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2019-2020年高中化學(xué)《原子的構(gòu)成》教案1 蘇教版選修3 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識技能： ⒈復(fù)習(xí)原子構(gòu)成的初步知識，使學(xué)生懂得質(zhì)量數(shù)和AZX的含義，掌握構(gòu)成原子的粒子間的關(guān)系； ⒉知道同位素概念。 過程方法： 采用教師引導(dǎo)，學(xué)生閱讀資料、自己提出問題、并自主地跟同學(xué)交流、自己完成討論結(jié)果的方法，教師多創(chuàng)設(shè)情景讓學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主地總結(jié)出規(guī)律。 情感態(tài)度： 讓學(xué)生充分體驗交流討論、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、得出結(jié)論的過程，讓學(xué)生在獲得有關(guān)知識的同時又體驗自己學(xué)習(xí)后獲得的成功感。 教學(xué)準(zhǔn)備 多媒體課件 教學(xué)過程 情景設(shè)計： 展示圖片： 原子結(jié)構(gòu)圖 引入新課： 原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，絕大多數(shù)原子的原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成。質(zhì)子、中子和電子是構(gòu)成原子的三種粒子，這三種粒子的質(zhì)量大小、帶電荷情況等方面有什么差異？請同學(xué)們運用教材表1-8中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 學(xué)生活動： 閱讀表1-8，比較三種粒子的質(zhì)量大小、帶電荷情況。有同學(xué)會問：什么是相對質(zhì)量？ （1）收集材料：結(jié)合初中所學(xué)的有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的初步知識填寫下表： 構(gòu)成原子的微粒 電子 原子核 質(zhì)子 中子 電性和電量 質(zhì)量/kg 9.10910-31 1.67310-27 1.67510-31 相對質(zhì)量 1/1836 1.007 1.008 （2）歸納總結(jié) 構(gòu)成原子的微粒之間的數(shù)量關(guān)系 （3）填寫下表： 原子 質(zhì)子數(shù)（Z） 中子數(shù)（N） 質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)（A） 相對原 子質(zhì)量 F 10 18.998 Na 12 22.989 Al 14 26.982 交流討論： ⑴若用X表示元素符號，Z表示原子的質(zhì)子數(shù)，A表示原子的質(zhì)量數(shù)，用AZX表示圖中的原子組成分別為： ⑵質(zhì)量數(shù)的概念： 。 （3）電性關(guān)系： ⑷質(zhì)量關(guān)系 整理歸納： ⒈原子的構(gòu)成是本節(jié)重點，我們需要掌握的關(guān)系式： ⑴AZX的含義：代表一個質(zhì)量數(shù)為A、質(zhì)子數(shù)為Z的原子。 AZXqp中各個字母的含義： A：質(zhì)量數(shù)； Z：質(zhì)子數(shù)； q：原子個數(shù)； p：電荷數(shù)。 ⑵電性關(guān)系： 原子：核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù) 陽離子：核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＞核外電子數(shù) 核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)電子數(shù)+電荷數(shù) 陰離子：核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＜核外電子數(shù) 核電荷數(shù)（Z）=核內(nèi)電子數(shù)—電荷數(shù) ⑶質(zhì)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N） ⒉元素、核素、同位素 學(xué)生活動：閱讀書本第31頁內(nèi)容，得出： ⑴核素、同位素的概念； ⑵質(zhì)子數(shù)決定元素的種類；中子數(shù)決定元素的同位素。 信息博覽： 我們在初中就學(xué)習(xí)了碳-12用作相對原子質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，另外碳-14可用作考古、測出土文物的年代。具體來說，有以下應(yīng)用： 一、碳-14測年法 自然界中的碳-14是宇宙射線與大氣中的氮通過核反應(yīng)產(chǎn)生的。碳-14不僅存在于大氣中，隨著生物體的吸收代謝，經(jīng)過事物鏈進(jìn)入活的動物或人體等一切生物體中。由于碳-14一面在生成，一面又以一定的速度在衰變，致使碳-14在自然界中（包括一切生物體內(nèi)）的含量與穩(wěn)定同位素碳-12的含量的相對比值基本保持不變。 當(dāng)生物體死亡后，新陳代謝停止，由于碳-14的不斷衰變減少，因此體內(nèi)碳-14和碳-12含量的相對比值相應(yīng)不斷減少。通過對生物體出土化石中碳-14和碳-12含量的測定，就可以準(zhǔn)確算出生物體死亡（即生存）的年代。例如某一生物體出土化石，經(jīng)測定含碳量為m克（或碳-12的質(zhì)量），按自然界碳的各種同位素含量的相對比值可計算出，生物體活著時，體內(nèi)碳-14的質(zhì)量應(yīng)為m克。但實際測得體內(nèi)碳-14的質(zhì)量內(nèi)只有m克的八分之一，根據(jù)半衰期可知生物死亡已有了3個5730年了，即已死亡了一萬七千二百九十年了。美國放射化學(xué)家W. F.利比因發(fā)明了放射性測年代的方法，為考古學(xué)作出了杰出貢獻(xiàn)而榮獲1960年諾貝爾化學(xué)獎。 由于碳-14含量極低，而且半衰期很長，所以用碳-14只能準(zhǔn)確出5～6萬年以內(nèi)的出土文物，對于年代久遠(yuǎn)的出土文物，如生活在五十萬年以前的周口店北京猿人，利用碳-14測年法是無法測定出來的。 二、碳-14標(biāo)記化合物的應(yīng)用 碳-14標(biāo)記化合物是指用放射性14C取代化合物中穩(wěn)定同位素碳-12，并以碳-14作為標(biāo)記的放射性標(biāo)記化合物。它與未標(biāo)記的相應(yīng)化合物具有相同的化學(xué)與生物學(xué)性質(zhì)，不同的只是它們帶有放射性，可以利用放射性探測技術(shù)來追蹤。 自20世紀(jì)40年代，就開始了碳-14標(biāo)記化合物的研制、生產(chǎn)和應(yīng)用。由于碳是構(gòu)成有機物三大重要元素之一，碳-14半衰期長，β射線能量較低，空氣中最大射程22cm，屬于低毒核素，所以碳-14標(biāo)記化合物產(chǎn)品應(yīng)用范圍廣。至80年代，國際上以商品形式出現(xiàn)的碳-14標(biāo)記化合物，包括了氨基酸、多肽、蛋白質(zhì)、糖類、核酸類、類脂類、類固醇類及醫(yī)學(xué)研究用的神經(jīng)藥物、受體、維生素和其他藥物等，品種已達(dá)近千種，約占所有放射性標(biāo)記化合物的一半。 以碳-14為主的標(biāo)記化合物在醫(yī)學(xué)上還廣泛用于體內(nèi)、體外的診斷和病理研究。用于體外診斷的競爭放射性分析是本世紀(jì)60年代發(fā)展起來的微量分析技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)只要取很少量的體液（血液或尿液）在化驗室分析后，即可進(jìn)行疾病診斷。由于競爭放射性分析體外診斷的特異性強，靈敏度高，準(zhǔn)確性和精密性好，許多疾病就可能在早期發(fā)現(xiàn)，為有效防治疾病提供了條件。 碳-14標(biāo)記化合物作用靈敏的失蹤劑，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。 問題解決： 碳-12和碳-14的有何聯(lián)系和區(qū)別？ 交流討論： 【例1】簡單原子的原子結(jié)構(gòu)可用下圖表示方法形象表示：其中●表示質(zhì)子或電子，○表示中子，則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是…………………………………………………（ ） A. ①②③互為同位素 B. ①②③互為同素異形體 C. ①②③是三種化學(xué)性質(zhì)不同的微粒 D. ①②③具有相同的質(zhì)量數(shù) 解析：由題目信息可知①②③所表示的為三個原子，其中①是一個質(zhì)子和一個電子，②是一個質(zhì)子一個中子和一個電子，③是一個質(zhì)子、兩個中子和一個電子，故①②③互為同位素。而同素異形體是指同種元素形成的不同單質(zhì)（如金剛石和石墨）。 答案：A 【例2】（xx年江蘇高考題）我國的“神舟”五號載人飛船已發(fā)射成功，“嫦娥”探月工程也已正式啟動。據(jù)科學(xué)家預(yù)測，月球的土壤中吸附著數(shù)百萬噸的32He，每百噸32He核聚變所釋放的能量相當(dāng)于目前人類一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以42He的形式存在。下列說法正確的是…………………………………………………（ ） A. 42He原子核內(nèi)含有4個質(zhì)子 B. 32He和42He互為同位素 C. 32He原子核內(nèi)含有3個中子 D.42He的最外層電子數(shù)為2，所以42He具有較強的金屬性 解析：熟練掌握原子的構(gòu)成，以及兩個關(guān)系式是解決這類題目的關(guān)鍵。根據(jù)質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N）和AZX中各符號的含義，我們不難看出A項中質(zhì)子數(shù)應(yīng)為2；C項中中子數(shù)應(yīng)為1；B項正確；而D選項，我們知道2號元素為稀有氣體元素，不具有金屬性，故很容易排除。 答案：B 思考與交流：這道題目以新聞背景材料出現(xiàn)，起點高，而落點低，是高考中常見的題目。希望同學(xué)們在解決問題時注意抓住問題的主要矛盾，利用好我們所學(xué)的知識，問題就迎刃而解了。 【例3】（xx年全國高考卷）若用x代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對23490Th的原子來說…………………………………………………（ ） A.x=90 y=90 z=234 B. x=90 y=90 z=144 C. x=144 y=144 z=90 D. x=234 y=234 z=324 解析：23490Th來說，質(zhì)子數(shù)（x）=核外電子數(shù)（y）=90，質(zhì)量數(shù)=234=質(zhì)子數(shù)（x）+中子數(shù)（z），即z=234-90=144。 答案：B 點評：在中性原子中：質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=核外電子數(shù)，質(zhì)量數(shù)（A）=質(zhì)子數(shù)（Z）+中子數(shù)（N） 【例4】人類探測月球發(fā)現(xiàn)，在月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為未來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應(yīng)表示為………………………………（ ） A. 43He B. 32He C. 42He D. 33He 解析：該題考查原子的組成和表示形式，具題意質(zhì)量數(shù)為3的氦，則可知A=（3），Z（2），通過三種粒子的關(guān)系可知中子數(shù)，又可知表示形式為：32He。 答案：B 歸納整理： 同位素的特點： ①天然存在的元素，各同位素在自然界的含量占該元素總量的百分比（稱為“豐度”，即原子百分比）基本上是固定的。 ②同種元素，可以有若干種不同的核素。（元素：112種，同位素：1800種） ③同種元素是同一元素的不同核素之間的互相稱謂，不指具體的原子。 同一種元素的不同同位素原子其質(zhì)量數(shù)不同，核外電子層結(jié)構(gòu)相同，其原子、單質(zhì)及其構(gòu)成的化合物化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，只是某些物理性質(zhì)略有差異。同位素構(gòu)成的化合物是不同的化合物，H2O、D2O、T2O的物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)幾乎相同。 課堂訓(xùn)練 1. 4019K與4020Ca原子的質(zhì)量數(shù)……………………………………（ ） A 前者大 B 后者大 C 相等 D 無法確定 2. 俄羅斯科學(xué)家最近合成第114號元素的原子，該原子的質(zhì)量數(shù)為289，存在時間達(dá)到30秒，該原子的中子數(shù)與電子數(shù)之差是………………………………（ ） A 61 B 114 C 175 D289 3. 某微粒用AZRn+表示，下列關(guān)于該微粒的敘述正確的是…………………………（ ） A 所含質(zhì)子數(shù)=A-n B 所含中子數(shù)=A-Z C 所含電子數(shù)=Z+n D 質(zhì)量數(shù)=Z+A 4. An+ 有m個電子，它的質(zhì)量數(shù)為A，則原子核內(nèi)的中子數(shù)為…………………………（ ） A m+n B A-n+m C A-m-n D A+m-n 5. 與Ne原子具有相同質(zhì)子數(shù)的是………………………………（ ） A Na+ B NH4+ C CH4 D Na+ 6. 某元素B的核電荷數(shù)為Z。已知Bn-和Am+的核外具有相同的電子層結(jié)構(gòu)，則A元素的原子序數(shù)用Z、n、m來表示，應(yīng)為…………………………（ ） A Z+n-m B Z-n+m C Z-n-m D Z+m+n 7.An+ 有m個電子，它的質(zhì)量數(shù)為A，則原子核內(nèi)的中子數(shù)為…………………………（ ） A m+n B A-n+m C A-m-n D A+m-n 8.1996年2月9日，歐洲一科學(xué)家小組，由6630Zn和20882Pb兩原子經(jīng)核聚合，并放出一定數(shù)目的中子而制得第112號元素的質(zhì)量數(shù)為227的同位素。則兩原子在核聚合中放出的中子數(shù)目是（ ） A 47 B 115 C 142 D 162 9. 元素X的一種核素abX，元素Y的一種核素cdY，已知a﹥c，b﹥d，則元素X與Y的相對原子質(zhì)量………………………………（ ） A 大于 B 小于 C 等于 D 不能確定- 10. 據(jù)測哈雷慧星上碳的兩種同位素12C和13C的原子個數(shù)比為65：1，而地球上12C和13C的原子個數(shù)比為89：1，地球上碳元素的相對原子質(zhì)量是12.011，那么哈雷慧星上碳元素的相對原子質(zhì)量應(yīng)是………………………………（ ） A 12.000 B 12.009 C 12.015 D 12.980 11. 下列關(guān)于等溫等壓下，等質(zhì)量氣體H2、D2、T2的敘述中，正確的是…………………（ ） ①密度之比1：2：3 ②質(zhì)子數(shù)之比6：3：2 ③中子數(shù)之比0：3：4 ④體積之比6：3：2 A ①②③④ B ②③④ C ①②③ D ③④