第1章 原子结构 元素周期律
基础课时1 原子核 核素
学习目标 1.认识原子核的结构,懂得质量数和X的含义,掌握构成原子的微粒间的关系。2.知道元素、核素、同位素的含义。
一、原子核 质量数
英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)在α粒子散射实验的基础上,经过理论分析和计算,提出了核式原子模型:原子由原子核和核外电子构成,原子核带正电荷,位于原子的中心;电子带负电荷,在原子核周围空间做高速运动(如图)。
卢瑟福核式原子模型
[问题讨论]
1.为什么原子是电中性的
2.任何原子都是由质子、中子和电子构成的吗
3.14C 中“14”的含义是什么 这种碳原子中质子数、中子数、核外电子数分别是多少
4.Na和Na+的摩尔质量是否近似相同
1.原子的构成
原子
对于原子:核电荷数=质子数=核外电子数
2.原子构成微粒间的定量关系
(1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
(2)数量关系(原子):质子数=核电荷数=核外电子数
(3)电性关系:
质子数=核外电子数时,为中性原子;
质子数>核外电子数时,为阳离子;
质子数<核外电子数时,为阴离子。
阳离子:质子数=离子核外电子数+离子所带电荷数
阴离子:质子数=离子核外电子数-离子所带电荷数
3.原子构成的表示方法
一般用X代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。
1.(2023·长沙广益中学高一检测)联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”,我国的刘庄教授为汞元素的代言人。下列有关Hg的说法中,错误的是 ( )
A.质子数为80 B.质量数为278
C.中子数为118 D.核外电子数为80
2.质子数和中子数相同的原子A,其阳离子An+核外共有x个电子,则A的质量数为 ( )
A.2(x+n) B.2(x-n)
C.2x D.n+2
3.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.(A-N+8) mol
B.(A-N+10) mol
C.(A-N+Z) mol
D.(A-N+6) mol
【题后归纳】
(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。
二、核素 同位素
1.核素
(1)元素:具有相同 (即质子数)的同一类原子总称为元素。元素的种类是由原子核内的 决定的。
(2)核素
①概念
具有相同数目的 和相同数目的 的一类原子称为核素。
②实例
氢元素的三种核素:
H(氕) H(氘) H(氚)
俗称 — 重氢 超重氢
质子数 1 1 1
中子数 0 1 2
2.同位素
(1)概念:质子数 而中子数 的同一种元素的不同核素互为同位素。
(2)性质
①互为同位素的原子化学性质几乎完全相同,物理性质有所不同。
②在天然存在的某种元素中,不论是游离态还是化合态,各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。
(3)几种同位素及对应用途
①在CCC中C在考古工作中用于测定文物的年代C作相对原子质量的计算标准。
②在HHH中HH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在UUU中U用于核反应堆的燃料。
1.(2024·山东淄博高一期末)放射性Co可用于疾病治疗。下列说法正确的是 ( )
A.Co和Ni互为同位素
BCo的中子数与电子数之差为33
CCo和Co的核外电子排布相同
DCo3O4和Co3O4互为同素异形体
2.(2024·广州三校联考高一期末) 无放射性的同位素被称之为“稳定同位素”,在陆地生态系统研究中,2H、13C、15N、18O、34S等常作环境分析指示物。下列有关一些“稳定同位素”的说法正确的是 ( )
A.34S原子核内中子数为16
B.2H、3H属于同种核素
C.16O与18O最外层电子数相同
D.13C和15N原子核内的质子数相差2
3.(2024·河南安阳一中高一月考)某元素一种同位素原子的质子数为m,中子数为n,则下列说法正确的是 ( )
A.不能由此确定该元素的相对原子质量
B.这种元素的相对原子质量为(m+n)
C.若碳原子质量为W g,则此原子的质量为(m+n)W g
D.核内中子的总质量小于质子的总质量
4.(2024·安徽淮北一中高一阶段调研)1919年,卢瑟福做了用α粒子He)轰击X原子核的实验,实现了原子核的人工转变,发现了质子XHe—→YH,其中Y的某种单质可用作自来水消毒剂。下列说法正确的是 ( )
A.X与Y均能形成含18电子的氢化物
B.Y存在YYY多种同素异形体
CY与X中子数相同
D.X的氧化物的水化物一定属于强酸
【题后归纳】
1.相关概念辨析
(1)决定核素种类的因素是质子、中子。
(2)核素与原子的关系:一种核素就是一种原子。
(3)核素与元素的关系:多数元素具有多种核素,少数元素只有1种核素。
(4)决定同位素的因素是质子数相同,中子数不同。
(5)元素概念中的“同一类”指质子数相同的各种不同原子,以及各种状态(即游离态或化合态)下的原子或离子,是广义的原子。
(6)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。
(7)原子(核素)的相对原子质量
以一个12C原子质量的1/12作为标准,其他原子的质量跟12C原子质量的1/12的比值,即为该原子(核素)的相对原子质量。
(8)核素的近似相对原子质量=质量数。
(9)元素的相对原子质量
一种元素的相对原子质量,就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值,即各核素丰度与其相对原子质量乘积之和。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的联系
1.(2024·福建泉州七中高一期中)下列关于原子的说法中正确的是 ( )
A.同种元素的原子内质子数相同
B.原子不显电性,说明原子内的质子数等于中子数
C.含有相同中子数的原子,一定是同一种原子
D.原子是最小的粒子,不可再分
2.(2024·福建福州四中高一检测)下列关于Cl和Cl的说法中,错误的是 ( )
A.Cl与Cl的核电荷数相等
BCl与Cl的中子数相差1
CCl与Cl是Cl的两种核素
D.等物质的量的Cl与Cl所形成的分子的平均分子质量为71
3.(2023·皖南八校高一联考)为了执行比木星更远的太空任务,探测器几乎都使用过放射性同位素温差发电机,该类发电机大多都是用钚Pu)作为电力来源。下列有关Pu的说法中正确的是 ( )
A.中子数与质子数之差为50
B.和U互为同位素
C.Pu元素的摩尔质量为238
D.核外电子总数为238
4.(2024·福建福州八中高一期中C可以作为核聚变材料。下列关于C的叙述正确的是 ( )
AC和C是同一种核素
BC原子核内中子数为6
CC原子核内质子数为13
DC和C互为同位素
5.用以下微粒的化学式回答下列问题:
Li、Li、N、C、O、⑥C60、⑦C70、Na、Mg
(1)上述微粒共涉及 种元素(填数字)。
(2)互为同位素的核素是 (填化学式,下同)。
(3)上述核素中,中子数相同的核素为 和 , 和 。
基础课时1 原子核 核素
一、问题讨论
1.原子核内质子带正电荷,中子不带电,因此,原子核带正电,且核电荷数等于质子数,而核外电子带负电荷。对于原子来说,质子数=核外电子数,正负电荷数相等,因此为电中性。
2.不一定H中含有一个质子和一个电子,不含有中子。
3.14C 中的“14”是这种碳原子的质量数为14,此种碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。
4.相对于质子和中子的质量,电子的质量可以忽略不计,所以同一元素原子和其简单离子的摩尔质量近似相同。
对点训练
1.B Hg 左下角表示质子数,质子数为80,故A正确Hg 左上角表示质量数,质量数为198,故B错误;中子数=质量数-质子数=198-80=118,故C正确;核外电子数=质子数,因此核外电子数为80,故D正确。]
2.A [阳离子An+核外共有x个电子,则A原子核外的电子数为x+n,即A原子质子数为x+n,所以A的质量数为2(x+n),答案选A。]
3.A [在化学变化中质子数、中子数均不变,故R2+的质量数为A,中子数为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A-N,R2+的氧化物为RO,摩尔质量为(A+16) g·mol-1,n g RO的物质的量为 mol。1 mol RO中含质子为(A-N+8) mol,故n g RO中含质子的物质的量为(A-N+8) mol,A项正确。]
二、1.(1)核电荷数 质子数 (2)①质子 中子 2.(1)相同 不同
对点训练
1.C [同位素指质子数相同,中子数不同的同一种元素的不同核素,故Ni不是同位素,A错误;对于元素Co,电子数=质子数=27,中子数=质量数-质子数=60-27=33,则Co的中子数与电子数之差为6,B错误Co互为同位素,则核外电子排布相同,C正确;同素异形体指同种元素形成的不同种单质Co3O4都为化合物,D错误。 ]
2.C [34S原子核内中子数为34-16=18,故A错误;2H、3H中子数不同,不是同种核素,故B错误;16O 与18O最外层电子数都是6,故C正确;13C质子数为6,15N质子数为7,原子核内的质子数相差1,故D错误。]
3.A [该元素的一种原子的质子数为m、中子数为n,由于不能确定该元素有几种同位素原子,也不能确定其他同位素的质量数,因此不能求该元素的相对原子质量,A正确、B错误;C有12C、13C、14C多种原子,由于不知道该碳原子是何种碳原子,因此无法求出该原子的真实质量,C错误;1个质子的质量比中子质量略小,但因为无法比较m、n的大小,因此不能确定原子核内质子和中子的总质量的相对大小,D错误。]
4.A [根据方程式H,其中Y的某种单质可用作自来水消毒剂,其中Y的质量数为17,故Y不可能是Cl元素,O3可用于自来水消毒,且有O,故Y为O,所以方程式为H,即X为N,Y为O。N2H4和H2O2均为18电子的化合物,A正确;Y存在Y多种同位素而不是同素异形体,B错误;X的中子数为14-7=7,中子数不同,C错误;X的氧化物的水化物不一定是强酸,如HNO2为弱酸,D错误。]
课堂达标训练
1.A [质子数决定元素种类,元素相同,质子数相同,A正确;质子带正电,电子带负电,原子不显电性,说明原子内的质子数等于核外电子数,B错误;含有相同中子数的原子不一定是同一种原子,例如O,C错误;在化学变化中分子可分,原子不可分,是最小的粒子,但实际上原子可以分为原子核和核外电子,D错误。]
2.D Cl的核电荷数相等均为17,A正确Cl的中子数为20,相差1,B正确Cl是Cl的两种核素,因为两者质子数相同中子数不同,C正确;等物质的量的Cl所形成的分子的平均分子质量为73,D错误。]
3.A Pu的质子数是94,中子数为238-94=144,故其中子数与质子数之差为144-94=50,A正确U质子数不同,因此二者不能互为同位素,B错误;摩尔质量是以g·mol-1为单位,数值上等于该原子的相对原子质量,且不能根据同位素原子确定元素的相对原子质量及其摩尔质量的大小,C错误;Pu原子核内质子数是94,则其核外电子总数也是94,D错误。]
4.D C所含质子数相同,但质量数(或中子数)不同,不是同种核素,A错误;中子数=质量数-质子数,所以C原子核内中子数为13-6=7,B错误;左下角数字为质子数,所以C原子核内质子数为6,C错误C为碳元素的不同核素,互为同位素,D正确。]
5.(1)6 (2Li (3O(两者可互换位置)Mg(两者可互换位置)
解析 (1)质子数决定元素的种类,上述微粒中含Li、C、N、O、Na、Mg 6种元素。(2Li的质子数均为3,中子数不同,二者互为同位素。(3)题给微粒中为核素的是Mg,中子数为8的核素为O,中子数为12的核素为Mg。(共60张PPT)
第 节 原子结构与元素性质
第 章 原子结构 元素周期律
基础课时 原子核 核素
1
1
1
1.认识原子核的结构，懂得质量数和X的含义，掌握构成原子的微粒间的关系。2.知道元素、核素、同位素的含义。
学习目标
一、原子核 质量数
二、核素 同位素
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、原子核 质量数
对点训练
自主探究
探究归纳
英国物理学家卢瑟福(E.Rutherford)在α粒子散射实验的基础上，经过理论分析和计算，提出了核式原子模型:原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，位于原子的中心;电子带负电荷，在原子核周围空间做高速运动(如图)。
卢瑟福核式原子模型
[问题讨论]
1.为什么原子是电中性的
提示 原子核内质子带正电荷，中子不带电，因此，原子核带正电，且核电荷数等于质子数，而核外电子带负电荷。对于原子来说，质子数=核外电子数，正负电荷数相等，因此为电中性。
2.任何原子都是由质子、中子和电子构成的吗
提示 不一定H中含有一个质子和一个电子，不含有中子。
3.14C 中“14”的含义是什么 这种碳原子中质子数、中子数、核外电子数分别是多少
提示 14C 中的“14”是这种碳原子的质量数为14，此种碳原子的质子数为6、中子数为8、核外电子数为6。
4.Na和Na+的摩尔质量是否近似相同
提示 相对于质子和中子的质量，电子的质量可以忽略不计，所以同一元素原子和其简单离子的摩尔质量近似相同。
1.原子的构成
2.原子构成微粒间的定量关系
(1)质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
(2)数量关系(原子):质子数=核电荷数=核外电子数
(3)电性关系:
质子数=核外电子数时，为中性原子;
质子数>核外电子数时，为阳离子;
质子数<核外电子数时，为阴离子。
阳离子:质子数=离子核外电子数+离子所带电荷数
阴离子:质子数=离子核外电子数-离子所带电荷数
3.原子构成的表示方法
一般用X代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。
1.(2023·长沙广益中学高一检测)联合国宣布2019年为“国际化学元素周期表年”，我国的刘庄教授为汞元素的代言人。下列有关Hg的说法中，错误的是( )
A.质子数为80 B.质量数为278
C.中子数为118 D.核外电子数为80
解析Hg 左下角表示质子数，质子数为80，故A正确Hg 左上角表示质量数，质量数为198，故B错误;中子数=质量数-质子数=198-80=118，故C正确;核外电子数=质子数，因此核外电子数为80，故D正确。
B
2.质子数和中子数相同的原子A，其阳离子An+核外共有x个电子，则A的质量数为 ( )
A.2(x+n) B.2(x-n)
C.2x D.n+2
解析 阳离子An+核外共有x个电子，则A原子核外的电子数为x+n，即A原子质子数为x+n，所以A的质量数为2(x+n)，答案选A。
A
3.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.(A-N+8) mol B.(A-N+10) mol
C.(A-N+Z) mol D.(A-N+6) mol
解析 在化学变化中质子数、中子数均不变，故R2+的质量数为A，中子数为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A-N，R2+的氧化物为RO，摩尔质量为(A+16) g·mol-1，n g RO的物质的量为 mol。
1 mol RO中含质子为(A-N+8) mol，故n g RO中含质子的物质的量为(A-N+8) mol，A项正确。
A
【题后归纳】
(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。
二、核素 同位素
对点训练
1.核素
(1)元素:具有相同__________ (即质子数)的同一类原子总称为元素。元素的种类是由原子核内的________决定的。
(2)核素
①概念
具有相同数目的______和相同数目的______的一类原子称为核素。
核电荷数
质子数
质子
中子
②实例
氢元素的三种核素:
俗称 — 重氢 超重氢
质子数 1 1 1
中子数 0 1 2
2.同位素
(1)概念:质子数______而中子数______的同一种元素的不同核素互为同位素。
(2)性质
①互为同位素的原子化学性质几乎完全相同，物理性质有所不同。
②在天然存在的某种元素中，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。
相同
不同
(3)几种同位素及对应用途
①在CCC中C在考古工作中用于测定文物的年代C作相对原子质量的计算标准。
②在HHH中HH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在UUU中U用于核反应堆的燃料。
1.(2024·山东淄博高一期末)放射性Co可用于疾病治疗。下列说法正确的是( )
A.Co和Ni互为同位素
BCo的中子数与电子数之差为33
CCo和Co的核外电子排布相同
DCo3O4和Co3O4互为同素异形体
解析 同位素指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素，故Co和Ni不是同位素，A错误;对于元素Co，电子数=质子数=27，中子数=质量数-质子数=60-27=33，则Co的中子数与电子数之差为6，B错误Co和Co互为同位素，则核外电子排布相同，C正确;同素异形体指同种元素形成的不同种单质Co3O4和Co3O4都为化合物，D错误。
C
2.(2024·广州三校联考高一期末) 无放射性的同位素被称之为“稳定同位素”，在陆地生态系统研究中，2H、13C、15N、18O、34S等常作环境分析指示物。下列有关一些“稳定同位素”的说法正确的是 ( )
A.34S原子核内中子数为16
B.2H、3H属于同种核素
C.16O与18O最外层电子数相同
D.13C和15N原子核内的质子数相差2
解析 34S原子核内中子数为34-16=18，故A错误;2H、3H中子数不同，不是同种核素，故B错误;16O 与18O最外层电子数都是6，故C正确;13C质子数为6，15N质子数为7，原子核内的质子数相差1，故D错误。
C
3.(2024·河南安阳一中高一月考)某元素一种同位素原子的质子数为m，中子数为
n，则下列说法正确的是 ( )
A.不能由此确定该元素的相对原子质量
B.这种元素的相对原子质量为(m+n)
C.若碳原子质量为W g，则此原子的质量为(m+n)W g
D.核内中子的总质量小于质子的总质量·
A
解析 该元素的一种原子的质子数为m、中子数为n，由于不能确定该元素有几种同位素原子，也不能确定其他同位素的质量数，因此不能求该元素的相对原子质量，A正确、B错误;C有12C、13C、14C多种原子，由于不知道该碳原子是何种碳原子，因此无法求出该原子的真实质量，C错误;1个质子的质量比中子质量略小，但因为无法比较m、n的大小，因此不能确定原子核内质子和中子的总质量的相对大小，D错误。
A
A.X与Y均能形成含18电子的氢化物
B.Y存在YYY多种同素异形体
CY与X中子数相同
D.X的氧化物的水化物一定属于强酸
解析 根据方程式XHe YH，其中Y的某种单质可用作自来水消毒剂，其中Y的质量数为17，故Y不可能是Cl元素，O3可用于自来水消毒，且有O，故Y为O，所以方程式为NHe OH，即X为N，Y为O。N2H4和H2O2均为18电子的化合物，A正确;Y存在Y、Y、Y多种同位素而不是同素异形体，B错误;Y的中子数为17-8=9X的中子数为14-7=7，中子数不同，C错误;X的氧化物的水化物不一定是强酸，如HNO2为弱酸，D错误。
【题后归纳】
1.相关概念辨析
(1)决定核素种类的因素是质子、中子。
(2)核素与原子的关系:一种核素就是一种原子。
(3)核素与元素的关系:多数元素具有多种核素，少数元素只有1种核素。
(4)决定同位素的因素是质子数相同，中子数不同。
(5)元素概念中的“同一类”指质子数相同的各种不同原子，以及各种状态(即游离态或化合态)下的原子或离子，是广义的原子。
(6)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。
(7)原子(核素)的相对原子质量
以一个12C原子质量的1/12作为标准，其他原子的质量跟12C原子质量的1/12的比值，即为该原子(核素)的相对原子质量。
(8)核素的近似相对原子质量=质量数。
(9)元素的相对原子质量
一种元素的相对原子质量，就是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出来的平均值，即各核素丰度与其相对原子质量乘积之和。
2.元素、核素、同位素、同素异形体的联系
课堂达标训练
1.(2024·福建泉州七中高一期中)下列关于原子的说法中正确的是 ( )
A.同种元素的原子内质子数相同
B.原子不显电性，说明原子内的质子数等于中子数
C.含有相同中子数的原子，一定是同一种原子
D.原子是最小的粒子，不可再分
解析 质子数决定元素种类，元素相同，质子数相同，A正确;质子带正电，电子带负电，原子不显电性，说明原子内的质子数等于核外电子数，B错误;含有相同中子数的原子不一定是同一种原子，例如C与O，C错误;在化学变化中分子可分，原子不可分，是最小的粒子，但实际上原子可以分为原子核和核外电子，D错误。
A
2.(2024·福建福州四中高一检测)下列关于Cl和Cl的说法中，错误的是( )
A.Cl与Cl的核电荷数相等
BCl与Cl的中子数相差1
CCl与Cl是Cl的两种核素
D.等物质的量的Cl与Cl所形成的分子的平均分子质量为71
解析Cl与Cl的核电荷数相等均为17，A正确Cl的中子数为19Cl的中子数为20，相差1，B正确Cl与Cl是Cl的两种核素，因为两者质子数相同中子数不同，C正确;等物质的量的Cl和Cl所形成的分子的平均分子质量为73，D错误。
D
3.(2023·皖南八校高一联考)为了执行比木星更远的太空任务，探测器几乎都使用过放射性同位素温差发电机，该类发电机大多都是用钚Pu)作为电力来源。下列有关Pu的说法中正确的是 ( )
A.中子数与质子数之差为50
B.和U互为同位素
C.Pu元素的摩尔质量为238
D.核外电子总数为238
A
解析Pu的质子数是94，中子数为238-94=144，故其中子数与质子数之差为144-94=50，A正确Pu与U质子数不同，因此二者不能互为同位素，B错误;摩尔质量是以g·mol-1为单位，数值上等于该原子的相对原子质量，且不能根据同位素原子确定元素的相对原子质量及其摩尔质量的大小，C错误;Pu原子核内质子数是94，则其核外电子总数也是94，D错误。
4.(2024·福建福州八中高一期中C可以作为核聚变材料。下列关于C的叙述
正确的是( )
AC和C是同一种核素 BC原子核内中子数为6
CC原子核内质子数为13 DC和C互为同位素
解析C和C所含质子数相同，但质量数(或中子数)不同，不是同种核素，A错误;中子数=质量数-质子数，所以C原子核内中子数为13-6=7，B错误;左下角数字为质子数，所以C原子核内质子数为6，C错误C和C为碳元素的不同核素，互为同位素，D正确。
D
5.用以下微粒的化学式回答下列问题:
Li、Li、N、C、O、⑥C60、⑦C70、Na、Mg
(1)上述微粒共涉及 种元素(填数字)。
(2)互为同位素的核素是 (填化学式，下同)。
(3)上述核素中，中子数相同的核素为 和 ，
和 。
6
LiLi
C
O(两者可互换位置)
Na
Mg(两者可互换位置)
解析 (1)质子数决定元素的种类，上述微粒中含Li、C、N、O、Na、Mg 6种元素。(2LiLi的质子数均为3，中子数不同，二者互为同位素。(3)题给微粒中为核素的是LiLiNCONa和Mg，中子数为8的核素为C和O，中子数为12的核素为Na和Mg。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2023·青岛二中高一检测)下列各组中互为同位素的是( )
AK与Ca BH2O与H2O
CK与K D.金刚石与石墨
解析K与Ca是不同种元素，因此不互为同位素，A错误H2O与H2O是由不同的H原子构成的水分子，物质的化学性质相同，但是二者不是原子，因此不互为同位素，B错误K与K属于同一种元素，质子数相同而中子数不同，因此二者互为同位素，C正确;金刚石与石墨是由同种元素组成的结构不同的两种单质，二者互为同素异形体，D错误。
C
2.(2023·张家口宣化一中高一月考)16O 和18O 是氧元素的两种核素，下列说法正确的是 ( )
A.16O 与18O 互为同位素 B.16O 与18O的核外电子排布不同
C.16O2 与18O2 互为同素异形体 D.16O2 与18O2的化学性质不同
解析 16O 与18O是氧元素的两种核素，两者互为同位素，故A正确;16O 与18O互为同位素，其核外电子排布相同，故B错误;16O2 与18O2是氧元素的两种核素形成的单质，不属于同素异形体。16O2与18O2具有相同的化学性质，故C、D错误。
A
3.(2023·杭州长征中学高一期中I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气
或水中I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
I的叙述中错误的是( )
AI的化学性质与I相同
BI的质子数为53
CI的原子核外电子数为78
DI的原子核内中子数多于质子数
C
解析I与I质子数相同，核外电子数相同，化学性质几乎完全相同，物理性质有差别，故A正确;原子符号X左下角数字代表质子数I的质子数为53，故B正确I是电中性原子，质子数等于原子核外电子数为53，故C错误I的质子数为53，中子数=131-53=78，中子数多于质子数，故D正确。
4.(2024·福建莆田二中高一阶段检测)最近，中国科学院核化学研究室科研人员自主研发Ge分离纯化工艺和GeGa发生器制备技术，并测得Ge的半衰期为271天。已知:质量数相同、质子数不同的原子互为同量素;半衰期指质量减少一半所需要的时间。下列说法正确的是( )
A.Ge和Ga互为同位素
BGe和Ge互为同量素
CGa的中子数与质子数之差为6
D.m Ge衰变813天时剩余的质量为m g
C
解析Ge和Ga二者质子数不同，不互为同位素，A错误Ge和Ge二者质量数不相同，不互为同量素，B错误Ga的质子数为31，中子数为68-31=37，中子数与质子数之差为6，C正确Ge的半衰期为271天，则 m Ge衰变813天时剩余的质量为m g，D错误。
5.已知元素R有某种同位素的氯化物RClX，该氯化物中R微粒核内中子数为Y，
核外电子数为Z，该同位素的符号为 ( )
AR BR
CR DR
解析 氯化物中阳离子为RX+，其核外电子数为Z，则R质子数为Z+X，质量数
为Z+X+Y。
C
6.某原子X的核内中子数为N，质量数为A，它与原子2H构成2HmX分子。
a g2HmX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
解析 某元素的一种原子X的质量数为A，含中子数为N，则质子数为(A-N)，则每个2HmX 分子含有质子数为(A-N+m)。a g2HmX的物质的量为 mol，则a g2HmX所含质子的物质的量是(A-N+m) mol。
A
7.(2023·重庆八中阶段测试)下列说法错误的是 ( )
A.HH、H+和H2是氢元素的四种不同粒子
BCa和Ca、石墨和金刚石均为同位素
CH和H是不同的核素
D.12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同
B
解析H是质子数为1，中子数为0的氢原子H是质子数为1，中子数为1的氢原子;H+是带一个正电荷的氢离子;H2是氢气分子，它们都是由氢元素组成的，是氢元素的四种不同粒子，A项正确;同种元素的不同原子互称同位素Ca和Ca是钙元素的不同原子，它们互称同位素;而石墨和金刚石都是由碳元素组成的结构不同的单质，它们互称同素异形体，B项错误H和H的质子数均为1，但中子数不同，前者为0，后者为1，是不同的核素，C项正确;同种元素的不同原子互称同位素，12C和14C互为同位素。它们的质子数相同，核外电子数也相同，化学性质几乎完全相同;而不同原子的物理性质是不同的，D项正确。
8.(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:
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 。
解析 (1)含有8个质子、10个中子的原子的化学符号为O。
O
6
5
HHH
14C
14N
14C
16O
H HH、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2
(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 。
解析 (3)14CO2的摩尔质量为46 g·mol-1，S18O2的摩尔质量为68 g·mol-1，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-1，D2O的摩尔质量为20 g·mol-1，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。
23∶34
2∶3
11∶16
10∶9
B级 素养培优练
9.下列说法正确的是( )
A.RnRn是质子数和电子数分别相等的两种微粒，它们的中子数不
相等
BRn原子的中子数与质子数的差是86
C.35Cl和37Cl-互为同位素
D.当氘原子转变为氕原子时，发生了分解反应
A
解析Rn的中子数是136Rn的中子数是134，二者中子数不同，故A项正确;Rn原子的质子数是86，中子数是136，中子数与质子数的差是50，故B项错误;同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素，37Cl-是离子，故C项错误;氘原子转变为氕原子是核变化，不属于化学变化，故D项
错误。
10.下列说法不正确的是 ( )
C
①质子数相同的粒子一定属于同一种元素
②同位素的性质几乎相同
③质子数相同，电子数也相同的粒子，不可能是一种分子和一种离子
④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素
⑤一种元素只能有一种质量数
⑥某种元素的相对原子质量取整数，就是其质量数
A.②④⑤⑥ B.①②④⑤ C.①②⑤⑥ D.③④⑤⑥
解析 ①元素的研究对象是原子，质子数相同的粒子不一定属于同种元素，如CH4与H2O，若为原子则属于同种元素，故①错误;②互为同位素原子，核外电子排布相同，最外层电子数决定化学性质，同位素的化学性质几乎完全相同，故②错误;③分子显电中性，离子带电，两种粒子质子数和电子数均相同，如果一种为分子则质子数与电子数相等，一种为离子则质子数和电子数不相等，这样就与题设矛盾，所以不可能为一种分子、一种离子，故③正确;④电子数相同的粒子不一定属于同种元素，如CH4与H2O，Na+与Mg2+，故④正确;⑤一种元素可能存在不同的核素，同一元素的原子可能有不同的质量数，故⑤错误;⑥元素没有质量数的概念，故⑥错误。所以①②⑤⑥不正确。
11.已知:①为纪念著名天文学家哥白尼，国际纯粹与应用化学联合会将112号元素的符号定为“Cn”，汉语名为“钅哥”;②合理利用核能符合“低碳经济”的要求，92U是核反应堆的重要原料;③锂被誉为“高能金属”，制取锂的原料是β锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6，还含有FeO、MgO、CaO等杂质)。下列有关叙述对上述所涉及元素的说法正确的是 ( )
A.Cn的原子核内中子数与核外电子数之差为53
BU和U是同位素，核反应属于化学变化
C.40Ca2+与18O2具有相同的电子数
D.Si2中电子总数为76
A
解析Cn的原子核内中子数是165，核外电子数是112，差为53，故A项正确;核反应是原子核发生变化，不属于化学变化，故B项错误;40Ca2+有18个电子，18O2有16个电子，故C项错误;Si2中电子总数为14×2+8×6+4=80，故D项错误。
12.现有下列9种微粒
HHCCNFe2+、Fe3+O2O3。
按要求完成以下各题:
(1)互为同素异形体的微粒是 。
(2Fe2+的中子数为 ， 核外电子数为 。
(3)形成上述9种微粒的核素有 种、元素有 种。
(4)常温下，16 O2O3的混合气体中原子的物质的量为 。
(5)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有 种。
O2和O3
30
24
7
5
1 mol
6
解析 (1)由同一元素形成的不同单质互为同素异形体，因此互为同素异形体的微粒是O2和O3。(2)质子数+中子数=质量数，所以Fe2+的中子数为56-26=30，核外电子数为26-2=24。(3)具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子称为核素，因此形成上述9种微粒的核素有7种，即HHCCNFe、O;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，因此元素有H、C、N、Fe、O，共5种。(4O2O3均是由同一种氧原子形成的单质，则常温下，16 g O2O3的混合气体中原子的物质的量为=1 mol。(5)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有2O、2O、1O、1O、1H2H16O、2H1H18O，共6种。
13.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:
(1Fe原子的核内中子数为 ，该原子的核外电子数为 。
解析 (1Fe的中子数=质量数-质子数=45-26=19，电子数=质子数=26。
19
26
(2)以下关于Fe的叙述正确的是 (填字母)。
AFe与Fe是两种核素
B.科学家获得了一种新元素
CFe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 。
AC
Fe与Fe的核外电子排布相同，化学性质几乎完全相同
解析 (2Fe与Fe的质子数相同，属同一元素，但中子数不同，是两种不同的核素;Fe元素不是一种新元素Fe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。基础课时1 原子核 核素
(分值:70分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~7题,每小题4分)
1.(2023·青岛二中高一检测)下列各组中互为同位素的是 ( )
K与Ca H2O与H2O
K与K 金刚石与石墨
2.(2023·张家口宣化一中高一月考)16O 和18O 是氧元素的两种核素,下列说法正确的是 ( )
16O 与18O 互为同位素
16O 与18O的核外电子排布不同
16O2 与18O2 互为同素异形体
16O2 与18O2的化学性质不同
3.(2023·杭州长征中学高一期中I是常规核裂变产物之一,可以通过测定大气或水中I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I的叙述中错误的是 ( )
I的化学性质与I相同
I的质子数为53
I的原子核外电子数为78
I的原子核内中子数多于质子数
4.(2024·福建莆田二中高一阶段检测)最近,中国科学院核化学研究室科研人员自主研发Ge分离纯化工艺和GeGa发生器制备技术,并测得Ge的半衰期为271天。已知:质量数相同、质子数不同的原子互为同量素;半衰期指质量减少一半所需要的时间。下列说法正确的是 ( )
Ge和Ga互为同位素
Ge和Ge互为同量素
Ga的中子数与质子数之差为6
m Ge衰变813天时剩余的质量为m g
5.已知元素R有某种同位素的氯化物RClX,该氯化物中R微粒核内中子数为Y,核外电子数为Z,该同位素的符号为 ( )
R R
R R
6.某原子X的核内中子数为N,质量数为A,它与原子2H构成2HmX分子。a g2HmX所含质子的物质的量是 ( )
(A-N+m) mol
(A-N) mol
(A-N) mol
(A-N+m) mol
7.(2023·重庆八中阶段测试)下列说法错误的是 ( )
HH、H+和H2是氢元素的四种不同粒子
Ca和Ca、石墨和金刚石均为同位素
H和H是不同的核素
12C和14C互为同位素,物理性质不同,但化学性质几乎完全相同
8.(12分)(1)(1分)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号: 。
(2)(7分)根据下列微粒回答问题:
HHH、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)(3分)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)(1分)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 。
B级 素养培优练
(9~11题,每小题4分)
9.下列说法正确的是 ( )
RnRn是质子数和电子数分别相等的两种微粒,它们的中子数不相等
Rn原子的中子数与质子数的差是86
35Cl和37Cl-互为同位素
当氘原子转变为氕原子时,发生了分解反应
10.下列说法不正确的是 ( )
①质子数相同的粒子一定属于同一种元素
②同位素的性质几乎相同
③质子数相同,电子数也相同的粒子,不可能是一种分子和一种离子
④电子数相同的粒子不一定属于同一种元素
⑤一种元素只能有一种质量数
⑥某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数
②④⑤⑥ ①②④⑤
①②⑤⑥ ③④⑤⑥
11.已知:①为纪念著名天文学家哥白尼,国际纯粹与应用化学联合会将112号元素的符号定为“Cn”,汉语名为“钅哥”;②合理利用核能符合“低碳经济”的要求,92U是核反应堆的重要原料;③锂被誉为“高能金属”,制取锂的原料是β锂辉矿(主要成分是LiAlSi2O6,还含有FeO、MgO、CaO等杂质)。下列有关叙述对上述所涉及元素的说法正确的是 ( )
Cn的原子核内中子数与核外电子数之差为53
U和U是同位素,核反应属于化学变化
40Ca2+与18O2具有相同的电子数
Si2中电子总数为76
12.(10分)现有下列9种微粒HHCCN、Fe2+、Fe3+O2O3。
按要求完成以下各题:
(1)(2分)互为同素异形体的微粒是 。
(2)(2分Fe2+的中子数为 ,
核外电子数为 。
(3)(2分)形成上述9种微粒的核素有 种、元素有 种。
(4)(2分)常温下,16 O2O3的混合气体中原子的物质的量为 。
(5)(2分)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有 种。
13.(8分)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)(4分Fe原子的核内中子数为 ,
该原子的核外电子数为 。
(2)(2分)以下关于Fe的叙述正确的是 (填字母)。
AFe与Fe是两种核素
B.科学家获得了一种新元素
CFe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)(2分)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 。
基础课时1 原子核 核素
1.C K与Ca是不同种元素,因此不互为同位素,A错误H2O与H2O是由不同的H原子构成的水分子,物质的化学性质相同,但是二者不是原子,因此不互为同位素,B错误K与K属于同一种元素,质子数相同而中子数不同,因此二者互为同位素,C正确;金刚石与石墨是由同种元素组成的结构不同的两种单质,二者互为同素异形体,D错误。]
2.A [16O 与18O是氧元素的两种核素,两者互为同位素,故A正确;16O 与18O互为同位素,其核外电子排布相同,故B错误;16O2 与18O2是氧元素的两种核素形成的单质,不属于同素异形体。16O2与18O2具有相同的化学性质,故C、D错误。]
3.C I与I质子数相同,核外电子数相同,化学性质几乎完全相同,物理性质有差别,故A正确;原子符号X左下角数字代表质子数I的质子数为53,故B正确I是电中性原子,质子数等于原子核外电子数为53,故C错误I的质子数为53,中子数=131-53=78,中子数多于质子数,故D正确。]
4.C Ge和Ga二者质子数不同,不互为同位素,A错误Ge和Ge二者质量数不相同,不互为同量素,B错误Ga的质子数为31,中子数为68-31=37,中子数与质子数之差为6,C正确;Ge的半衰期为271天,则 m Ge衰变813天时剩余的质量为m g,D错误。]
5.C [氯化物中阳离子为RX+,其核外电子数为Z,则R质子数为Z+X,质量数为Z+X+Y。]
6.A [某元素的一种原子X的质量数为A,含中子数为N,则质子数为(A-N),则每个2HmX 分子含有质子数为(A-N+m)。a g2HmX的物质的量为 mol,则a g2HmX所含质子的物质的量是(A-N+m) mol。]
7.B H是质子数为1,中子数为0的氢原子H是质子数为1,中子数为1的氢原子;H+是带一个正电荷的氢离子;H2是氢气分子,它们都是由氢元素组成的,是氢元素的四种不同粒子,A项正确;同种元素的不同原子互称同位素Ca和Ca是钙元素的不同原子,它们互称同位素;而石墨和金刚石都是由碳元素组成的结构不同的单质,它们互称同素异形体,B项错误H和H的质子数均为1,但中子数不同,前者为0,后者为1,是不同的核素,C项正确;同种元素的不同原子互称同位素,12C和14C互为同位素。它们的质子数相同,核外电子数也相同,化学性质几乎完全相同;而不同原子的物理性质是不同的,D项正确。]
8.(1O (2)①6 5 HHH ③14C 14N 14C 16O
(3)23∶34 2∶3 11∶16 (4)10∶9
解析 (1)含有8个质子、10个中子的原子的化学符号为O。(3)14CO2的摩尔质量为46 g·mol-1,S18O2的摩尔质量为68 g·mol-1,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-1,D2O的摩尔质量为20 g·mol-1,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。
9.A Rn的中子数是136Rn的中子数是134,二者中子数不同,故A项正确;Rn原子的质子数是86,中子数是136,中子数与质子数的差是50,故B项错误;同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素,37Cl-是离子,故C项错误;氘原子转变为氕原子是核变化,不属于化学变化,故D项错误。]
10.C [①元素的研究对象是原子,质子数相同的粒子不一定属于同种元素,如CH4与H2O,若为原子则属于同种元素,故①错误;②互为同位素原子,核外电子排布相同,最外层电子数决定化学性质,同位素的化学性质几乎完全相同,故②错误;③分子显电中性,离子带电,两种粒子质子数和电子数均相同,如果一种为分子则质子数与电子数相等,一种为离子则质子数和电子数不相等,这样就与题设矛盾,所以不可能为一种分子、一种离子,故③正确;④电子数相同的粒子不一定属于同种元素,如CH4与H2O,Na+与Mg2+,故④正确;⑤一种元素可能存在不同的核素,同一元素的原子可能有不同的质量数,故⑤错误;⑥元素没有质量数的概念,故⑥错误。所以①②⑤⑥不正确。]
11.A Cn的原子核内中子数是165,核外电子数是112,差为53,故A项正确;核反应是原子核发生变化,不属于化学变化,故B项错误;40Ca2+有18个电子,18O2有16个电子,故C项错误;Si2中电子总数为14×2+8×6+4=80,故D项错误。]
12.(1O2和O3 (2)30 24 (3)7 5 (4)1 mol (5)6
解析 (1)由同一元素形成的不同单质互为同素异形体,因此互为同素异形体的微粒是O2和O3。(2)质子数+中子数=质量数,所以Fe2+的中子数为56-26=30,核外电子数为26-2=24。(3)具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子称为核素,因此形成上述9种微粒的核素有7种,即HH、CCNFe、O;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,因此元素有H、C、N、Fe、O,共5种。(4O2O3均是由同一种氧原子形成的单质,则常温下,16 g O2O3的混合气体中原子的物质的量为=1 mol。(5)由1H、2H和16O、18O构成的水分子有2O、2O、1O、1O、1H2H16O、2H1H18O,共6种。
13.(1)19 26 (2)AC (3Fe与Fe的核外电子排布相同,化学性质几乎完全相同
解析 (1Fe的中子数=质量数-质子数=45-26=19,电子数=质子数=26。(2Fe与Fe的质子数相同,属同一元素,但中子数不同,是两种不同的核素;Fe元素不是一种新元素Fe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。
