2022-2023版高中化學 第1章 原子結構與元素周期律 第1節(jié) 原子結構 第1課時 原子核 核素學案 魯科版必修2

2022-2023版高中化學 第1章 原子結構與元素周期律 第1節(jié) 原子結構 第1課時 原子核 核素學案 魯科版必修2一、原子的構成、質量數(shù)1原子的構成原子2質量數(shù)(1)概念：將原子核內所有質子和中子的相對質量取近似整數(shù)值相加，所得的數(shù)值叫做質量數(shù)，常用A表示。(2)質量數(shù)為A，質子數(shù)為Z的X元素原子可表示為X。(3)兩個關系：質量關系：質量數(shù)(A)質子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)。數(shù)量關系：核電荷數(shù)質子數(shù)核外電子數(shù)。(4)C的質量數(shù)為14，質子數(shù)為6，中子數(shù)為8。Na的質量數(shù)為23，質子數(shù)為11，核外電子數(shù)為10。(1)一個信息豐富的符號解讀X(2)粒子中的電性關系電中性微粒(分子或原子)：質子數(shù)核外電子數(shù)。陽離子Xm：質子數(shù)核外電子數(shù)m。陰離子Xm：質子數(shù)核外電子數(shù)m。例1(2018·邢臺市一中3月月考)下列關于F微粒敘述正確的是()A質量數(shù)為19，電子數(shù)為9B質子數(shù)為9，中子數(shù)為10C質子數(shù)為9，電子數(shù)為9D中子數(shù)為10，電子數(shù)為8考點原子的構成、質量數(shù)題點離子中構成微粒間的數(shù)量關系答案B解析F微粒的質量數(shù)為19，電子數(shù)為10，質子數(shù)為9，中子數(shù)為10。特別提示(1)質量數(shù)質子數(shù)中子數(shù)，該關系適用于原子和離子。(2)核電荷數(shù)(質子數(shù))核外電子數(shù)，只適用于原子和分子。(3)對離子進行電子數(shù)與質子數(shù)換算時應該注意陽離子和陰離子的區(qū)別。(4)并非所有的原子都是由質子、中子、電子構成，如H不含中子。例2已知R原子有b個中子，R2核外有a個電子。表示R原子符號正確的是()A.R B.R C.R D.R考點原子的構成、質量數(shù)題點原子構成的表示方法答案C解析R2核外有a個電子，則R原子的質子數(shù)為a2，質量數(shù)為ab2，則R原子為R。二、核素、同位素1核素(1)概念：具有一定質子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。(2)實例氫的三種核素。原子符號(X)原子名稱氫元素的原子核質子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)H氕10H或D氘11H或T氚122.同位素(1)概念：質子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子(核素)互稱為同位素，即同一元素的不同核素互稱為同位素，如H、H(D)、H(T)互稱為同位素。(2)特點兩同兩不同兩同：質子數(shù)相同，元素相同；兩不同：中子數(shù)不同，原子不同。(3)用途放射性的C用于考古斷代。H和H用于制造氫彈。U是核反應堆的燃料。放射性同位素作為放射源(疾病診斷、治療)和進行同位素示蹤。元素、核素、同位素之間的關系例3最近醫(yī)學界通過用放射性14C標記的C60，發(fā)現(xiàn)一種C60的羧酸衍生物在特定條件下可通過斷裂DNA殺死細胞，從而抑制艾滋病病毒(AIDS)。則有關14C的下列說法中正確的是()A14C原子與C60中普通碳原子的化學性質不同B14C原子與14N原子中所含中子數(shù)相同C14C與C60互為同素異形體D14C與12C、13C互為同位素考點元素、核素、同位素題點相關概念的綜合答案D解析構成C60的碳原子為12C，它與14C互為同位素，二者化學性質幾乎完全相同，A項錯誤；14C原子的中子數(shù)為1468,14N原子的中子數(shù)為1477，二者所含中子數(shù)不同，B項錯誤；14C是碳元素的一種核素，是原子，C60是碳元素組成的一種單質，二者不是同素異形體的關系，C項錯誤；12C、13C、14C質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，D項正確。思維啟迪同位素、同素異形體的判斷同位素與同素異形體判斷的關鍵：同位素的研究對象是原子，而同素異形體的研究對象是單質，其結構不同。如D2O和H2O,16O2和18O2,16O3和18O2都不是同位素。D2O和H2O、16O2和18O2都不是同素異形體，16O3和18O2是同素異形體。例4下列說法錯誤的是()A.H、H、H和H2是氫元素的四種不同微粒B.Ca和Ca、金剛石和石墨分別互為同位素C.H和H是不同的兩種核素D.C和C互為同位素，物理性質不同，但化學性質幾乎相同答案B解析A項，四種粒子是氫元素的四種不同微粒，正確；B項，金剛石和石墨是由碳元素組成的不同單質，它們互為同素異形體，錯誤；C項，H和H是質子數(shù)均為1、中子數(shù)不同的氫原子，它們是不同的核素，正確；D項，C和C的質子數(shù)均為6，而中子數(shù)分別為6和8，故它們互為同位素，其物理性質不同，化學性質幾乎完全相同，正確。思維啟迪(1)同種元素可以有多種不同的核素，即可存在不同的原子，所以元素的種類數(shù)遠小于原子的種類數(shù)。(2)由同位素組成的單質或化合物的化學性質相同，物理性質不同。例5230Th和232Th是釷的兩種同位素，232Th可以轉化成233U。下列有關Th的說法正確的是()ATh元素的質量數(shù)是232BTh元素的相對原子質量是231C232Th 轉換成233U是化學變化D230Th和232Th的化學性質相同答案D解析Th有質量數(shù)為230、232的兩種核素，不能說Th元素的質量數(shù)為232，A項錯誤；元素的相對原子質量是由各種同位素的相對原子質量與其百分含量求得的平均值，B項錯誤；化學變化是生成新物質的變化，原子不變，C項錯誤；同位素的物理性質可以不同，但同位素的質子數(shù)和核外電子數(shù)相同，故化學性質相同，D項正確。易錯警示(1)由于多數(shù)元素有不同的核素，因此不能說元素的質量數(shù)，而可以說是某原子或某核素的質量數(shù)。(2)元素的相對原子質量是由各種同位素的相對原子質量與百分含量求得的平均值，某核素的相對原子質量近似為該核素的質量數(shù)，而不是該元素的相對原子質量。(3)原子是化學變化中的最小微粒，核素之間的轉化不屬于化學變化。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“×”)(1)所有的原子都由質子、中子和核外電子構成()(2)同種元素的原子均有相同的質子數(shù)和中子數(shù)()(3)質子數(shù)相同的微粒一定屬于同一種元素()(4)2H核外電子數(shù)為2()(5)1H218O的摩爾質量為20 g·mol1()(6)O和S2具有相同的質子數(shù)和電子數(shù)()(7)13C和15N核內中子數(shù)相差1()(8)H3O和OH中具有相同的質子數(shù)和電子數(shù)()(9)U和U是中子數(shù)不同、質子數(shù)相同的同種核素()(10)H2、D2、T2互為同位素()(11)D216O中，質量數(shù)之和是質子數(shù)之和的兩倍()(12)在18 g 18O2中含有NA個氧原子考點原子構成題點相關綜合答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)(6)(7)(8)×(9)×(10)×(11)(12)22017年5月中國科學院等聯(lián)合公布了113號、115號、117號、118號元素的中文名稱，其中第118號元素用中文命名為“”(ào)，已知該元素的某種核素的質量數(shù)為293，則該核素的中子數(shù)與質子數(shù)之差為()A57 B47 C175 D293答案A解析根據(jù)“質量數(shù)(A)質子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)”，可得中子數(shù)(N)293118175。中子數(shù)與質子數(shù)之差為17511857。3在RO中，共有x個核外電子，R原子的質量數(shù)為A，則R原子核內含有的中子數(shù)是()AAxn48 BAxn24CAxn24 DAxn24答案B解析R的質子數(shù)為x8×3nx24n，所以其中子數(shù)為Ax24n，B項正確。4(2018·濟南外國語學校月考)Ne是最早發(fā)現(xiàn)的Ne元素的穩(wěn)定同位素，湯姆遜(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年發(fā)現(xiàn)了Ne。下列有關說法正確的是()A.Ne和Ne是同素異形體B.Ne和Ne屬于不同的核素C.Ne和Ne的性質完全相同D.Ne轉變?yōu)镹e為化學變化考點元素、核素、同位素題點兩種核素的比較答案B解析Ne和 Ne的質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素，A錯誤；Ne和 Ne的質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，屬于不同的核素，B正確；Ne和 Ne的化學性質完全相同，物理性質不同，C錯誤；Ne轉變?yōu)?Ne中沒有新物質生成，不是化學變化，D錯誤。5锎是錒系中的一種元素，1 mg锎(Cf)每秒鐘約能釋放出2.34×109個中子，在醫(yī)學上常用作治療惡性腫瘤的中子源。下列有關說法錯誤的是()A.Cf的摩爾質量為252B.Cf和Cf互為同位素C.Cf中，質子數(shù)和電子數(shù)均為98D.Cf的中子數(shù)與質子數(shù)之差為56答案A解析Cf的摩爾質量為252 g·mol1，A項錯誤；Cf與Cf互為同位素，B項正確；Cf原子中，質子數(shù)和電子數(shù)相等，均為98，C項正確；Cf的中子數(shù)與質子數(shù)之差為(25298)9856，D項正確。6已知R2核內共有N個中子，R的質量數(shù)為A，確定m g R2中含有電子的物質的量為()A. molB. molC. molD. mol答案C解析R2核外電子數(shù)為(AN2)，m g R2的物質的量為 mol，m g R2中含有電子的物質的量為(AN2) mol。7(1)在Li、Li、Na、Mg、C、N中：_和_互為同位素；_和_的質量數(shù)相等，但不能互稱同位素；_和_的中子數(shù)相等，但質子數(shù)不等，所以不是同一種元素。(2)在下列基本粒子中：1H、2H、3H、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。它們分屬_種元素，屬于氫元素的核素有_種；互為同位素的為_、_；質量數(shù)相等的為_；氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O、17O、18O相互結合為水，可得水分子的種數(shù)為_種；可得相對分子質量不同的水分子為_種。答案(1)LiLiCN NaMg(2)731H、2H、3H234U、235U、238U40K、40Ca；14N、14C187解析(1)6Li與7Li質子數(shù)相同，中子數(shù)不同；14C與14N，質子數(shù)不同，不能互為同位素；23Na與24Mg中子數(shù)相同，質子數(shù)不同。(2)題列粒子分屬H、U、K、Ca、Cl、N、C 7種元素。1H、2H、3H屬于氫元素的3種不同核素，且互為同位素。234U、235U、238U屬于鈾元素的3種不同核素，也互為同位素。40K和40Ca 質量數(shù)都為40；14N和14C 質量數(shù)都為14。H2O 可以看作兩個氫原子結合一個氧原子，首先是兩個氫原子的組合方式有以下幾種：共6種組合方式，每一種結合氧原子的可能性有3種(O、O、O)，這樣水的種類共有：6×318種，其相對分子質量分別為18、19、20、21、22、23、24共7種。 對點訓練題組一原子的構成及其微粒間的關系1(2018·上海市崇明區(qū)月考)殲­20將Po涂于表面以屏蔽雷達，起到隱身作用。該Po(釙)原子核外電子數(shù)是()A42 B84 C125 D209考點原子的構成、質量數(shù)題點原子中構成微粒間的數(shù)量關系答案B解析原子的質子數(shù)等于核外電子數(shù)，該Po(釙)原子核外電子數(shù)是84，答案選B。2受臺風影響，日本福島在2013年10月11日排泄廢核污染水，經(jīng)測定周圍海域I和Cs含量升高，關于這兩種微粒的說法正確的是()A.I通過化學反應生成CsB.I比Cs少6個中子C.Cs核外電子數(shù)為88D.I核內中子數(shù)為78答案D3德國某研究所在高能加速器中，將Zn撞入一個Pb的原子核并釋放出一個中子后，合成一種人造超重元素的原子。該元素原子內中子數(shù)為()A278 B277C166 D165答案D解析ZnPbXn，所以該元素原子內中子數(shù)為277112165。4某元素的一個原子形成的離子可表示為Xn，下列說法正確的是()A.Xn含有的中子數(shù)為abB.Xn含有的電子數(shù)為anCX原子的質量數(shù)為abnDX原子的質量約為 g答案D解析中子數(shù)質量數(shù)質子數(shù)，為(ba)，A項錯誤；該離子含有的電子數(shù)為(an)，B項錯誤；質量數(shù)與核外電子數(shù)無關，所以X原子的質量數(shù)為b，C項錯誤。5某元素的一種同位素X的原子質量數(shù)為A，含N個中子，它與1H原子構成HmX分子。在a g HmX中所含質子的物質的量是()A.(ANm)mol B.(AN)molC.(AN)mol D.(ANm)mol答案A解析題組二核素、同位素、同素異形體6重水(D2O)是重要的核工業(yè)原料，下列說法錯誤的是()A氘(D)原子核外有1個電子B1H與D互稱同位素CH2O與D2O互稱同素異形體D1H218O與D216O的相對分子質量相同答案C解析氘(H)是氫元素的一種核素，含有1個質子、1個中子和1個電子，與1H互為同位素，A、B項正確；由同種元素形成的性質不同的單質之間互稱為同素異形體，H2O與D2O為化合物，C項錯誤；1H218O與D216O的相對分子質量均為20，D項正確。7(2017·淮北高一檢測)下列各組微粒屬同位素的是()16O2和18O2H2和D2O和O1H218O和2H216OCl和ClA B C D考點元素、核素、同位素題點同位素、同異素形體的識別與判斷答案B解析同位素是原子和原子之間的互稱，均不是原子，只有是原子，而且質子數(shù)相同，中子數(shù)不同，符合同位素的定義，所以選B。8分析發(fā)現(xiàn)，某隕石中含有一種半衰期極短的放射性原子Mg，下列關于該原子的說法正確的是()A該原子核內中子數(shù)是12B它和Mg互為同位素C它和Si互為同位素D該原子極不穩(wěn)定，與Mg的化學性質有很大差異答案B解析該原子核內中子數(shù)應是16；它與Si不是同位素；該原子雖不穩(wěn)定，但它與Mg的化學性質幾乎是相同的。9對于符號：35Cl和37Cl、H2和D2、1H216O和2H218O。下列有關說法正確的是()A35Cl和37Cl互稱為同素異形體BH2和D2是氫元素的兩種同位素C35和37表示的是質量數(shù)D1H216O和2H218O表示同一種水分子答案C解析35Cl和37Cl是不同種原子，是氯元素的兩種同位素，A項錯誤；H2和D2是單質，B項錯誤；1H216O由2個普通氫原子(1H)和1個16O原子構成，其質量數(shù)之和為18，而2H218O由2個重氫原子(2H)和1個18O原子構成，其質量數(shù)之和為22，是不同種水分子，D項錯誤。10有六種微粒，它們分別是M、N、X、Q、Y2、Z，它們所屬元素的種類為()A3種 B4種 C5種 D6種考點元素、核素、同位素題點多種微粒的元素及核素種類的判斷答案B解析質子數(shù)決定元素的種類，M、Q表示K元素形成的微粒，N、Y2表示Ca元素形成的微粒；X表示Ar原子，Z表示Cl。題組三質量數(shù)與原子的相對原子質量11(2017·洛陽模擬)下列說法正確的是()A由H、D、T構成的氫分子有3種BH2、D2、T2互為同素異形體CH2、D2、T2在相同條件下的密度之比為123D核聚變屬于化學變化考點質量數(shù)與相對原子質量題點不同核素構成分子的相對分子質量的判斷答案C解析H、D、T組合有H2、D2、T2、HD、HT、DT 6種，故A項錯誤；H2、D2、T2不互為同素異形體，故B項錯誤；H2、D2、T2在相同條件下的密度之比等于氣體相對分子質量之比，為246123，故C項正確；核聚變不是化學變化，故D項錯誤。12我國某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所構成的單質氣體。18O是一種穩(wěn)定的同位素，稱為重氧。下列有關說法不正確的是()A1.8 g 18O構成的氣體的物質的量是0.05 molB0.1 mol重氧水H218O所含的中子數(shù)約為6.02×1023C0.2 mol 18O2氣體的體積約為4.48 LD18O2的摩爾質量為36 g·mol1考點質量數(shù)與原子的相對原子質量題點質量數(shù)與相對原子質量的關系答案C解析1.8 g 18O所構成的氣體為18O2，所以其物質的量為0.05 mol，A項正確；H218O中所含的中子數(shù)為18810，所以0.1 mol H218O的中子數(shù)約為6.02×1023，B項正確；0.2 mol 18O2氣體所處的狀態(tài)不一定是標準狀況，其體積不一定為4.48 L，C項錯誤；18O2的摩爾質量為36 g·mol1，D項正確。綜合強化13(2018·山東選課走班二調)在Al、Si、P、S、Lr、Lr中：(1)_和_互為同位素。(2)_和_的質量數(shù)相等，但不互為同位素。(3)_和_的中子數(shù)相等，但質子數(shù)不等，所以不是同一種元素。(4)以上所列共有_種核素?？键c元素、核素、同位素題點核素的相關綜合答案(1)LrLr(2)PS(3)AlSi(4)614(2018·承德一中第三次月考)用X表示原子：(1)中性原子的中子數(shù)N_。(2)AXn共有x個電子，則該陽離子的中子數(shù)N_。(3)AXn共有x個電子，則該陰離子的中子數(shù) N_。(4)12C16O2分子中的中子數(shù)N_。(5)A2原子核內有x個中子，其質量數(shù)為m，則n g A2所含電子的物質的量為_?？键c原子的構成、質量數(shù)題點微粒間數(shù)量關系的相關綜合答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn (4)22(5) mol解析(1)根據(jù)“質子數(shù)中子數(shù)質量數(shù)”的關系，得NAZ。(2)AXn共有x個電子，中性原子X的電子數(shù)為xn，則NAxn。(3)AXn共有x個電子，中性原子X的電子數(shù)為xn，則NAxn。(4)12C16O2分子中的中子數(shù)為68822。(5)A2所含電子數(shù)為mx2，則n g A2所含電子的物質的量為 mol。15(1)已知氫有3種常見原子：H、H、H(或H、D、T)，氯有2種常見核素原子：35Cl、37Cl，氯氣與氫氣形成的氯化氫分子的相對分子質量有_種。(2)質量相同的H216O和D216O所含質子數(shù)之比為_，中子數(shù)之比為_，電解產(chǎn)生的氫氣在同溫同壓下體積之比為_，質量之比為_。(3)2 g AO中電子數(shù)比質子數(shù)多3.01×1022個，則A的相對原子質量為_?？键c質量數(shù)與相對原子質量題點相關綜合答案(1)5(2)1098910959(3)32解析(1)氯化氫有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl；但H37Cl與T35Cl的相對分子質量相同，所以相對分子質量有5種。(2)設質量都為1 g，H216O與D216O的質子數(shù)之比為(×10)(×10)109，中子數(shù)之比為(×8)(×10)89，電解產(chǎn)生的氫氣在同溫同壓下的體積比，即物質的量之比為109，質量比為(×2)(×4)59。(3)多出來的電子數(shù)就是離子所帶的電荷數(shù)。AO電子數(shù)比質子數(shù)多的數(shù)目48Ar(A) g·mol1 2×6.02×1023 mol1 2 g 3.01×1022得Ar(A)32。