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1、第 3 课时 核 素 目标导航 1.了解质量数和AZX 的含义。2.了解核素、同位素的概念、并了解同位素的重要作用。3.了解原子的结构以及各种微粒数的关系。一、原子的构成 质量数 1原子的构成及表示方法(1)构成 原子(AZX)原子核质子（带正电）中子（不带电）核外电子（带负电）(2)表示方法 AZX 表示一个质量数为A、质子数为Z的 X 原子，如16 8O 表示一个质量数为 16，质子数为 8 的氧原子。2质量数 由于原子的质量集中在原子核上，把质子和中子的相对质量分别取其近似整数值 1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量的近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，符号为A。
2、质量数(A)质子数(Z)中子数(N)点拨 原子或离子中各微粒间的数目关系 原子的质子数核电荷数原子序数核外电子数；阳离子所带电荷数质子数核外电子数；阴离子所带电荷数核外电子数质子数；质子数(Z)阳离子的核外电子数阳离子所带的电荷数；质子数(Z)阴离子的核外电子数阴离子所带的电荷数。【议一议】1判断下列说法是否正确(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。()答案(1)(2)(3)二、核素 同位素 1核素 把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、1
3、4C 就是碳元素的三种不同核素。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。即同一元素的不同核素之间互为同位素，如1H、2H、3H 三种核素均是氢元素的同位素。3同位素的两个特征(1)同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；(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，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。4同位素的用途(1)14 6C 在考古工作中用于测定文物的年代；(2)21H、31H 用于制造氢弹；(3)利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。警示(1)同位素中“同位”指几种核素的质子数相同，在元素周期表中占
4、据同一个位置。同位素属于同一种元素，但不是同种原子。例如：11H、21H、31H 是三种不同的原子，但都是氢元素。(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。【议一议】2(1)14 6C 与14 7N 的质量数相等，是否互为同位素？(2)核素种类与质子数、中子数和质量数有何关系？答案(1)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。14 6C 与14 7N 的质量数相等，但质子数分别为 6 和 7，属于不同的元素，故不是同位素。(2)核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，因此核素种类由质子数、中子数共同决定。质量数质子数中子数，故不同的核
5、素也可能具有相同的质量数，如14 6C和14 7N，故核素种类与质量数无直接关系。一、元素、核素、同位素、同素异形体 的区别和联系【例 1】下列说法错误的是()A.11H、21H、H和 H2是氢元素的四种不同粒子 B.4020Ca 和4220Ca、石墨和金刚石均为同素异形体 C.11H 和21H 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 答案 B 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，11H 和21H 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
6、数分别为 6 和 8，故它们互为同位素，同理，4020Ca和4220Ca 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。要点归纳 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 11H、21H、
7、31H 三种核素 11H、21H、31H 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。变式训练 1 下列互为同位素的是()AH2 D2 B14N 14C C16O 17O D金刚石 石墨 答案 C 解析 同位素是指原子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有 C 项符合。二、原子的相对原子质量与元素的 相对原子质量的区别【例 2】我国著名化学家张青莲教授测定的锑元素
8、的相对原子质量为 127.760，被国际原子量委员会采用为国际新标准。已知锑有两种以上天然同位素，则 127.760 是()A按照锑的各种天然同位素的质量数与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值 B按照锑的各种天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值 C一个锑原子的质量与12C 原子质量的112的比值 D锑元素的质量与12C 原子质量的112的比值 答案 B 解析 元素的相对原子质量是根据各种天然同位素的相对原子质量和这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值。要点归纳 1原子的相对原子质量(1)含义 原子的相对原子质量是该同位素的一个原子的质量与12C 质量
9、的112的比值。(2)计算公式 原子的相对原子质量一个该原子的质量一个12C原子质量112(3)常用关系 原子的近似相对原子质量质量数 2元素的相对原子质量(1)元素的平均相对原子质量 含义：根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。计算公式 MrAa%Bb%Cc%其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量：a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数，Mr是元素的平均相对原子质量。实例 如氧有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含量(即原子个数百分比)的数据分别为：16 8O 15.995 99.759%17
10、 8O 16.999 0.037%18 8O 17.999 0.204%则氧元素的相对原子质量为：Mr15.99599.759%16.9990.037%17.9990.204%15.999。(2)元素的近似相对原子质量 可根据各种核素(同位素)的质量数按上法计算。特别提醒 元素周期表中的相对原子质量是指元素的平均相对原子质量，而不是该元素的某种核素的相对原子质量。已知某元素的一种核素的相对原子质量无法求解该元素的平均相对原子质量。变式训练 2 氧元素有三种核素16O、17O、18O，它们在自然界中所占的原子个数百分比分别为a%、b%、c%，则下列说法正确的是()A一个16O 原子的质量为 16
11、 g B17O 的相对原子质量约为 17 C氧元素的相对原子质量为1617183 D氧元素的相对原子质量为(16a%17b%18c%)答案 B 解析 1 mol 16O 原子的质量近似等于 16 g，A 项错误；某一核素原子的相对原子质量在数值上近似等于其质量数，所以 B 项正确；氧元素的相对原子质量为16O、17O、18O的相对原子质量的平均值，而“16a%17b%18c%”是氧元素的近似相对原子质量，C、D 两项错误。1下列有关钯原子(106 46Pd)的说法错误的是 ()A原子序数为 46 B质子数为 46 C电子数为 46 D中子数为 46 答案 D 解析 由106 46Pd 可知，钯
12、的原子序数为 46，核外电子数原子序数质子数46；核内中子数为 1064660，D 选项错误。2有六种微粒，它们分别是4019M、4020N、4018X、4019Q、4020Y2、4017Z，它们所属元素的种类为 ()A3 种 B4 种 C5 种 D6 种 答案 B 解析 质子数决定元素的种类，4019M、4019Q是 K 元素形成的微粒，4020N、4020Y2表示 Ca元素形成的微粒；4018X 表示 Ar 原子，4017Z表示 Cl。3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
13、14C 原子与 C60中普通碳原子的化学性质不同 B14C 原子与14N 原子所含中子数相同 C是 C60的同素异形体 D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，它们的化学性质几乎完全相同，故 A 选项错误，D 选项正确；14C 中含有 8 个中子，14N 中含有 7 个中子，B选项错误；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 选项错误。4 氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.96975.77%36.96624.23%35.453 中 ()A75.77%表示3
14、5Cl 的质量分数 B24.23%表示35Cl 的丰度 C35.453 表示氯元素的相对原子质量 D36.966 表示37Cl 的质量数 答案 C 解析 元素的相对原子质量是按该元素的各种天然同位素的相对原子质量和所占的丰度计算出的平均值。本题中 34.969、36.966 表示两种核素的相对原子质量，75.77%表示35Cl 的丰度，24.23%表示37Cl 的丰度。5在63Li、14 7N、2311Na、2412Mg、73Li、14 6C 中：(1)_和_互为同位素。(2)_和_质量数相等，但不能互称同位素。(3)_和_的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。答案(1)63Li
15、73Li(2)14 7N 14 6C(3)2311Na 2412Mg 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63Li 与73Li 互为同位素；14 7N 与14 6C 质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素；2311Na 和2412Mg 的中子数均是 12，但质子数不相等，所以不是同一种元素。经典基础题 题组 1 同位素及其性质 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 答案 B 解析 由题图可知三个原子的质子数、核外电
16、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。2下列各组中属于同位素关系的是 ()A金刚石与石墨 BT2O 与 H2O C40K 与39K D16O 与16O2 答案 C 解析 A 中金刚石与石墨都是碳元素形成的不同的单质，属于同素异形体；B 中 T2O 与H2O 是化合物；D 中16O2是离子，16O 与16O2的关系为同一种元素形成的不同的微粒。故只有 C 正确。3据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的32He，每百吨32He 核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以42He 的形式存在。下列说法正确的是 ()A.42He 原子核内含有
17、4 个质子 B.32He 和42He 互为同位素 C.32He 原子核内含有 3 个中子 D.42He 的最外层电子数为 2，所以42He 具有较强的金属性 答案 B 解析 本题的解题关键在于熟悉原子的表示符号AZX，A表示质量数，Z表示质子数，所以可判断 A、C 错误；又42He 的最外层电子数为 2，虽然少于 8 个，但属于稳定结构，因此 D 选项错误。4下列关于12C 和13C 说法正确的是 ()A两者互为同位素 B两者属于不同的元素 C两者属于同一种核素 D两者互为同素异形体 答案 A 5有关 H、D、T、HD、H2、D、H这七种微粒的说法正确的是 ()A互为同位素 B是七种氢元素 C
18、电子数相同 DHD 和 H2均是单质 答案 D 6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.4018Ar、4019K、4020Ca 的质量数相同，所以它们互为同位素 答案 A 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11H；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
19、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。7.131 53I 是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中131 53I 的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。下列有关131 53I 的叙述中错误的是 ()A.131 53I 的化学性质与127 53I 基本相同 B.131 53I 的原子序数为 53 C.131 53I 的原子核外电子数为 78 D.131 53I 的原子核内中子数多于质子数 答案 C 解析 同位素的质子数相同，核外电子排布相同，因而化学性质几乎完全相同，A 正确；131 53I 的质子数核电荷数核外电子数53，故 B 项正确，C 项错误；中子数质量数质子
20、数131537853，D 项正确。题组 2 原子组成及其关系的判断 8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.m（AN）Amol B.m（AN2）Amol C.m（AN2）Amol D.m（AN2）Amol 答案 C 解析 R2核外电子数为(AN2)，m g R2的物质的量为m gA gmol1mA mol，m g R2中含有电子的物质的量为mA(AN2)mol。9(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
21、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_。答案(1)8 10 17 8O(2)21(3)114 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17 8O。(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。10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)
22、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_，_(可不填满，也可补充)。答案(1)7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U(2)40K、40Ca 14N、14C 1H、1H 解析 本题考查元素、核素、同位素的相互关系，解决本题的关键在于理解并能灵活运用所学知识。(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
23、，也可为同位素；(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。能力提升题 11用AZX 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_。答案(1)AZ(2)Axn(3)Axn(4)22(5)n（mx2）mmol 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
24、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n（mx2）mmol。12 近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了 6 个非常罕见的4526Fe 原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到，这 6 个原子中有 4 个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题：(1)4526Fe 原子的核内中子数为_，该原子的核外电子数为_。(2)以下关于4526Fe 的叙述正确的是_。A.4526Fe 与5626F
25、e 是两种核素 B科学家获得了一种新元素 C.4526Fe 的衰变不是化学变化 D这种铁原子衰变放出两个质子后变成4326Fe(3)某同学认为4526Fe 在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是 _ _。答案(1)19 26(2)AC(3)4526Fe 与5626Fe 的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同 解析(1)4526Fe 的中子数质量数质子数452619，电子数质子数26。(2)4526Fe 与5626Fe 的质子数相同，属同一元素 Fe 元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe 元素不是一种新元素，4526Fe 衰变放出两个质子后变为质子数为 24 的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质的。