人教版必修2第1章 第1节元素周期表第3课时学案

第3课时 核素

一、原子的构成

1．构成原子的微粒及其性质

原子???

原子核???

??

质子：相对质量为1，带1个单位正电荷

中子：相对质量为1，不带电

核外电子：带1个单位负电荷，质量很小忽略不计

2．质量数

(1)概念：将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，常用A 表示。

(2)质量数为A ，质子数为Z 的X 元素原子可表示为A

Z X 。 ①质量数(A )＝质子数(Z )＋中子数(N ) ②原子的核电荷数＝质子数＝核外电子数 (3)完成下列填空：

①14

6C 的质量数为14，质子数为6，中子数为8。 ②3919K 的质量数为39，中子数为20，核外电子数为19。 ③核内中子数为12，核外电子数为11的钠原子符号为23

11Na 。

(1)任何原子都是由质子、中子、电子构成( )

(2)原子呈电中性是因为中子不带电，质子和电子带相反电荷且电量相等( )

(3)质子数和中子数决定原子的质量( )

(4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等( )

答案(1)×(2)√(3)√(4)×

1．比较氧元素的两种微粒16 8O和18 8O2－，回答下列问题：

(1)它们的相同点是什么？

提示它们的质子数相同，都是8。

(2)它们的不同点有哪些？

提示①两者的中子数、质量数、电子数不同；②两者的电性不同；③16 8O属于原子，18 8O2－属于离子。

(3)18 8O2－中的质子数、中子数和核外电子数分别是多少？

提示 8 10 10。 2．用A

Z X 表示原子：

(1)A

Z X 原子的中子数N ＝________。

(2)A X n ＋

共有x 个电子，则该阳离子的中子数为____________________________。 (3)A X n －

共有x 个电子，则该阴离子的中子数为____________________________。

(4)A 2－

原子核内有x 个中子，其质量数为m ，则n g A 2－

所含电子的物质的量为____________。 (5)与阳离子2311X ＋

核外电子数相等的原子是________(填元素符号)。 答案 (1)A －Z (2)A －x －n (3)A －x ＋n (4)

n m －x ＋2

m

mol (5)Ne

解析 (1)N ＝A －Z 。(2)A X n ＋

共有x 个电子，中性原子X 的电子数为x ＋n ，则N ＝A －x －n 。(3)A X n －共有x 个电子，中性原子X 的电子数为x －n ，则N ＝A －x ＋n 。(4)A 2－

所含电子数为m －x ＋2，则n g A 2－

所含电子的物质的量为n m －x ＋2m

mol 。(5)2311X ＋

的核外电子数为10，

含有10个电子的原子是Ne 。

(1)一个信息丰富的符号解读

A Z X

n ±b

?????

A ——质量数Z ——核电荷数或质子数n ——离子所带的电荷数b ——化学式中原子的个数

(2)粒子中的电性关系

①分子或原子：质子数＝核外电子数 ②阳离子X n ＋

：质子数＝核外电子数＋n ③阴离子X n －：质子数＝核外电子数－n

二、元素、核素、同位素

1．相关概念

2．氢元素的三种核素

1

1H 2

1H

3

1H

名称氕氘(重氢) 氚(超重氢)

符号H D T

质子数 1 1 1

中子数0 1 2

3.常见核素及其用途(连线)

4．氯元素的相对原子质量

氯元素的同位素35Cl 37Cl

质量数35 37

核素的相对原子质量34.969 36.966

核素的近似相对原子质量35 37

同位素丰度75.77% 24.23%

(1)写出氯元素相对原子质量的计算表达式

34．969×75.77%＋36.966×24.23%≈35.45。

(2)写出氯元素近似相对原子质量的计算表达式35×75.77%＋37×24.23%≈35.48。

(1)23Na和23Mg互为同位素( )

(2)同位素原子的化学性质相同，物理性质不同( )

(3)一种元素有多少种核素就有多少种原子( )

(4)21H和21H＋为同一元素的不同微粒( )

答案(1)×(2)√(3)√(4)√

1．根据所学知识回答下列问题：

(1)H、D、T、H＋是____________元素的不同微粒，因为它们________________________。

答案同一(或氢) 原子核内质子数(核电荷数)相同(或都是1)

(2)在11H、21H、31H、12 6C、13 6C、14 6C、14 7N、15 7N中，核素共有____种，元素共有____种。

答案8 3

(3)10 5B和95B的关系为______________，因为它们是具有__________________________的同一种元素的不同原子，它们的化学性质几乎完全相同。

答案同位素相同质子数和不同中子数

(4)科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C120、C540等，它们互为______________，因为它们是____________________________。

答案同素异形体由同一元素形成的不同单质

2．有①16 8O、17 8O、18 8O ②H2O、D2O ③O2和O3④H、D、T四组微粒或物质，回答下列问题：

(1)互为同位素的是________；

(2)互为同素异形体的是________；

(3)由①和④中微粒能结合成含三个原子的化合物分子，这些化合物中相对分子质量最大的是________(填化学式)。

答案(1)①④(2)③(3)T2188O

1．下列有关210 84Po的说法正确的是( ) A．钋原子的核外电子数是126

B．钋原子核内中子数与质子数之差是42 C．钋原子核内中子数是84

D．钋元素的相对原子质量是210

答案 B

解析

2．已知R 2＋

核外有a 个电子，核内含有b 个中子，表示R 原子符号正确的是( ) A.b

a R B.a ＋

b －2

a ＋2R C.a ＋

b ＋2

a ＋2R D.a ＋

b －2

a －2R

答案 C

解析 R 2＋的电子数为a ，则其质子数为a ＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a ＋2＋b 。 3．金属钛对人体体液无毒且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关

4822

Ti 和50

22Ti 的说法正确的是( )

A.48

22Ti 和50

22Ti 原子中均含有22个中子 B.48

22Ti 和50

22Ti 具有相同的质子数 C.48

22Ti 和50

22Ti 的物理性质相同 D.48

22Ti 和50

22Ti 为同一种核素 答案 B

解析 因质量数＝质子数＋中子数，A Z X 中的Z 表示质子数，A 表示质量数，所以4822Ti 和50

22Ti 原子的中子数分别为26、28，故A 错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，故C 错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，48

22Ti 和50

22Ti 的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故B 正确，D 错误。

4．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O 4，下列说法正确的是( ) A ．O 4和O 2互为同位素 B ．O 4转化为O 2是物理变化

C ．18

O 是氧元素的一种核素，它的中子数是8

D ．同温同压下，等体积的O 4气体和O 2气体含有相同的分子数 答案 D

解析O4和O2是氧元素的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B 错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数，D正确。

5．重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( )

A．氘(D)原子核外有1个电子

B．1H与D互称同位素

C．H2O与D2O互称同素异形体

D．1H218O与D216O的相对分子质量相同

答案 C

解析氘(D)是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A、B正确；由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体，C项错误；1H218O与D216O的相对分子质量均为20，D项正确。

6．某元素的相对原子质量的计算式为34.969×75.77%＋36.966×24.23%＝35.453，下列说法错误的是( )

A．该元素有两种同位素

B．75.77%是某种同位素的丰度

C．35.453是该元素的平均相对原子质量

D．36.966表示某种同位素的质量数

答案 D

解析由公式得，该元素有两种同位素，故A正确；75.77%表示某种同位素的丰度，即在自然界所占的原子个数百分比，故B正确；35.453表示该元素的平均相对原子质量，故C正确；

36.966表示某同位素的相对原子质量，不是该同位素的质量数，故D错误。

题组一原子的构成及其微粒间的关系

1．任何原子都具有的粒子是( )

A．质子、中子和电子

B．质子和中子

C．质子和电子

D．中子和电子

答案 C

解析一般来说，原子是由质子、中子和电子三种粒子构成的，但有一种原子(1H)的原子核内却没有中子，1H原子仅由1个质子和1个电子构成。由此可见任何原子都具有的粒子是质子和电子，而不一定有中子。

2．(2019·烟台期中)23592U是一种重要的核燃料，这里的“235”是指该原子的( ) A．质子数B．质量数

C．电子数D．中子数

答案 B

解析23592U中的“235”是指该原子的质量数，答案选B。

3．(2018·上海市崇明区月考)歼-20将209 84Po涂于表面以屏蔽雷达，起到隐身作用。该Po(钋)原子核外电子数是( )

A．42 B．84 C．125 D．209

答案 B

解析质子数等于核外电子数，该Po(钋)原子核外电子数是84，答案选B。4．(2018·大同市三中4月月考)已知某粒子A Z R n＋，则元素R的原子序数是( )

A．Z B．A－Z

C．Z－n D．Z＋n

解析 根据原子构成，A 代表的是质量数，Z 代表的是质子数，质子数＝原子序数＝核电荷数，因此该元素的原子序数为Z ，故选项A 正确。

5．(2018·青岛高一检测)已知R 2＋

核内共有N 个中子，R 的质量数为A ，确定m g R 2＋

中含有电子的物质的量为( ) A.m A －N

A mol B.m A －N ＋2

A mol

C.

m A －N －2

A

mol

D.

m A ＋N －2

A

mol

答案 C

解析 R 2＋

的核外电子数为A －N －2，m g R 2＋

的物质的量为m g

A g ·mol

－1

＝m

A

mol ，m g R 2＋

中含

有电子的物质的量为m A

(A －N －2) mol 。 题组二 元素、核素、同位素

6．(2018·河北深州中学高一期中)14

C 常用于测定生物遗骸的年份。下列说法正确的是( ) A ．14

C 含有14个中子

B ．14

C 与14

N 含有相同的质子数 C ．14C 与C 60互为同位素 D ．14

C 与12

C 是两种不同的核素 答案

D 解析

14C 的中子数＝质量数－质子数＝14－6＝8；C 的质子数为6，N 的质子数为7；C 60为单

质，因此两者不互为同位素，故C 错误。

7．(2018·辽宁高一检测)下列各组微粒属同位素的是( ) ①16

O 2和18

O 2 ②H 2和D 2 ③16

8O 和18

8O ④1

H 218

O 和2

H 216

O ⑤35

17Cl 和37

17Cl A ．①② B ．③⑤ C ．④ D ．②③ 答案 B

解析 同位素是原子和原子之间的互称，①②④均不是原子，只有③⑤是原子，而且质子数相同，中子数不同，符合同位素的定义，所以选B 。

8．(2019·徐州五中高一期中)20

10Ne 是最早发现的Ne 元素的稳定同位素，汤姆逊(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年发现了22

10Ne 。下列有关说法正确的是( ) A.22

10Ne 和20

10Ne 是同素异形体 B.22

10Ne 和20

10Ne 属于不同的核素 C.22

10Ne 和20

10Ne 的性质完全相同 D.22

10Ne 转变为20

10Ne 为化学变化

解析2210Ne和2010Ne的质子数相同，中子数不同，互为同位素，A错误；2210Ne和2010Ne的质子数相同，中子数不同，属于不同的核素，B正确；2210Ne和2010Ne的化学性质完全相同，物理性质不同，C错误；2210Ne转变为2010Ne没有新物质生成，不是化学变化，D错误。

9．两种微粒的核外电子数相同，核电荷数不同。则它们可能是( )

A．不同元素的原子和离子

B．不同元素的两种原子

C．同种元素的原子和离子

D．同种元素的两种原子

答案 A

解析两种微粒的核电荷数不同，而核外电子数相同，因此只能为原子(稀有气体)和离子，例如He和Li＋、Ne和O2－等；或离子和离子，例如O2－和F－、Na＋和Mg2＋、F－和Al3＋；或分子与离子，例如H2O与Na＋。

10．有六种微粒，它们分别是4019M、4020N、4018X、4019Q＋、4020Y2＋、4017Z－，它们所属元素的种类为( ) A．3种 B．4种 C．5种 D．6种

答案 B

解析质子数决定元素的种类，4019M、4019Q＋表示K元素形成的微粒，4020N、4020Y2＋表示Ca元素形成的微粒；4018X表示Ar原子，4017Z－表示Cl－。

题组三质量数与原子的相对原子质量

11．我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所构成的单质气体。18O是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是( )

A．1.8 g 18O构成的气体的物质的量是0.05 mol

B．0.1 mol重氧水H218O所含的中子数约为6.02×1023

C．0.2 mol 18O2气体的体积约为4.48 L

D．18O2的摩尔质量为36 g·mol－1

答案 C

解析A中1.8 g 18O所构成的气体为18O2，所以其物质的量为1.8 g

36 g·mol－1

＝0.05 mol，A项正确；H182O一个分子中所含的中子数为18－8＝10，所以0.1 mol H218O的中子数约为6.02×1023，B项正确；0.2 mol 18O2气体所处的状态不一定是标准状况，其体积不一定为4.48 L，C 项错误；18O2的摩尔质量为36 g·mol－1，D项正确。

12．(2018·广州模拟)下列说法正确的是( )

A．由H、D、T构成的氢分子有3种

B．H2、D2、T2互为同素异形体

C．H2、D2、T2在相同条件下的密度之比为1∶2∶3

D．核聚变属于化学变化

答案 C

解析H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT 6种，故A项错误；H2、D2、T2不互为同素异形体，故B项错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度之比等于气体相对分子质量之比，为2∶4∶6＝1∶2∶3，故C项正确；核聚变不是化学变化，故D项错误。

13．(2018·山东选课走班二调)在2713Al、2814Si、3215P、3216S、258103Lr、260103Lr中：

(1)____________和____________互为同位素。

(2)____________和____________的质量数相等，但不互为同位素。

(3)____________和____________的中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素。

(4)以上所列共有____________种核素。

答案(1)258103Lr 260103Lr (2)3215P 3216S (3)2713Al 2814Si (4)6

14．(1)A元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为________，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为__________，中子数是9的核素表示为____________。

(2)B元素原子的一价阳离子的核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为________。

(3)A、B形成1∶1型化合物的相对分子质量是______。

答案(1)8 10 17 8O (2)21 (3)114

解析(1)原子的核电荷数＝质子数，阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数＝10，中子数是9的核素，质量数是17，可表示为17 8O。(2)B元素原子的质子数是18＋1＝19，质量数为40，该元素原子的中子数为40－19＝21。(3)两元素形成1∶1型化合物是K2O2，其相对分子质量是40×2＋17×2＝114。

15．(1)已知氢有3种常见原子：11H、21H、31H(或H、D、T)，氯有2种常见原子：35Cl、37Cl，

氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有________种。

(2)质量相同的H216O和D216O所含质子数之比为______，中子数之比为________，电解产生的氢气在同温同压下体积之比为________，质量之比为________。

(3)2 g AO2－3中电子数比质子数多3.01×1022个，则A的相对原子质量为__________。

答案(1)5 (2)10∶9 8∶9 10∶9 5∶9 (3)32

解析(1)氯化氢有H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl；但H37Cl与T35Cl的相对分子质量相同，所以相对分子质量有5种。

(2)设质量都为1 g，H216O与D216O的质子数之比为(1

18×10)∶(

1

20

×10)＝10∶9，中子数之比

为(1

18×8)∶(

1

20

×10)＝8∶9，电解产生的氢气在同温同压下的体积比，即物质的量之比为

1 18∶

1

20

＝10∶9，质量比为(

1

18

×2)∶(

1

20

×4)＝5∶9。

(3)多出来的电子数就是离子所带的电荷数。AO2－3～电子数比质子数多的数目[48＋A r(A)] g 2×6.02×1023

2 g 3.01×1022

得A r(A)＝32。