2024-2025学年新教材高中化学第一章原子结构元素周期律第一节原子结构与元素性质第1课时原子核核素学案鲁科版必修第二册

PAGE1-第1课时原子核核素课程标准核心素养1.了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。2.知道元素、核素和同位素的含义。宏观辨识与微观探析能从元素和原子水平相识物质的组成和结构。深化对原子结构的相识，建立原子结构与元素性质之间的关系。原子的构成1.原子及其构成微粒Ａeq\a\vs4\al(原,子)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(质子（带一个单位的正电荷）,中子（不带电）)),核外电子（带一个单位的负电荷，质量很小）))对于原子来说：核电荷数＝质子数＝核外电子数。eq\a\vs4\al(原子核中肯定有质子，但不肯定有中子。)2.X原子的相对原子质量＝eq\f(m（X）,\f(1,12)m（12C）)≈质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)＝m(X)·NA＝原子的摩尔质量(数值上)。3．原子的表示方法一般用符号eq\o\al(A,Z)X表示，字母表示的意义如下：1．构成原子微粒的应用(1)质子数确定元素的种类。(2)质子数和中子数确定原子的质量。(3)原子的最外层电子数确定元素的化学性质。2．构成原子或离子的微粒间的三种关系(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。(2)等量关系：核电荷数＝质子数，对原子而言，核电荷数＝质子数＝核外电子数。(3)大小关系阳离子(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.元素符号四周数字的含义1．推断正误(1)原子呈电中性是因为中子不带电。()(2)34S原子核内中子数为16。()(3)1Heq\o\al(18,2)O的摩尔质量为20g·mol－1。()(4)Oeq\o\al(2－,2)和S2－具有相同的质子数和电子数。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．(2024·洛阳高一月考)下表符号中“2”的含义正确的一组是()选项2H2He2ClCa2＋A质量数中子数质子数电荷数B质量数质子数原子个数电荷数C质子数中子数原子个数电荷数D质量数质子数中子数电荷数解析：选B。2H中的“2”代表质量数，2He中的“2”代表质子数，2Cl中的“2”代表原子个数，Ca2＋中的“2”代表电荷数。3．写出下列原子的符号。(1)具有7个中子的碳原子：________；(2)具有2个中子的氢原子：________；(3)具有20个中子的氯原子：________；(4)具有12个中子的钠原子：________。答案：(1)eq\o\al(13,6)C(2)eq\o\al(3,1)H(3)eq\o\al(37,17)Cl(4)eq\o\al(23,11)Na核素同位素1．核素：具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。2．同位素(1)定义：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。(2)分类：同位素分为稳定同位素和放射性同位素。(3)氢元素的三种同位素eq\o\al(1,1)Heq\o\al(2,1)Heq\o\al(3,1)H名称氕氘氚符号HDT质子数111中子数012(4)常见核素及其用途①考古中推断生物体的存在年头：eq\o\al(14,6)C。②核反应堆的燃料：eq\o\al(235,92)U。③相对原子质量的标准原子：eq\o\al(12,6)C。④确定磷在植物中的作用部位：eq\o\al(32,15)P。⑤制造氢弹：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。3．元素的相对原子质量(1)定义：各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度(某种核素在这种元素的全部自然核素中所占的比例)的乘积之和。(2)计算式：M＝M1×n1%＋M2×n2%＋M3×n3%＋……如氯元素有两种核素：eq\o\al(35,17)Cl和eq\o\al(37,17)Cl，其中eq\o\al(35,17)Cl的相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%，eq\o\al(37,17)Cl的相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%，则氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。1．同位素的“六同三不同”2．核素、同位素、同素异形体的比较核素同位素同素异形体概念具有相同质子数和相同中子数的一类原子质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素由同一种元素组成的性质不同的单质探讨范围原子原子单质特性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，可独立存在确定因素质子数、中子数质子数、中子数组成元素、结构举例eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三种核素eq\o\al(234,)92U、eq\o\al(235,)92U、eq\o\al(238,)92U互为同位素石墨与金刚石1．推断正误(1)任何原子都由质子、中子、电子构成。()(2)23Na和23Mg互为同位素。()(3)同位素原子的化学性质相同，物理性质不同。()(4)不同的核素可能具有相同的质子数，可能具有相同的中子数，可能具有相同的质量数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．下列关于eq\o\al(222,86)Rn、eq\o\al(220,86)Rn、eq\o\al(219,86)Rn的关系说法正确的是()A．是三种元素 B．互为同位素C．是同种核素 D．是同一原子解析：选B。eq\o\al(222,86)Rn、eq\o\al(220,86)Rn、eq\o\al(219,86)Rn是同种元素的不同核素，质子数相同，中子数不同，互为同位素。3．(1)有5种单核粒子，它们分别是eq\o\al(40,19)Ｋ、eq\o\al(40,18)Ｋ、eq\o\al(40,19)Ｋ＋、eq\o\al(40,20)Ｋ2＋、eq\o\al(41,20)Ｋ(“Ｋ”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有________种。(2)1H、2H、3H三种微粒都属于________，因为它们是具有相同________的同一类原子。(3)在eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(12,)6C、eq\o\al(13,)6C、eq\o\al(14,)6C、eq\o\al(14,)7N、eq\o\al(15,)7N中，核素、元素的种数分别为________种、________种。(4)eq\o\al(12,)6C、eq\o\al(13,)6C、eq\o\al(14,)6C的关系为________，因为它们是具有________________的同一种元素的不同原子，它们的化学性质几乎完全相同。答案：(1)3(2)氢元素质子数(核电荷数)(3)83(4)互为同位素相同质子数和不同中子数课堂小结合格考训练1．C­14能够测得出土文物所处年头。因C­14是碳的一种放射性同位素，C­14的衰变极有规律，其精确性被称为自然界的“标准时钟”，下列说法正确的是()A．C­14的半衰期(一半发生衰变所用的时间)较短B．C­14在生物体中的含量较多C．C­14与C­12、C­13所含的质子数相同D．C­14是C­12、C­13的同素异形体解析：选C。由题给信息可知，C­14能用于测定文物所处年头，故其半衰期较长(半衰期长于5000年)；尽管自然界中不断产生着C­14，但它不能由其他放射性同位素衰变生成，而是由宇宙射线穿过高层大气层产生的，所以生物体中含量较少；C­14与C­12、C­13互为同位素，所以质子数相同。2．某粒子用eq\o\al(A,Z)Rn－表示，下列关于该粒子的叙述不正确的是()A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－ZC．所含电子数＝Z＋n D．所带电荷数＝n解析：选A。eq\o\al(A,Z)Rn－表示质子数为Z，质量数为A，带n个单位负电荷的R离子，所含中子数为A－Z，所含电子数为Z＋n。3．简洁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①②③的叙述正确的是()A．①②③互为同位素B．①②③互为同素异形体C．①②③是三种化学性质不同的粒子D．①②③具有相同的质量数解析：选A。本题运用图形法形象地表示了原子结构，三种原子的质子数、电子数均为1，而中子数分别为0、1、2，因此三者分别是氢元素的三种核素H、D、T，互为同位素。4．金属钛对人体体液无毒副作用且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的说法正确的是()A.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子中均含有22个中子B.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti具有相同的质子数C.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的物理性质相同D.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti为同一种核素解析：选B。因质量数＝质子数＋中子数，eq\o\al(A,Z)X中的Z表示质子数，A表示质量数，所以eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子的中子数分别为26、28，故A错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，故C错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故B正确，D错误。5．下列互为同位素的是()A．H2和D2 B．14N和14CC．16O和17O D．金刚石和石墨解析：选C。A.H2、D2是由氢元素的不同核素组成的同一种物质，均表示氢气，故A错误；B.14N、14C不是同一种元素组成的核素，故B错误；C.16O、17O都是由氧元素组成的不同核素，互为同位素，故C正确；D.金刚石和石墨是由碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，故D错误。6．科学探讨表明，月球上有丰富的eq\o\al(3,2)He资源，可开发利用做将来的新型能源。(1)eq\o\al(3,2)He的中子数是________，eq\o\al(3,2)He与eq\o\al(4,2)He互称为________。(2)α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有________个质子和________个中子。(3)在eq\o\al(3,2)He、eq\o\al(4,2)He两种核素中，原子核内的中子数之差为____________，与α粒子有相同质子数和中子数的是____________。解析：(1)eq\o\al(3,2)He表示质子数为2、质量数为3的一个氦原子，其中子数是3－2＝1；eq\o\al(3,2)He与eq\o\al(4,2)He互称为同位素。(2)依据α粒子是一个原子核可知，α粒子中不含电子，再由α粒子带有2个单位正电荷可知，其含有2个质子，进而可以依据质量数为4推断出α粒子含有2个中子。(3)eq\o\al(3,2)He有2个质子和1个中子，eq\o\al(4,2)He有2个质子和2个中子，故二者中子数之差为1；eq\o\al(4,2)He有2个质子和2个中子，与α粒子有相同的质子数和中子数。答案：(1)1同位素(2)22(3)1eq\o\al(4,2)He等级性测试1．下列说法中不正确的是()①质子数相同的粒子肯定属于同种元素②同位素的性质几乎完全相同③质子数相同，电子数也相同的粒子不行能是一种分子和一种离子④电子数相同的粒子不肯定是同一种元素⑤一种元素只能有一种质量数⑥互称同位素的两种核素间具有相同的中子数和核外电子数A．①②④⑤B．③④⑤⑥C．②③⑤⑥D．①②⑤⑥解析：选D。质子数相同的粒子不肯定是同种元素，如Ne与H2O分子的质子数均为10，①不正确；同位素的物理性质不相同，化学性质相同，②不正确；由于分子的质子数和电子数肯定相同，而离子的质子数和电子数肯定不相同，所以质子数和电子数均相同的粒子肯定不是一种分子和一种离子，③正确；电子数相同的粒子不肯定是同一种元素，如Ne与H2O分子的电子数均为10，④正确；质量数是相对原子而言的，一种元素可能有多种同位素，即有多种原子，所以可以有多种质量数，⑤不正确；互称同位素的两种核素间质子数相同，中子数不同，⑥不正确。2．最新科技报道，美国夏威夷联合天文中心的科学家发觉了新型氢微粒，这种新微粒是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成。对于这种微粒，下列说法中正确的是()A．是氢的一种新的同素异形体B．是氢的一种新的同位素C．它的组成可用H3表示D．它比一个一般H2分子多一个氢原子核解析：选D。由题意可知这种新型氢微粒是Heq\o\al(＋,3)。3．1mg锎(eq\o\al(252,98)Cf)每秒钟约能放出2.34×109个中子，在医学上常用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法不正确的是()A．锎元素的相对原子质量为252B.eq\o\al(252,98)Cf原子中，中子数为154C.eq\o\al(252,98)Cf原子中，质子数为98D.eq\o\al(252,98)Cf原子中，电子数为98解析：选A。eq\o\al(252,98)Cf的质量数为252，锎元素的相对原子质量为其多种同位素原子相对原子质量乘以同位素丰度的和，A选项错误；eq\o\al(252,98)Cf原子中，质子数＝电子数＝98，中子数＝252－98＝154，B、C、D选项均正确。4．某阳离子Mn＋的核外共有x个电子，核内有y个中子，则M的质量数为()A．y－x－n B．y＋x＋nC．y＋x－n D．y－x＋n解析：选B。原子M失去n个电子形成Mn＋，Mn＋核外有x个电子，则原子M的核内质子数(等于核外电子数)为x＋n。原子M的质量数等于其核内中子数与质子数之和。5．230Th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()A．Th元素的质量数是232B．Th元素的相对原子质量是231C．232Th转化成233U是化学改变D．230Th和232Th的化学性质相同解析：选D。质量数是相对原子而言的，而不是元素，A选项错误；元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量及各同位素的丰度有关，B选项错误；232Th转化成233U为原子核发生改变，由化学改变的最小微粒是原子可知不是化学改变，C选项错误；230Th和232Th的质子数和核外电子排布均相同，所以化学性质相同，D选项正确。6．某原子X的核内中子数为N，质量数为A，它与原子2H构成2HmX分子。ag2HmX所含质子的物质的量是()A.eq\f(a（A－N＋m）,A＋m)mol B.eq\f(a（A－N）,A＋m)molC.eq\f(a（A－N＋m）,A＋2m)mol D.eq\f(a（A－N＋m）,A)mol解析：选C。2HmX分子所含的质子数为(A－N＋m)，摩尔质量为(A＋2m)g·mol－1，ag2HmX所含质子的物质的量为eq\f(a（A－N＋m）,A＋2m)mol。7．法国里昂的科学家最近发觉一种只由4个中子构成的微粒，这种微粒称为“四中子”，也有人称之为“零号元素”。下列关于“四中子”微粒的说法不正确的是()A．该微粒不显电性B．该微粒质量比氢原子大C．该微粒质量数为4D．与氢元素的质子数相同解析：选D。由于中子不带电，所以该微粒不显电性，A正确；中子的质量与质子接近，而氢原子只有一个质子，最多有2个中子，故该微粒的质量比氢原子大，B正确；这种微粒是由四个中子构成的，没有质子，故其质量数是4，C正确；氢的质子数是1，而该微粒的质子数为0，二者并不相同，D错误。8．下列有关碘­131(eq\o\al(131,53)I)和碘­127(eq\o\al(127,53)I)的说法正确的是()A.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的中子数相同，是同一种核素B.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的质子数相同，互为同位素C.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的核外电子数不同D.eq\o\al(131,53)I有放射性而eq\o\al(127,53)I无放射性，说明两者化学性质不同解析：选B。eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的质子数相同而中子数不同，二者互为同位素，是碘元素的两种核素，A项错误，B项正确；eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的质子数相同，所以核外电子数相同，C项错误；同位素的化学性质相同，D项错误。9．铜有两种自然同位素eq\o\al(63,29)Cu和eq\o\al(65,29)Cu，已知铜元素的近似相对原子质量为63.5，则eq\o\al(63,29)Cu在自然界里的丰度是()A．75% B．25%C．50% D．45%解析：选A。设eq\o\al(63,29)Cu在自然界里的丰度为x，则eq\o\al(65,29)Cu在自然界里的丰度为1－x，铜元素的近似相对原子质量为63.5，则63x＋65(1－x)＝63.5，解得x＝75%，故选A。10．下列有关“氢化锂三兄弟”——LiH、LiD、LiT的叙述中正确的是()A．三种物质的质子数之比为1∶2∶3B．三种物质的中子数之比为1∶1∶1C．三种物质的摩尔质量之比为8∶9∶10D．三种物质的化学性质不同解析：选C。H、D、T三原子的质子数相同，故三种物质的质子数相同，A项错误；H、D、T三原子的中子数分别为0、1、2，故LiH、LiD、LiT三种物质的中子数不相等，B项错误；LiH、LiD、LiT三种物质的摩尔质量分别为8g·mol－1、9g·mol－1、10g·mol－1，C项正确；H、D、T三种核素同属于H元素，故从宏观来看，LiH、LiD、LiT属于同一物质，故化学性质相同，D项错误。11．按要求填空：(1)eq\o\al(A,Z)X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________________。解析：(1)中性原子的中子数N＝A－Z；(2)阳离子的核外电子数为质子数与所带电荷数之差，则AXn＋的质子数为x＋n，故其中子数N＝A－(x＋n)；(3)阴离子的核外电子数为质子数与所带电荷数之和，则AXn－的质子数为x－n，故其中子数N＝A－(x－n)＝A－x＋n；(4)在分子中，中子数为构成分子的各原子的中子数之和，故12C16O2分子的中子数N＝6＋8×2＝22；(5)A2－所含电子数为质子数与所带电荷数之和，即为m－x＋2，则ngA2－含有电子的物质的量为eq\f(n,m)(m－x＋2