考点22核素与同位素

考点22核素与同位素【知识梳理】一、核素1．氢元素的三种核素氢元素的原子核原子名称原子符号(eq\o\al(A,Z)X)质子数(Z)中子数(N)10氕eq\o\al(1,1)H11氘eq\o\al(2,1)H或D12氚eq\o\al(3,1)H或T2.核素与同位素(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。(2)同位素：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。如eq\o\al(1,1)H、D、T互称为同位素。(3)核素(原子)符号：质量数为A、质子数为Z的核素(原子)表示为eq\o\al(A,Z)X。(4)同位素的特征：①同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；物理性质略有差异。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。(5)同位素的用途：①eq\o\al(14,6)C在考古工作中用于测定一些文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氢弹。③利用放射性同位素释放的射线育种、给金属探伤、诊断和治疗疾病等。④利用18O作为示踪原子探究有机反应机理。二、粒子符号(eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up8(±b))eq\o\al(n±,m))中各数字的含义1．比较(1)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。(2)核素之间转化为核反应，不属于化学变化。(3)同种元素可以有多种单质，所以单质种类数多于元素种类数。2．几种相对原子质量(1)核素相对原子质量＝eq\f(mx,\f(1,2)m12C)≈质量数。(2)元素相对原子质量是按照该元素的各种核素所占的百分比计算的平均值。即M(元素)＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……(其中M1、M2……为各核素的相对原子质量，a%、b%为各核素的原子个数百分比)。【对点例题】例1．（2023·全国·高一专题练习）用中子撞击铀原子的裂变方程为。下列说法错误的是A．和是铀元素的两种核素B．裂变时净产生的中子数为C．和的化学性质几乎没有差别D．裂变产物的质量数A为92【答案】B【解析】A．和质子数相同，中子数不同，是铀元素的两种核素，A项正确；B．根据裂变的方程式，可知裂变时净产生的中子数为，B项错误；C．和互为同位素，化学性质几乎相同，C项正确；D．根据质量守恒定律，裂变产物的质量数A==92，D项正确；答案选B。例2．（2023·全国·高一专题练习）以为原料的核裂变过程如图。下列说法错误的是A．和互为同位素B．图中出现的核素共3种C．稀有气体的原子最外层电子数为8D．的质量数为141【答案】B【解析】A．质子数相同、中子数不同的核素称为同位素，和互为同位素，A正确；B．核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，图中出现的核素有、、、共4种，B错误；C．稀有气体的原子核外电子排布为2、8、18、8，最外层电子数为8，C正确；D．左上角数字代表质量数，的质量数为141，D正确；故选：B。【达标检测】1．（2023秋·广东潮州·高一统考期末）常用作“示踪原子”，下列关于的说法正确的是A．中子数为6 B．核外电子数为4 C．质子数为14 D．与互为同位素【答案】D【解析】A.14C的中子数＝146＝8，A错误；B.核外电子数＝质子数＝6，B错误；C.质子数为6，C错误；D.12C与14C的质子数相同而中子数不同，互为同位素，D正确；答案选D。2．（2023春·河南郑州·高一校联考阶段练习）最近，中科院核化学研究室科研人员自主研发Ge分离纯化工艺和Ge/Ga发生器制备技术，并测得Ge的半衰期为271天。已知：质量数相同、质子数不同的原子互为同量素；半衰期指质量减少一半所需要的时间。下列说法正确的是A．Ge和Ga互为同位素 B．Ge和Ge互为同量素C．的中子数与质子数之差为6 D．mgGe衰变813天时剩余的质量为mg【答案】C【解析】A．Ge和Ga二者质子数不同，不互为同位素，A错误；B．Ge和Ge二者质量数不相同，不互为同量素，B错误；C．的质子数为31，中子数为6831=37，中子数与质子数之差为6，C正确；D．Ge的半衰期为271天，则mgGe衰变813天时剩余的质量为mg，D错误；故选C。3．（2023春·河南郑州·高一校联考阶段练习）科学家发现有三种氢原子：氕、氘、氚。下列有关氘的名称或俗称、代号或元素符号、原子符号均正确的是选项名称或俗称代号或元素符号原子符号A氢HHB氕HHC重氢DHD超重氢THA．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】氕、氘、氚的质子数均为1，中子数分别为0、1、2，氘的俗称为重氢，符号为D，质量数=质子数+中子数=2，则原子符号为，故选：C。4．（2023春·江苏徐州·高一统考期中）下列各组物质互为同位素的是A．和 B．金刚石和石墨 C．和 D．和【答案】A【分析】质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素，互为同位素，据此判断。【解析】A．和的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，A符合；B．金刚石和石墨均是碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，B不符合；C．和均是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，C不符合；D．和均是链状烷烃，结构相似，组成相差1个CH2，互为同系物，D不符合；答案选A。5．（2023春·青海海东·高一统考阶段练习）红磷和白磷的结构如图所示，下列说法正确的是A．二者属于同种物质 B．二者互为同位素C．二者互为同素异形体 D．白磷转化为红磷的过程属于物理变化【答案】C【解析】A．红磷和白磷的组成元素相同，但分子组成和结构不同，二者不属于同种物质，A不正确；B．红磷和白磷都属于单质，二者不互为同位素，B不正确；C．红磷和白磷都是磷元素组成的单质，二者的组成和结构不同，性质不同，所以二者互为同素异形体，C正确；D．白磷转化为红磷的过程中，物质的结构发生了改变，发生于化学变化，D不正确；故选C。6．（2023春·山东枣庄·高一统考期中）、的半衰期很短，在自然界中不能稳定存在。人工合成反应如下：；。下列说法错误的是A．X、Y的中子数分别为4、2B．X、Y均与互为同位素C．X、Y的化学性质几乎相同D．上述人工合成反应均属于化学变化【答案】D【解析】A．中b＝8+2－8＝2，a＝16+3－13＝6，所以X的中子数＝6－2＝4；n＝8+2－8＝2，m＝16+3－15＝4，所以Y的中子数＝4－2＝2，A正确；B．X、Y、的质子数均是2，质量数均不同，三者互为同位素，B正确；C．X、Y均是He元素，其化学性质几乎相同，C正确；D．上述人工合成反应中没有产生新物质，均属于物理变化，D错误；答案选D。7．（2023秋·陕西西安·高一长安一中校考期末）下列化学用语描述正确的是A．氚的原子结构模型：

B．可用于考古断代的一种核素的符号：CC．16O、1H、2H、3H四种核素可构成4种水分子D．23Na、24Mg两种核素的中子数相等，因此互为同位素【答案】A【解析】A．氚的符号为，原子核内含有1个质子、2个中子，原子核外含有1个电子，则原子结构模型：

，A正确；B．碳14可用于考古断代，是碳元素的一种核素，其符号为，B不正确；C．16O、1H、2H、3H四种核素可构成1H216O、2H216O、3H216O、1H2H16O、2H3H16O、1H3H16O共6种水分子，C不正确；D．23Na、24Mg两种核素的中子数都为12，但二者的质子数不同，因此不互为同位素，D不正确；故选A。8．（2023春·福建莆田·高一莆田第二十五中学校考期中）下列物质间的关系，描述不正确的是A．Cl与Cl互为同位素 B．O2和O3互为同位素C．C2H5OH和CH3OCH3属于同分异构体 D．金刚石、足球烯互为同素异形体【答案】B【解析】A．和核电荷数相同，中子数不同，两者互为同位素，A正确；B．O2和O3是由氧元素组成的不同的单质，互为同素异形体，B错误；C．C2H5OH和CH3OCH3分子式相同，结构不同，两者互为同分异构体，C正确；D．金刚石、足球烯都是由碳元素组成的碳的单质，互为同素异形体，D正确；故答案选B。9．（2023春·广东佛山·高一校联考阶段练习）下列说法不正确的是A．金刚石和互为同素异形体B．和互为同分异构体C．和互为同位素D．与一定互为同系物【答案】D【解析】A．金刚石和C60为C元素形成的不同单质，互为同素异形体，A正确；B．CH3—CH2OH和CH3—O—CH3分子式均为C2H6O，但结构不同，互为同分异构体，B正确；C．和为He元素的不同核素，互为同位素，C正确；D．为乙烯，可能为丙烯或者环丙烷，当其为环丙烷的时候，则两者不是同系物，D错误；故选D。10．（2023秋·浙江温州·高一统考期末）放射性粒子是治疗肿瘤的手段之一。下列说法不正确的是A．是碘元素中的一种核素 B．与互为同位素C．的质量数为125 D．中质子数与中子数相等【答案】D【解析】A．是碘元素中中子数为72的一种核素，故A正确；

B．与是质子数相同、中子数不同的核素，互为同位素，故B正确；C．的质量数为125，故C正确；D．的质子数是53，中子数是12553=72，质子数与中子数不相等，故D错误；选D。11．（2023秋·广东肇庆·高一统考期末）2022年10月31日，中国空间站“梦天实验舱”成功发射，“梦天实验舱”使用砷化镓()电池供能，下列说法正确的是A．与互为同位素 B．的中子数为33C．的质子数为69 D．与的中子数相同【答案】A【解析】A．与是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，故A正确；B．的中子数为7533=42，故B错误；C．的质子数为31、质量数为69，故C错误；

D．的中子数是6931=38，的中子数是7131=40，中子数不同，故D错误；选A。12．（2023秋·河南驻马店·高一统考期末）用示意图或图示的方法能够直观形象地将化学知识传授给学生，下列示意图或者说法正确的是A．Si的质量数是 B．水合钠离子示意简图C．光照过程中氯水的pH变化情况 D．氧化还原反应与电子转移关系的示意图【答案】C【解析】A．Si元素的相对原子质量是，故A错误；B．水分子中氢原子一侧带正电，氧原子一侧带负电，钠离子带正电，应与氧原子一侧结合，故B错误；C．光照过程中次氯酸分解转变为盐酸，次氯酸是弱酸、盐酸是强酸，故酸性逐渐增强、pH逐渐变小，故C正确；D．在氧化还原反应中，还原剂失去电子被氧化，氧化剂在反应中得到电子被还原，图示电子得失方向错误，故D错误；故选C。13．（2023秋·贵州铜仁·高一统考期末）人体所含微量元素中除硅以外，铁的含量最多，堪称“微量元素的老大”。下列关于和的说法中正确的是A．都含有26个中子 B．和互为同位素C．和中质子数相差2 D．和中核电荷数不同【答案】B【解析】A．和的质子数都为26，中子数分别为56—26=30、58—26=32，故A错误；B．和的质子数相同、中子数不同，互为同位素，故B正确；C．和的质子数相同，故C错误；D．和的质子数相同，所以核电荷数相同，故D错误；故选B。14．（2023春·山东泰安·高一校考阶段练习）回答下列问题(1)互为同位素的两种不同核素不可能具有相同的___________。(填字母)A．电子数 B．质子数 C．化学性质 D．质量数(2)下列各组中的两种微粒，互为同位素的是___________，互为同素异形体的是___________。(填字母)a．1H216O和2H218Ob．D2和T2c．X和Yd．16O2和18O3e．M和M(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O相互结合为水，可得水分子的种数为___________；可得相对分子质量不同的水分子有___________种。(4)据报道，科学家发现了一种新的粒子，这种粒子是由3个1H原子核和2个电子构成的。则这种粒子是___________。(填字母)a．氢的一种新同位素b．核电荷数为3的一种新元素c．H2的一种同素异形体d．比一个1H2多一个氢核的离子【答案】(1)D(2)ed(3)187(4)d【解析】（1）A．质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，原子的核外电子数等于原子的质子数，互为同位素的两种不同核素的电子数相同，A项不选；B．互为同位素的两种不同核素的质子数相同，B项不选；C．互为同位素的两种不同核素的核外电子排布相同，最外层电子数相同，化学性质相似，C项不选；D．互为同位素的两种不同核素质子数相同，中子数不同，则质量数不同，D项选；答案选D。（2）a．1H216O和2H218O是两种不同的水分子；b．D2和T2是两种不同的氢分子；c．X的质子数为19、中子数为4019=21，Y的质子数为20、中子数为4020=20，X和Y是两种不同的核素；d．16O2和18O3是O元素形成的两种不同的单质，两者互为同素异形体；e．M和M是质子数都为52，中子数依次为74、76的M元素的两种核素，两者互为同位素；则互为同位素的是e；互为同素异形体的是d。（3）1个水分子由2个氢原子和1个氧原子构成，由1H、2H、3H与16O、17O、18O结合成的水分子中2个氢原子可能为2个1H、2个2H、2个3H、1个1H和1个2H、1个1H和1个3H、1个2H和1个3H，共6种，与3种不同的氧原子结合成的水分子共6×3=18种；这些水分子中相对分子质量最小的水分子为1H216O（相对分子质量为18）、相对分子质量最大的水分子为3H218O（相对分子质量为24），所得水分子的相对分子质量有18、19、20、21、22、23、24，共7种；答案为：18；7。（4）科学家发现了一种新的粒子，这种粒子是由3个1H原子核和2个电子构成的，该粒子可以表示为；a．同位素是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子的互称，该粒子不是原子，不是氢的一种新同位素，a项不选；b．该粒子不是一种新元素，b项不选；c．同素异形体是同一元素形成的不同单质的互称，该粒子带1个单位的正电荷，不是单质，不是H2的同素异形体，c项不选；d．该粒子与1H2比，都有2个电子，比1H2多一个氢核，d项选；答案选d。15．（2023春·浙江·高一期中）请按要求填空：(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，“〇”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是_______(填字母，下同)。A．①②③是三种不同的核