1、第1节原子结构第1课时原子核核素目标导航1.认识原子结构，懂得质量数和X的含义。2.掌握构成原子的各微粒间的关系。3.知道元素、核素、同位素的含义。一、原子构成1.构成原子的微粒原子2.构成原子微粒的相对质量和电性特点微粒电子质子中子相对质量0.5481031.0071.008电荷110(1)决定原子质量的微粒是质子和中子，原子的相对原子质量近似等于质子数中子数。(2)原子核电荷数、质子数和电子数之间的关系：核电荷数质子数核外电子数。3.质量数(1)定义：原子核内质子数和中子数之和称为质量数。(2)关系：质量数(A)质子数(Z)中子数(N)。4.原子构成的表示方法如：(1)O核内的质子数为8，
2、中子数为10；核外电子数为8。(2)Na核内的质子数为11，中子数为12；核外电子数为10。(3)Cl核内的质子数为17，中子数为18；核外电子数为18。【议一议】1.离子的质量数是否等于其质子数和中子数之和？答案是。因为离子是通过得失核外电子形成的，而质量数只与核内质子数和中子数有关，与核外电子数无关。2.任何原子都是由质子、中子和电子构成的吗？答案不一定，氢原子(H)中含有一个质子和一个电子，不含有中子。二、核素1.元素(1)概念：具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。(2)元素的种类是由原子核内的质子数决定的。(3)主族元素的化学性质主要由元素原子的最外层电子数决定。2.核素(1
3、)概念：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。(2)核素(原子)的种类由质子数、中子数决定。3.同位素(1)概念：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素。(2)元素的同位素由中子数决定。(3)氢元素的三种核素HHH俗称氢重氢超重氢符号HDT质子数111中子数012(4)几种重要核素的应用用作制造氢弹的原料的是H、H (写原子符号，下同)；用作核反应堆燃料的是U；用作相对原子质量标准的原子是C；用作考古推断生物体的存在年代的是C；阿伏加德罗常数测定的标准原子是C。【议一议】1.所有的元素都有同位素(两种或两种以上核素)吗？答案元素不一定都有同位素。一种元素可以有一种核素，也
4、可以有多种核素，元素有几种核素就有几种同位素，若元素只有一种核素，则没有同位素，如钠只有一种核素Na，Na没有同位素。2.目前元素周期表中的元素共有112种，能否说发现的核素有112种？为什么？答案不能，因为同一种元素可以有多种不同的核素，所以核素的种类要比元素的种类多。3.O2与O2是同位素吗？它们的物理性质和化学性质是否相同？ O与O之间的转化是化学变化吗？答案O2与O2不是同位素，同位素是对原子而言的，两种分子不是同位素；O2与O2的化学性质相同，物理性质不同，因为O与O的化学性质由原子的最外层电子数决定，而物理性质与核素的质量数有关；原子是化学变化中的最小微粒，原子核发生变化，则原子种
5、类发生变化，故O与O之间的转化不属于化学变化。一、构成原子的粒子间的关系1.原子的构成构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。三种微粒的性质、作用及相互关系如下：质量数(A)质子数(Z)中子数(N)核电荷数质子数核外电子数2.构成离子的微粒间的关系阳离子(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m【特别提醒】(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)质子数相同的微粒不一定属于同一元素，如Ne和H2O。【例1】下列关于微粒 Rn 的叙述不正确的是()A.所含质子数An B.所含中子数AZC.所含电子数Zn D.所带电荷数n解析Rn的质
6、子数Z，中子数AZ，电子数Zn，电荷数n，A不正确。答案A【知识总结】符号中各数字的含义：变式训练1已知阴离子R2的原子核内有x个中子，R原子的质量数为m，则W g R原子完全转化为R2时，共含有的电子的物质的量为()A. mol B. molC. mol D. mol答案D解析先通过AZN求出R原子核内有(mx)个质子；再根据核内质子数核外电子数，可知R原子的核外有(mx)个电子，每个R原子转化为R2需要得到2个电子，则每个R2有(mx2)个电子；最后计算W g R的物质的量为 mol，W g R原子完全转化为R2时，共含有的电子的物质的量为 mol。二、元素、核素、同位素与同素异形体1.区
7、别元素核素同位素同素异形体本质具有相同质子数的同一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素同种元素形成的不同单质范畴同类原子，存在游离态和化合态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同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；天然存在的某种元素，各种同位素所占的原子个数百分比一般不变结构和性质都不同决定因素质子数质子数、中子数质子数、中子数组成元素及结构举例H2O、O3、O2中均含氧元素H、H、H三种核素U、U、U互为同位素石墨与金刚石2.联系【特别提醒】(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
8、)一种单质可以由不同的核素构成，一种核素可以构成不同的单质。【例2】重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()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.1HO与DO的相对分子质量相同解析B项，1H和D为氢元素的两种不同原子，互为同位素；C项，H2O和D2O均为化合物，不互称同素异形体；D项，1HO和DO的相对分子质量均为20。答案C【知识总结】(1)元素、核素、同位素之间的关系可以用下图表示(2)同位素的单质及其化合物的物理性质不同，化学性质相似。(3)判断元素、核素、同位素的方法(原子用X表示)。只要Z相同就是同种元素。Z和A均相同为
9、同种核素。Z相同A不相同则互为同位素。变式训练2YBa2Cu8Ox(Y为元素钇)是磁悬浮列车中的重要超导材料。关于Y的说法不正确的是()A.属于金属元素B.质子数与中子数之差为50C.原子的核外电子数是39D.Y和Y是两种不同的核素答案B解析Y中质子数为39，中子数为893950，质子数与中子数之差为11。1.已知铀是制造原子弹的原料之一，铀的一种同位素为2U，对它的有关认识，正确的是()A.质子数为92B.电子数为146C.中子数为238D.元素的相对原子质量为238答案A解析2U表示质子数为92，质量数为238的一种原子，则电子数为92，中子数23892146，由一种核素的质量数无法确定该
10、元素的相对原子质量。2.下列各微粒中，核外电子总数相等的是()A.Na和Na B.N2和CO2C.NH和H3O D.H2S和H2O答案C解析根据原子、分子中：质子数核外电子数，阳离子中：质子数离子所带电荷数核外电子数，得核外电子数A中Na(11)、Na(10)，B中N2(14)、CO2(22)，C中NH(10)、H3O(10)，D中H2S(18)、H2O(10)。3.已知R2核外有a个电子，b个中子。表示R原子符号正确的是()A.R B.aRC.aR D.R答案C解析由R2的电荷数可知R原子的电子数为a2，原子的电子数等于质子数。再由“质子数中子数质量数”可得R的质量数为ab2。4.某元素的阳
11、离子Rn，核外共有x个电子，原子的质量数为A，则该元素原子里的中子数为()A.Axn B.AxnC.Axn D.Axn答案A解析根据质量数质子数中子数，要求中子数必须先求质量数和质子数。Rn中质子数等于阳离子的核外电子数加上阳离子所带的正电荷数，所以该原子的中子数A(xn)Axn。5.在11 g由D和18O组成的水中，所含的中子数为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)()A.NA B.2NA C.6NA D.10NA答案C解析该水的摩尔质量为22 gmol1所以11 g该水中含有水分子0.5 mol，D原子的中子数为1，18O原子的中子数为10，所以11 g这种水中含有的中子数为6NA。6.现有下
12、列基本粒子：1H、2H、3H、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。据此回答下列问题：(1)它们分属于_种元素，互为同位素的原子为_。(2)质量数相等的粒子为_和_，_和_。(可不可填满也可补充)(3)氢的三种同位素与氧的三种同位素16O、17O、18O相互结合生成水分子，可得_种水分子；相对分子质量有_。答案(1)71H、2H、3H和234U、235U、238U(2)40K40Ca14N14C(3)187解析(1)题中所给的微粒分属于H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素，互为同位素的应是同种元素的不同原子。(2)质量数相等的粒子就是元素符号左上角数值相等
13、的原子。(3)两种氢原子的组合有6种：1H1H、2H2H、3H3H、1H2H、1H3H、2H3H，而氧原子有3种，故形成的水分子有18种，写出分子的化学式后可分析可得到，相对分子质量有18、19、20、21、22、23、24，共7种。分层训练 基础过关1.对于R和Rn两种微粒，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.化学性质几乎完全相同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答案A解析R和Rn质子数相同，质量数不同，中子数也不同，A正确；R和Rn的核外电子数不同，因而化学性质不同，B不正确；H没有中子，所以C不正确；R和Rn的核外电子数不同，D
14、不正确。2.下列说法中，不正确的是()A.13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素B.1H和2H是不同的核素，它们的质子数相同C.14C和14N的质量数相同，它们的中子数不同D.6Li和7Li的电子数相同，中子数也相同答案D解析选项分析A二者质子数相同，中子数不同，互为同位素，正确B二者属于质子数相同、中子数不同的两种核素，正确C二者的质量数相同，质子数不同，故中子数不同，正确D二者的电子数相同，质量数不相同，故中子数不同，不正确3.氢元素有三种同位素H、D、T，氯元素有两种同位素35Cl、37Cl。当用一种仪器分别测定10 000个氯化氢的相对分子质量，所得数值最多有多少种？()A.2种
15、 B.5种C.6种 D.10 000种答案B解析1H35Cl：36，1H37Cl：38，D35Cl：37，D37Cl：39，T35Cl：38，T37Cl：40，共有5种。4.H、H、H、H、H2是()A.氢的五种同位素 B.五种氢元素C.质子数都相同的粒子 D.氢元素的五种不同粒子答案D解析同位素是质子数相同、中子数不同的原子，而H、H2不是原子，A错误；氢元素只有一种，B错误；H、H、H、H有1个质子，H2有2个质子，C错误；H、H、H是氢元素的三种不同核素，H表示氢离子，H2表示氢气分子，D正确。5.下列说法正确的是()A.有H、D、T与16O、17O、18O构成的水分子的相对分子质量有1
16、8个B.H2、D2、T2互为同素异形体C.H2、D2、T2在相同条件下的密度比为123D.氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于化学变化答案C解析H、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O组成，构成的水分子共有6318种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的水分子的相对分子质量个数小于18，A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属于一种物质，B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比，为246123，C正确；氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于核反应，不是化学变化，D错误。6.下列说法正确的是()A.He与He中子数相同
17、，互为同位素B.He与He物理性质、化学性质相似C.He与H是不同的核素，它们不是同位素D.He与He质子数相同，是同素异形体答案C解析He与He是同位素，其质子数相同，中子数不同，A不正确；He与He的化学性质相似，但物理性质不同，B不正确；He与H质子数不同，为不同的核素，不是同位素，C正确；He与He是具有相同质子数、不同中子数的不同原子，它们互称为同位素，而同素异形体是由同种元素形成的不同种单质，D不正确。7.16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是()A.16O2与18O2互为同位素B.16O与18O核外电子排布方式不同C.通过化学变化可以实现1
18、6O与18O间的相互转化D.标准状况下，1.12 L 16O2和1.12 L 18O2均含0.1NA个氧原子答案D解析同位素的研究对象是原子，A项不正确；16O与18O的核外电子排布方式相同，B项不正确；16O与18O间相互转化发生了原子核的改变，而化学变化过程中原子核不变，C项不正确；D正确。8.下表符号中“2”的含义正确的一组是()H2He2ClCa2A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答案B解析H中2是该核素的质量数；2He中2是质子数；2Cl中2是原子个数；Ca2中2是电荷数。9.据报道N5是破坏力极强的炸药之一，
19、18O2是比黄金还贵重的物质。下列说法中正确的是()A.18O2中含18个中子B.18O2与16O2性质完全相同C.N5和N2互为同位素D.2N5=5N2是化学变化答案D解析18O2中含有20个中子，A错；18O2与16O2化学性质几乎相同，物理性质存在明显差别，B错；N2和N5是同素异形体，而不是同位素，它们之间的转化是化学变化，故C错，D对。10.医学界通过用放射性14C标记的C60，发现C60的羧酸衍生物在特定条件下可断裂DNA杀死细胞，抑制艾滋病。关于14C的下列说法中正确的是()A.14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同B.14C原子与14N原子所含中子数相同C.14C是C60
20、的同素异形体D.14C与12C、13C是碳元素的三种同位素答案D解析C60中普通的碳原子为12C，12C、13C、14C互为同位素，它们的化学性质相同， A不正确，D正确；14C中含有8个中子，14N中含有7个中子，B不正确；14C是一种核素，C60是碳元素的一种单质，二者不是同素异形体，C不正确。能力提升11.下列是有关对核素、同位素、元素、同素异形体等概念及其性质的理解，请回答下列问题：(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_。(填字母)a.1HO和2HO B.D2和T2c.X和
21、Y D.16O2和18O3e.M和M(3)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(4)下列对有关同位素、元素的性质的说法不正确的是_。(填字母)a.Na和Na属同种元素，且性质相同b.1H和2H、1H2O和2H2O的化学性质都相同c.1H2和2H2在相同条件下的密度不同d.1H2和2H2的化学性质相同答案(1)d(2)e(3)d(4)a解析(1)同位素原子的质子数、电子数都相同，而化学性质主要是由最外层电子数决定，所以同位素的
22、化学性质也相同；两者中子数不同，质量数不同。(2)同位素是指同一元素中子数不同的核素之间的互称，a、b、d选项中的微粒表示的是化合物或单质，不属于核素；c表示的微粒不属于同种元素；e表示的微粒属于同种元素的中子数不同的核素，互为同位素。(3)同位素是原子之间的关系，同素异形体是同种元素形成的性质不同的单质，而该微粒是比一个1H2多一个氢核的离子，故只有d正确。(4) Na和Na的质子数相同，但核外电子数不同，所以化学性质不同，a项不正确；同位素形成的单质及其化合物的化学性质相同，但物理性质不同，故b、c、d项均正确。12.(1) 用A.质子数、B.中子数、C.核外电子数、D.最外层电子数填写下
23、列空格(填字母)。核素种类由_决定，元素种类由_决定，核素的相对原子质量由_决定，元素的化学性质主要由_决定。(2)请根据下列微粒填空：H2、8O、H2、8O、H 8O、H 8O、HCl、HCl、HCl、HCl。上述微粒中涉及到_种元素、_种核素；现有2个HCl分子，则共含有_个中子，_个电子。答案(1)ABAABD(2)363836解析(1)核素的种类由质子数和中子数共同决定；元素是具有相同质子数的同一类原子的总称，元素类别由质子数决定；电子的质量可以忽略不计，原子的质量由质子数和中子数共同决定；元素的化学性质主要由原子的最外层电子数决定的。 (2)判断元素时，可以直接看元素符号，有多少种元
24、素符号，就有多少种元素。核素种类由质子数和中子数共同决定，二者有一个不同或两个不同都为不同核素。13.用X表示某原子，N表示中子数，则(1)中性原子的中子数：N_。(2)阳离子的中子数：Xn共有x个电子，则N_。(用含x的式子表示，下同)(3)阴离子的中子数：Xn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n g A2所含电子的物质的量为_。答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn(4)22(5)(mx2)mol解析本题考查AZN，中性原子、阳离子、阴离子中质子数与核外电子数之间的关系。14.回答下列问题：(1)
25、有下列微粒或物质：O、O、OH2O、D2O石墨、金刚石H2、D2、T2H、D、TK、Ca、Ar，回答下列问题：a.互为同位素的是_；b.互为同素异形体的是_；(2)H 8O的摩尔质量为_，相同质量的H 8O与H 8O所含质子数之比为_，中子数之比为_。(3)电解相同质量的H 8O和H 8O时产生的氢气在同温同压下体积之比为_，质量之比为_。答案(1)a.b.(2)20 gmol111101112(3)10959解析(1)a.互为同位素的应该是质子数相同，中子数不同的原子，所以答案为；b.互为同素异形体的应该是同种元素形成的性质不同的单质，所以答案为；(2)H 8O的摩尔质量为20 gmol1，H 8O的摩尔质量为22 gmol1，因此相同质量的H 8O与H 8O的物质的量之比为1110，即分子个数之比为1110，而相同数目的H 8O与H 8O 所含质子数之比为11，中子数之比为1012，因此相同质量的H 8O与H 8O所含质子数之比为1110，中子数之比为1112。(3)H 8O和H 8O的相对分子质量之比为 910，相同质量的H 8O和H 8O的物质的量之比为109，由1 mol H2O(或H2O)1 mol H2(或H2)，H2和H2的相对分子质量之比为12，可知电解相同质量的HO和HO，生成的氢气体积比为109，质量之比为59。