核素(知识点归纳及典例解析)

第3课时 核素

[目标导航] 1.了解质量数和A Z X 的含义。2.了解核素、同位素的概念，并了解同位素的重要作用。3.了解原子的结构以及各种微粒数的关系。 一、原子的构成 质量数 1．原子的构成及表示方法 (1)构成

原子(A Z

X)???

原子核???

??

质子(带正电)

中子(不带电)

核外电子(带负电)

(2)表示方法

例如，12 6C 表示的是C 元素中质量数为12、质子数为6、中子数为6的原子；16

8O 表示的是

O 元素中质量数为16、质子数为8、中子数为8的原子。 2．质量数

由于原子的质量集中在原子核上，把质子和中子的相对质量分别取其近似整数值1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量的近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，符号为A 。

质量数(A )＝质子数(Z )＋中子数(N )。 点拨 原子或离子中各微粒间的数目关系

(1)原子的质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数。 (2)阳离子所带电荷数＝质子数－核外电子数； 阴离子所带电荷数＝核外电子数－质子数。

(3)质子数(Z )＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带的电荷数。 (4)质子数(Z )＝阴离子的核外电子数－阴离子所带的电荷数。 议一议

判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)所有原子都由质子、中子和核外电子构成()

(2)原子的种类大于元素的种类()

(3)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17()

答案(1)×(2)√(3)√

二、核素同位素

1．核素

把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。

2．同位素

质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。即同一元素的不同核素之间互称为同位素，如1H、2H、3H三种核素均是氢元素的同位素。

3．同位素的两个特征

(1)同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；(2)在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。

4．同位素的用途

(1)146C在考古工作中用于测定一些文物的年代。

(2)21H、31H用于制造氢弹。

(3)利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。

提醒(1)同位素中“同位”指几种核素的质子数相同，在元素周期表中占据同一个位置。同位素属于同一种元素，但不是同种原子。例如：11H、21H、31H是三种不同的原子，但都是氢元素。

(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。

议一议

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)不同元素的核素的质量数一定不同()

(2)146C和147N互为同位素()

(3)23592U与23892U是同一种核素()

(4)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×

2．下列8种化学符号：11H2、21H2、146C、63Li、2311Na、147N、73Li、2412Mg。

(1)表示核素的符号共________种。

(2)互为同位素的是________和________。

(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是________和__________。

答案(1)6(2)63Li73Li(3)2311Na2412Mg

解析(1)11H2、21H2为分子不属于核素范畴。

(2)63Li、73Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。

(3)2311Na和2412Mg的中子数相等，但质子数不同。

一、元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系

例1下列说法错误的是()

A.11H、21H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子

B.4020Ca和4220Ca、石墨和金刚石均为同素异形体

C.11H和21H是不同的核素

D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同

解析元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，

1

H和21H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于1

其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，4020Ca和4220Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，

它们互为同素异形体。

答案 B

归纳总结

1．区别

特别提醒(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。

(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。

(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。

变式训练1下列互为同位素的是()

A．H2D2B．14N14C

C．16O17O D．金刚石石墨

答案 C

解析同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符

合。

二、原子的相对原子质量与元素的相对原子质量的 区别

例2 我国著名化学家张青莲教授测定的锑元素的相对原子质量为121.760，被国际原子量委员会采用为国际新标准。已知锑有两种以上天然同位素，则121.760是( )

A ．按照锑的各种天然同位素的质量数与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值

B ．按照锑的各种天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值

C ．一个锑原子的质量与12C 原子质量的1

12的比值

D ．锑元素的质量与12C 原子质量的1

12

的比值

解析 元素的相对原子质量是根据各种天然同位素的相对原子质量和这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值。 答案 B 归纳总结

1．原子的相对原子质量 (1)含义

原子的相对原子质量是该同位素的一个原子的质量与12C 质量的1

12的比值。

(2)计算公式

原子的相对原子质量＝一个该原子的质量

一个12

C 原子质量×

112

(3)常用关系

原子的近似相对原子质量＝质量数 2．元素的相对原子质量

(1)元素的平均相对原子质量

①含义：根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。

②计算公式

M r＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……

其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量：a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数，M r是元素的平均相对原子质量。

③实例

如氧有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为

16

O15.99599.759%

8

17

O16.9990.037%

8

18

O17.9990.204%

8

则氧元素的相对原子质量为M r＝15.995×99.759%＋16.999×0.037%＋

17.999×0.204%≈15.999。

(2)元素的近似相对原子质量

可根据各种核素(同位素)的质量数按上法计算。

特别提醒(1)元素周期表中的相对原子质量是指元素的平均相对原子质量，而不是该元素的某种核素的相对原子质量。

(2)已知某元素的一种核素的相对原子质量无法求解该元素的平均相对原子质量。

变式训练2氧元素有三种核素16O、17O、18O，它们在自然界中所占的原子个数百分比分别为a%、b%、c%，则下列说法正确的是()

A．一个16O原子的质量为16 g

B．17O的相对原子质量约为17

C．氧元素的相对原子质量为16＋17＋18

3

D．氧元素的相对原子质量为(16a%＋17b%＋18c%)

答案 B

解析 1 mol 16O原子的质量近似等于16 g，A错误；某一核素原子的相对原子质量在数值上近似等于其质量数，B正确；氧元素的相对原子质量为16O、17O、18O的相对原子质量的平均值，而“16a%＋17b%＋18c%”是氧元素的近似相对原子质量，C、D错误。