模块 3 · 微观世界：原子与分子练习题 · The Particle World: Atoms and Molecules

扩散是分子不停运动的结果。温度升高，分子运动加快，品红分子和水分子更快地彼此混合。分子的大小不随温度改变；分子之间始终有间隔；品红只是扩散，没有发生化学变化。

蒸发是物理变化，水分子还是水分子（每个由 2 个氢原子和 1 个氧原子构成），大小也不变，改变的只是分子之间的间隔：水蒸气中分子之间的间隔大得多。

原子由带正电的原子核和带负电的核外电子构成，原子核由质子和中子构成。但最常见的氢原子（$\ce{^{1}H}$）的原子核里只有 1 个质子，没有中子（B 错）。电子的质量比质子小得多，原子的质量几乎全部集中在原子核上（D 错）。原子中质子数 = 核外电子数，正、负电荷抵消，所以原子不显电性。

质量数 = 质子数 + 中子数，所以质子数 = 56 − 30 = 26。原子中核外电子数 = 质子数 = 26。核电荷数为 26 的是铁原子。

质子数决定元素种类：12 个质子是镁（Mg）。电子比质子少 2 个，带 2 个单位正电荷，所以是镁离子 $\ce{Mg^2+}$。镁原子有 12 个电子；Ne 原子虽然也有 10 个电子，但它只有 10 个质子。

两者都是氯原子，质子数都是 17，核外电子数也都是 17；中子数分别是 35 − 17 = 18 和 37 − 17 = 20，所以质量数不同。它们互为同位素。化学性质主要由核外电子决定，所以同位素的化学性质几乎相同。

相对原子质量是各同位素质量按丰度的加权平均：24 × 79% + 25 × 10% + 26 × 11% = 24.32 ≈ 24.3。结果比 24 稍大，因为较重的 $\ce{^{25}Mg}$、$\ce{^{26}Mg}$ 也占了一部分。计算题里镁常取 24。

相对原子质量 = 原子的质量 ÷（碳-12 原子质量的 $\frac{1}{12}$），所以原子的质量 = 相对原子质量 ×（碳-12 原子质量 ÷ 12）：

也就是说，一个硫原子的质量约是一个碳-12 原子的 32 ÷ 12 ≈ 2.67 倍。

钠原子的核外电子排布是 2、8、1，最外层只有 1 个电子，容易失去这个电子，变成排布为 2、8 的 $\ce{Na+}$。原子核没有变：质子数还是 11，中子数不变，所以还是钠元素，变的只是核外电子数（11 → 10）。

金箔虽然很薄，也由许多层金原子叠成。绝大多数 α 粒子能直接穿过，说明原子内部绝大部分是“空”的，原子核很小。少数 α 粒子发生偏转、极少数被弹回，才说明原子中心有一个带正电、质量很大、体积很小的原子核。