1、第3课时核素学习目标核心素养建构1了解质量数的定义。2了解原子的表示方法。3了解核素和同位素的概念。4能识别不同概念间的相互关系。知 识 梳 理一、原子构成、质量数1原子的构成(1)构成原子 (2)原子的表示方法元素符号，如Cl表示质量数为37、核电荷数为17的氯原子。2质量数(1)质量数质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值即为质量数，用符号A表示。(2)两个关系质量数(A)质子数(Z)中子数(N)(质量关系)。原子序数核电荷数质子数核外电子数(数量关系)。二、核素、同位素1核素(1)定义：具有一定数目质子和一定数目中子的
2、一种原子。(2)氢的三种核素原子符号(X)原子名称氢元素的原子核质子数(Z)中子数(N)H氕10H或D氘11H或T氚12【自主思考】1所有原子的原子核内都有质子和中子吗？提示不一定。原子核中一定含有质子，但不一定有中子，如H中只有质子没有中子。2同位素(1)定义：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，即同一元素的不同核素互称为同位素；如H、H(D)、H(T)之间互称为同位素。(2)特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。(3)几种重要核素的用途：6C在考古工作中用于测定文物的年代；U用于制造原子弹、核发电；H、H用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于育种、治疗肿瘤等。
3、【自主思考】2质子数相同而中子数不同的微粒一定互为同位素吗？提示同位素是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，而微粒包括原子、分子、离子等，如NH和Na都有11个质子，显然不能称为同位素。效 果 自 测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)所有原子都由质子、中子和核外电子构成()(2)原子的种类大于元素的种类()(3)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17()(4)不同元素的核素的质量数一定不同()(5)C和N互为同位素()(6)U与U是同一种核素()(7)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)
4、2下列8种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg。(1)表示核素的符号共_种。(2)互为同位素的是_和_。(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是_和_。解析(1)H2、H2为分子不属于核素范畴。(2)Li、Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。(3)Na和Mg的中子数相等，但质子数不同。答案(1)6(2)LiLi(3)NaMg探究一、元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系【合作交流】1质子数相同的微粒一定属于同一种元素吗？提示微粒的种类包括分子、原子、离子、质子、中子、电子等，而质子数相同的原子才属于同一种元素，质子数相同的微粒(如Ne和H2O都含有10个质子)不一
5、定属于同一种元素。2一种元素可以有多种核素，决定核素的微粒是什么？如何判断不同核素是否属于同位素？提示核电荷数(质子数)决定了元素，只有确定了质子数和中子数才能确定核素；同位素属于同种元素，其质子数一定相同，故不同核素中，质子数相同的核素属于同位素。3同位素在周期表中位于同一位置，那么在周期表中位于同一位置的元素一定为同位素吗？提示不一定。因为同位素的质子数(原子序数)相同，所以在周期表中位于同一位置；但在周期表中位于同一位置的镧系和锕系元素，因其质子数不同，不属于同种元素，不属于同位素。416O与18O互为同位素，O2与O3互为同素异形体，同位素与同素异形体有什么区别？提示(1)意义不同，同
6、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之间的互称；而同素异形体是指同一元素形成的不同单质。(2)所指对象不同，同位素指的是原子，而同素异形体指的是单质。【点拨提升】1区别名称内容项目元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子的总称质子数、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畴同类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化学性质几乎完全相同元素相同、性质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、结构举例H、C、O三种元素H、H、H三种核素H、H、H互称同位素O2与O3互为同素异形体2.联系特别提醒(1)在辨析核素
7、和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。(2)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。(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。【典题例证1】下列说法错误的是()A.H、H、H和H2是氢元素的四种不同粒子B.Ca和Ca、石墨和金刚石均为同素异形体C.H和H是不同的核素D12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同解析元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，H和H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它
8、们互为同位素，同理，Ca和Ca互为同位素，其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。答案B【学以致用1】重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是()A.H2O与D2O互称同素异形体B.1H与D互称同位素C.氘(D)原子核外有1个电子D.1HO与DO的相对分子质量相同解析同素异形体必须是单质，A项错误；1H与D质子数相同，中子数不同，互称同位素，B项正确；氘(D)原子核内有一个质子，核外有1个电子，C项正确；1HO与DO的相对分子质量都是20，D项正确。答案A探究二、原子的构成及几个相对原子质量比较【合作交流】1指出符号中各“字母
9、”的含义，如X表示X元素的元素符号：A_，Z_，c_，d_，e_。提示X原子的质量数是AX原子的质子数是ZX元素的化合价是c价离子带有d个单位正电荷，一个离子中含有X原子的个数是e2一个原子的质量为m g，一个C原子的质量为n g，则该原子的相对原子质量是多少？提示【点拨提升】1构成原子的粒子及相互关系(1)构成原子的粒子(2)有关粒子间的关系质量数(A)质子数(Z)中子数(N)质子数核电荷数中性原子的核外电子数阳离子：质子数核外电子数电荷数阴离子：质子数核外电子数电荷数2原子的质量数与原子的相对原子质量及元素的相对原子质量的关系(1)区别原子的相对原子质量，是指该原子的真实质量与6C质量的的
10、比值，一般不是正整数；而原子的质量数是该原子内所有质子数和中子数的代数和，都是正整数。(2)联系如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对原子质量在数值上与原子的质量数相等。而元素的相对原子质量是由天然元素的各种同位素的相对原子质量与其在自然界中所占原子个数的百分数的积的加和得来的。数学表达式为ArA1a1%A2a2%。【典题例证2】某元素的一个原子形成的离子可表示为，下列说法正确的是()A.中含有的中子数为abB.中含有的电子数为anCX原子的质量数为abnD一个X原子的质量约为 g解析A项，中子数质量数质子数ba，A项错误；B项，该微粒的核外电子数核内质子
11、数所带负电荷数an，B项错误；C项，X原子的质量数为b，C项错误；D项，原子质量的数值为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常数值的比值，即一个X原子的质量约为g，故D项正确。答案D【学以致用2】核内中子数为N的R2，质量数为A，则它的n g氧化物中所含质子的物质的量是()A.(AN8) molB.(AN10) molC(ANZ) molD.(AN6) mol解析解决本题的关键在于理解摩尔质量、质量数概念并能灵活运用。化学变化中质子数、中子数均不变，故R2的质量数为A，中子数N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为AN，二价R2的氧化物为RO，摩尔质量为(A16) gmol1，n
12、 g RO的物质的量为 mol。1 mol RO中含质子(AN8) mol，故n g RO中含质子为(AN8) mol。故B、C、D错误，A正确。答案 A1科学家于2000年发现了第116号元素(Lv)。下列有关质量数为293的Lv原子的描述错误的是()A质子数为116B中子数为177C电子数为116D该原子可表示为Lv解析116号元素原子的核电荷数质子数核外电子数116，该元素原子的中子数质量数质子数293116177，故A、B、C项正确；元素符号的左上角为质量数，该元素的质量数为293，故其正确的表示方法为Lv，D项错误。答案D2有六种微粒，它们分别是M、N、X、Q、Y2、Z，它们所属元素
13、的种类为()A3种B4种C5种D6种解析质子数决定元素的种类，M、Q是K元素形成的微粒，N、Y2表示Ca元素形成的微粒；X表示Ar原子，Z表示Cl。答案B3下列说法不正确的是()质子数相同的粒子一定是同一元素质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子电子数相同的粒子不一定是同种元素一种元素不可以形成不同单质某元素的相对原子质量取整数值就是质量数A BC D解析质子数相同，一种是分子而另一种是原子时，则不是同一元素，如H2O、Ne，错误；质子数相同、电子数也相同的两种微粒，电性、电量必然相同，不可能一种是分子，另一种是离子，正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na、N
14、e均为10电子微粒，正确；一种元素可以形成不同的单质，如O2、O3，金刚石、石墨，红磷、白磷等，错误；由于绝大多数元素存在同位素，元素的相对原子质量不等于某同位素原子的相对原子质量，因此元素的相对原子质量取整数值也不一定是质量数，错误。答案B4.我国某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所形成的单质气体。18O是一种稳定的同位素，称为重氧。下列有关说法不正确的是()A.1.8 g 18O形成的气体的物质的量是0.05 molB.0.1 mol重氧水HO所含的中子数约为6.021023个C.0.2 mol 18O2气体的体积约为4.48 LD.18O2气体的摩尔质量为36 gmol1解析A
15、中，1.8 g18O所形成的气体为18O2，所以其物质的量为0.05 mol；B中，HO中所含的中子数为18810，所以，0.1 mol HO的中子数为(0.110)NANA；C中，0.2 mol 18O2气体在标准状况下才能为4.48 L；D中，18O2的摩尔质量为(182) gmol136 gmol1。答案C5在Li、N、Na、Mg、Li、C中：(1)_和_互为同位素。(2)_和_质量数相等，但不能互称同位素。解析质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故Li与Li互为同位素；N与C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素。答案(1)LiLi(2)NC6用A.质子数、B.
16、中子数、C.核外电子数、D.最外层电子数、E.电子层数，填写下列空格：(1)同位素种类由_决定。(2)元素种类由_决定。(3)某元素有无同位素由_决定。(4)核素相对原子质量由_决定。(5)主族元素的化学性质主要由_决定。(6)核电荷数由_决定。(7)碱金属原子失电子能力相对强弱由_决定。(8)原子得失电子能力相对强弱主要由_决定。解析(1)同位素种类的确定，既要确定元素(质子数)，又要确定核素(中子数)。(2)确定元素种类只需确定质子数。(3)某元素有无同位素，已经确定了元素，只要由中子数确定同位素即可。注意跟(1)的区别。(4)核素相对原子质量的近似整数值等于该核素的质量数，则由质子数和中
17、子数决定。(5)主族元素最外层电子数决定元素原子得失电子的能力，即化学性质。(6)核电荷数质子数。(7)碱金属元素原子电子层数越多，失电子能力越强，故决定碱金属原子失电子能力相对强弱的因素是电子层数。(8)电子层数相同时原子的最外层电子数越少，失电子能力越强，最外层电子数越多，得电子能力越强；最外层电子数相同，电子层数越多，失电子能力越强，得电子能力越弱，故原子得失电子能力的相对强弱主要由最外层电子数和电子层数决定。答案(1)AB(2)A(3)B(4)AB(5)D(6)A(7)E(8)DE课时作业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，“”表示中子，则下列有关的叙述正确
18、的是()A互为同素异形体B互为同位素C是三种化学性质不同的粒子D具有相同的质量数解析由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。答案B2已知X、Y为主族元素，X的质子数为a，X2比Y2核外少8个电子，若Y原子的质量数为b，则Y原子核内中子数为()Aba4 Bba8Cba8 Dba12解析设Y的质子数为c，根据题意可知(c2)(a2)8，ca4，故Y原子核内中子数为ba4，A项正确。答案A3.“神舟七号”的燃料是氢化锂三兄弟：LiH、LiD、LiT。其中Li的质量数为7，则对相同物质的量的这三种物质的下列说法正确的是()A.质子数之比为123B
19、.中子数之比为111C.摩尔质量之比为8910D.化学性质不相同解析A、LiH、LiD、LiT中的质子数相等，都是4，A不正确；B、中子数分别是4、5、6，B不正确；C、摩尔质量分别是8 gmol1、9 gmol1、10 gmol1，C正确；D、它们的化学性质几乎相同，D不正确。答案C4美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型的氢粒子，这种粒子是由3个氢原子核(没有中子)和2个电子构成的。下列关于这种粒子的说法正确的是()A是氢的一种新单质B是氢的一种新的同位素C它的组成可用H3表示D它比普通H2分子多一个氢原子核解析这种氢粒子是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，该微粒可表示为H，故A
20、、C项错误；同位素指的是原子，而H为离子，B项错误；H含有3个氢原子核，H2含有2个氢原子核，D项正确。答案D5A、B分别为第三、四周期同一主族的不同元素，它们的原子核内的质子数等于中子数。若A为A族元素，其质量数为x，则B的质子数为y；若A为A族元素，其质子数为m，则B的质量数为n，则y和n的值分别是()A.18和2m18B.8和2m18C.8和2m36D.18和2m36解析若A为A族元素，A的质量数为x，由题意可知，质子数等于中子数，则元素A的质子数为，B处于过渡元素之前，则B的质子数y8；若A为A族元素，A的质子数为m，B处于过渡元素之后，则B的质子数为m18，故质量数n2m36，C项正
21、确。答案C6下列说法正确的是()A同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质几乎完全相同B任何元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的C钠原子失去一个电子后，它的电子数与氖原子相同，所以变成氖原子D.Ar、K、Ca的质量数相同，所以它们互为同位素解析元素的化学性质是由其核外电子排布决定的，故同一元素各核素的化学性质几乎完全相同；一般来说，元素的原子都是由核外电子和核内中子、质子构成的，但也有特殊情况，如H；钠原子失去一个电子后，它的核外电子数虽与氖原子相同，但质子数仍为11，与氖原子不同；同位素是指质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子的互称。答案A7.氯的原子序数为17，37Cl
22、和35Cl是氯的两种同位素，下列说法正确的是()A.35Cl原子所含质子数为18，37Cl和35Cl的得电子能力相同B. mol H35Cl分子所含中子数约为6.021023C.7 g 35Cl2气体的体积为2.24 LD.35Cl的相对原子质量是12C原子质量的35倍解析37Cl和35Cl互为同位素，化学性质相同，故得电子能力也相同，质子数等于原子序数，所以35Cl的质子数为17，故A错误；1个H35Cl分子所含中子数为18， mol H35Cl分子所含中子的物质的量为1 mol，所以中子数约为6.021023，故B正确；Cl2不一定处于标准状况，不能使用气体摩尔体积22.4 L/mol计算
23、其体积，故C错误；相对原子质量的计算是以12C原子质量的为标准，故D错误。答案B8已知R2核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2中含有电子的物质的量为()A.molB.molC.mol D.mol解析R2核外电子数为(AN2)，m g R2的物质的量为： mol，m g R2中含有电子的物质的量为(AN2)mol。答案C9(1)A元素原子的核电荷数为8，其原子核内的质子数为_，该元素原子的二价阴离子中，核外电子数为_，中子数是9的核素表示为_。(2)B元素原子的一价阳离子的核外有18个电子，质量数为40，该元素原子的原子核内中子数为_。(3)A、B形成11型化合物的相对分子质量是_
24、。解析(1)核电荷数质子数，阴离子的核外电子数质子数所带电荷数10，中子数是9的核素，质量数是17，可表示为。(2)B元素质子数是：18119，质量数为40，该元素原子的中子数为：401921。(3)两元素形成11型化合物是K2O2，其相对分子质量是：402172114。答案(1)810O(2)21(3)11410现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：(1)其中，它们分属_种元素，属于氢元素的核素有_种，属于铀元素的核素有_种。互为同位素的原子分别为_，_。(2)质量数相等的粒子为_、_、_(可填满，也
25、可不填满)。解析(1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素，1H和1H是同一种核素的不同粒子，1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为同位素。234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，互为同位素。(2)是为“质量数相等的粒子”，而非“质量数相等的原子”，否则：1H和1H不为答案。答案(1)7331H、2H、3H234U、235U、238U(2)40K、40Ca14N、14C1H、1H11用X表示原子：(1)中性原子的中子数N_。(2)AXn共有x个电子，则该阳离子的中子数N_。(3)AXn共有x个电子，则该阴离子的中子数N_。(4)12C16O2
26、分子中的中子数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_。解析根据“质子数中子数质量数”的关系，(1)NAZ。(2)AXn共有x个电子，中性原子X的电子数为(xn)，则NAxn。(3)AXn共有x个电子，中性原子X的电子数为(xn)，则NAxn。(4)12C16O2分子中的中子数为：68822。(5)A2所含电子数为(mx2)，则n g A2所含电子的物质的量为mol。答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn(4)22(5)mol12(1)填写表中空格：符号质子数电子数10NHMnb(2)元素周期表中第五周期共有_种元素，若第五周期第A元素的原子序数为
27、a，则第五周期第A元素的原子序数为_(用含a的代数式表示，下同)，第六周期第A元素的原子序数为_。(3)紧邻第族之后的一个纵行为第_族，周期表中所含元素种数最多的族是第_族。(4)某元素的一种同位素X的原子的质量数为A，含N个中子，它与原子组成HmX分子，在a g HmX中所含质子的物质的量是_ mol。解析(1)质子数决定元素的种类，质子数为1，说明是H，电子数为0，故为H；NH的质子数为71411电子数为11110；Mn的电子数为b，质子数为bn。(2)元素周期表中第五周期共有18种元素，第五周期第A族与第五周期第A族元素的原子序数相差13，则第五周期第A族元素的原子序数为a13，第六周期第A族元素的原子序数与上一周期同主族元素的原子序数相差32，则第六周期第A族元素的原子序数为a32。(3)紧邻第族之后的一个纵行为第11纵行，即第B族，周期表中所含元素种数最多的族是第B族，包含钪、钇、镧系和锕系共32种元素。(4)根据题意可知X的质子数为AN，HmX的近似相对分子质量为mA，所以a g HmX的物质的量为 mol，HmX中的质子数为mAN，所以a g HmX中所含质子的物质的量为(mAN) mol。答案(1)符号质子数电子数H1110bn(2)18a13a32(3)BB(4)(mAN)