高中化学必修2苏教《专题1 化学家眼中的物质世界第三单元 人类对原子结构的认识》384教案课件教学设计

人类对原子结构的认识 无锡市第一中学 孙逸明

【引入】今天，我们要学习的是原子结构的相关内容。大家知道世界上最早提出“原子”一词的人是谁吗？ 【学生回答】……

【展示】（PPT）德谟克利特

【讲述】“原子”这一概念最早由古希腊哲学家德谟克利特提出。他认为，物质是由原子构成的，原子不可分割，是毫无空隙的。在他的原子论中，原子本质都是相同的，只是在不同物体中的形状不同。水的原子光滑、可以滚动，铁的原子粗糙不平。

【过渡】古代的原子论对后世的原子学说影响巨大。 【学生阅读】书P.28道尔顿与原子学说

【讲述】英国的科学家道尔顿的原子学说与古代原子论有一定的相似之处。他认为，原子是实心小球，不可分割，不被创造也不会被毁灭。但是，他提出了元素的概念，不同元素的原子存在本质差异，同种元素的原子相同。书上所说的元素化合时的质量比例关系，又称为“倍比定律”。 【学生阅读】书P.29汤姆生与电子 【展示】（PPT）葡萄干面包模型

【讲述】直到19世纪末，英国科学家汤姆生发现了电子的

存在，推翻了原子不可分割的说法。他认为电子是均匀分布在原子表面以及内部的，这种结构又被称为“葡萄干面包模型”或“枣糕模型”。

【学生阅读】书P.29卢瑟福与α粒子散射实验 【展示】（PPT）α粒子散射实验

【讲述】到了1911年，英国科学家卢瑟福通过α粒子散射实验进一步发现了原子核的存在。他用α粒子轰击金箔发现绝大多数α粒子都能顺利穿透金箔，只有极少数改变了运动轨迹，甚至被反弹回来。由此，他认为原子内部有相当大的空间是非常空旷的，而且有体积非常小的带正电的微粒。这个微粒就是原子核，它的周围十分空旷，可以让α粒子顺利穿过；只有当α粒子与原子核撞击时，它的运动轨迹才会发生改变。

【展示】（PPT）行星模型

【讲述】卢瑟福的原子结构模型，又称作行星模型，原子核位于原子中心，电子围绕原子核运转，就像行星围绕恒星运转一样。

【学生阅读】书P.29玻尔的原子结构模型 【展示】（PPT）玻尔的原子结构模型

【讲述】行星模型并没有强调电子的运动轨迹，丹麦物理学家玻尔对此进行了补充。他根据氢原子光谱的特征，提出了他自己的原子结构模型。在玻尔模型中，原子核带正电，位

于原子的中心；电子在特定的轨道上围绕原子核旋转，每个轨道都有特定的能量。这些能量的值是量子化的。所谓量子化，就是不连续。这些能量值都是某个最小值的整数倍，不可以取任意值，因而不连续。电子在轨道上运动，不吸收能量也不放出能量。这个模型和真实的恒星-行星系统非常相似。

【学生阅读】书P.29现代量子力学

【讲述】现代量子力学的研究发现，玻尔模型存在缺陷。按照量子力学的观点，微粒的运动与宏观物体的运动有本质区别，并不遵循经典力学的一些规律。电子在原子内出现的位置是随机的，可能上一个时刻出现在此处，下一个时刻就出现在别处，无法像宏观物体那样，通过运动轨迹来准确预测其出现的位置。

【总结】以上就是原子结构模型演变的历程。从中我们不难看出，化学学科中的理论不是一成不变的，证实与推翻总是交替进行的，这样才能促使学科的不断发展。甚至，我们今天所学的公认的理论，今后也有被推翻的可能。

【过渡】原子结构模型的演变就说到这里，下面我们来具体分析原子的构成。

【提问】根据已学的知识，原子由什么微粒构成？这些微粒又由什么样的更小的微粒构成？

【学生回答】原子由原子核与核外电子构成，原子核又由质

子和中子构成。

【学生阅读】书P.31质子和中子的相关数据

【讲述】书上告诉我们，1个质子和1个中子的质量几乎相等，而1个电子的质量只有它们的1/1836，因此原子的质量集中在原子核上。我们在使用时，通常忽略电子的质量，因此原子与其对应的粒子有近似相等的质量和摩尔质量。这些微粒还具有的一个性质就是电性。1个质子带1个单位正电荷，电量是1.6×10-19库仑；中子不带电；1个电子带1个单位负电荷，电量也是1.6×10-19库仑。所以，质子与电子的电量相同，电性相反。质子带正电，也就意味着原子核带正电，这里就存在一个等量关系：核电荷数=质子数=原子中的电子数=原子序数。

【过渡】不同的原子中，质子数、中子数、电子数各有不同，因此需要一个统一的符号来准确表示。 【学生阅读】书P.31“问题解决”

【讲述】我们用的符号来表示原子的组成。其中，Z是质子数，A是质量数，X是元素符号。质量数是将质子和中子的相对质量取整再相加所得的数值。我们以表格中提供的三种原子为例。含有9个质子、10个中子的氟原子表示为，元素符号的左下角书写质子数、左上角书写质量数。质子与中子的相对质量分别是1.007和1.008，取整数都是1，所以9个质子、10个中子的相对质量总和为9×1+10×1=19，即质

量数为19。不难发现，质量数等于质子数与中子数之和。 【练习】书写、

【讲述】我们之前学习阿伏伽德罗常数NA时，是以C-12原子为基准的。当时写成“C-12”，现在就可以用更准确的方式来书写，。碳原子并不只一种，还有和。 【提问】、和分别由什么样的微粒构成？

【学生回答】它们都由原子核和核外电子构成，核外电子数都是6。原子核都由质子和中子构成，质子数都是6。中子数各不相同，有6个中子，有7个中子，有8个中子。 【讲述】、和统称为碳元素。元素，是具有相同质子数的一类原子的总称。同一种元素，质子数必然相同，中子数可能不同。我们将具有一定质子数和一定中子数的一种原子称为一种核素。比如，、和是碳元素的三种核素，质子数都是6，中子数依次为6、7、8；和是氟元素的两种核素；、和是氢元素的三种核素，分别称为氕、氘、氚，或者氢、重氢、超重氢，符号可以分别简写为H、D、T。

【展示】（PPT）氢元素三种核素的原子结构图 【提问】、和分别由什么样的微粒构成？

【学生回答】它们都由原子核和核外电子构成，原子核中的质子数都是1，核外电子数都是1。无中子，有1个中子，有2个中子。

【讲述】像氕、氘、氚这样质子数相同、中子数不同的几种

核素，互称为“同位素”。同位，代表它们在元素周期表的同一个格子中；“互称”，则表明至少有两种核素才能使用“同位素”的说法，仅仅一种核素不能称为同位素。和互为同位素，也可以说是的同位素。、和也互为同位素。 【展示】（PPT）重水和

【学生阅读】书P.33“拓展视野”

【讲述】同位素的运用较为广泛。将普通水分子中的氢原子替换为重氢原子，就形成了重水D2O。重水和普通水的化学性质几乎完全相同，而物理性质存在一定的差异。重水在自然界中的含量较少，它可以用作核反应堆的减速剂和冷却剂。至于超重氢，它具有放射性，能够自动转变为其它元素的原子并产生辐射，是制造氢弹的原料。碳元素的三种核素中，具有放射性，每隔相同的时间，它的浓度就会衰减为之前的一半，因而可以根据古生物化石中的残留含量来倒推其年代。在自然界中的含量极为稀少。某些放射性同位素还可以用于肿瘤的治疗，比如和。