第一章第一节原子结构与元素性质第一课时原子核核素（教师）

第一节原子结构与元素性质原子核核素目标导航目标导航学习目标1．通过对原子结构的学习掌握原子的内部结构，明确与原子有关的一些数量之间的关系，形成“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。2．了解一些特殊同位素的应用，激发学习兴趣，培养“科学态度与社会责任”的化学学科核心素养。知识精讲知识精讲知识点1、原子核1．原子及构成微粒原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(质子：带有一个单位正电荷,中子：不带电)),核外电子：带有一个单位负电荷))对于一个原子来说：核电荷数＝质子数＝核外电子数。2．质量数3．原子的表示方法一般用符号eq\o\al(A,Z)X表示，字母表示意义如下：【跟踪练习】1.有一种人造氢原子(可表示为H)的原子核中有3个中子，它可以结合成eq\o\al(4,1)H2分子。一个eq\o\al(4,1)H2分子中，下列微粒的个数不等于2的是()A．原子 B．质子C．中子 D．电子解析：C[eq\o\al(4,1)H2分子中含有2个H原子，A不符合题意；H原子核内质子数是1,1个eq\o\al(4,1)H2分子中含有2个H原子，因此其中所含质子数是2，B不符合题意；eq\o\al(4,1)H2分子中含有2个H原子，一个原子中含有3个中子，2个H原子中含有6个中子，中子个数不是2个，C符合题意；H原子核外有1个电子，分子中含有2个H原子，则共有2个电子，D不符合题意。]2.某微粒用eq\o\al(A,Z)Rn＋表示，下列关于该微粒的叙述正确的是()A．所含质子数＝Z－nB．摩尔质量为AC．所含核外电子数＝Z－nD．该微粒所带的正电荷数＝Z解析：C[在eq\o\al(A,Z)Rn＋中R左下角的字母表示原子的质子数，则微粒的质子数为Z，A错误；在eq\o\al(A,Z)Rn＋中R左下角的字母表示原子的质子数，左上角的字母表示质量数，则微粒质量数为A，B错误；eq\o\al(A,Z)Rn＋微粒的质子数为Z，核外电子数为Z－n，C正确；eq\o\al(A,Z)Rn＋微粒中右上角的字母表示离子的电荷数，电荷数为n，D错误。]3．由eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(18,8)O组成的11g水中，含有的中子的物质的量为()A．4.5mol B．5molC．5.5mol D．6mol解析：D[由eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(18,8)O组成的水的相对分子质量为22，1mol2Heq\o\al(18,2)O含12mol中子，故11g水中含有中子的物质的量为eq\f(11g,22g·mol－1)×12＝6mol。]知识点2、核素1．核素具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。2．同位素(1)定义：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。如氢元素的三种核素eq\o\al(1,1)Heq\o\al(2,1)Heq\o\al(3,1)H俗称－重氢超重氢符号HDT质子数111中子数012(2)分类：同位素分为稳定同位素和放射性同位素。放射性同位素最常见的应用是进行同位素示踪和用作放射源。3．几种重要的核素(1)eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H可用于制造氢弹。(2)eq\o\al(235,92)U是核反应堆的燃料。(3)作为相对原子质量和阿伏加德罗常数测定用的标准原子为eq\o\al(12,)6C。(4)能确定磷在植物中的作用部位的是eq\o\al(32,15)P。4．元素的相对原子质量元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。例如，氯元素有两种核素：eq\o\al(35,17)Cl，相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%；eq\o\al(37,17)Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。故氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。【跟踪练习】1．下面有关13C、15N叙述正确的是()A．13C与15N有相同的中子数B．13C60与12C60互为同素异形体C．13C与14C的性质完全相同D．14N与15N互为同位素解析：D[13C、15N的中子数分别为7、8，A错误；同素异形体是同一种元素形成的不同的单质，因排列方式而具有不同性质的单质，13C60与12C60的排列相同，B错误；13C与14C互为同位素，化学性质基本一样，物理性质不同，C错误；同位素是具有相同的质子数不同的中子数核素的互称，14N与15N质子数都是7，中子数分别为7、8，D正确。]2．230Th和232Th是钍的两种不同核素。下列有关Th的说法正确的是()A．230Th元素的质子数是230B．230Th比232Th的中子数少2C．它们互为同素异形体D．230Th和232Th的相互转化属于化学变化解析：B[230Th的质量数为230，Th元素的质子数小于230，A错误；230Th和232Th二者质子数相同，中子数差为(232－Z)－(230－Z)＝2，B正确；230Th和232Th是质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子，为同位素，C错误；230Th和232Th的相互转化属于核反应，D错误。]3．现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、14Neq\o\al(－,3)、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：(1)其中，含有________种元素，属于氢元素的核素有________种，属于铀元素的核素有________种，互为同位素的原子分别是______________，______________。(2)质量数相等的原子为________，________。(3)0.1mol14Neq\o\al(－,3)中共含________mol中子，含________个电子。解析：(1)共有7种元素，氢元素中有1H、2H、3H三种核素，铀元素有234U、235U、238U三种核素，上述三种氢原子、三种铀原子各自互为同位素。(2)质量数相等的原子有：40K与40Ca,14N与14C。(3)每个14Neq\o\al(－,3)中含质子数为7×3＝21个，中子数为(14－7)×3＝21个，电子数为22个，则0.1mol14Neq\o\al(－,3)含2.1mol中子，含2.2NA个电子。[答案](1)7331H、2H、3H234U、235U、238U(2)40K与40Ca14N与14C(3)2.12.2NA归纳总结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质量数。2．电性关系微粒等量关系不等量关系原子质子数＝核外电子数－阳离子核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数质子数>核外电子数阴离子核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数质子数<核外电子数元素、核素、同位素及同素异形体的比较区别2．联系课后练习原子核核素（基础练习）1．某元素的一个原子形成的离子可表示为eq\o\al(b,a)Xn－，下列说法正确的是()A．eq\o\al(b,a)Xn－中含有的中子数为a＋bB．eq\o\al(b,a)Xn－中含有的电子数为a－nC．X原子的质量数为a＋b＋nD．一个eq\o\al(b,a)X原子的质量约为eq\f(b,6.02×1023)g解析:D[题给微粒的中子数＝质量数－质子数＝b－a，A项错误；题给微粒的核外电子数＝核内质子数＋所带负电荷数＝a＋n，B项错误；X原子的质量数为b，C项错误。]2．假设R元素没有同位素，R原子的质量数为A，Rm－的核外电子数为x，则WgRm－所含中子的物质的量为()A．(A－x＋m)mol B．(A－x－m)molC．eq\f(W,A)(A－x＋m)mol D．eq\f(W,A)(A－x－m)mol解析：C[Rm－的核外电子数为x，则R原子的质子数是x－m。因此R的中子数是A－x＋m，所以WgRm－所含中子的物质的量为eq\f(W,A)×(A－x＋m)mol，C项正确。]3.“玉兔二号”月球车顺利完成第十五月昼的科学探测工作，进入月夜休眠。月球车一般用eq\o\al(238,94)Pu作为热源材料。下列关于eq\o\al(238,94)Pu的说法正确的是()A．eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U互为同位素B．eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu互为同素异形体C．eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U具有完全相同的化学性质D．eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu具有相同的最外层电子数解析：D[A项，eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U的质子数不同，不是同种元素，A项错误；eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu互为同位素，B项错误；eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(238,92)U不属于同种元素，化学性质不同，C项错误；eq\o\al(238,94)Pu与eq\o\al(239,94)Pu为同种元素，核外电子排布相同，最外层电子数相同，D项正确。]4.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微粒B．eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(42,20)Ca、金刚石和石墨分别互为同位素C．eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是不同的两种核素D．eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(14,6)C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同解析：B[eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、H＋和H2分别表示：质子数为1中子数为0的氢原子、质子数为1中子数为1的氢原子、带一个单位正电荷的氢离子、氢气单质，属于氢元素的四种不同微粒，故A正确；eq\o\al(42,20)Ca和eq\o\al(40,20)Ca是同种元素的不同原子，互为同位素，石墨和金刚石为碳元素的不同单质，互为同素异形体，故B错误；eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H的质子数相同，中子数不同，互为同位素，是不同核素，故C正确；eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(14,6)C质子数都为6，中子数不同，互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同，故D正确。]5．门捷列夫曾经说过：“从积累的事实得出结论就是理论；而理论使我们能够预见事实。”2016年IUPAC确认了四种新元素，其中一种为Mc，中文名为“镆”。元素Mc可由反应：eq\o\al(243,95)Am＋eq\o\al(41,20)Ca=eq\o\al(281,115)Mc＋3eq\o\al(1,0)n得到。下列有关说法正确的是()A．Mc元素的质子数为115B．287Mc与288Mc互为同素异形体C．eq\o\al(41,20)Ca原子的中子数为20D．Am元素的相对原子质量为243解析：A[eq\o\al(281,115)Mc质子数为115，质量数为281，A正确；287Mc与288Mc互为同位素，B错误；eq\o\al(41,20)Ca原子的中子数为41－20＝21，C错误；243Am的质量数为243，D错误。]6．钷(Pm)广泛用于量规、光电池等。eq\o\al(147,61)Pm的最外层电子数是2，下列说法不正确的是()A．Pm的原子核外有61个电子B．eq\o\al(147,61)Pm与eq\o\al(145,61)Pm互为同位素C．Pm属于金属元素D．eq\o\al(147,61)Pm的中子数与电子数之差为86解析：D[原子的质子数等于核外电子数，故Pm的原子核外有61个电子，A正确；eq\o\al(147,61)Pm与eq\o\al(145,61)Pm的质子数相同、中子数不同，故互为同位素，B正确；根据Pm元素名称可知属于金属元素，C正确；eq\o\al(147,61)Pm的中子数与电子数之差为147－61－61＝25，D错误。]7．英国物理学家卢瑟福领导的科研小组在1911年通过α粒子散射实验提出了新的原子结构模型，标志着人类对原子结构的认识进入了新阶段。(1)卢瑟福团队用到α粒子(eq\o\al(4,2)He2＋)来轰击金箔，该化学符号中4代表的含义是________；在1～18号元素中，最外层电子数与氦原子相等的元素是________。(2)氦元素在自然界中仅有3He和4He两种原子，它们具有相同的________。A．质子数 B．中子数C．物理性质 D．化学性质表中是来自文献当中关于氦元素的相关记载，其中的“99.999863%”表示的是________，“4.002602”表示的是________。3He3.0160100.000137%4He4.00260399.999863%平均4.002602(3)关于α粒子散射实验现象的记载如下：①的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，②的α粒子发生偏转，③的α粒子甚至被直接反弹回去。①②③三处空格分别为________。A．绝大多数极少数个别B．个别极少数绝大多数C．几乎半数几乎半数个别D．个别几乎半数几乎半数通过该试验，卢瑟福得出了________模型。解析：(1)质量数Be和Mg(2)AD丰度He元素的相对原子质量(3)A核式原子能力提升8．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则ng它的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＋2)molD．eq\f(n,A)(A－N＋6)mol解析：A[质子、中子在化学变化中均不变化，故R原子的质量数为A，中