离子。粒子的范围更大， 包括原子、分子、离子等，而离子只是粒子 的一部分。 (2 )原子生成离子时，由于最外层电子数发生了改变，所以化学性质也发生了改变。 (3)稳定结构与稀有气体。 ①稳定结构是一种相对状态，具有稳定结构的原子构成的物质也可能和某些物质发生反 应。稀有气体化学性质不活泼，但在一定条件下也可以与其他物质反应。 ②有稳定结构的粒子并非一定是稀有气体原子，可能是阳离子或阴离子。所以核外电子 层结构相同的粒子并不一定是同一种粒子，如粒子 和 的电子层结构相 同，由于质子数不同，仍然是两种粒子。 【例 7—1】某粒子的结构示意图为 ，则下列说法正确的是( ) A．它一定是氖原子 B．它一定是阴离子 C．它一定是阳 离子 D．以上三种都有可能 解析：根据原子和离子结构中核内质子数与核外电子数的关系可知：当 x＝2＋8 时，该 粒子是氖原子；当 x＞2＋8 时，该粒子是阳离子(如 Na＋、Mg2＋)；当 x＜2＋8 时，该粒子是 阴离子(如 O2－、F－)。 答案：D 【例 7—2】已知 A、B、C 三种元素的粒子结构示意图依次如下： A B C (1)当 A、B 为原子结构示意图时：x＝________，y＝________。 (2)C 表示的是________(填“阳离子”“阴离子”或“原子”)的结构示意图，该元素 与 B 元素形成的化合物是由________(填“分子”“原子”或“离子”)构成的。 解析：原子中：质子数＝电子数，阳离子中：质子数＞电子数，阴离子中：质子数＜电 子数。 答案：(1)10 1 (2)阴离子 离子 8