1、第3课时核素目标导航1.了解质量数和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(X)(2)表示方法例如，C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；O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
2、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
3、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)C在考古工作中用于测定一些文物的年代。(2)H、H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：H、H、H是三种不同的
4、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)C和N互为同位素()(3)U与U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：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、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)LiLi(3)NaMg解析(1)H2、H2为分子不属于核素范畴。(2)Li、Li的质子数
5、相同，中子数不同，二者互为同位素。(3)Na和Mg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.H、H、H和H2是氢元素的四种不同粒子B.Ca和Ca、石墨和金刚石均为同素异形体C.H和H是不同的核素D12C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，H和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，同理，Ca和Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同
6、；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区别名称内容项目元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子的总称质子数、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形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元素相同、性质不同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数组成元素、结构举例H、C、O三种元素H、H、H三种核素H、H、H互称同位素O2与O3互为同素异形体2.联系特别提醒(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
7、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()AH2D2 B14N14CC16O17O 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
8、原子百分比计算出来的平均值C一个锑原子的质量与12C原子质量的的比值D锑元素的质量与12C原子质量的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质量的的比值。(2)计算公式原子的相对原子质量(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。计算公式Aa%Bb%Cc%其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量：a%、b%、
9、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，是元素的平均相对原子质量。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O15.99599.759%O16.9990.037%O17.9990.204%则氧元素的相对原子质量为15.99599.759%16.9990.037%17.9990.204%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
10、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 gB17O的相对原子质量约为17C氧元素的相对原子质量为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。1下列有关钯原子(Pd)的说法
11、错误的是()A原子序数为46 B质子数为46C电子数为46 D中子数为46答案D解析由Pd可知，钯的原子序数为46，核外电子数原子序数质子数46；核内中子数为1064660，D选项错误。2有六种微粒，它们分别是M、N、X、Q、Y2、Z，它们所属元素的种类为()A3种 B4种 C5种 D6种答案B解析质子数决定元素的种类，M、Q是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。3下列说法不正确的是()质子数相同的粒子一定是同一元素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，另一种是离子电子数相同的粒子不一定是同种元素一种元素不可以形成不同单质某元素的相对原子
12、质量取整数值就是质量数A BC D答案B解析质子数相同，一种是分子而另一种是原子时，则不是同一元素，如H2O、Ne，错误；质子数相同、电子数也相同的两种微粒，电性、电量必然相同，不可能一种是分子，另一种是离子，正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na、He均为10电子微粒，正确；一种元素可以形成不同的单质，如O2、O3，金刚石、石墨，红磷、白磷等，错误；由于绝大多数元素存在同位素，元素的相对原子质量不等于某同位素原子的相对原子质量，因此元素的相对原子质量取整数值也不一定是质量数，错误。4氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.96975.77%36.96624.23%
13、35.453中()A75.77%表示35Cl的质量分数B24.23%表示35Cl的丰度C35.453表示氯元素的相对原子质量D36.966表示37Cl的质量数答案C解析元素的相对原子质量是按该元素的各种天然同位素的相对原子质量和所占的丰度计算出的平均值。本题中34.969、36.966表示两种核素的相对原子质量，75.77%表示35Cl的丰度，24.23%表示37Cl的丰度。5在Li、N、Na、Mg、Li、C中：(1)_和_互为同位素。(2)_和_质量数相等，但不能互称同位素。答案(1)LiLi(2)NC解析质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故Li与Li互为同位素；N与C
14、质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素。基础过关题组1同位素及其性质1简单原子的原子结构可用下图形象地表示：其中“”表示质子或电子，“”表示中子，则下列有关的叙述正确的是()A互为同素异形体B互为同位素C是三种化学性质不同的粒子D具有相同的质量数答案B解析由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。2下列各组中属于同位素关系的是()A金刚石与石墨 BT2O与H2OC40K与39K D16O与16O2答案C解析A中金刚石与石墨都是碳元素形成的不同的单质，属于同素异形体；B中T2O与H2O是化合物；D中16O2是离子，16O与16O2的关系为
15、同一种元素形成的不同的微粒。C正确。3据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的He，每百吨He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以He的形式存在。下列说法正确的是()A.He原子核内含有4个质子B.He和He互为同位素C.He原子核内含有3个中子D.He的最外层电子数为2，所以He具有较强的金属性答案B解析原子的表示符号X，A表示质量数，Z表示质子数，所以可判断A、C错误；又He的最外层电子数为2，虽然少于8个，但属于稳定结构，因此D选项错误。4“玉兔”号月球车用作为热源材料。下列关于的说法正确的是()A. B. C. D. 答案D解析与的质子数不同，不能
16、互为同位素，A错误；与均是核素，不是单质，不能互为同素异形体，B错误；与的质子数不同，属于不同的元素，不可能具有完全相同的化学性质，C错误；与的质子数相同，具有相同的最外层电子数，D正确。5下列说法正确的是()A有H、D、T与16O、17O、18O构成的过氧化氢分子的相对分子质量有36个BH2、D2、T2互为同素异形体CH2、D2、T2在相同条件下的密度比为123D氕、氘发生核聚变反应成其他元素，属于化学变化答案C解析 H、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种；16O、17O、18O组合16O2、17O2、18O2、16O17O、16O18O、17O18O共6种，构成的过氧化氢分
17、子共有6636个，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的过氧化氢分子的相对分子质量个数小于36个，A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属于一种物质，B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比，为246123，C正确；氕、氘发生核聚变成其他元素，属于核反应，不是化学变化，D错误。6下列说法正确的是()A同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同B任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的C钠原子失去一个电子后，它的电子数与氖原子相同，所以变成氖原子D.Ar、K、Ca的质量数相同，所以它们互为同位素答案A解析元素的化学性质是由其核外电子排布决定的
18、，故同一元素各核素的化学性质几乎完全相同；一般来说，元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的，但也有特殊情况，如H；钠原子失去一个电子后，它的核外电子数虽与氖原子相同，但质子数仍为11，与氖原子不同；同位素是指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子的互称。7金属钛有“生物金属”之称。下列有关Ti和Ti的说法正确的是()A.Ti和Ti原子中均含有22个中子B.Ti和Ti在周期表中位置相同，都在第4纵行C.Ti和Ti的物理性质相同D.Ti和Ti为同一核素答案B解析中子数质量数质子数，则Ti原子中的中子数为482226，Ti原子中的中子数为502228，A错误；Ti和Ti的质子数相同，所以
19、是同一种元素，在周期表中的位置相同。与22最接近的0族元素原子序数是18(第三周期，Ar)，由于22184，则22号元素Ti位于第四周期第4纵行，B正确；Ti和Ti互为同位素，同位素的物理性质不同，化学性质相同，C错误；核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，由于Ti和Ti各有一定数目的质子和中子，因此是两种不同的核素，D错误。题组2原子组成及其关系的判断8已知R2核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2中含有电子的物质的量为()A.mol B.molC.mol D.mol答案C解析R2核外电子数为(AN2)，m g R2的物质的量为 mol，m g R2中含有电子的物质的
20、量为(AN2)mol。9(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11型化合物的相对分子质量是_。答案(1)810O(2)21(3)114解析(1)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。(2)B元素质子数是18119，质量数为40，该元素原子的中子数为401921。(3)两元素形成11型化合物是K2O2，其相对分子质量是402172114。能力提
21、升10现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：(1)其中，它们分属_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为_，_。(2)质量数相等的粒子为_、_、_(可填满，也可不填满)。答案(1)7331H、2H、3H234U、235U、238U(2)40K、40Ca14N、14C1H、1H解析本题考查元素、核素、同位素的相互关系，解决本题的关键在于理解并能灵活运用所学知识。(1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素，1H和1H是同一种核素的不同粒子，
22、1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为同位素。234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也可为同位素。(2)是为“质量数相等的粒子”，而非“质量数相等的原子”，否则：1H和1H不为答案。11用X表示原子：(1)中性原子的中子数N_。(2)AXn共有x个电子，则该阳离子的中子数N_。(3)AXn共有x个电子，则该阴离子的中子数N_。(4)12C16O2分子中的中子数N_。(5)A2原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2所含电子的物质的量为_。答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn(4)22(5)mol解析根据“质子数中子数质量数”的关系，(1)NAZ。(2)AXn
23、共有x个电子，中性原子X的电子数为xn，则NAxn。(3)AXn共有x个电子，中性原子X的电子数为xn，则NAxn。(4)12C16O2分子中的中子数为68822。(5)A2所含电子数为mx2，则n g A2所含电子的物质的量为mol。拓展探究12近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的Fe原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到，这6个原子中有4个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题：(1)Fe原子的核内中子数为_，该原子的核外电子数为_。(2)以下关于Fe的叙述正确的是_(填字母)。A.Fe与Fe是两种核素B科学家获得了一种新元素C.Fe的衰变不是化学变化D这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe(3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是_。答案(1)1926(2)AC(3)Fe与Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同解析(1)Fe的中子数质量数质子数452619，电子数质子数26。(2)Fe与Fe的质子数相同，属同一元素Fe元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe元素不是一种新元素，Fe衰变放出两个质子后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质的。
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