高中化学鲁科版第一章原子结构与元素周期律单元测试 第1章第1节原子结构

第1节原子结构第1课时原子核核素eq\a\vs4\al(,1.了解原子的结构。,2.知道质量数和\o\al(A,Z)X的含义，掌握构成原子的各微粒间的关系。重点,3.了解元素、核素、同位素的含义。重点)原子的构成[基础·初探]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))对于一个确定的原子存在关系：核电荷数＝核内质子数＝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：eq\b\lc\\rc\(\a\vs4\al\co1(表示质量数——A,表示质子数——Z))eq\a\vs4\al(X)——表示元素符号如eq\o\al(37,17)Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。(1)原子中，质子数等于核外电子数，所以原子不显电性。()(2)任何微粒的核电荷数一定等于核外电子数。()(3)23Na＋的摩尔质量为23g。()(4)eq\o\al(35,17)Cl表示质子数为17，中子数为35的氯原子。()【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×[合作·探究][探究背景]已知有如下6种微粒：H216O、23Na＋、14NHeq\o\al(＋,4)、16O2－、16OH－、20Ne。[探究问题]1．上述6种微粒的电子数有什么关系？【提示】均为10e－微粒，故电子数相等。2．上述6种微粒的摩尔质量分别是多少？【提示】摩尔质量依次为18g·mol－1、23g·mol－1、18g·mol－1、16g·mol－1、17g·mol－1、20g·mol－1。3．等物质的量的23Na＋和20Ne所含中子数之比为多少？【提示】6∶5。[核心·突破]构成原子的微粒间的三种关系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。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，所以有：核电荷数＝质子数；对于原子：质子数＝核外电子数。【温馨提醒】1．任何微粒中，质量数＝质子数＋中子数，但质子数与核外电子数不一定相等。2．有质子的微粒不一定有中子，如eq\o\al(1,1)H；有质子的微粒不一定有电子，如H＋。3．质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如Ne和H2O。4．原子得到电子变为阴离子或失去电子变为阳离子，改变的是核外电子，由于电子质量可以忽略不计，所以简单离子的质量数与原子的质量数相等。[题组·冲关]题组1原子的表示方法1．对符号eq\o\al(A,Z)X的理解正确的是()A．X元素的一种原子的中子数为ZB．X元素的一种原子的质子数为AC．X元素的一种原子的质量数为ZD．X元素的一种原子的原子核内中子数为A－Z【答案】D2．已知R2＋离子核外有a个电子，它含有b个中子。表示R原子符号正确的是()\o\al(b,a)R \o\al(a＋b－2,a－2)R\o\al(a＋b＋2,a＋2)R \o\al(a＋b,a－2)R【解析】R2＋的核外电子数为a，则其核电荷数为a＋2，质量数＝质子数＋中子数＝a＋2＋b。【答案】C3．用符号表示下列原子：【导学号：96680000】(1)质子数为a，中子数为b的X原子____________________________。(2)质子数和中子数都为9的氟原子__________________________________。(3)中子数为2的氢原子____________。(4)中子数分别为8、9、10的氧原子____________。(5)质量数分别为35、37的氯原子____________。【解析】解答此题须明确eq\o\al(A,Z)X中各符号的含义。A—质量数，Z—质子数，X—元素符号。【答案】(1)eq\o\al(a＋b,a)X(2)eq\o\al(18,9)F(3)eq\o\al(3,1)H(4)eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O(5)eq\o\al(35,17)Cl、eq\o\al(37,17)Cl题组2构成原子或离子的微粒间数量关系\o\al(235,92)U是重要的核工业原料，在自然界的含量很低，它的浓缩一直为国际社会所关注。下面列出该原子核内中子数与核外电子数之差的数据正确的是()A．51 B．92C．143 D．235【解析】eq\o\al(235,92)U质子数为92，质量数为235，对于原子来说，核内的质子数等于核外的电子数，质量数等于质子数与中子数的和。所以原子核内中子数与核外的电子数的差为(235－92)－92＝51。【答案】A5．(2023·济南山师附中质检)下列粒子中，与NHeq\o\al(＋,4)具有相同质子数和电子数的是()A．OH－ B．F－C．Na＋ D．NH3【解析】NHeq\o\al(＋,4)的质子数和电子数分别是11、10。A、OH－的质子数和电子数分别是9、10，不相同，错误；B、F－的质子数和电子数分别是9、10，不相同，错误；C、Na＋的质子数和电子数分别是11、10，相同，正确；D、NH3的质子数和电子数分别是10、10，不相同，错误。【答案】C6．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()\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol\f(n,A＋16)(A－N＋10)molC．(A－N＋2)mol\f(n,A)(A－N＋6)mol【解析】质子、中子在化学变化中均不变化，故R原子的质量数为A，中子数为N，质子数为(A－N)。R2＋氧化物的化学式为RO，摩尔质量为(A＋16)g·mol－1，ngRO的物质的量为eq\f(n,A＋16)mol,1molRO中含质子(A－N＋8)mol，故ngRO中含质子eq\f(n,A＋16)(A－N＋8)mol。【答案】A7．用eq\o\al(A,Z)X表示原子：(1)中性原子的中子数：N＝________________________________________。(2)阳离子的中子数：AXn＋共有x个电子，则N＝______________________________________________。(3)阴离子的中子数：AXn－共有x个电子，则N＝____________________________________________。(4)中性分子或原子团的中子数：12C16O2分子中，N＝________。(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则ngA2－所含电子的物质的量为__mol。【解析】根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系可知：(1)N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的N为6＋8×2＝22。(5)A2－所含电子数为m－x＋2，则ngA2－所含电子的物质的量为n(m－x＋2)/m。【答案】(1)A－Z(2)A－x－n(3)A－x＋n(4)22(5)n(m－x＋2)/m【易错提醒】原子或离子中的电性关系核素[基础·初探]1．元素：具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。2．核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。3．同位素：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名称氢重氢超重氢符号HDT质子数111中子数0124.几种重要的核素(1)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；考古中常测量eq\o\al(14,)6C的数量来推断生物体的存在年代。(2)制造氢弹的原料为eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。(3)核反应堆的燃料是eq\o\al(235,92)U。原子核一定是由质子和中子构成的吗？举例说明。【提示】不一定。例如eq\o\al(1,1)H中没有中子。[合作·探究][探究背景]有①eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O②H2O、D2O③S6、S8、S12④H、D、T四组微粒或物质。[探究问题]1．互为同位素的是哪组？共有几种核素？【提示】①④62．互为同素异形体的是哪组？【提示】③3．上述各组微粒或物质中共含几种元素？【提示】3[核心·突破]元素、核素、同位素、同素异形体之间的区别和联系1．区别名称内容项目元素核素同位素同素异形体概念质子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形成的不同单质范围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由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同由一种元素组成，可独立存在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、N三种元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种元素eq\o\al(234,92)U、eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(238,92)U、互为同位素石墨与金刚石2.联系【温馨提醒】1．一种元素可以有若干种不同的核素，也可以只有一种核素，有多少种核素，就有多少种原子。2．核素、同位素都是原子，1H、2H、3H属同类原子，但不是同种原子。3．同位素是同一种元素的不同核素之间的互相称谓，不指具体原子，如eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O互称同位素。4．同一元素的各种核素化学性质基本相同，物理性质有一定差别。[题组·冲关]题组1同位素1．下列微粒中，互为同位素的是()A．D2O和H2O \o\al(40,19)X和eq\o\al(40,20)X\o\al(126,52)Y和eq\o\al(128,52)Y D．O2和O3【解析】同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素。A项中两物质均为化合物，D项中两物质均为单质，B项中eq\o\al(40,19)X和eq\o\al(40,20)X的质子数不同，是两种不同元素的原子，故只有C项符合题意。【答案】C2．(2023·上海高考)230Th和232Th是钍的两种同位素，232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是()【导学号：96680001】A．Th元素的质量数是232B．Th元素的相对原子质量是231C．232Th转换成233U是化学变化D．230Th和232Th的化学性质相同【解析】232Th、230Th的质量数分别是232、230，A项错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量与百分含量求得的平均值，B项错误；同位素的物理性质可以不同，但化学性质相同，D项正确；化学变化是生成新物质的变化，原子不变，而C项的原子发生变化。【答案】D3．(2023·郑州高一检测)钛(Ti)元素的同位素有eq\o\al(46,22)Ti、eq\o\al(47,22)Ti、eq\o\al(48,22)Ti、eq\o\al(49,22)Ti、eq\o\al(50,22)Ti，下列说法中不正确的是()A．上述同位素中，Ti原子核中的中子数不可能是30B．题述中包括5种钛元素，且质子数都是22C．题述中包括5种钛原子，即钛的5种核素D．钛的相对原子质量不可能为46，也不可能为50【解析】eq\o\al(46,22)Ti、eq\o\al(47,22)Ti、eq\o\al(48,22)Ti、eq\o\al(49,22)Ti、eq\o\al(50,22)Ti是5种具有一定数目的质子(均为22)和一定数目的中子(分别是24、25、26、27、28)的原子，它们是5种核素。我们所说的相对原子质量，是按各种天然同位素原子所占的一定百分比算出来的平均值，故钛的相对原子质量应介于46和50之间。【答案】B4．(2023·宜昌高一检测)已知碳有两种常见的同位素12C、13C；氧也有常见的三种同位素16O、17O、18O。由这5种粒子构成的二氧化碳分子中，其相对分子质量最多可能有()A．6种 B．10种C．11种 D．12种【解析】从相对分子质量来看，这些原子构成的二氧化碳分子中相对分子质量最大的是13＋18＋18＝49，最小的是12＋16＋16＝44，所以相对分子质量最多有49－44＋1＝6种。【答案】A5．请将下列核素与其用途连线。①eq\o\al(12,6)C a．考古中推断生物体的存在年代②eq\o\al(14,6)C b．核反应堆的燃料③eq\o\al(3,1)H c．相对原子质量的标准原子④eq\o\al(235,92)U d．同位素示踪⑤eq\o\al(32,15)P e．制造氢弹【答案】①—c②—a③—e④—b⑤—d题组2元素、核素、同位素、同素异形体比较6．(2023·沈阳高一检测)科学家发现C60后，近年又合成了许多球形分子(富勒烯)，如C50、C70、C120、C540等，它们互称为()A．同种物质 B．同种核素C．同素异形体 D．同位素【解析】结构和性质完全相同的是同一种物质；由同一元素形成的不同单质称为同素异形体；核素是指具有确定数目质子和中子的原子；质子数相同中子数不同的原子互称同位素。C50、C70、C120、C540等物质都是由碳元素组成的单质，是同素异形体。【答案】C7．下列说法正确的是()A．H2O分子和NH3分子具有相同数目的质子总数，故属于同种元素B．18O和16O互为同位素C．Heq\o\al(18,2)O和Heq\o\al(16,2)O属于同素异形体D．对人体有害的氡的放射性同位素eq\o\al(222,86)Rn，其原子中的质子数为136【解析】水分子和氨气分子属于化合物，不是元素，A不正确；18O和16O的质子数相同而中子数不同，二者互为同位素，B正确；由同一种元素的形成的不同单质互为同素异形体，水是化合物，C不正确；在表示原子构成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，则氡的放射性同位素eq\o\al(222,86)Rn，其原子中的质子数为86，D不正确。【答案】B8．简单原子的原子结构可用如图的表示方法来形象表示，其中●表示质子或电子，○表示中子。则下列有关①②③的叙述中正确的是()【导学号：96680002】A．①、②、③互为同位素B．①、②、③互为同素异形体C．①、②、③是三种化学性质不同的粒子D．①、②、③具有相同的质量数【解析】①表示核内1个质子，核外1个电子，②表示核内1个质子和1个中子，核外1个电子，③表示核内1个质子和2个中子，核外1个电子，三种原子的质子数相同，核外电子数相同，质量数不同，化学性质基本相同，所以互称为同位素。【答案】A9．选择合适的序号填空。A．O2、O3、O4 \o\al(40,20)Ca和eq\o\al(40,18)ArC．Fe2＋、Fe3＋ D．氕、氘、氚E．H2O、D2O、T2OF．金刚石、石墨G．Na、Na＋(1)属于同位素的是________。(2)属于同素异形体的是________。(3)质量数相同的原子是________。(4)属于同种元素的不同离子的是________。【解析】(1)同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素，选D。(2)同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，选A、F。(3)eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(40,18)Ar两种原子，质量数都是40。(4)Fe2＋、Fe3＋是铁元素带有2个单位正电荷和3个单位正电荷的不同离子。【答案】(1)D(2)A、F(3)B(4)C【误区警示】同位素与同素异形体判断关键1弄清两者的范畴：同位素是指原子间，而同素异形体是指单质之间。2同位素原子的电子数、质子数、化学性质相同，中子数、质量数不同。学业分层测评(一)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．(2023·滨州高一检测)锎是锕系中的一种元素，1mg锎(eq\o\al(252,98)Cf)每秒钟约能释放出×109个中子，在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是()\o\al(252,98)Cf的摩尔质量为252\o\al(252,98)Cf和eq\o\al(254,98)Cf互为同位素\o\al(252,98)Cf中，质子数和电子数均为98\o\al(252,98)Cf的中子数与质子数之差为56【解析】eq\o\al(252,98)Cf的摩尔质量为252g·mol－1，A错误。eq\o\al(252,98)Cf与eq\o\al(254,98)Cf互为同位素，B正确。eq\o\al(252,98)Cf原子中，质子数和电子数相等，均为98，C正确。eq\o\al(252,98)Cf的中子数与质子数之差为(252－98)－98＝56，D正确。【答案】A2．关于微粒eq\o\al(37,17)X－，下列说法正确的是()A．该微粒的中子数为17B．该微粒的核外电子数为17C．该微粒的中子数为20D．该微粒的质子数为37【解析】eq\o\al(37,17)X－表示质子数为17，中子数为20，核外电子数为18的氯离子，故C项正确。【答案】C3．(2023·武汉高一检测)据新华社报道，我国科学家首次合成一种新核素镅(95Am)－235，这种新核素同铀(92U)－235比较，下列叙述正确的是()A．具有相同的质子数B．原子核中具有相同的中子数C．具有相同的质量数D．原子核外电子总数相同【解析】新核素镅的质子数是95，铀的质子数是92，A错误；新核素镅的中子数是235－95＝140，铀的中子数是235－92＝143，B错误；质量数相同都是235，C正确；原子序数不同，则核外电子数也不同，D错误。【答案】C4．科学家发现两种粒子：第一种是由四个中子构成的粒子；第二种是由四个氧原子构成的分子。下列关于这两种粒子的说法不正确的是()A．“四中子”不显电性B．“四中子”的质量数为4C．第二种粒子是氧元素的另一种同位素D．第二种粒子的化学式为O4【解析】中子是不带电的微粒，所以“四中子”不显电性，A选项正确；根据质量数与中子数、质子数的关系知“四中子”质量数为4，B选项正确；四个氧原子构成的分子是一种氧单质，化学式为O4，D选项正确，C选项错误。【答案】C5．aR3－和bMn＋的核外电子数相等，则a值等于()A．b＋n＋3 B．b＋n－3C．b－n＋3 D．b－n－3【解析】aR3－的核外电子数为a＋3，bMn＋的核外电子数为b－n，由题意知：a＋3＝b－n，则a＝b－n－3。【答案】D6．(2023·海南高考)重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()【导学号：96680003】A．氘(D)原子核外有1个电子B．1H与D互称同位素C．H2O与D2O互称同素异形体D．1Heq\o\al(18,2)O与Deq\o\al(16,2)O的相对分子质量相同【解析】氘(eq\o\al(2,1)H)是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A项、B项正确；由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体，C项错误；1Heq\o\al(18,2)O与Deq\o\al(16,2)O的相对分子质量均为20，D项正确。【答案】C7．下列说法错误的是()\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、H＋和H2是氢元素的五种不同粒子B．石墨和金刚石互为同位素，化学性质相似\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是不同的核素D．12C和14C互为同位素，两者化学性质几乎完全相同【解析】同位素是指质子数相同、中子数不同的同种元素的不同核素(原子)，而石墨、金刚石是由碳元素组成的两种不同的单质。石墨和金刚石组成元素相同，结构不同，二者互为同素异形体。在组成和结构上，同位素之间的差别仅是核内中子数不同，中子呈电中性，中子数的大小对原子化学性质的影响非常小，因此同位素的化学性质几乎完全相同。【答案】B8．(2023·石家庄高一检测)对于符号：35Cl和37Cl、H2和D2、1Heq\o\al(16,2)O和2Heq\o\al(18,2)O。下列有关说法正确的是()A．35Cl和37Cl互称为同素异形体B．H2和D2是氢元素的两种同位素C．35和37表示的是质量数D．1Heq\o\al(16,2)O和2Heq\o\al(18,2)O表示同一种水分子【解析】35Cl和37Cl是不同种原子，是氯元素的两种同位素，A错。H2和D2是单质，B错。1Heq\o\al(16,2)O由2个普通氢原子(1H)和1个16O原子构成，其质量数之和为18；而2Heq\o\al(18,2)O由2个重氢原子(2H)和1个18O原子构成，其质量数之和为22，显然是不同种水分子，D错。【答案】C9．(2023·合肥质检)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()\o\al(b,a)Xn－含有的中子数为a＋b\o\al(b,a)Xn－含有的电子数为a－nC．X原子的质量数为a＋b＋nD．X原子的质量约为eq\f(b,×1023)g【解析】中子数等于质量数减去质子数，为b－a，A项错误；该离子含有的电子数为a＋n，B项错误；质量数与核外电子数无关，所以X原子的质量数为b，C项错误。【答案】D10．用A.质子数、B.中子数、C.核外电子数，填写下列各空格(填代号)。(1)原子种类由________决定。(2)元素种类由________决定。(3)元素的同位素由________决定。(4)核素的相对原子质量由________决定。(5)简单离子(如Na＋)的电荷数由________决定。【答案】(1)AB(2)A(3)AB(4)AB(5)AC11．在eq\o\al(6,3)Li、eq\o\al(7,3)Li、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(24,12)Mg、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(14,7)N中：(1)________和________互为同位素；(2)________和________的质量数相等，但不能互称同位素；(3)________和________的中子数相等，但质子数不等，所以不是同一种元素。【解析】(1)6Li与7Li质子数相同，中子数不同；(2)14C与14N，质子数不同，不能互为同位素；(3)23Na与24Mg中子数相同，质子数不同。【答案】(1)eq\o\al(6,3)Lieq\o\al(7,3)Li(2)eq\o\al(14,6)Ceq\o\al(14,7)N(3)eq\o\al(23,11)Naeq\o\al(24,12)Mg12．有下列微粒：①eq\o\al(1,1)H；②eq\o\al(2,1)H；③eq\o\al(3,1)H；④16O；⑤18O；⑥12C；⑦14C；⑧40K；⑨40Ca。就以上9种微粒回答以下问题：(1)共含有______种核素，分为______种不同的元素。(2)互为同位素的是(填序号)______、______、______。(3)质量数相等的微粒是(填序号)______。(4)形成的水分子共有______种。【解析】一个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，不同的氢、氧原子构成不同的水分子，如1Heq\o\al(16,2)O、1Heq\o\al(18,2)O、2Heq\o\al(16,2)O、2Heq\o\al(18,2)O等为不同的水分子。【答案】(1)95(2)①②③④⑤⑥⑦(3)⑧⑨(4)12[能力提升]13．对于eq\o\al(A,Z)X和eq\o\al(A＋1,Z)X＋两种粒子，下列叙述正确的是()A．质子数一定相同，质量数和中子数一定不同B．化学性质几乎相同C．一定都由质子、中子、电子构成D．核电荷数、核外电子数一定相同【解析】本题考查了同种元素的不同原子与离子性质的比较及数量关系。eq\o\al(A,Z)X与eq\o\al(A＋1,Z)X＋的质子数相同，质量数不同，中子数也不同，A项正确；二者前者为原子，后者为离子，化学性质不同，B项错误；若X为氢元素，则可能无中子，C项错误；二者核电荷数相同，核外电子数不同，D项错误。【答案】A14．某元素的一种同位