07 分子与原子
分子与原子
一、知识点
1、分子的概念
2、原子
3、原子的构成——原子核(质子、中子) 和核外电子
4、相对原子质量
5、元素
6、元素符号
7、核外电子的分层排布
8、原子结构示意图的含义,结构与性质之间的关系
9、化合价的含义
10、化学式
11、相对分子质量
二、回顾与拓展
1、下列物质的用途,主要利用了物质化学性质的是( )
A 、氧气用于急救病人 B 、金属钨用于制造灯泡里的灯丝
C 、液态氮气用作制冷剂 D 、生铁用于制造铁锅
2、对化学实验剩余的药品,正确的处理方法是( )
A 、带回家中 B 、上交实验室 C 、随意倾倒到水槽中 D 、倒回原试剂瓶中
3、NO 在常温下是一种气体,难溶于水,密度比空气略大,能跟空气中的氧气迅速起反应
生成NO 2气体。现要收集一瓶NO 气体,应采用的收集方法是( )
A 、只能用排水法 B 、向上排空气法 C 、排水法或向上排空气法 D 、向下排空气法
4、下列实验操作中,错误的是( )
A 、制取二氧化碳气体前,先检查装置的气密性
B 、点燃氯气前,先检查氯气的纯度
C 、用嘴吹灭酒精灯的火焰
D 、做铁丝在氧气中燃烧的实验前,先在集气瓶底加入少量细沙
5、下列实验操作中,正确的是( )
6、神舟七号载人飞船,于2008年9月25日晚21时10分04秒在酒泉卫星发射中心发射升
空,9月27日下午16时30分航天员翟志刚首次进行出舱活动,成为中国太空行走第一
人。担任此次任务的是长二F 号是运载火箭,使用的燃料中有液氢和液氧。下列与此相
关的说法中不正确的是( )
A 、液氢作燃料能减轻发射质量 B 、 液氢和液氧都是化合物
C 、液氧的作用是支持液氢燃烧 D 、液氢燃烧时化学能转化为热能
7、形态各异的物质可按一定规律分类.现有A 、金刚石 B 、汞 C 、蒸馏水 D 、氯化钙
E 、碘酒,请选用各物质名称前的字母序号填在相应位置。
1)属于非金属单质的是;2)属于氧化物的是
3)属于金属单质的是; 4)属于化合物但不是含氧化合物的是
5)属于混合物的是
8、请根据下图回答问题。
a
A B C D E 1)图中仪器a 的名称是
2)用A 与D 相连可制取的一种气体是,该反应的化学方程式为。
3)小明将B 与C 相连,用高锰酸钾制取氧气。实验操作有:a .停止加热 b .连接装置 c .将
导管从水槽中取出 d .装药品和放棉花 e .加热,收集氧气。上述过程中缺少的一步
操作是 ,将该操作编号为f ,则正确的操作顺序是 。
4)查阅资料:相同条件下,氨气(NH 3)的密度比空气小,且易溶于水,其水溶液称为氨
水;加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物可制取氨气。根据所查资料,制取氨气应选择的
装置是 (填序号)。
三、教学过程
1、分子
1)概念:构成物质、保持物质化学性质的一种微粒。
注意:①“化学性质”不能扩展为性质,这里不包括物理性质。
②“一种”微粒不可理解为“唯一”的微粒,因为通过以后的学习,我们知道构
成物质的微粒有多种,如:原子、离子等。
2)特征:①分子很小,但有一定的体积和质量。
②分子总是在不停地运动。
③分子间有一定的间隔。
④同种物质的分子性质相同,不同种物质的分子性质不同。
⑤分子在化学变化中可以再分。
3)应用:①说明物质的构成。(分子是构成物质的一种微粒。)
②解释物质的三态变化。(水由冰→液态水→水蒸气的变化过程;分子间的距离。)
2、混合物和纯净物
1
2物质的化学性质也不变。
②物质在化学变化中,分子解体,形成新的分子,也就形成了新
的物质;在物理变化中分子不变,也就没有新物质生成。
3、原子
1)概念:原子是化学变化中最小的微粒。
注意:①原子是化学变化中的最小微粒,在化学变化中分子可以分成原子,但原子不能
再分,只是重新组合;分子在化学变化中变成新的分子,而原子仍然是原来的
原子,所以原子是化学变化中的最小微粒。
②但在其他变化中(如原子核反应) 中原子可以再分成更小的微粒。
③大多数物质是由分子构成的,但也有些物质(如金属、稀有气体等) 是由原子构
成的,还有一些物质(如氧化钠) 是由离子构成的。
2)特征:①原子有一定的体积和质量。
②原子在不停地运动。
③原子间有一定间隔。
④原子是构成物质的一种微粒。
⑤原子在化学变化中不可再分,只是发生重新组合。
原子在化学变化中不可再分。
4)原子的结构
质子:带一个单位正电荷 居原子中心 原子原 体积极小 核 中子:不带电 子 核外电子:带一个单位负电荷,围绕核做高速旋转。
原子电量:原子核所带的正电量=原子核内的质子数=核外电子所带的负电量=核外电子数
原子核内的质子数=核电荷数=核外电子数
原子质量:原子的质量主要集中在原子核上。
注意:①由于原子核内质子数等于核外电子数,所以原子核所带的正电荷总数等于核外电子
所带的负电荷总数,正负电荷总数相等,电性相反,所以整个原子不显电性。
②质子数(即核电荷数) 决定原子的种类。同类原子,核电荷数相同,不同类原子,它们的原子核所带的电荷数彼此不同。
5)相对原子质量
概念:以一种碳原子质量的1/12作为标准,其他原子跟它比较所得的值,就是这种原子的相对原子质量。
注意:相对原子质量跟“原子质量”意义上不同,值也不同,但相对原子质量和“原子质量”
成正比,即“原子质量大的,相对原子质量也大”,相对原子质量是原子间质量之比。 (相对原子质量约等于质于数加中子数,即:相对原子质量≈质于数 + 中子数。)
4、元素
1)概念:是具有相同核电荷数(即核内质子数)的一类原子的总称。
①具有相同核电荷数(即核内质子数) 是判断是否是同种元素的依据。
②元素是描述原子种类的概念,只用于描述种类,不用于描述个数。
③“一类原子”指的是其核电荷数相同而核内所含中子数并不一定相同的一类原子。之所以把它们归成一类,是因为它们的化学性质相同。
补充知识:同位素
1)定义:质子数相同(相同原子序数),中子数不同(或质量数不同)的原子(核素)互
称为同位素,因为它们在元素周期表中的位置相同(同位素是指不同的原子,但不是指不同的元素)。同位素包括稳定同位素和放射性同位素。
一般来说,质子数为偶数的元素,可有较多的稳定同位素,而且通常不少于3个,而质子数为奇数的元素,一般只有一个稳定核素,其稳定同位素从不会多于两个,这是由核子的结合能所决定的。
同一元素的同位素虽然质量数不同,但他们的化学性质基本相同(如:化学反应和离子的形成),物理性质有差异,主要表现在质量上(如:熔点和沸点)。
2)种类:到目前为止,己发现的元素有100多种,只有20种元素未发现稳定的同位
素,但所有的元素都有放射性同位素。大多数的天然元素都是由几种同位
素组成的混合物。到目前为止,稳定同位素约有300多种,而放射性同位
素达约1500种以上(这其中有天然的,也有人造的)。
3)例子:①氢的同位素:1H :氕(氢),2H :氘(重氢),3H :氚(超重氢)等
②碳的同位素:12C 、14C 等
③铀的同位素:235U 、238U 等
④氧的同位素:16O 、17O 、18O 等
用途:①2H 、3H 是制造氢弹的材料
②12C 是作为确定原子量标准的原子
③235U 是制造原子弹的材料和核反应堆的原料
④16O 、17O 、18O 用于生物呼吸、应用于冶金和化工中(同位素示踪法)
2)元素符号的意义:①表示一种元素
②表示这种元素的一个原子
3)地壳中含有元素按含量排列:氧硅铝铁钙钠钾镁。
4)种类:到目前为止,我们发现的物质的种类非常多,已经超过三千多万种,然而到目前
我们发现的元素只有一百多种,这三千多万种物质都是由这一百多种元素所组成
的。我们可以将这一百多种元素分为三大类(金属元素、非金属元素、稀有气体
元素)。
5)物质的分类
①单质:由同种元素组成的纯净物。
②化合物:由不同元素组成的纯净物。
③氧化物:由两种元素组成,其中有一种是氧元素的化合物。
混合物
金属单质:Mg 、Zn 、Fe 、Cu
纯净物 单质
氧化物:CO 2、P 2O 5、SO 2、Fe 3O 4
化合物
酸、碱、盐(以后学)
依据物质
的组成分
类 依据元素的种类及其存在状态分类 非金属单质:O 2、N 2、S 、P 、H 2 稀有气体单质:He 、Ne 、Ar 物 质
5、原子核外电子排布
1)核外电子的排布(核外电子的分层排布实质上是核电子的分层运动。)
运动规律:①在多电子原子里,由于电子的能量不同,电子在不同电子层上运动。
②能量低的电子在高核近的区域运动;能量高的电子在高核远的区域运动。 ③离核最近的电子层叫第—层;离核最远的电子层叫第七层。
总结:电子层数:一 二 三 四 五 六 七
高核距离:近——————————→远
能 量:低——————————→高
2)原子结构示意图
以钠原子为例:
①圆圈及里面的正数表示原于核及核内质子数;
②弧线表示电子层数;
③弧线上的数字表示每个电子层上容纳的电子数。
注意:a. 每个电子层上最多容纳的电子数为2n 2个;
b. 电子先填充能量较低的电子层,然后填充能量较高的电子层。
3)元素的分类、化学性质与核外电子数的关系
元素的种类是由原子的核内质子数决定的;元素的化学性质是由原子核外最外层电子数决定的:
①稀有气体元素:最外层电子数为8个(He 为2个),化学性质稳定,这种结构称为稳定结
构;
②金属元素:最外层电子数少于4个,易失去电子,化学性质活泼;
③非金属元素:最外层电于都大于或等于4个,易得到电子,化学性质活泼。
4)离子:带电的原子(或原子团) 叫做离子。(由于金属元素的原子最外层易失去电子,非金
属元素的原子最外层易得到电子,形成稳定结构,这样,原来的原子中的核电荷
数与核外电子数就不相等而使原子带电,这样带电的原子就叫做离子。)
阳离子:带正电荷的原子(或原子团) 叫做阳离子;
阴离子:带负电荷的原于(或原于团) 叫做阴离于。
离子符号:阳离子:Na 、Mg 、Al 、NH 4;
阴离子:Cl -、O 2-、S 2-、SO 42-、CO 32-、OH -、。
5)离子化合物
①定义:由阴阳离子相互作用而形成的化合物叫做离子化合物。
②带电性:离子化合物中,阴阳离子所带正负电荷总数相等,化合物本身不显电性。
③组成类型:a 、活泼金属(指第一和第二主族的金属元素)与活泼的非金属元素(指
第六和第七主族的元素)之间形成的化合物。
b 、金属元素与酸根离子之间形成的化合物。(酸根离子如硫酸根离子、
硝酸根离子、碳酸根离子等等)
c 、铵根离子(NH4+)和酸根离子之间,或铵根离子与非金属元素之间。 ④特性:多数离子化合物在固态(或晶态)时不能导电,而它的水溶液或熔化状态则
能导电。离子化合物一般说来,熔点和沸点较高,硬度较大,质脆,难于压
缩,难挥发。
⑤举例:许多碱(如NaOH 、KOH 、Ba(OH)2等)和盐(如NaCl 、KF 、CsCl 、CaCl2、
KNO3、CuSO4 、NH4Cl 等),以及某些碱性氧化物(如Na2O 、K2O )都是
离子化合物。
6)共价化合物
①定义:以共用电子对(或共价键) 结合在一起的化合物。
②带电性:化合物整体不显电性。
③组成类型:不同种非金属元素的原子结合形成的化合物和大多数有机化合物,都属
于共价化合物。
④特性:通常共价化合物的熔点、沸点较低,难溶于水,熔融状态下不导电,硬度较
小。
⑤举例:非金属氢化物(如B2H6、HCl 、NH3、H2S 等)、非金属氧化物(如H2O 、
CO2、SO2、ClO2等)、无水酸(如H2SO4、HNO3等)、部分氯化物和同族
化合物(BF3、NCl3、AlCl3、Fecl3,Hgcl2,AgI )、以及大多数有机化合物
(如甲烷、酒精、蔗糖等)。
注意:离子化合物中可能含有共价键,供价化合物中一定没有离子键。因此,有离子
键的化合物一定是离子化合物。
补充知识:化学键
1、定义:化学上把这种分子或晶体中原子间(有时原子得失电子转变成离子)的强
烈作用力叫做化学键。(化学键的实质是一种力。)
2、类型:化学键主要有三种基本类型,即离子键、共价键和金属键。
1)离子键:是由电子转移(失去电子者为阳离子,获得电子者为阴离子)形成的。
即正离子和负离子之间由于静电引力所形成的化学键。离子既可以是单
离子,如Na+、CL-;也可以由原子团形成;如SO4 2-,NO3-等。
注意:离子键的作用力强,无饱和性,无方向性。可形成离子晶体。
2)共价键:是相邻两个原子之间自旋方向相反的电子相互配对,此时原子轨道相互
重叠,两核间的电子云密度相对地增大(形成共用电子对),从而增加
对两核的引力。
注意:共价键的作用力很强,有饱和性与方向性。可形成两类晶体,即原子共价
键晶体与分子晶体。
共价键又可分为三种:
①非极性共价键:形成共价键的电子云正好位于键合的两个原子正中间,如金刚石的C —C 键。
②极性共价键:形成共价键的电子云偏于对电子引力较大的一个原子,如Pb —S 键,电子云偏于S 一侧,可表示为Pb→S。
③配价键:共享的电子对只有一个原子单独提供。如Zn —S 键,共享的电子对由锌提供。
3)金属键:由于金属晶体中存在着自由电子,整个金属晶体的原子(或离子)与自
由电子形成的化学键。
7)物质构成总结:①形成物质的微粒有:分子,原子和离子。
②由原子构成的物质:金属和稀有气体。
③由分子构成的物质:双原子分子单质,共价化合物。
④由离子构成的物质:离子化合物。
6、化合价
1)定义:一种元素一定数目的原子跟其他元素一定数目的原子化合的性质,叫做这种元素
的化合价。化合价有正价和负价。
2)实质:化合价是元素在形成化合物时表现出的化学性质。
注意:因为化合价是在形成化合物时表现出的性质,所以单质的化合价为零。
3
4)常见元素的化合价
一价钾钠氯氢银,二价氧钙钡镁锌,三铝四硅五价磷,
谈变价,也不难,二三铁,二四碳,二四六硫都齐全,铜汞二价最常见。
7、化学式
1)概念:用元素符号来表示物质组成的式子。
2)意义:①表示一种物质。
②表示组成这种物质的元素。
③表示构成物质的一个分子。
④表示构成这种分子的原子。
3)化学式的写法
A 、化合物化学式的写法
①氧化物:氧元素符号写右边,另一种元素符号写左边。如:CO 2、SO 2、Fe 3O 4等。 ②金属与非金属元素组成的化合物的写法:金属元素写左边,非金属元素写右边。如:
ZnS 、NaCl 等。
③二种元素组成的化合物的写法:根据读法,一般从右向左读作“某化某”,先读的
后写,后读的先写。如:P 2O 5、NO 2、CO 等。
B 、单质化学式的写法:
①气态非金属单质,通常是双原子分子。如:H 2、O 2、N 2、Cl 2等。
②金属单质、固态非金属单质、惰性气体通常就用元素符号来表示它们的化学式。如:Fe 、C 、Ne 、P 、S 等。
C 、正确认识元素符号右下角数字和元素符号前面数字的意义:
①前面的数字表示分子的个数。
②右下角数字表示构成分子的原子的个数。(以CuSO 4•5H 2O 为例)
8、相对分子质量
1)概念:化学式中各原子的相对原子质量的总和。国际单位为“一”,符号为“1”(单位一
般不写出) 。
例题练习:
已知硫酸铵的化学式为(NH4) 2SO 4,
求:1)硫酸铵的相对分子质量。
2)硫酸铵中各元素的原子个数比。
3)硫酸铵中各元素质量比。
4)硫酸铵中氮元素的质量分数。
5)264千克硫酸铵和多少千克硝酸铵(NH4NO 3) 含氮量相等?
注意:在化学式中各相对原子质量之和就是相对分子质量。
①正确书写化学式;
②准确理解化学式中和式前的数字的含义;
③元素符号之间用“+”号,元素符号与数字之间用“×”号。
解:1)(NH4) 2SO 4的相对分子质量=(14+1×4)×2+32+16×4=132
2)用n 表示原子个数,则nN:nH:nS:nO=2:8:1:4
3)化合物中各元素的质量比,就是组成化合物的各元素的相对原子质量总和之比。 则N:H:S:O=(14×2):(l×8):32:(16×4) =7:2:8:16
4)某元素的质量分数
某元素的质
量分数
因此:
N%=
5)化合物中某元素的质量=化合物的质量×该元素的质量分数
注意:化学计算题一般计算结果保留三位有效数字。
= 化合物中所含该元素的相对原子质量总和 化合物的相对分子质量 N 的相对原子质量×2 (NH4) 2SO 4的相对分子质量 ×100% ×100% =21.2%
解法一: 264kg × 21.2% = 56.Okg
2×14 NH 4NO 3中N%= = 35% 100% 80
56kg =160kg 35%
解法二:设264kg ,(NH4) 2SO 4和xkg ,NH 4NO 3含氮量相同。
则有:264kg×2N/(NH4) 2SO 4×100%=xkg×2N/NH4NO 3×100%
264kg×28/132×100%=xkg×28/80×100%
解得:x=160
解法三:设264kg(NH4) 2SO 4中氮元素的质量为x 。
则有:(NH4) 2SO 4 ~ ~ 2N
132 28
264kg xkg
得到:132/28=264kg/xkg
解得:x = 56kg
设ykg NH4NO 3中含氮元素56kg 。
则有:NH 4NO 3 ~ ~ 2N
80 28
ykg 56kg
得到:80/28 = ykg/56kg
解得:y = 160kg
解法四:设264kg(NH4) 2SO 4和xkgNH 4NO 3含氮量相等。
则有:(NH4) 2SO 4 ~ ~ NH 4NO 3
132 80
264kg xkg
得到:132/80 = 264kg/xkg
解得:x = 160kg
注意:运算过程中质量单位的选择是任意的,但要求前后统一。
2)通过化学式计算总结:①物质的相对分子质量。
②物质中各元素的原子或离子个数比。
③通过化学式可以计算组成物质的各元素的质量比。
四、巩固练习
1、元素的种类决定于原子的( )
A 、最外层电子数 B 、中子数 C 、相对原子质量 D 、质子数
2、根据下列微粒的结构示意圈(圆圈内“+”号和数字表示带正电的质子的数目,弧线上数
字代表各电子层带负电的电子的数目) ,其中属于阳离子的是( )
3、下列叙述不正确的是( )
A 、原子是由原子核和核外电子组成的
B 、原子不显电性
C 、原子核都是由质子和中子构成的
D 、原子的质量很小,使用时不方便,人们一般用相对原子质量表示
4、金属元素和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及
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补钾药,其主要成分是枸橼酸钾(C6H 7K 308) 。下列有关对枸橼酸钾的说法正确的是( )
A 、该物质的一个分子中含25个原子
B 、该物质中碳、氢、钾、氧元素之间的质量比是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、钾、氧四种元素组成的
5、下列化学符号正确的是( )
A 、1个一氧化碳分子──Co B 、2个硫酸根离子──2SO 42-
C 、碳酸钠──NaCO 3 D 、4个氢原子──2H 2
6、分子、原子、离子都是构成物质的基本微粒。下列物质中由原子直接构成的是( )
A 、铜 B 、氧气 C 、氯化钠 D 、二氧化碳
7、工业酒精中常含有甲醇,甲醇有剧毒,不能食用,其分子结构可能如图所示的模型表示。
下列有关甲醇的叙述中,错误的是( )
A 、甲醇的化学式为CH 4O
B 、甲醇的相对分子质量为32
C 、甲醇中C 、H 、O 三种元素的质量比为1 : 4 : 1
D 、甲醇中氧元素的质量分数为50%
8、下列关于分子、原子、离子构成物质的说法中,不正确的是( )
A 、汞原子聚集成金属汞
B 、氢原子结合成氢气
C 、氯原子和氢原子结合成氯化氢分子,氯化氢分子聚集成氯化氢
D 、氯原子和钠原子分别得、失电子形成氯离子和钠离子,两种离子结合成氯化钠
9、“好酒不怕下种巷子深”这句话表明分子具有
10、化石燃料是当今人类生产、生活的重要能源,请你回答下列问题:
学辅教育 成功就是每天进步一点点
1)天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体,天然气的主要成分是。
2)石油经过分馏可获得汽油、航空煤油等多种沸点不同的物质,由此可证明石油属于 (选填“纯净物”或“混合物”)。汽油中有一种重要的成分是辛烷(C 8H 18),辛烷中碳元素的质量分数为 。
3)目前正在研制的一种新型汽油燃料电池是将化学能转化为能的装置,但是目前这种电池由于不能使汽油完全燃烧而未能推广使用。当科学家将汽油完全燃烧的问题解决后,产生的积极效应除了减少炭黑颗粒的产生对电池气体通道造成阻塞外,还有 (填序号)。
A 、提高燃料的利用率 B 、减少有毒的碳氢化合物、一氧化碳等污染物的排放
4)随着人类生产的需求,化石燃料的大量开发使用,化石燃料将日趋枯竭,积极开发新能源有助于解决该问题,如开发利用 (填写一种新能源)。
11、人体缺钙易产生“骨质疏松症”。一体重为60kg 的缺钙病人,每天除从食物中获得钙质外,还需从药物中外充钙质0.5g 常用补钙剂乳酸钙的化学式为CaC 6H 10O 6·5H 20。试求:
1)乳酸钙中各元素的质量比为。
2)乳酸钙中钙元素的质量分数为。
3)该病人每天需补服乳酸钙的质量为g 。
学海无涯多歧路 “学辅”相伴行万里 11