同位素质量数质子数中子数相互关系

【20】了解原子的组成及同位素的概念。掌握原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。1．原子的组成原子（X）（1）原子一般表示为：X的形式。A代表质量数，Z代表质子数，X代表元素符号。它们间如下关系：质量数（A）=质子数（Z）中子数（N）原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数（2）质量数：是将原子核内所有的质子和中子的相对质量取近似整数值之和。由于电子质量很小，可忽略不计，因此质量数可以近似表示相对原子质量的大小。（3）氢原子（11H）中只有质子而无中子，这在所有原子中是绝无仅有的。2．同位素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，大多数元素都存在着同位素原子。同一元素的不同同位素质量数不同，核外电子数相同，化学性质相同；同位素的不同原子构成的单质是化学性质几乎相同的不同单质；同位素构成的化合物是不同的化合物。例如H2O、D2O、T2O的物理性质不同，化学性质几乎完全相同。天然存在的各种物质中同一元素的几种同位素的原子个数百分比是恒定不变的。要注意元素与同位素的区别与联系：元素属于宏观概念，对同类原子而言，既有游离态，又有化合态。同位素属于微观概念，对某种元素的原子而言，因同位素的存在，所以原子的种类多于元素的种类。例1核磁共振（NMR）技术已广泛应用于复杂分子结构的测定和医学诊断等高科技领域。已知只有质子数或中子数为奇数的原子核有NMR现象。试判断下列哪组原子均可产生NMR现象（）A．B．C．元素周期表中VA族所有元素的原子D．元素周期表中第1周期所有元素的原子【解析】同位素原子的中子数=质量数-质子数，质子数等于原子序数，也等于原子核外电子数。质子数等于8，为偶数，不符合，即可否定A。中子数=27-13=14，为偶数，不符合，即可否定B。元素周期表中第1周期氦元素的质子数是2，为偶数，不符合，即可否定D。【答案】C【点评】本题主要考查原子结构、物质组成相关的问题，原子结构问题一直是高考的热点，在平时学习中要引起重视。例232He可以作为核聚变材料。下列关于32He的叙述正确的是（）A．32He和31H互为同位素 B．32He原子核内中子数为2 C．32He原子核外电子数为2D．32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子【解析】同位素它反映的是同种元素的不同原子间的关系，只有质子数相同而中子数不同的原子才是同位素，A选项两原子质子数不同，不能互为同位素。同位素原子的中子数=质量数-质子数，32He原子核内中子数为3-2=1，B不正确。原子核外电子数等于质子数，32He原子核外电子数为2，C正确。32He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子，D正确。【答案】C【点评】考查原子结构问题，属于高考热点。例3下列离子中，所带电荷数与该离子的核外电子层数相等的是（）A．A3B．Mg2C．Be2D．H【解析】A3所带电荷数为3，核外电子层数为2，两者不相等；Mg2所带电荷数为2，核外电子层数为2，两者相等；Be2所带电荷数为2，核外电子层数为1，两者不相等；H所带电荷数为1，核外已经没有电子。【答案】B【点评】考查微粒结构问题，要注意一般情况下，同一元素离子和原子的核外电子层数是不同的，在短周期元素中，阳离子要比同元素原子少一个电子层，如Mg2比Mg原子少一个电子层，阴离子与同元素原子电子层数相同，如S2-与S原子电子层数都是3。有关粒子质量数、质子数、中子数和核电荷数的关系是高考的热点，但此类题目比较简单，同学们很容易掌握。核素、同位素的概念比较抽象，也是高考的热点，现重点介绍如下：核素：具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素，H、H、H各为一种核素。同位素：同一元素的不同核素之间互称为同位素，如H、H、H三种核素均是氢的同位素。同位素是同一元素的不同原子之间的互称，因此，同位素又称为同位素原子；同位素原子间质子数相同，中子数、质量数不同。同位素是同种元素的不同种原子；同素异形体是同种元素构成的不同种单质。说明：（1）同一元素的各种同位素虽然质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同。（2）同位素的不同原子（即核素）构成的单质（或化合物）是化学性质几乎相同而物理性质不同的不同种单质（或化合物）。（3）天然存在的某种元素里，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。（4）使用同一元素符号。（5）在周期表中处于同一位置。如：氢有三种同位素：氕（H）、氘（H或D）、氚（H或T）。H、D、T是氢元素的三种不同核素，三者互称同位素，H2O，D2O，T2O均是氢元素和氧元素组成的，它们的化学性质相同，但物理性质不同。因此，水和重水、超重水是不同的物质，大量混和时为混和物。（6）几种元素的同位素：H的三种同位素：H、H（D）、H（T），其中H、H是制造氢弹的材料。U的三种同位素：U、U、U、其中U是造原子弹及核反应堆材料。C的三种同位素：C、C、C，其中C是相对原子质量的标准原子，阿佛加德罗常数也是以12克该原子的质量做标准的。1．原计划实现全球卫星通讯需发射77颗卫星，这与铱（Ir）元素的原子核外电子数恰好相等，因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素是，则其核内的中子数是（）A．77

B．114

C．191

D．268答案：B提示：原子中各粒子间的数量关系：质子数＋中子数＝质量数。同位素的191指该同位素原子的质量数，77指其核内的质子数，故中子数（N）＝191－77＝114，所以选项B正确。2．13C—NMR（核磁共振）、15N—NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，KurtWüthrich等人为此获得最新年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是（）A13C与15N有相同的中子数B13C与C60互为同素异形体C15N与14N互为同位素D15N的核外电子数与中子数相同答案：C提示：13C与14N、15N是原子组成符号的简略表示，它只表示出了质量数，如果元素符号相同，则互为同位素，故C是正确的。C60表示的是碳的一种最新发生的单质，它与碳的其它单质，如金刚石、石墨等互为同素异形体。13C与15N质量数相差2而质子数却相差1，两者的中子数肯定不相同；15N有7个质子，核外应有7个电子，与8个中子不相同。所以A、B、D的叙述都是错的。3．我国的“神州五号”载人飞船已发射成功，“嫦娥”探月工程已正式启动。据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的32He，每百吨32He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42He的形式存在。下列说法正确的是（） A42He原子核内含有4个质子B32He和42He互为同位素 C32He原子核内含有3个中子D42He的最外层电子数为2，所以42He具有较强的金属性答案：B提示：弄清原子组成符号的意义，元素符号相同而质量数不同则为同一元素中的不同核素，它们互为同位素。42He只有2个质子，核外只有一个电子层，只有2个电子；32He只有1个中子，He是稀有气体。故只有B说法正确。4．若用代表一个中性原子中核外的电子数，代表此原子的原子核内的质子数，代表原子的原子核内的中子数，则对的原子来说（）A＝90＝90=234B＝90＝90＝144C＝144＝144=90D＝234＝234＝324答案：B提示：对于中性原子，＝，A＝＋，该原子中＝234－90＝144，应选B。5．两种微粒的质子数、电子数均相等，它们不可能是（）A一种阳离子和一种阴离子