化学 必修 第二册（鲁科）
第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子结构
核心素养 学业要求
通过宏观辨识与微观探析，深化对原子结构的认识。 1.认识原子核的结构，明确质量数和X的含义。 2.掌握构成原子的微粒间的关系。 3.知道元素、核素、同位素的含义。
一、原子核
1．原子的构成
2．原子中各微粒间的数量关系
(1)原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数。
(2)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
3．原子构成的表示方法
如O表示质量数为16，质子数为8的氧原子。
二、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。
氢元素有氕、氘、氚三种核素，分别用H、H、H表示。
2．同位素
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。例如H与H、H互为同位素。同位素分为稳定同位素和放射性同位素。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)原子呈电中性是因为中子不带电。( )
(2)质子数和中子数决定原子的质量。( )
(3)Cl的近似相对原子质量为35。( )
(4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等。( )
(5)23Na和23Mg互为同位素。( )
(6)同位素原子形成的物质的化学性质相同，物理性质不同。( )
(7)一种核素就是一种原子。( )
(8)H和H＋为同一元素的不同微粒。( )
答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)√
2．任何原子都具有的粒子是( )
A．质子、中子和电子 B．质子和中子
C．质子和电子 D．中子和电子
答案 C
3．核电是一种高效能源，也是一种高危能源。例如，它会泄漏出I，当I达到一定浓度时，会对人体造成伤害。I中质子数比中子数少( )
A．131 B．53
C．25 D．78
答案 C
4．下列关于He的说法正确的是( )
A.He原子核内含有2个中子
B.He原子核内含有3个质子
C.He原子核内含有3个电子
D.He和He是两种不同的核素
答案 D
5．关于微粒X－，下列说法正确的是( )
A．该微粒的中子数为17
B．该微粒的核外电子数为17
C．该微粒的中子数为20
D．该微粒的质子数为37
答案 C
探究一 原子的构成
1．原子的相对质量(M)＝≈质量数＝质子数＋中子数。
2．原子、离子组成中的数量关系
X
(1)核电荷数＝质子数＝原子核外电子数。
(2)阳离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋离子所带的电荷数。
(3)阴离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数－离子所带的电荷数。
1．已知R2＋核外有a个电子，核内有b个中子，表示R原子符号正确的是( )
A.R B.R
C.R D.R
答案 C
解析 对于阳离子R2＋，质子数＝核外电子数＋2＝a＋2，质量数＝a＋2＋b，因此R的原子符号为R。
2．某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A.(A－N＋m) mol
B.(A－N) mol
C.(A－N) mol
D.(A－N＋m) mol
答案 A
解析
(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如H。 (2)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。 (3)质子数相同的微粒不一定属于同一元素，如Ne和H2O。
探究二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较
1．元素、核素、同位素和同素异形体的区别与联系
(1)区别
(
项目
) (
内容
) (
名称
) 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
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、N三种元素 H、H、H三种核素 H、H、H互为同位素 石墨与金刚石
(2)联系
①一种单质可由不同的核素构成，一种核素可以构成不同的单质。
②一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．同位素之间的性质
(1)同位素形成的物质(如H2与D2、H2O与D2O)化学性质几乎相同，物理性质有一定的差异。
(2)天然存在的某元素的核素，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子个数百分比一般是不变的。
核素(或原子)的相对原子质量 (1)核素(或原子)的相对原子质量是用其绝对质量与12C原子绝对质量的比较而得出的比值。 (2)核素(或原子)的相对原子质量在数值上近似等于其质量数。
3．下列有关说法正确的是( )
A.C、C、C三种核素的中子数均为6
B.C、C、C的物理性质相同
C.H、H－、H＋均属于氢元素
D.H、H－、H＋的化学性质相同
答案 C
解析 C、C、C的质子数均为6，中子数不同，A错误；C、C、C的质量数不同，物理性质不同，B错误；H具有氧化性、还原性，H－只有还原性，H＋只有氧化性，D错误。
4．1913年汤姆逊(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)发现了Ne，当时已经发现了Ne(最早发现的Ne元素的稳定同位素)。下列有关说法正确的是( )
A.Ne和Ne的质量数相同
B.Ne和Ne属于不同的核素
C.Ne和Ne的性质完全相同
D.Ne转变为Ne是化学变化
答案 B
解析 两者的质量数分别为22、20，A错误；两者的化学性质几乎相同，物理性质有差异，C错误；化学反应遵循原子守恒，Ne转变为Ne时，原子核发生了变化，故该转化不是化学变化，D错误。
(1)元素的种类由原子核内的质子数决定，因此划分元素种类的唯一标准是质子数(即核电荷数)。 (2)元素只分种类，不能称个数，只能说某物质由几种元素组成，不能说由几个元素组成。 (3)核电荷数相等的“微粒”不一定是同种元素，因为“微粒”可能是原子团，如NH和Na＋的核电荷数均为11。
本课小结
课时作业
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列有关原子的说法正确的是( )
①原子是由核外电子和原子核构成的 ②原子不能再分 ③原子在化学变化中不能再分
④原子在化学变化中不发生变化 ⑤原子的质量主要集中在原子核上
A．①②③ B．①③④
C．①②⑤ D．①③⑤
答案 D
解析 原子是由原子核和核外电子构成的，可以再分，①正确，②错误；原子是化学变化中的最小微粒，所以原子在化学变化中不能再分，③正确；原子在化学变化中可以通过得失电子变为离子，④错误；由于电子的质量很小，所以原子的质量主要集中在原子核上，⑤正确。
2．某公司原计划发射77颗卫星，以实现全球卫星通信，这一数字与铱(Ir)元素的原子核外电子数恰好相等，因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素的质量数为191，则其核内中子数与质子数之差是( )
A．77 B．114
C．37 D．268
答案 C
3．13C NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，15N NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，下列有关13C、15N的叙述正确的是( )
A．13C与15N具有相同的中子数
B．13C与C60是同一种物质
C．15N与14N互为同位素
D．15N的核外电子数与中子数相同
答案 C
4．1919年，科学家第一次实现了人类多年的梦想——人工转变元素，这个反应如下：N＋He―→O＋H，下列叙述正确的是( )
A．O原子核内有9个质子
B.H原子核内有1个中子
C．O2和O3互为同位素
D．通常情况下，He和N2化学性质都很稳定
答案 D
5．已知元素R有某种核素的氯化物RClX，该氯化物中R微粒的核内中子数为Y，核外电子数为Z，则该核素的符号为( )
A.R B.R
C.R D.R
答案 D
解析 该氯化物中R微粒的核外电子数为Z，又由于该氯化物化学式为RClX，所以该核素的质子数为(X＋Z)，又因为该核素的中子数为Y，质量数＝质子数＋中子数，所以该核素的符号为R，故D正确。
6．下列各组中互为同位素的是( )
A.K与Ca B．T2O与H2O
C.K与K D．金刚石与石墨
答案 C
7．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微粒
D．①②③具有相同的质量数
答案 A
8．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是( )
A．O4和O2互为同位素
B．O4转化为O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8
D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数
答案 D
解析 O4和O2是氧元素的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数，D正确。
9．某元素原子核内的质子数为m、中子数为n，则下列论断正确的是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．该元素的相对原子质量为m＋n
C．若碳原子质量为w g，此原子的质量为(m＋n)w g
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
答案 A
解析 元素的相对原子质量是其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的乘积的加和，因此不能确定该元素的相对原子质量，A正确，B错误；若碳原子质量为w g，碳的相对原子质量近似为12，则此原子的质量约为 g，C错误；原子核内质子数和中子数之间没有必然关系，而且质子的总质量和中子的总质量之间也无必然关系，质子的总质量大于、等于或小于中子的总质量的情况都有可能存在，D错误。
10．230Th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232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
答案 D
解析 232Th、230Th的质量数分别是232、230，A错误；元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量及其在自然界里的丰度取得的平均值，B错误，同位素的物理性质可能不同，但化学性质几乎相同，D正确；化学变化是生成新物质的变化，原子不变，而C项的原子种类发生了变化，错误。
11．氯的原子序数为17，37Cl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6.02×1023
C．7 g 35Cl2气体的体积为2.24 L
D．35Cl的相对原子质量是12C原子质量的35倍
答案 B
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6.02×1023，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。
12．已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R2＋所含电子的物质的量是( )
A. mol B. mol
C.(m－n－2) mol D.(m－n＋2) mol
答案 C
解析 已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则R的质子数是m－n，所以该阳离子核外电子数是m－n－2，所以w g R2＋所含电子的物质的量是(m－n－2) mol，C正确。
二、非选择题
13．请用符号表示下列核素。
(1)质子数为a，中子数为b的X原子：____________。
(2)质子数和中子数都为9的氟原子：____________。
(3)中子数为2的氢原子：____________。
(4)中子数分别为8、9、10的氧原子：____________。
(5)质量数分别为35、37的氯原子：____________。
答案 (1)X (2)F (3)H
(4)O、O、O (5)Cl、Cl
14．(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：______________。
(2)根据下列微粒回答问题：
H、H、H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2
①以上8种微粒中共有________种核素，共________种元素。
②互为同位素的是________。
③质量数相等的是________和________，中子数相等的是________和________。
(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为__________；中子数之比为__________；电子数之比为________。
(4)质量相同的H2O和D2O与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为________。
答案 (1)O
(2)①6 5 ②H、H、H ③14C 14N 14C 16O
(3)23∶34 2∶3 11∶16
(4)10∶9
解析 (3)14CO2的摩尔质量为46 g/mol，S18O2的摩尔质量为68 g/mol，根据公式m＝nM判断相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为23∶34；14CO2的中子数为24，电子数为22，S18O2的中子数为36，电子数为32，等物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为2∶3，电子数之比为11∶16。
(4)H2O的摩尔质量为18 g/mol，D2O的摩尔质量为20 g/mol，根据n＝知质量相同的H2O和D2O的物质的量之比为10∶9，根据阿伏加德罗定律知，与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为10∶9。
15．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，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)Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。
(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．科学家获得了一种新元素
C.Fe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Fe
(3)某同学认为Fe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)Fe与Fe的核外电子数相同，化学性质几乎完全相同
1化学 必修 第二册（鲁科）
第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子结构
核心素养 学业要求
通过宏观辨识与微观探析，深化对原子结构的认识。 1.认识原子核的结构，明确质量数和X的含义。 2.掌握构成原子的微粒间的关系。 3.知道元素、核素、同位素的含义。
一、原子核
1．原子的构成
2．原子中各微粒间的数量关系
(1)原子序数＝ ＝质子数＝核外电子数。
(2)质量数(A)＝ (Z)＋ (N)。
3．原子构成的表示方法
如O表示质量数为 ，质子数为 的氧原子。
二、核素 同位素
1．核素
具有相同数目的 和相同数目的 的一类原子。
氢元素有氕、氘、氚三种核素，分别用 表示。
2．同位素
相同而 不同的同一种元素的不同核素互为同位素。例如H与 互为同位素。同位素分为 同位素和 同位素。
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)原子呈电中性是因为中子不带电。( )
(2)质子数和中子数决定原子的质量。( )
(3)Cl的近似相对原子质量为35。( )
(4)微粒中的质子数与核外电子数一定相等。( )
(5)23Na和23Mg互为同位素。( )
(6)同位素原子形成的物质的化学性质相同，物理性质不同。( )
(7)一种核素就是一种原子。( )
(8)H和H＋为同一元素的不同微粒。( )
2．任何原子都具有的粒子是( )
A．质子、中子和电子 B．质子和中子
C．质子和电子 D．中子和电子
3．核电是一种高效能源，也是一种高危能源。例如，它会泄漏出I，当I达到一定浓度时，会对人体造成伤害。I中质子数比中子数少( )
A．131 B．53
C．25 D．78
4．下列关于He的说法正确的是( )
A.He原子核内含有2个中子
B.He原子核内含有3个质子
C.He原子核内含有3个电子
D.He和He是两种不同的核素
5．关于微粒X－，下列说法正确的是( )
A．该微粒的中子数为17
B．该微粒的核外电子数为17
C．该微粒的中子数为20
D．该微粒的质子数为37
探究一 原子的构成
1．原子的相对质量(M)＝≈质量数＝质子数＋中子数。
2．原子、离子组成中的数量关系
X
(1)核电荷数＝质子数＝原子核外电子数。
(2)阳离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＋离子所带的电荷数。
(3)阴离子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数－离子所带的电荷数。
1．已知R2＋核外有a个电子，核内有b个中子，表示R原子符号正确的是( )
A.R B.R
C.R D.R
2．某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A.(A－N＋m) mol
B.(A－N) mol
C.(A－N) mol
D.(A－N＋m) mol
(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如H。 (2)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。 (3)质子数相同的微粒不一定属于同一元素，如Ne和H2O。
探究二 元素、核素、同位素及同素异形体的比较
1．元素、核素、同位素和同素异形体的区别与联系
(1)区别
(
项目
) (
内容
) (
名称
) 元素 核素 同位素 同素异形体
本质 质子数相同的一类原子 质子数、中子数都一定的原子 质子数相同、中子数不同的核素 同种元素形成的不同单质
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、N三种元素 H、H、H三种核素 H、H、H互为同位素 石墨与金刚石
(2)联系
①一种单质可由不同的核素构成，一种核素可以构成不同的单质。
②一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．同位素之间的性质
(1)同位素形成的物质(如H2与D2、H2O与D2O)化学性质几乎相同，物理性质有一定的差异。
(2)天然存在的某元素的核素，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子个数百分比一般是不变的。
核素(或原子)的相对原子质量 (1)核素(或原子)的相对原子质量是用其绝对质量与12C原子绝对质量的比较而得出的比值。 (2)核素(或原子)的相对原子质量在数值上近似等于其质量数。
3．下列有关说法正确的是( )
A.C、C、C三种核素的中子数均为6
B.C、C、C的物理性质相同
C.H、H－、H＋均属于氢元素
D.H、H－、H＋的化学性质相同
4．1913年汤姆逊(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)发现了Ne，当时已经发现了Ne(最早发现的Ne元素的稳定同位素)。下列有关说法正确的是( )
A.Ne和Ne的质量数相同
B.Ne和Ne属于不同的核素
C.Ne和Ne的性质完全相同
D.Ne转变为Ne是化学变化
(1)元素的种类由原子核内的质子数决定，因此划分元素种类的唯一标准是质子数(即核电荷数)。 (2)元素只分种类，不能称个数，只能说某物质由几种元素组成，不能说由几个元素组成。 (3)核电荷数相等的“微粒”不一定是同种元素，因为“微粒”可能是原子团，如NH和Na＋的核电荷数均为11。
本课小结
课时作业
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列有关原子的说法正确的是( )
①原子是由核外电子和原子核构成的 ②原子不能再分 ③原子在化学变化中不能再分
④原子在化学变化中不发生变化 ⑤原子的质量主要集中在原子核上
A．①②③ B．①③④
C．①②⑤ D．①③⑤
2．某公司原计划发射77颗卫星，以实现全球卫星通信，这一数字与铱(Ir)元素的原子核外电子数恰好相等，因此称为“铱星计划”。已知铱的一种同位素的质量数为191，则其核内中子数与质子数之差是( )
A．77 B．114
C．37 D．268
3．13C NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，15N NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，下列有关13C、15N的叙述正确的是( )
A．13C与15N具有相同的中子数
B．13C与C60是同一种物质
C．15N与14N互为同位素
D．15N的核外电子数与中子数相同
4．1919年，科学家第一次实现了人类多年的梦想——人工转变元素，这个反应如下：N＋He―→O＋H，下列叙述正确的是( )
A．O原子核内有9个质子
B.H原子核内有1个中子
C．O2和O3互为同位素
D．通常情况下，He和N2化学性质都很稳定
5．已知元素R有某种核素的氯化物RClX，该氯化物中R微粒的核内中子数为Y，核外电子数为Z，则该核素的符号为( )
A.R B.R
C.R D.R
6．下列各组中互为同位素的是( )
A.K与Ca B．T2O与H2O
C.K与K D．金刚石与石墨
7．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微粒
D．①②③具有相同的质量数
8．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是( )
A．O4和O2互为同位素
B．O4转化为O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8
D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数
9．某元素原子核内的质子数为m、中子数为n，则下列论断正确的是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．该元素的相对原子质量为m＋n
C．若碳原子质量为w g，此原子的质量为(m＋n)w g
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
10．230Th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232
B．Th元素的相对原子质量是231
C．232Th转换成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
11．氯的原子序数为17，37Cl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6.02×1023
C．7 g 35Cl2气体的体积为2.24 L
D．35Cl的相对原子质量是12C原子质量的35倍
12．已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R2＋所含电子的物质的量是( )
A. mol B. mol
C.(m－n－2) mol D.(m－n＋2) mol
二、非选择题
13．请用符号表示下列核素。
(1)质子数为a，中子数为b的X原子：____________。
(2)质子数和中子数都为9的氟原子：____________。
(3)中子数为2的氢原子：____________。
(4)中子数分别为8、9、10的氧原子：____________。
(5)质量数分别为35、37的氯原子：____________。
14．(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：______________。
(2)根据下列微粒回答问题：
H、H、H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2
①以上8种微粒中共有________种核素，共________种元素。
②互为同位素的是________。
③质量数相等的是________和________，中子数相等的是________和________。
(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为__________；中子数之比为__________；电子数之比为________。
(4)质量相同的H2O和D2O与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为________。
15．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，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)Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。
(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．科学家获得了一种新元素
C.Fe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Fe
(3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是__________________________________________。
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