人教版高中化学必修2学案第1章第1节课时3核素同位素

课时3核素同位素目标与素养：1.了解元素、核素、同位素的含义。(宏观辨识与微观探析)2.了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。(宏观辨识与微观探析)3.了解放射性同位素的应用。(科学态度与社会责任)一、原子的构成与质量数1．原子的构成eq\o(原子)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子相对质量近似为1，带1个单位正电荷,中子相对质量近似为1，不带电)),核外电子带1个单位负电荷))2．质量数(1)定义：质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将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。(2)数值关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。3．原子构成的表示方法二、核素与同位素1．核素(1)定义具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。(2)实例——氢的三种核素原子符号(eq\o\al(A,Z)X)原子名称氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)eq\o\al(1,1)H氕10eq\o\al(2,1)H或D氘11eq\o\al(3,1)H或T氚12微点拨：碳的三种核素：eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(13,6)C、eq\o\al(14,6)C；氧的三种核素：eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O。2．同位素(1)概念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互称为同位素)。(2)特点(3)应用①考古中用eq\o\al(14,6)C测定文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹。③放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。16O与eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H可形成哪几种水分子？请写出。[答案]eq\o\al(1,1)Heq\o\al(16,2)O，eq\o\al(2,1)Heq\o\al(16,2)O，eq\o\al(1,1)Heq\o\al(2,1)H16O。1．判断对错(对的打“√”，错的打“×”)(1)原子核中质子带正电、中子不带电，核外电子带负电，故原子不带电 ()(2)所有原子都是由质子、中子和核外电子构成的 ()(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 ()(4)eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H属于三种氢元素 ()[提示](1)√(2)×(3)√(4)×2.eq\o\al(13,6)C－NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物的结构分析，eq\o\al(13,6)C表示的碳原子()A．核外有13个电子B．核内有6个质子，核外有7个电子C．质量数为13，核内有7个质子D．质量数为13，核内有7个中子[答案]D3．下列8种化学符号：eq\o\al(1,1)H2、eq\o\al(2,1)H2、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(6,3)Li、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(7,3)Li、eq\o\al(24,12)Mg。(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)eq\o\al(6,3)Lieq\o\al(7,3)Li(3)eq\o\al(23,11)Naeq\o\al(24,12)Mg微观粒子中“各数”间的定量关系1.质量关系(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。(2)原子的相对原子质量近似等于其质量数。2．电性关系(1)电中性微粒(原子或分子)核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。(2)带电离子：质子数≠电子数。即：阳离子(Rm＋)质子数>电子数质子数＝电子数＋m阴离子(Rm－)质子数<电子数质子数＝电子数－m3.数量关系中子不带电，1个质子带1个单位正电荷，所以核电荷数＝质子数；对于原子，质子数＝核外电子数。【典例】已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则mgR2－中含有电子的物质的量为()A.eq\f(mM－n,M)mol B.eq\f(M－n－2,Mm)molC.eq\f(mM－n－2,M)mol D.eq\f(mM－n＋2,M)molD[R2－的质子数(M－n)→R2－的电子数(M－n＋2)→mgR2－的电子的物质的量为eq\f(m,M)(M－n＋2)mol。](1)若R2－有18个电子，则元素R是________(填名称)元素。(2)mgR的氢化物(H2R)分子中含有质子的物质的量为________mol。[答案](1)硫(2)eq\f(m,M＋2)(M－n＋2)1．我国科学家首次人工合成并鉴别出了两种新核素，其中一种新核素是eq\o\al(185,72)Hf(铪)，下列关于eq\o\al(185,72)Hf的说法中正确的是()A．是一种新元素B．原子核内有185个质子C．原子核内有185个中子D．原子核内中子数与质子数之差为41D[eq\o\al(185,72)Hf中质量数为185，质子数为72，中子数为185－72＝113。]2．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的ng氧化物中所含质子的物质的量是()A.eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)molB.eq\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)molD.eq\f(n,A)(A－N＋6)molA[本题考查了摩尔质量、质量数以及构成原子的粒子之间关系的有关计算。解决本题的关键在于理解摩尔质量、质量数概念并能灵活运用。化学变化中质子数、中子数均不变，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为A－N，二价R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO的物质的量为eq\f(n,16＋A)mol。1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子为eq\f(n,16＋A)(A－N＋8)mol。故B、C、D错误，A正确。]“三素一体”的比较元素核素同位素同素异形体本质质子数(核电荷数)相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的核素同种元素组成的不同单质范畴同类原子原子原子单质特性只有种类，没有个数化学反应中的最小微粒化学性质几乎完全相同，因质量数不同，某些物理性质不同组成元素相同，性质不同决定因素质子数(核电荷数)质子数、中子数质子数、中子数组成元素、分子结构举例H、C、O三种元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互为同位素O2与O3互为同素异形体模型认知——“三素一体”判断模板3．下列说法错误的是()A.eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子B.eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(42,20)Ca、石墨和金刚石均为同素异形体C.eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是不同的核素D．12C和14B[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，eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H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，其物理性质不同但化学性质却几乎完全相同；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，eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(42,20)Ca质子数均为20，中子数不同，它们互为同位素。]4．16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A．16O2与18O2互为同位素B．16O与18O核外电子排布方式不同C．通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化D．标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2均含0.1NA个氧原子D[同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，A项错误；16O和18O互为同位素，质子数相同，电子数相同，所以两者的核外电子排布方式相同，B项错误；16O和18O都是氧原子，而化学变化中的最小微粒是原子，所以化学变化不能实现16O和18O间的转化，C项错误；标准状况下，1.12L16O2和1.12L18O2的物质的量均为0.05mol，则所含氧原子数均为0.1mol，D项正确。]5．氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合为水，可得水分子的种数为________；可得相对分子质量不同的水分子有________种。[解析]氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O形成的H2O有以下6种：同理氢的同位素1H、2H、3H与氧的另两种同位素17O、18O形成的H2O也各有6种。故共有18种水分子。其相对分子质量范围为18至24的连续整数，共7种。[答案]1871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。4核素之间的转化不属于化学变化。1．核内有9个中子的氧原子符号可表示为()A.eq\o\al(9,8)OB.eq\o\al(8,9)OC.eq\o\al(17,8)OD.eq\o\al(16,8)O[答案]C2．简单原子的原子结构可用下图形象地表示其中表示质子或核外电子，表示中子，下列有关①②③的叙述正确的是()A．①②③互为同位素B．①②③属于不同的元素C．①②③是三种化学性质不同的粒子D．①②③具有相同的质量数A[由图示可知①表示eq\o\al(1,1)H，②表示eq\o\al(2,1)H，③表示eq\o\al(3,1)H，三者互为同位素，化学性质几乎完全相同。]3．最近，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．1.8g18O2气体的物质的量是0.05molB．0.1mol重氧水Heq\o\al(18,2)O所含的中子数约为6.02×1023C．0.2mol18O2气体的体积约为4.48LD．18O2气体的摩尔质量为36g·mol－1C[C项未指明标准状况条件，无法判断。]4．下列说法不正确的是()①质子数相同的粒子一定是同一元素②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子③电子数相同的粒子不一定是同种元素④一种元素不可以形成不同单质⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数A．②④⑤ B．①④⑤C．②③④ D．①②③④⑤[答案]B5．科学家们发现氢元素有三种同位素原子。(1)分别写出它们的名称：________、________、________。写出用于制造氢弹原料的同位素原子：________。(2)已知氯有2种常见同位素原子35Cl、37Cl，氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有________种。(3)质量相同的Heq\o\al(16,2)O和Deq\o\al(16,2)O所含质子数之比为________，中子数之比为________。[解析](2)氯化氢有：H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl；但H37Cl与T35Cl的相对分子质量相同，