2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第1章第1节第3课时核素解析

第3课时核素学习目标核心素养建构1．了解质量数的定义。2．了解原子的表示方法。3．了解核素和同位素的概念。4．能识别不同概念间的相互关系。[知识梳理]一、原子构成、质量数1．原子的构成(1)构成原子原子核质子相对质量为1，带一个单位正电荷中子相对质量为1，不带电荷核外电子带一个单位负电荷(2)原子的表示方法质量数←A核电荷数←ZX→元素符号，如3717Cl表示质量数为37、核电荷数为17的氯原子。2．质量数(1)质量数质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，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即为质量数，用符号A表示。(2)两个关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(质量关系)。②原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(数量关系)。二、核素、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)氢的三种核素原子符号(AZX)原子名称氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)11H氕1021H或D氘1131H或T氚12【自主思考】1．所有原子的原子核内都有质子和中子吗？提示不一定。原子核中一定含有质子，但不一定有中子，如11H中只有质子没有中子。2．同位素(1)定义：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；如11H、21H(D)、31H(T)之间互称为同位素。(2)特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。(3)几种重要核素的用途：146C在考古工作中用于测定文物的年代；23592U用于制造原子弹、核发电；21H、31H用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于育种、治疗肿瘤等。【自主思考】2．质子数相同而中子数不同的微粒一定互为同位素吗？提示同位素是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，而微粒包括原子、分子、离子等，如NH＋4和Na＋都有11个质子，显然不能称为同位素。[效果自测]1．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()(4)不同元素的核素的质量数一定不同()(5)146C和147N互为同位素()(6)23592U与23892U是同一种核素()(7)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)×(5)×(6)×(7)×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__________。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。答案(1)6(2)63Li73Li(3)2311Na2412Mg探究一、元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系【合作交流】1．质子数相同的微粒一定属于同一种元素吗？提示微粒的种类包括分子、原子、离子、质子、中子、电子等，而质子数相同的原子才属于同一种元素，质子数相同的微粒(如Ne和H2O都含有10个质子)不一定属于同一种元素。2．一种元素可以有多种核素，决定核素的微粒是什么？如何判断不同核素是否属于同位素？提示核电荷数(质子数)决定了元素，只有确定了质子数和中子数才能确定核素；同位素属于同种元素，其质子数一定相同，故不同核素中，质子数相同的核素属于同位素。3．同位素在周期表中位于同一位置，那么在周期表中位于同一位置的元素一定为同位素吗？提示不一定。因为同位素的质子数(原子序数)相同，所以在周期表中位于同一位置；但在周期表中位于同一位置的镧系和锕系元素，因其质子数不同，不属于同种元素，不属于同位素。4．16O与18O互为同位素，O2与O3互为同素异形体，同位素与同素异形体有什么区别？提示(1)意义不同，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之间的互称；而同素异形体是指同一元素形成的不同单质。(2)所指对象不同，同位素指的是原子，而同素异形体指的是单质。【点拨提升】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11H、21H、31H三种核素11H、21H、31H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。【典题例证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，11H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【学以致用1】重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()A.H2O与D2O互称同素异形体B.1H与D互称同位素C.氘(D)原子核外有1个电子D.1H182O与D162O的相对分子质量相同解析同素异形体必须是单质，A项错误；1H与D质子数相同，中子数不同，互称同位素，B项正确；氘(D)原子核内有一个质子，核外有1个电子，C项正确；1H182O与D162O的相对分子质量都是20，D项正确。答案A探究二、原子的构成及几个相对原子质量比较【合作交流】1．指出符号AZX＋cd＋e中各“字母”的含义，如X表示X元素的元素符号：A__________，Z__________，c__________，d________，e__________。提示X原子的质量数是AX原子的质子数是ZX元素的化合价是＋c价离子带有d个单位正电荷，一个离子中含有X原子的个数是e2．一个原子的质量为mg，一个126C原子的质量为ng，则该原子的相对原子质量是多少？提示12mn【点拨提升】1．构成原子的粒子及相互关系(1)构成原子的粒子(2)有关粒子间的关系①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)②质子数＝核电荷数＝中性原子的核外电子数③阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数④阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数2．原子的质量数与原子的相对原子质量及元素的相对原子质量的关系(1)区别原子的相对原子质量，是指该原子的真实质量与126C质量的112的比值，一般不是正整数；而原子的质量数是该原子内所有质子数和中子数的代数和，都是正整数。(2)联系如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对原子质量在数值上与原子的质量数相等。而元素的相对原子质量是由天然元素的各种同位素的相对原子质量与其在自然界中所占原子个数的百分数的积的加和得来的。数学表达式为Ar＝A1×a1%＋A2×a2%＋……。【典题例证2】某元素的一个原子形成的离子可表示为baXn－，下列说法正确的是()A.baXn－中含有的中子数为a＋bB.baXn－中含有的电子数为a－nC．X原子的质量数为a＋b＋nD．一个X原子的质量约为b6.02×1023g解析A项，中子数＝质量数－质子数＝b－a，A项错误；B项，该微粒的核外电子数＝核内质子数＋所带负电荷数＝a＋n，B项错误；C项，X原子的质量数为b，C项错误；D项，原子质量的数值为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常数值的比值，即一个X原子的质量约为b6.02×1023g，故D项正确。答案D【学以致用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.nA＋16(A－N＋8)molB.nA＋16(A－N＋10)molC．(A－N＋Z)molD.nA(A－N＋6)mol解析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，故R2＋的质量数为A，中子数N，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n16＋Amol。1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子为n16＋A(A－N＋8)mol。故B、C、D错误，A正确。答案A1．科学家于2000年发现了第116号元素(Lv)。下列有关质量数为293的Lv原子的描述错误的是()A．质子数为116B．中子数为177C．电子数为116D．该原子可表示为117116Lv解析116号元素原子的核电荷数＝质子数＝核外电子数＝116，该元素原子的中子数＝质量数－质子数＝293－116＝177，故A、B、C项正确；元素符号的左上角为质量数，该元素的质量数为293，故其正确的表示方法为293116Lv，D项错误。答案D2．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种解析质子数决定元素的种类，4019M、4019Q＋是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－。答案B3．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．②④⑤B．①④⑤C．②③④D．①②③④⑤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，①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，②正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na＋、Ne均为10电子微粒，③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，④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，⑤错误。答案B4.我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所形成的单质气体。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.1.8g18O形成的气体的物质的量是0.05molB.0.1mol重氧水H182O所含的中子数约为6.02×1023个C.0.2mol18O2气体的体积约为4.48LD.18O2气体的摩尔质量为36g·mol－1解析A中，1.8g18O所形成的气体为18O2，所以其物质的量为1.8g36g·mol－1＝0.05mol；B中，H182O中所含的中子数为18－8＝10，所以，0.1molH182O的中子数为(0.1×10)NA＝NA；C中，0.2mol18O2气体在标准状况下才能为4.48L；D中，18O2的摩尔质量为(18×2)g·mol－1＝36g·mol－1。答案C5．在63Li、147N、2311Na、2412Mg、73Li、146C中：(1)________和________互