第6节物质构成的奥秘.docx
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第6节物质构成的奥秘
旧知回顾
一.基本概念
1.原子
说明:
原子是由原子核和绕核高速运转的电子构成的。
原子是化学变化中的最小微粒,化学反应的实质是分子首先分解成原子,原子再重新组合生成新物质的分子。
2.相对原子质量:
以一种碳原子质量的1/12为标准,其他原子的质量跟它相比较所得到的比,作为这种原子的相对质量,
3.元素:
具有相同的质子数(即核电荷数)的一类原子的总称。
说明:
质子数相同的原子是一类原子,同属于某一元素,而质子数、中子数确定的原子是一种原子。
4.离子:
带电荷的原子或原子团,如Na+、K+、SO42-
·带电荷的原子团常常作为一个整体参加化学反应,好像一个原子一样,在化学反应前后保持不变。
例如:
2NaOH+CuSO4==Cu(OH)2↓+Na2SO4
但在某些化学反应中,原子团也会发生变化,例如KClO3的分解,ClO3-会发生变化:
2KClO3==2KCl+3O2
5.分子:
分子是保持物质化学性质的最小微粒。
说明:
分子的表示方法是化学式。
在任何分子的化学式中,正负化合价的代数和为零。
二、概念的应用
原子,分子,离子,元素等这都是基本化学概念,准确的理解这些概念,记忆这些概念,特别是应用这些概念解决问题,是一名优秀的初中毕业生必备的化学素质,也是学好高中化学的前提。
下面我们通过一些灵活的题目加以巩固运用。
例1.2004年温家宝总理批示:
严查安徽“杀人奶粉”。
经检测,“杀人奶粉”中蛋白质、钙、磷、锌、铁等的含量严重不足,营养价值比米汤还差。
这里的“钙”“磷”“铁”“锌”是指()
A.分子B.原子C.离子D.元素
解析:
元素是总称,包括各种化合态,游离态。
在这里是指化合态的几种元素。
答案:
D。
例2由碳、氧两种元素组成的气体中,经测定碳、氧的质量比为3:
7,则该气体可能是()
A.由CO或CO2单独组成的纯净物B.由CO和CO2共同组成的混合物
C.由CO和O2共同组成的混合物D.由CO2和O2共同组成的混合物
解析:
在CO中,碳、氧的质量比为3:
4,在CO2中碳、氧的质量比为3:
8,而3:
7在二者之间,故可以是CO和CO2的混合物,当然还可以是CO和O2的混合物,
答案:
BC。
例3.下列叙述正确的是()
A.分子是保持物质化学性质的唯一粒子
B.原子不能保持物质的化学性质
C.保持氯化钠的化学性质的粒子是氯化钠分子
D.物质由什么粒子构成,其化学性质就由该粒子保持
解析:
分子是保持物质化学性质的一种微粒。
答案:
D
例4.下列说法错误的是()
A.含氧化合物不一定是氧化物
B.两种粒子,核外电子排布情况相同,化学性质一定相同
C.化学反应前后,各种原子的总数是相等的
D.浓溶液不一定是饱和溶液,稀溶液不一定是不饱和溶液
解析:
含氧化合物可以是硫酸,氢氧化钠。
核外电子排布相同的粒子,化学性质不一定相同,例如Na+和F-化学性质不同。
质量守恒定律实际就是指在反应前后原子守恒。
溶解度大的物质,浓溶液可能不是饱和的,而溶解度小的物质的稀溶液可能是饱和的。
答案:
B。
例5.下列现象中不能用分子、原子的观点解释的是()
A.金块和铅块紧压在一起,过几年后发现铅中有金,金中有铅
B.酒香不怕巷子深
C.沙尘暴起,尘土满天
D.衣橱里的樟脑球会逐渐变小
解析:
金原子和铅原子是在运动的;酒精分子易挥发;樟脑球分子也易挥发;而沙尘则是混合物,
答案:
C。
例6.2002年初,美国制成了第一台磁冰箱,其效率比普通冰箱效率高30%以上。
生产磁冰箱的材料中含稀土元素钆(Gd),钆元素的一种原子的相对原子质量为157,核电荷数为64,则其核外电子数为______,中子数为________
解析:
本题中,我们可以了解到的科技信息是:
第一台磁冰箱的研制时间、研制国家、工作效率以及所用的材料等。
问题的落脚点在材料中的稀土元素(Gd)上。
根据在原子中:
核电荷数=质子数=核外电子数,相对原子质量=质子数+中子数可得:
这种钆原子的核外电子数为64,中子数为93。
答案:
6493
新知入门
一、人类对原子结构的认识历史
人类探索自然奥秘一个重要方面是研究物质的微观结构。
自古以来,众对物质的探索就从未停止过,古希腊哲学家曾经提出,物质是由不可分割的微粒(即原子)构成的。
后来,科学家对物质结构的研究证实,原子由质子、中子、电子等微粒构成,而这些微粒中还包含着更小的微粒。
有了对原子及其结构的认识,人们就能更好地探索物质的组成、结构、性质及应用,就可以根据需要制备出各种具有不同性能的物质。
19世纪初,英国科学家道尔顿(J.Dalton,1766~1844)。
他认为物质是由原子组成,原子不能被创造,也不能被毁灭,在化学反应中原子不可再分割,它们的性质在化学反应中保持不变。
1897年,汤姆生(JJ.Thomson,1856~1940)发现原子中存在电子,并用实验方法测出电子的质量不及氢原子质量的千分之一(进一步确定为氢原子质量的1/1836)。
电子的发现使人们对原子结构的认识进入新的阶段,认识到原子是由更小的微粒构成的。
1904处,汤姆生提出了一个被称为“葡萄干面包式”的原子结构模型。
1911年,英国物理学家卢瑟福(E.Rutherrord,1871~1937)根据α粒子散射现象,提出了带核的原子结构模型:
原子由原子核和核外电子构成,原子核带正电荷,位于原子中心,电子带负电荷,在原子核周围窨做高速运动,就象行星围绕太阳运转一样。
1913年,丹麦物理学家玻尔(N.Bohr,1885~1962)在研究氢原子光谱时,引入了量子论观点,大胆地提出了新的原子结构模型:
原子核外,电子在一系列稳定的轨道上运动时,既不放出能量,也不吸收能量。
20世纪初,科学家揭示了微观世界波粒二象性的规律,认识到原子核外电子的运动不遵循经典力学的原理,必须用量子力学方法描述核外电子的运动。
二、原子的构成
我们知道,原子是由居于原子中心的带正电荷的原子核和核外带负电荷的电子构成的。
原子很小,但原子核又比原子小得多,它的半径约为原子半径的几万分之一,它的体积只占原子体积的几百万分之一。
如果假设原子是一座庞大的体育场,而原子核只是相当于体育场中央的一只蚂蚁。
原子核虽小,但并不简单,它是由质子和中子两种粒子构成的。
现将构成原子的粒子及其性质归纳于下表中。
构成原子的粒子及其性质
构成原子的粒子
电子
原子核
质子
中子
电性和电量
1个电子带1个单位负电荷
1个质子带1个单位正电荷
不显电性
质量/kg
9.109×10-31
1.673×10-27
1.675×10-27
相对质量
1/1836
1.007
1.008
原子作为一个整体不显电性,而核电荷数又是由质子数决定的。
因此,
核电荷数(Z)==核内质子数==核外电子数
由于电子的质量很小,因此原子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,将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值加起来所得的数值,叫做质量数,用符号A表示。
中子数用符号N表示。
则
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
因此,只要知道上述数值中的任意两个,就可以推算出另一个数值来。
例如,知道硫原子的核电荷数为16,质量数为32,则:
硫原子的中子数N=A—Z=32—16=16
归纳起来,如以
代表一个质量数为A、质子数为Z的原子,那么,组成原子的粒子间的关系可以表示如下:
原子
想想看,完成下表:
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
三、同位素
我们知道具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子叫做元素。
也就是说,同种元素原子的原子核中质子数相同。
那么,它们的中子数是否相同呢?
科学研究证明,同种元素原子的原子核中,中子数不一定相同。
例如,氢元素原子的原子核中都含有1个质子,但有的氢原子核中不含中子,有的氢原子核中含有1个中子,还有的氢原子核中含有2个中子:
不含中子的氢原子叫做氕;
含1个中子的氢原子叫做氘,就是重氢;
含2个中子的氢原子叫做氚,就是超重氢。
为了便于区别,将氕记为
,氘记为
,氚记为
(或T)。
人们把原子内具有相同质子数和不同中子数的原子互称为同位素,如上述
、
和
就第称为同位素,同位素在元素周期表里占据同一位置。
许多元素具有同位素。
同位素有的是天然存在的,有的是人工制造的,有的有放射性,有的没有放射性。
除氢元素有同位素外,氧元素的同位素有
、
和
;碳元素的同位素有
、
和
等;铀元素的同位素有
、
。
许多同位素在日常生活、工家业生产和科学研究中具有很重要的用途,例如,可以利用
、
制造氢弹;利用
制造原子弹和作核反应堆的燃料;利用放射性同位素给金属制品探伤、抑制马铃薯和洋葱等发芽,延长贮存保鲜期。
在医疗方面,可以利用某些同位素放射出的射线治疗癌肿等。
同一元素的同位素虽然质量数不同,但它们的化学性质基本相同。
在天然存在的某种元素里,不论是游离态还是化合态,同位素原子所占的百分比一向是不变的,我们平常所说的某种元素的相对原子质量,是按各种天然同位素原子所占的一定百分比求算出来的平均值。
同位素的应用
同位素的应用已遍及医学、工业、农业、能源和科学研究等各个领域。
同位素在医学领域中的应用最为活跃,它主要用于显像、诊断和治疗,另外还用于医疗用品的消毒、药物作用机理研究和生物医学研究等。
同位素辐射育种提供了改进家产品质量、增加产量的新技术。
科学家利用辐射诱变技术已经培育出许多抗病能力更强或更能适应不同地区生长条件的家作物的新品种,从而增加了谷物产量,并提高了食品的质量。
利用同位素示踪技术,可检测并确定植物的最佳肥料吸入量和家药吸入量。
14C的放射性可用于考古断代。
地面大气中同宇宙射线产生的14C在碳元素中的原子分数是一个定值,生物死亡前体内的14C在碳元素中的原子分数和大气中的14C在碳元素中的原子分数相同。
但是当生物死亡后,生物体内的14C和大气中14C的交换停止,体内的14C在碳元素中的原子分数因衰变而减少,每5730年14C就养活一半。
测定出土文物标本中14C在碳元素中原子分数的减少程度,就可以推算出其死亡的年代。
然而,某些同位素的放射性会对环境以及人体健康产生危害,我们应科学地使用放射性同位素。
四、几种相对原子质量
原子的质量很小,如氢为1.674×10-27kg,,碳为1.993×10-27kg,氧为2.657×10-27kg,铁为9.288×10-27kg等,这样小的数字,书写、记忆和使用都不方便,科学家想到选择一种原子的质量作为比较的标准来衡量其他原子的质量。
也就是说,不直接用原子的实际质量,而采用以一种原子的质量作为比较的标准,得到其他原子质量跟它的比。
经过研究和实践,国际上一致同意以一种碳原子的质量的1/12(约1.66×10-27kg)作为标准,其他原子的质量跟它比较所得的值,就是这种原子的相对原子质量,又叫同位素的相对原子质量。
例如:
已知一个
kg,
这样只要我们知道了某元素的各种同位素的相对原子质量,及在自然界中各同位素的原子百分数,就可以利用下式求算出该元素的相对原子质量。
==A1×α1%+A2×α2%+······
表示某元素的相对原子质量
A1、A2······为同位素的相对原子质量
α1%、α2%+······为同位素的原子百分数或同位素原子的物质的量分数
已知氯元素有两种天然同位素:
和
,并测得以下数值:
符号
同位素的相对原子质量
在自然界各同位素的原子百分数
34.969
75.77%
36.966
24.23%
则氯元素的相对原子质量==34.969×75.77%+36.966×24.23%==35.45
提笔小练
1.小明用凉开水养鱼,不久鱼全死了。
你认为下列解释合理的是()
A.凉开水中几乎不含氧元素
B.凉开水中几乎不含氧原子
C.凉开水中几乎不含水分子
D.凉开水中几乎不含氧气
2.下列叙述正确的是()
A.不同元素的根本区别在于其相对原子质量不同
B.元素的化学性质与其原子最外层电子数的关系非常密切
C.一种元素只能组成一种单质
D.含氧元素的化合物一定是氧化物
3.金属元素与人体健康有很大关系。
钾元素可以调节体液平衡,维持肌肉和神经的功能和代谢。
如果人体缺钾会出现肌肉不发达。
心律不齐等症状。
市场上出售的一种叫做果味钾的含钾药,其主要成分是柠檬酸钾(C6H7K3O8)。
下列关于柠檬酸钾的说法中正确的是()
A.该物质的一个分子中含有25个原子
B.该物质中碳、氢、钾、氧的质量比是6:
7:
3:
8
C.该物质是由原子直接构成的
D.该物质是由碳、氢、氧、钾四种元素构成的
4.实验室有四个药品橱,已存放有如下药品:
橱
甲橱
乙橱
丙橱
丁橱
药品
盐酸、硫酸
氯化钠、硫酸铜
红磷、硫
铜、锌
实验室新购进一些镁条,应将它存放在()
A.甲橱B.乙橱C.丙橱D.丁橱
5.高性能录音磁带中磁粉的主要材料之一是化学组成相当于CoFe2O4的化合物,又知Co(钴元素)和Fe都有可能为+2、+3,且在上述化合物中每种元素只具有一种化合价,则Co和Fe的化合价分别为()
A.+2,+3B.+3,+2C.+2,+2D.+3,+3
6、元素的一种同位素可以用符号
X,则组成该同位素一个原子的基本粒子总数为()
A.ZB.AC.A–ZD.A+Z
7、美国科学家将两种元素铅和氪的原子核对撞,获得了一种质子数为118、中子数为175的超重元素,该元素原子核内的中子数与核外电子数之差是()
A、57B、47C、61D、293
8、已知自然界氧的同位素有16O、17O、18O,氢的同位素有H、D,从水分子的原子组成来看,自然界的水一共有()
A3种B6种C9种D12种
9、X元素原子的质量数为m,核内中子数为n,则WgX+含有的电子的物质的量约为()
A、
molB、
mol
C、
molD、
mol
10、氯的原子序数为17,35Cl是氯的一种同位素,下列说法正确的是()
A、35Cl原子所含的质子数为18
B、1/18mol的H35Cl分子中所含的中子数约为6.02×1023
C、3.5g的35Cl2(g)的氯分子个数为6.02×1022
D、35Cl2(g)的摩尔质量为70
11.甲、乙、丙、丁四种元素,甲的单质是空气中含量最多的气体;乙是地壳中含量最多的金属元素;丙是人体含量最多的元素;丁元素原子核外只有一个电子。
则甲的单质是(用符号表示,下同)_________;乙元素是________;乙和丙形成的化合物是____________;丁的离子符号是___________。
12.物质之间既相互联系,又存在规律,这是我们学好化学应该掌握的一种基本方法。
请你仿照下表中的示例,找出CO2、O2、CH4、NH3、C2H4(乙烯)五种气体中存在的另外两条规律,并排列出顺序,将答案填在下表中的空格内。
规律
排列顺序
示例:
标准状况下,密度由小到大
CH4,NH3,C2H4,O2,CO2
13.混盐一般是由一种阳离子与两种酸根离子组成的盐,如:
Ca(NO3)Cl。
漂白粉中有一种混盐CaOCl2(其中钙元素化合价为+2,氧元素化合价为-2)
(1)请将该混盐改写成如Ca(NO3)Cl的形式,其化学式表示为_________:
(2)该混盐中氯元素的化合价为_________。
14、由
原子组成的氯气7.7g,
(1)其中的电子总数为个;
(2)与此电子个数相同的
原子的质量为g,其中的中子总数为。
参考答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
D
B
D
D
A
D
A
C
B
B
11N2AlAl2O3H+
12.相对分子质量由小到大:
CH4、NH3、C2H4、O2、CO2
每个分子中含有原子个数由少到多:
O2、CO2、NH3、CH4、C2H4
13.
(1)Ca(ClO)Cl或CaCl(ClO)
(2)-1和+1
141.1×10248.141.3×1024
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