第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 原子结构 核素
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·河北廊坊期末）原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。下列原子结构模型的演变顺序正确的是
①道尔顿模型 ②汤姆孙原子模型 ③卢瑟福原子模型 ④玻尔原子模型 ⑤电子云模型
A．①②③④⑤ B．②①③④⑤ C．③①②④⑤ D．⑤①②③④
【答案】A
【解析】19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实心球体；1897年，英国科学家汤姆生发现了电子，1904年提出“葡萄干面包式”的原子结构模型；1911年英国物理学家卢瑟福提出了带核的原子结构模型；1913年丹麦物理学家波尔引入量子论观点，提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型；奥地利物理学家薛定谔提出电子云模型，为近代量子力学原子模型；故原子结构模型的演变的过程为：道尔顿模型→汤姆孙原子模型→卢瑟福原子模型→玻尔原子模型→电子云模型，故选A项。
2．（2022·北京西域期末）钛(Ti)被称为未来钢铁，我国钛的储量居世界首位。下列关于Ti的说法不正确的是
A．质子数为22 B．质量数为26
C．中子数为26 D．核外电子数为22
【答案】B
【解析】Ti的质子数为22，质量数为48，故中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26。
A项，Ti的质子数为22，正确；B项，Ti的质量数为48，错误；C项，Ti的中子数＝质量数－质子数＝48－22＝26，正确；D项，核外电子数＝质子数＝22，正确。
3．（2022·广西桂林期末）核素15N常用作生物医药示踪剂。下列关于15N的说法不正确的是
A．质子数是7 B．电子数是8
C．中子数是8 D．质量数是15
【答案】B
【解析】A项，氮的核电荷数为7，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此质子数为7，正确；B项，对于原子：核电荷数＝质子数＝核外电子数，因此氮的电子数为7，错误；C项，中子数＝质量数－质子数，因此氮的中子数＝15－7＝8，正确；D项，15N的质量数为15，正确。
4．（2021·天津卷）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一，氘(H)是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是
A．H的中子数为2 B．H的核电荷数为1
C．H是自然界中最轻的原子 D．H是氢元素的一种同素异形体
【答案】B
【解析】A项，H的中子数为2－1＝1，错误；B项，H的质子数为1，则核电荷数为1，正确；C项，自然界中最轻的原子是H，不是H，错误；D项，H是氢元素的一种同位素，错误。
5．（2022·上海静安期末）下列各组物质中，互为同位素的一组是
A．CO与CO2 B．12C与14C
C．O2和O3 D．H2O与D2O
【答案】B
【解析】A项，CO和CO2是组成元素相同，但分子式不同的两种物质，错误；B项，12C与14C，是质子数相同，但中子数不同的原子，则互为同位素，正确；C项，O2和O3是同种元素组成的不同单质，属于同素异形体，错误；D项，H2O和H2O2是组成元素相同，但分子式不同的两种物质，错误。
6．（2022·北京朝阳）美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在2006年10月16日宣布，该实验室科学家与俄罗斯科学家合作，利用俄方的回旋加速器设备，成功合成了118号超重元素Og，并观察到其存在了不到1毫秒时间。该元素原子的核内中子数与核外电子数之差是
A．118 B．297 C．61 D．179
【答案】C
【解析】原子符号左上角的数字为质量数，左下角的数字为质子数，则Og的中子数＝质量数－质子数＝297－118＝179，核外电子数＝质子数＝118，故该元素原子的核内中子数与核外电子数之差为179－118＝61，C项正确。
7．（2022·广东普宁期末）2018年5月，美国宣布退出伊朗核协议，U的浓缩是焦点问题。下列有关U的说法正确的是
A．U原子核中含有92个中子 B．U原子核外有143个电子
C．U与U互为同位素 D．U与U互为同素异形体
【答案】C
【解析】A项，U原子核中含有的中子数为235－92＝143，错误；B项，U原子核外有92个电子，错误；C项，U与U是质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子，互为同位素，正确；D项，同素异形体的同种元素形成的不同单质，而U和U不是单质，是原子，错误。
8．（2022·杭州七县市期末）下列说法正确的是
A．14C与C60互为同素异形体
B．H2和H2互为同位素
C．O的质子数为8，中子数为17
D．新型冠状病毒有可能在空气中以气溶胶的形式传播，气溶胶属于胶体
【答案】D
【解析】A项，14C是C元素的一种原子，而C60是C元素的一种单质，因此二者不能互为同素异形体，错误；B项，H2和H2是H元素的同位素原子形成的氢气分子，二者都是单质，不能互为同位素，错误；C项，O原子的原子核内质子数是8，原子符号左上角为质量数，质量数等于质子数与中子数的和，则17O的质子数为8，中子数为17－8＝9，错误；D项，新型冠状病毒有可能在空气中以气溶胶的形式传播，气溶胶是分散剂是气体的一种胶体，因此属于胶体，正确。
9．（2022·广东汕头潮南区期末）重水（2H2O）是重要的核工业原料，下列说法不正确的是
A．氘（2H）原子核内有1个质子
B．1H2O与2H2O互为同位素
C．1H218O与2H216O的相对分子质量相同
D．1H与2H是不同的核素
【答案】B
【解析】A项，氢原子的核电荷数是1，含有1个质子，正确；B项，同位素是核素之间的互称，如氕、氘、氚原子互为同位素，1H2O与2H2O是两种水分子，错误；C项，1H218O的相对分子质量为：1×2＋18＝20，2H216O的相对分子质量为：2×2＋16＝20，正确；D项，1H与2H是两种不同的核素，正确。
10．（2021·江苏淮安期中）用X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝___________。
（2）Xn+共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝___________。
（3）Xn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝___________。
【答案】A－Z A－x－n A－x＋n
【解析】（1）在表示原子组成时元素符号的左下角表示质子数，左上角表示质量数，又因为中子数＋质子数＝质量数，据此可知中性原子的中子数N＝A－Z；（2）中性原子的核外电子数＝质子数，所以如果AXn＋共有x个电子，则质子数＝x＋n，因此该阳离子的中子数N＝A－x－n；（3）同（2）分析可知，如果AXn－共有x个电子，则质子数＝x－n，因此该阴离子的中子数N＝A－x＋n。
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11．（2022·江苏扬州中学期中）对物质进行分类，有利于我们的学习。下列物质的分类不正确的是
A．HD(无氧酸) B．SO2(酸性氧化物)
C．HNO3(含氧酸) D．氯水(混合物)
【答案】A
【解析】A项，H和D是氢元素的不同核素，所以HD为单质，不是无氧酸，错误；B项，氧化物SO2与碱反应生成盐和水，所以SO2为酸性氧化物，正确；C项，HNO3为一元含氧强酸，所以硝酸为含氧酸，正确；D项，氯气溶于水得到的溶液为氯水，所以氯水为混合物，正确。
12．（2022·河南濮阳期末）据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60；4H是主要来源于宇宙射线的初级粒子，人类在月球上发现了储量丰富的3H。下列说明正确的是
A．N60与C60互为同素异形体 B．3H与4H互为同位素
C．N60可能是一种新型电解质 D．3H2O与4H2O互为同素异形体
【答案】B
【解析】A项，同素异形体为同种元素的不同单质，N和C是不同种元素，则N60与C60不是同素异形体，错误；B项，3H与4H的质子数相同，中子数不同，互为同位素，正确；C项，N60是单质，电解质是指在水溶液或熔融状态下能导电的化合物，N60不是电解质，错误；D项，同素异形体为同种元素的不同单质，3H2O与4H2O是化合物，不是同素异形体，错误。
13．（2022·甘肃张掖期末）核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为
A．(A－N) mol B．(A－N＋2) mol
C．(A－N－2) mol D．(A－N－2) mol
【答案】D
【解析】1个R2＋中含有的电子数为A－N－2，a g R2＋的物质的量为＝ mol，故a g R2＋中含有的电子数物质的量为(A－N－2) mol，选D项。
14．（2022·江西上饶期末）2020年4月，我国自主设计，被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列叙述正确的是
A．氕、氘、氚三种原子互为同位素
B．氚原子内中子数和核外电子数之差为2
C．H元素的相对原子质量是由三种氢原子质量数的算术平均值
D．海水中的H2O与D2O互为同素异形体
【答案】A
【解析】A项，氕、氘原子和氚原子的质子数均为1，中子数分别是0、1和2，氕、氘、氚三种原子互为同位素，正确；B项，氚原子内中子数为2，核外电子数为1，氚原子内中子数和核外电子数之差为1，错误；C项，H元素的相对原子质量是指H元素中各个原子的相对原子质量×其所占的比例所得，错误；D项，海水中的H2O与D2O是化合物，不是同种元素组成的单质，不互为同素异形体，错误。
15．（2021·四川内江威远中学改编）下列几种化学符号：O2、O3、H、Li、C、C、Na、N、Mg、O2、O3。
（1）表示核素的符号共______种。
（2）互为同位素的是______和______。
（3）互为同素异形体的是________和________。
（4）中子数相等，但质子数不相等的核素是________和________。
（5）质量相同的H2O和D2O所含中子数之比为________。
【答案】（1）7 （2）C、C （3）O2、O3 （4）Na、Mg （5）8∶9
【解析】（1）核素是具有一定质子数和中子数的原子，O2、O2为分子不属于核素范畴，属于核素的是H、H、C、C、Na、N、Mg，共7种；（2）质子数相同、中子数不同的原子互为同位素，故为C、C；（3）同素异形体是指由同种元素形成的不同单质，故为O2、O3；（4）Na和Mg的中子数相等，但质子数不同；（5）H2O和D2O所含中子数分别为8、10，H2O和D2O的摩尔质量分别为18 g·mol－1、20 g·mol－1，设H2O和D2O的质量为m g，则所含中子数之比为(×8)∶(×10)＝8∶9。
16．（2022·河南郑州期中）Fe、Co、Ni的单质和化合物具有相似的性质，请回答下列问题：
Ⅰ．Co的衰变方程为：Co＝Ni＋e－＋，其中为反中微子，它的电荷数为0，静止质量可认为0。衰变产物Ni的质量数A为________。
Ⅱ．近年来，科学家通过粒子加速器进行实验，获得了6个非常罕见的Fe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。
（1）Fe的中子数为_______。
（2）以下关于Fe的叙述正确的是________(填字母)。
A．Fe与Fe是两种核素
B．科学家获得的Fe是一种新元素
C．Fe的衰变是化学变化
D．Fe衰变放出两个质子后变成Fe
（3）某同学认为在Fe在一定条件下也可与O2反应，他的判断依据是_________________________________________。
【答案】Ⅰ．60 Ⅱ．（1）19 （2）A （3）二者核外电子排布相同
【解析】Ⅰ．Co＝Ni＋e－＋，根据质量数和电荷数守恒可知：60＝A＋0＋0，A＝60；Ⅱ．（1）Fe的中子数为45－26＝19；（2）A项，Fe与Fe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，正确；B项，科学家获得的Fe，是Fe元素的一种原子，不是一种新元素，错误；C项，Fe衰变是原子核内的变化，不是化学变化，错误；D项，Fe衰变后放出两个质子后是变成Ni，是质子数变化，质量数未变，错误；（3）Fe与Fe两核素中，核外电子数相同，电子排布相同，故化学性质相同，均可以与氧气反应。第四章 物质结构 元素周期律
第一节 原子结构与元素周期表
第1课时 原子结构 核素
培优第一阶——基础过关练
1．（2022·河北廊坊期末）原子结构模型是科学家根据科学猜想和分析，通过对原子结构的形象描摹而建构的揭示原子本质的认知模型。下列原子结构模型的演变顺序正确的是
①道尔顿模型 ②汤姆孙原子模型 ③卢瑟福原子模型 ④玻尔原子模型 ⑤电子云模型
A．①②③④⑤ B．②①③④⑤ C．③①②④⑤ D．⑤①②③④
2．（2022·北京西域期末）钛(Ti)被称为未来钢铁，我国钛的储量居世界首位。下列关于Ti的说法不正确的是
A．质子数为22 B．质量数为26
C．中子数为26 D．核外电子数为22
3．（2022·广西桂林期末）核素15N常用作生物医药示踪剂。下列关于15N的说法不正确的是
A．质子数是7 B．电子数是8
C．中子数是8 D．质量数是15
4．（2021·天津卷）核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一，氘(H)是核聚变反应的主要原料，下列有关叙述正确的是
A．H的中子数为2 B．H的核电荷数为1
C．H是自然界中最轻的原子 D．H是氢元素的一种同素异形体
5．（2022·上海静安期末）下列各组物质中，互为同位素的一组是
A．CO与CO2 B．12C与14C
C．O2和O3 D．H2O与D2O
6．（2022·北京朝阳）美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室在2006年10月16日宣布，该实验室科学家与俄罗斯科学家合作，利用俄方的回旋加速器设备，成功合成了118号超重元素Og，并观察到其存在了不到1毫秒时间。该元素原子的核内中子数与核外电子数之差是
A．118 B．297 C．61 D．179
7．（2022·广东普宁期末）2018年5月，美国宣布退出伊朗核协议，U的浓缩是焦点问题。下列有关U的说法正确的是
A．U原子核中含有92个中子 B．U原子核外有143个电子
C．U与U互为同位素 D．U与U互为同素异形体
8．（2022·杭州七县市期末）下列说法正确的是
A．14C与C60互为同素异形体
B．H2和H2互为同位素
C．O的质子数为8，中子数为17
D．新型冠状病毒有可能在空气中以气溶胶的形式传播，气溶胶属于胶体
【答案】D
【解析】A项，14C是C元素的一种原子，而C60是C元素的一种单质，因此二者不能互为同素异形体，错误；B项，H2和H2是H元素的同位素原子形成的氢气分子，二者都是单质，不能互为同位素，错误；C项，O原子的原子核内质子数是8，原子符号左上角为质量数，质量数等于质子数与中子数的和，则17O的质子数为8，中子数为17－8＝9，错误；
9．（2022·广东汕头潮南区期末）重水（2H2O）是重要的核工业原料，下列说法不正确的是
A．氘（2H）原子核内有1个质子
B．1H2O与2H2O互为同位素
C．1H218O与2H216O的相对分子质量相同
D．1H与2H是不同的核素
10．（2021·江苏淮安期中）用X表示原子：
（1）中性原子的中子数N＝___________。
（2）Xn+共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝___________。
（3）Xn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝___________。
培优第二阶——拓展培优练
11．（2022·江苏扬州中学期中）对物质进行分类，有利于我们的学习。下列物质的分类不正确的是
A．HD(无氧酸) B．SO2(酸性氧化物)
C．HNO3(含氧酸) D．氯水(混合物)
12．（2022·河南濮阳期末）据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60；4H是主要来源于宇宙射线的初级粒子，人类在月球上发现了储量丰富的3H。下列说明正确的是
A．N60与C60互为同素异形体 B．3H与4H互为同位素
C．N60可能是一种新型电解质 D．3H2O与4H2O互为同素异形体
13．（2022·甘肃张掖期末）核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为
A．(A－N) mol B．(A－N＋2) mol
C．(A－N－2) mol D．(A－N－2) mol
14．（2022·江西上饶期末）2020年4月，我国自主设计，被称为“人造太阳”的“东方超环”核聚变实验装置取得重大突破，该核聚变的基础原料是海水中提取的氘和氚。下列叙述正确的是
A．氕、氘、氚三种原子互为同位素
B．氚原子内中子数和核外电子数之差为2
C．H元素的相对原子质量是由三种氢原子质量数的算术平均值
D．海水中的H2O与D2O互为同素异形体
15．（2021·四川内江威远中学改编）下列几种化学符号：O2、O3、H、Li、C、C、Na、N、Mg、O2、O3。
（1）表示核素的符号共______种。
（2）互为同位素的是______和______。
（3）互为同素异形体的是________和________。
（4）中子数相等，但质子数不相等的核素是________和________。
（5）质量相同的H2O和D2O所含中子数之比为________。
16．（2022·河南郑州期中）Fe、Co、Ni的单质和化合物具有相似的性质，请回答下列问题：
Ⅰ．Co的衰变方程为：Co＝Ni＋e－＋，其中为反中微子，它的电荷数为0，静止质量可认为0。衰变产物Ni的质量数A为________。
Ⅱ．近年来，科学家通过粒子加速器进行实验，获得了6个非常罕见的Fe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。
（1）Fe的中子数为_______。
（2）以下关于Fe的叙述正确的是________(填字母)。
A．Fe与Fe是两种核素
B．科学家获得的Fe是一种新元素
C．Fe的衰变是化学变化
D．Fe衰变放出两个质子后变成Fe
（3）某同学认为在Fe在一定条件下也可与O2反应，他的判断依据是______________。
