2019-2020学年第二学期高中化学新课突破（人教必修2）：1．1 第三课时 核素【自主预习、课堂达标】
文档属性
| 名称 | 2019-2020学年第二学期高中化学新课突破（人教必修2）：1．1 第三课时 核素【自主预习、课堂达标】 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 232.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2020-05-31 16:01:04 | ||
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文档简介
人教版必修2：
——核素
知识点一 原子结构及表示方法
1．原子的构成
原子
2．构成原子微粒间的关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数＝原子序数，质量数＝质子数＋中子数。
3．原子表示方法
[核心突破]
1．构成原子的粒子
2．有关粒子间的关系
(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)中性原子：
质子数＝核电荷数＝核外电子数。
(3)阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数。
(4)阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数。
1．已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则m
g
R2－中含有电子的物质的量为
A.mol
B.mol
C.mol
D.mol
解析 由质量数＝质子数＋中子数可知R2－的质子数＝M－n，则R2－的核外电子数为M－n＋2，m
g
R2－中所含电子的物质的量为(M－n＋2)mol。
答案 D
2．锎是锕系中的一种元素，1
mg锎(Cf)每秒钟约能释放出2.34×109个中子，其在医学上常被用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是
A．锎位于元素周期表第七周期
B．1
mg
Cf中含2.34×109个中子
C.Cf原子中，质子数和核外电子数均为98
D.Cf的质子数与中子数之差为56
解析 锕系位于周期表第七周期，A正确。Cf所含中子数＝252－98＝154,1
mg
Cf中含中子数为×154×NA＝3.68×1020，B错误。Cf原子中，质子数和核外电子数相等，均为98，C正确。Cf的质子数与中子数之差为154－98＝56，D正确。
答案 B
3．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分子中的中子数N＝________。
解析 根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系：(1)N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。
答案 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n (4)22
?知识点二 核素、同位素
1．元素
元素是质子数相同的同一类原子的总称。即同种元素原子的原子核中质子数相同。
2．核素
把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫作核素。
如氢的三种核素：
氢元素的原子核
原子名称
原子符号(X)
质子数(Z)
中子数(N)
1
0
氕
H
1
1
氘
H或D
1
2
氚
H或T
3.同位素
定义
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。如O、O、O三种核素互称为同位素
特点
(1)当一种元素至少存在两种核素时，可以运用同位素的概念(2)同位素是同一元素、不同核素间的互称，不指具体原子(3)在天然存在的各种元素中，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子百分比一般是不变的(4)元素的相对原子质量是按该元素各种核素原子所占的一定百分比算出来的平均值(5)同一元素的各同位素原子的质量数不同，核外电子层结构相同，其单质及化合物物理性质不同而化学性质几乎相同
应用
C在考古工作中用于测定文物的年代；U用于制造原子弹；H、H用于制造氢弹等
[探究思考]
1．所有原子都由质子、中子和核外电子构成的吗？
提示 不是。H中没有中子。
2．元素种类和原子种类相等吗？
提示 原子种类大于元素种类。
3．针对下列8种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg，思考填空。
(1)表示核素的符号共6种。
(2)互为同位素的是Li和Li。
(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是Na和Mg。
[核心突破]
一、元素、核素、同位素、同素异形体的比较
1．区别
内 名容
称项目
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。
二、原子相对原子质量和元素相对原子质量
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质量的的比值。
(2)计算公式
原子的相对原子质量＝
(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
①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。
②计算公式：
＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……
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，是元素的平均相对原子质量。
③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
O 15.995 99.759%
O 16.999 0.037%
O 17.999 0.204%
则氧元素的平均相对原子质量为＝15.995×99.759%＋16.999×0.037%＋17.999×0.204%≈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。
[典题例证]
16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．16O2与18O2互为同素异形体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．16O与18O互为同位素
D．1.12
L
16O2和1.12
L
18O2均含有0.1NA个氧原子
【解析】 同种元素形成的不同单质互称为同素异形体，同种元素的不同核素互称为同位素，A错误、C正确。16O和18O的核外电子排布完全相同，B错误。D项未指明温度和压强，无法判断。
【答案】 C
[变式探究]
(1)相同物质的量的16O2与18O2所含中子数之比为________。
(2)相同质量的16O2与18O2所含中子数之比为________，标准状况下的体积之比为________。
答案 (1)4∶5 (2)9∶10 9∶8
1．在核反应方程He＋N→O＋X中，X表示的是
A．质子 B．中子
C．电子
D．α粒子
解析 由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H，选项A正确。
答案 A
2．下列说法不正确的是
①质子数相同的粒子一定是同一元素
②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
③电子数相同的粒子不一定是同种元素
④一种元素不可以形成不同单质
⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数
A．②④⑤ B．①④⑤
C．②③④
D．①②③④⑤
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，①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，②正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na＋、He均为10电子微粒，③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，④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，⑤错误。
答案 B
3．最近医学界通过用放射性14C标记的C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病病毒(AIDS)。则有关14C的下列说法中正确的是
A．14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同
B．14C原子与14N原子中所含中子数相同
C．14C是C60的同素异形体
D．14C与12C、13C互为同位素
解析 构成C60的碳原子为12C，它与14C互为同位素，二者化学性质几乎完全相同，A项错误；14C原子的中子数为14－6＝8,14N原子的中子数为14－7＝7，二者所含中子数不同，B项错误；14C是碳元素的一种核素，是原子，C60是碳元素形成的一种单质，二者不是同素异形体关系，C项错误；12C、13C、14C质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项正确。
答案 D
1．原子结构记忆口诀：原子构成三子(质子、中子、电子)，质子正电擎大旗，电子抗衡带负电，中子无电为中立。
2．质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
3．阳离子所带电荷数＝质子数－电子数
阴离子所带电荷数＝电子数－质子数
4．元素种类由质子数决定，核素种类由质子数和中子数共同决定。
5．质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互称同位素，同位素的化学性质基本相同，物理性质不同。
[随堂演练]
1.C—NMR(核磁共振)可用含碳化合物的结构分析，C表示的含义是
A．核内有6个质子，核外有13个电子
B．表示碳元素的一种单质
C．质量数是13，原子序数是6，核内有7个质子
D．质量数是13，原子序数是6，核内有7个中子
答案 D
2．230Th和232Th互称同位素，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转化成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
解析 元素无质量数，A选项错误；元素的相对原子质量与该元素各种核素原子的相对原子质量及它们所占的百分比有关，B选项错误；C选项的相互转化中原子核发生了变化，由化学变化的最小微粒是原子，可知C选项错误；同位素原子的质子数和核外电子排布均相同，所以同位素的化学性质相同，D选项正确。
答案 D
3．X、Y都是短周期元素，若X的原子序数为n，X2＋与Y2－具有相同的电子层结构，则Y的原子序数是
A．n－2 B．n－4
C．n＋2
D．n＋4
解析 设Y的原子序数是y，则有关系n－2＝y＋2，即有y＝n－4。
答案 B
4．某元素的同位素X，已知M＝30，且M－Z＝17，则：
(1)X元素为________。
(2)X的最高价氧化物对应的水化物属于________(填物质所属类别)。
(3)X的单质与NaOH溶液反应的化学方程式为_________________________。
(4)X的最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________________________________________________。
解析 根据30－Z＝17，则质子数Z＝13，是铝元素，最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3，是两性氢氧化物。铝与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al(OH)3与NaOH溶液反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
答案 (1)Al(或铝) (2)两性氢氧化物 (3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (4)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O
——核素
知识点一 原子结构及表示方法
1．原子的构成
原子
2．构成原子微粒间的关系
核电荷数＝质子数＝核外电子数＝原子序数，质量数＝质子数＋中子数。
3．原子表示方法
[核心突破]
1．构成原子的粒子
2．有关粒子间的关系
(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)中性原子：
质子数＝核电荷数＝核外电子数。
(3)阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数。
(4)阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数。
1．已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则m
g
R2－中含有电子的物质的量为
A.mol
B.mol
C.mol
D.mol
解析 由质量数＝质子数＋中子数可知R2－的质子数＝M－n，则R2－的核外电子数为M－n＋2，m
g
R2－中所含电子的物质的量为(M－n＋2)mol。
答案 D
2．锎是锕系中的一种元素，1
mg锎(Cf)每秒钟约能释放出2.34×109个中子，其在医学上常被用作治疗恶性肿瘤的中子源。下列有关说法错误的是
A．锎位于元素周期表第七周期
B．1
mg
Cf中含2.34×109个中子
C.Cf原子中，质子数和核外电子数均为98
D.Cf的质子数与中子数之差为56
解析 锕系位于周期表第七周期，A正确。Cf所含中子数＝252－98＝154,1
mg
Cf中含中子数为×154×NA＝3.68×1020，B错误。Cf原子中，质子数和核外电子数相等，均为98，C正确。Cf的质子数与中子数之差为154－98＝56，D正确。
答案 B
3．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分子中的中子数N＝________。
解析 根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系：(1)N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。
答案 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n (4)22
?知识点二 核素、同位素
1．元素
元素是质子数相同的同一类原子的总称。即同种元素原子的原子核中质子数相同。
2．核素
把具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫作核素。
如氢的三种核素：
氢元素的原子核
原子名称
原子符号(X)
质子数(Z)
中子数(N)
1
0
氕
H
1
1
氘
H或D
1
2
氚
H或T
3.同位素
定义
质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子。如O、O、O三种核素互称为同位素
特点
(1)当一种元素至少存在两种核素时，可以运用同位素的概念(2)同位素是同一元素、不同核素间的互称，不指具体原子(3)在天然存在的各种元素中，不论是游离态还是化合态，各种核素所占的原子百分比一般是不变的(4)元素的相对原子质量是按该元素各种核素原子所占的一定百分比算出来的平均值(5)同一元素的各同位素原子的质量数不同，核外电子层结构相同，其单质及化合物物理性质不同而化学性质几乎相同
应用
C在考古工作中用于测定文物的年代；U用于制造原子弹；H、H用于制造氢弹等
[探究思考]
1．所有原子都由质子、中子和核外电子构成的吗？
提示 不是。H中没有中子。
2．元素种类和原子种类相等吗？
提示 原子种类大于元素种类。
3．针对下列8种化学符号：H2、H2、C、Li、Na、N、Li、Mg，思考填空。
(1)表示核素的符号共6种。
(2)互为同位素的是Li和Li。
(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是Na和Mg。
[核心突破]
一、元素、核素、同位素、同素异形体的比较
1．区别
内 名容
称项目
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。
二、原子相对原子质量和元素相对原子质量
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质量的的比值。
(2)计算公式
原子的相对原子质量＝
(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
①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。
②计算公式：
＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……
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，是元素的平均相对原子质量。
③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
O 15.995 99.759%
O 16.999 0.037%
O 17.999 0.204%
则氧元素的平均相对原子质量为＝15.995×99.759%＋16.999×0.037%＋17.999×0.204%≈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。
[典题例证]
16O和18O是氧元素的两种核素，NA表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．16O2与18O2互为同素异形体
B．16O与18O核外电子排布方式不同
C．16O与18O互为同位素
D．1.12
L
16O2和1.12
L
18O2均含有0.1NA个氧原子
【解析】 同种元素形成的不同单质互称为同素异形体，同种元素的不同核素互称为同位素，A错误、C正确。16O和18O的核外电子排布完全相同，B错误。D项未指明温度和压强，无法判断。
【答案】 C
[变式探究]
(1)相同物质的量的16O2与18O2所含中子数之比为________。
(2)相同质量的16O2与18O2所含中子数之比为________，标准状况下的体积之比为________。
答案 (1)4∶5 (2)9∶10 9∶8
1．在核反应方程He＋N→O＋X中，X表示的是
A．质子 B．中子
C．电子
D．α粒子
解析 由核反应方程中，电荷数守恒和质量数守恒可知，X为H，选项A正确。
答案 A
2．下列说法不正确的是
①质子数相同的粒子一定是同一元素
②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
③电子数相同的粒子不一定是同种元素
④一种元素不可以形成不同单质
⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数
A．②④⑤ B．①④⑤
C．②③④
D．①②③④⑤
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，①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，②正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na＋、He均为10电子微粒，③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，④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，⑤错误。
答案 B
3．最近医学界通过用放射性14C标记的C60，发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病病毒(AIDS)。则有关14C的下列说法中正确的是
A．14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同
B．14C原子与14N原子中所含中子数相同
C．14C是C60的同素异形体
D．14C与12C、13C互为同位素
解析 构成C60的碳原子为12C，它与14C互为同位素，二者化学性质几乎完全相同，A项错误；14C原子的中子数为14－6＝8,14N原子的中子数为14－7＝7，二者所含中子数不同，B项错误；14C是碳元素的一种核素，是原子，C60是碳元素形成的一种单质，二者不是同素异形体关系，C项错误；12C、13C、14C质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项正确。
答案 D
1．原子结构记忆口诀：原子构成三子(质子、中子、电子)，质子正电擎大旗，电子抗衡带负电，中子无电为中立。
2．质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
3．阳离子所带电荷数＝质子数－电子数
阴离子所带电荷数＝电子数－质子数
4．元素种类由质子数决定，核素种类由质子数和中子数共同决定。
5．质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互称同位素，同位素的化学性质基本相同，物理性质不同。
[随堂演练]
1.C—NMR(核磁共振)可用含碳化合物的结构分析，C表示的含义是
A．核内有6个质子，核外有13个电子
B．表示碳元素的一种单质
C．质量数是13，原子序数是6，核内有7个质子
D．质量数是13，原子序数是6，核内有7个中子
答案 D
2．230Th和232Th互称同位素，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转化成233U是化学变化
D．230Th和232Th的化学性质相同
解析 元素无质量数，A选项错误；元素的相对原子质量与该元素各种核素原子的相对原子质量及它们所占的百分比有关，B选项错误；C选项的相互转化中原子核发生了变化，由化学变化的最小微粒是原子，可知C选项错误；同位素原子的质子数和核外电子排布均相同，所以同位素的化学性质相同，D选项正确。
答案 D
3．X、Y都是短周期元素，若X的原子序数为n，X2＋与Y2－具有相同的电子层结构，则Y的原子序数是
A．n－2 B．n－4
C．n＋2
D．n＋4
解析 设Y的原子序数是y，则有关系n－2＝y＋2，即有y＝n－4。
答案 B
4．某元素的同位素X，已知M＝30，且M－Z＝17，则：
(1)X元素为________。
(2)X的最高价氧化物对应的水化物属于________(填物质所属类别)。
(3)X的单质与NaOH溶液反应的化学方程式为_________________________。
(4)X的最高价氧化物对应的水化物与NaOH溶液反应的离子方程式为____________________________________________________________________。
解析 根据30－Z＝17，则质子数Z＝13，是铝元素，最高价氧化物对应的水化物是Al(OH)3，是两性氢氧化物。铝与NaOH溶液反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，Al(OH)3与NaOH溶液反应的离子方程式为Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O。
答案 (1)Al(或铝) (2)两性氢氧化物 (3)2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ (4)Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O