第四章第一节 第1课时 原子结构、核素
一、选择
1.放射性物质铱-192可使人的红细胞、白细胞、血小板严重偏低。则false中的中子数和质子数之差为( )
A.115 B.38 C.269 D.15
2.2016年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了118号元素符号为Og,至此元素周期表的七个周期均已填满。下列关于falseOg的说法错误的是( )
A.原子序数为118 B.中子数为179
C.核外电子数为118 D.Og的相对原子质量为297
3.下列各组中,互为同位素关系的是( )
A.??K与??K B.??O与??O??
C.T?O与H?O D.金刚石与石墨
4.简单原子的原子结构可用下图形象地表示
其中表示质子或核外电子,○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属于不同的元素
C.①②③是三种化学性质不同的粒子
D.①②③具有相同的质量数
5.硒是人体必需的微量元素,如图是硒在周期表中的信息,下列关于硒元素的说法错误的是( )
A.原子核中有34个质子 B.质量数为34
C.原子最外层有6个电子 D.相对原子质量为78.96
6.重水(D?O)是重要的核工业原料,下列说法错误的是( )
A.氘(D)原子核外有1个电子
B.? H与D互称为同位素
C.?H???O与DfalseO的相对分子质量相同
D.H?O与D?O互称同素异形体
7.已知碳元素有??C、??C两种核素,氧元素有??O、??O两种核素,则它们所形成的二氧化碳分子共有( )
A.2种 B.4种 C.6种 D.12种
8.下列说法不正确的是( )
A.??C的放射性可用于考古判断年代
B.?H?、?H?、?H?互为同位素
C.1 mol T?O中含中子数为12N。
D.氢有三种同位素,氧有三种同位素,组成的水分子有18种
9.??O、??O、??O是氧元素的三种核素,H、D、T是氢元素的三种核素,NA表示阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是( )
A.??O、??O、??O互为同素异形体
B.H???O与T???O的相对分子质量相同
C.氢的同位素与氧的同位素相结合为水,可得16种水分子
D.相同质量的??O?与??O?所含中子数之比为9:10
10.下列叙述中,正确的是( )
A.在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核近的区域内活动
B.核外电子总是先排在能量低的电子层上,例如只有排满了L层后才排M层
C.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同
D.微粒的最外层只能是8个电子才稳定
11.下列说法中肯定错误的是( )
A.某原子K层上只有一个电子
B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍
D.某原子的核电荷数与最外层电子数相等
12.X、Y、Z为1—18号元素中的三种元素,X原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍,Y原子的次外层电子数是最外层电子数的2倍,Z原子的次外层电子数是最外层电子数的4倍。则X、Y、Z三种元素可能的组合是( )
A.C、Si、Mg B.Li、C、Mg
C.C、Mg、Li D.C、O、Mg
13.下图微粒的结构示意图,正确的是( )
A. B . C . D .
14.原子的核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数为2n?-1。下列有关X的说法中不正确的是( )
A.X能形成化学式为X(OH)?的碱
B.X能与某些金属元素形成化合物
C.X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数
D.X可能形成化学式为KXO?的盐
15.短周期元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同,则这4种元素原子序数关系中正确的是( )
A.C>D>B>A B.D>B>A>C C.A>D>C>B D.B>A>C>D
16.带有2个单位正电荷的微粒X??,它的质量数等于137,中子数是81,则核外电子数为( )
A.56 B.54 C.58 D.137
17.N的质量数为14,在粒子NH?T?中,电子数、质子数、中子数之比为( )
A.10:7:11 B.10:11:8
C.10:11:9 D.11:9:10
18.某元素的一种核素X的质量数为A,含N个中子,它与?H原子组成?HmX分子。在ag?HmX中所含质子的物质的量是( )
A.false B.false
C.false D.false
19.A元素原子的L电子层比B元素原子的L电子层少3个电子,B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个,则A、B形成的化合物可能是( )
A.离子化合物AB B.离子化合物B?A?
C.共价化合物B?A? D.离子化合物B?A?
20.1919年,科学家实现了人类多年的梦想——人工转变元素。这个核反应如下:false,下列有关叙述正确的是( )
A.false原子核内有9个质子
B.通常情况下,He和N?化学性质都较稳定
C.falseH原子核内有1个中子
D.O?和O?互为同位素
21.下列说法不正确的是( )
A.原子结构模型的演变为:希腊哲学家提出原子概念→道尔顿原子学说一汤姆孙葡萄干面包式→卢瑟福带核原子模型→玻尔电子轨道理论→量子力学
B.人类对原子结构的认识过程,启示了微观结构也要通过实验验证,同时要付出很大心血
C.在原子结构分层排布中,M层(第三层)容纳电子数最多为18,最少为8
D.在化学反应过程中,原子核不发生变化,但原子外层电子可能发生变化
22.下列关于原子结构及微粒间的数量关系的说法不正确的是( )
A.同种元素的原子均有相同的质子数和中子数
B.微粒Na?、Mg??、O??具有相同的电子层结构
C.Al??的核外电子数为10
D.核外电子排布相同的微粒化学性质可能相同
23.1~18号元素A、B、C、D、E的原子序数依次增大;A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代;B和氢组成的一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;C、D为金属元素,且D原子最外层电子数等于其K层电子数;往E单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,观察到先变红后褪色。下列说法正确的是( )
A.??A与??A有相同的质子数,属于同一种核素
B.某物质焰色呈黄色,该物质一定是含C的盐
C.向C单质与水反应后的溶液中滴加酚酞,溶液变红
D.E单质在化学反应中只能作氧化剂
24.已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn,其中A的化合价为+n。该化合物中一个R微粒的核外电子数为a,核内中子数b,则该同位素的原子符号是( )
A.falseR B.falseR C.falseR D.falseR
25.下列说法不正确的是( )
①质子数相同的粒子一定是同种元素
②同位素的性质几乎完全相同
③质子数相同,电子数也相同的两种粒子,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是同一种元素
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.②③⑤⑥ B.①②④⑤ C.①②⑤⑥ D.③④⑤⑥
二、填空
1.用A?、B?、C??、D分别表示含有18个电子的四种微粒(离子或分子),请回答:
(1)A元素是________________(用元素符号表示,下同),B元素是_________________,C元素是________
(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其分子式是________________。
三、综合题
1.2011年3月30日日本东京电力公司宣布,在福岛第一核电站区域内的5处地点采集的土壤样本中检测出了放射性元素钚。国家核事故应急协调委员会2011年4月8日权威发布:我国从日本核事故释放出的空气中检出极微量的人工放射性核素碘-131,同时还监测到更加微量的人工放射性核素铯-137和铯-134。
根据要求回答下列相关问题。
(1)科学家用falseCa轰击falseBk(锫)生成falseUP和falseUp,Up可能就是科学家一直寻找的第117号元素。下列关于falseCa、falseBk、falseUp和falseUp的说法中不正确的是( )
A.117号元素的相对原子质量为293.5
B.falseUp和falseUp互为同位素
C.falseCa、falseBk表示两种核素
D.falseCa、falseBk、falseUp和falseUp属于四种元素
(2)下列关于false、falseCs和falseCs的说法中,正确的是( )
A.falseCs和falseCs的质子数相同,电子数不同
B.falseCs和falseCs的质量数相同,中子数不同
C.falseCs和falseCs的质子数相同,质量数不同
D.false、falseCs和falseCs的化学性质基本相同
(3)钚的元素符号为Pu,质子数为94。
①用原子符号表示:钚-238、钚-239和钚-240分别为_______________________________。
②钚-244的中子数为____。
2.用falseX表示原子:
(1)中性原子的中子数:N=____________________________。
(2)阳离子falseXfalse共有x个中子,则电子数=__________。
(3)falseX??原子核外有x个电子,则ngfalseX??所含中子的物质的量为____________。
3.1919年,Langmuir提出等电子原理:原子数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由3~10号元素组成的分子中,互为等电子体的是:_____________和__________;__________和__________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。例如,由1~18号元素组成的微粒,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。在1~18号元素组成的物质中,与NOfalse互为等电子体的分子是:________(写出一种即可)。
4.(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:falseH、falseH、falseH、??C、??N、??O。
①以上6种微粒共有________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??CO?与S??O?的质量之比为_____;中子数之比为____;电子数之比为__________。
答案:
一、
1.B false中质子数是77.质量数是192,又因为质子数与中子数之和是质量数,所以中子数和质子数之差为192-77-77=38。
2.D原子序数等于元素原子核内质子数,A正确;false的质子数是118,质量数是297,所以中子数=297-118=179,B正确;原子核内质子数等于原子核外电子数,C正确;该元素有几种同位素不清楚,每种核素在该元素巾所占比例也不知道,因此不能确定该元素的相对原子质量,D错误。
3.A ??K和??K的质子数都是19,中子数分别为21和20,属于同位素,
A正确;??O与??O??是同一种元素的同种核素形成的不同微粒,B错误:T?O与H?O是化合物不是元素,所以不是同位素,C错误;金刚石和石墨是碳元素的不同单质,属于同素异形体,D错误。
4.A 由题图可知①表示false,②表示false,③表示false,三者互为同位素,化学性质几乎完全相同。
5.B Se是34号元索,原子核中有34个质子,Se原子最外层有6个电子,A、C正确;根据原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数,则该元素原子的原子核内质子数和核外电子数为34,而不是质量数为34,B错误;最下面的数字表示相对原子质量,该元素的相对原子质量为78.96,D正确
6.D A项,氘表示为falseH,核外有1个电子;B项,?H与D互称为同位素;C项.?H???O的相对分子质量为20,D???O的相对分子质量也为20;D项,同素异形体是指单质,而H?O、D?O均为化合物。
7.C 一个CO?分子中含有一个碳原子和两个氧原子,可以是、??C??O??O、??C??O?、??C??O?、??C??O??O、??C??O?、??C??O?故共6种。
8.B ??C的放射性可用于考古判断年代,A正确;?H?、?H?、?H?均表示氢气分子,不互为同位素,同位索的研究对象是核素,B错误;1分子T?O中含有的中子数是(3-1)×2+16-8=12,所以1mol T?O中含中子数为12NA,C正确;氢有三种同位素,氧有三种同位素,1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子组成的,则根据排列组合可知组成的水分子有18种,D正确。
9.D ??O、??O、??O三种原子核电荷数相同,质量数不同,互为同位素,A项错误;H???0的相对分子质量为1×2+18=20,T???O的相对分子质量为3x2+16=22,相对分子质量不同,B项错误;若为R?O(R代表H、D、T)型水分子,共有9种,若为HDO型,有3种,DTO型有3种,HTO型有3种,共计有18种,C项错误;1moI??O,分子中含有中子数8x2NA=16NA,ag??O?含有的中子数为a/32×16NA=??O2,1mol??O2分子中含有中子数false,所以相同质量的??O?与??O?含有的中子数为之比为9:10,D项正确。
10.B原子核外区域能量不同,离核越近能量越低,离核越远能量越高,所以在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核远的区域内活动,A错误;核外电子总是先排在能量低的、离核近的轨道电子层里,例如一般先排满了L层后才排M层,B正确;两种微粒,若核外电子排布完全相同,其性质不一定相同,如Na?和Ne核外都有10个电子,电子排布相同,但是二者性质不同.C错误;通常认为最外层有8个电子的结构是一种稳定结构,最外层为K层时有2个电子为稳定结构,D错误。
11.B K、L、M电子层上最多容纳的电子数分别为2、8、18.K层上可排1个电子,也可排2个电子,A项正确:当M层上排有电子时,L层上一定排满了8个电子,而M层上最多只能排l8个电子,又18<8x4,B项错误;K层上最多只能排2个电子,2x4=8,即存在M层和L层都为8,C项正确;当K层作为最外电子层,原子的核电荷数与最外层电子数相等,如H、He,D项正确。
12.A 1~18号元素中最外层电子数是次外层电子数的2倍的元素是C,次外层电子数是最外层电子数2倍的有Li和Si,次外层电子数是最外层电子数4倍的是Mg。
13.A B中微粒结构示意图是CI?而不是Cl;C中Ar的原子结构示意图应为;D中K的原子结构示意图应为.
14.A符合题意的元素X可能是氮或氯元素,故A项不正确。
15.A根据题意可知,A是C元素,B是0元素,C是Si元素,D是Na元素,则这4种元素原子序数关系为C>D>B>A。
16.B X??的质子数=质量数-中子数=137-81=56,则X??的核外电子数=56-2=54。
17.C N的质量数为14,质子数为7,核外电子数为7,中子数=14-7=7.H的质子数为1,不含中子,核外电子数为1,T的质子数为1,中子数为2,核外电子数为1,所以NH?T?的质子数=7+1x3+1=11,由于带有一个单位正电荷,所含电子数=11-1=10,中子数=7+2=9.则
电子数、质子数、中子数之比为10:11:9,故选C。
18.D 每个?HmX中含有的质子数为m+A-N,ag?HmX的物质的量为falsemol,故ag?HmX中所含质子的物质的量是false(A-N+m)mol。
19.B A元素原子的L电子层比B元素原子的L电子层少3个电子,B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个,则A元素原子有2个电子层,B元素原子有3个电子层,故A元素原子L层电子数为8-3=5,A为氮元素,B元素原子核外电子总数比A元素原子核外电子总数多5个,则B为镁元素。镁元素与氮元素可以形成离子化合物Mg?N?,选项B正确。
20.B false原子核内有8个质子,9个中子,A错误;He和N?的结构都满足最外层稳定结构,通常情况下,He和N?化学性质都很稳定,B正确;falseH原子核内的中子数为1-1=0,C错误;同位素的研究对象为原子,O?和O?为单质,互为同素异形体,D错误。
21.C在原子结构分层排布中.M层(第三层)容纳电子数最多为18,最少为0个,C错误
22.A 同种元素的原子具有相同的质子数,可能含有不同中子数,如同位素原子,A错误;Na?、Mg??、O??核外有2个电子层,都是2、8排布,电子层结构相同,B正确;铝的原子序数是13,在原子中,原子序数=核外电子数,因此Al??的核外电子数为13-3=10,C正确;核外电子排布相同的微粒,可能属于同一种元素,化学性质可能相同,D正确。
23.C A的一种核素在考古时常用来鉴定一些文物的年代,可确定A为碳元素;B和氢组成的一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则B为氮元素;C、D为金属元素,且D原子最外层电子数等于其K层电子数,且原子序数大于7的只有镁元素,即D为镁元素,则C为钠元素;往E单质的水溶液中滴加少量紫色石蕊试液,观察到先变红后褪色,则E为氯元素。??C与??C有相同的质子数,但中子数不同,不属于同一种核素,二者互为同位素,A错误:焰色呈黄色的物质不一定是含Na的盐,也可能是含Na的碱等,B错误;Na与水发生反应2Na?2H?O=2NaOH+H?↑,溶液呈碱性,滴加酚酞变红色,C正确;氯气在化学反应中既可以作氧化剂,又可以作还原剂,D错误。
24.C 根据题意可知,在化合物AmRn中A的化合价为+n,则R的化合价为-m.已知一个R??的核外电子数为n,则其核内质子数为a-m,由于质量数=质子数+中子数,所以其质量数为a-m+6,用原子符号表示为falseR。
25.C ①粒子是一个非常宽泛的概念,可以是分子、原子、离子、中子、电子等,质子数相同的粒子不一定属于同种元素,错误;②同位素的物理性质往往不同,化学性质几乎完全相同,错误;③两种粒子,质子数相同,电子数也相同,所以二者的差值也一定相同,两种粒子要么都带相同电荷,要么都不带电,不可能一个为不带电的分子,一个为带电的离子,正确;④电子数相同的粒子可能是同种元素,也可能是不同的分子、离子等,如CH?与H?O,Na?与Mg??,正确;⑤一种元素往往具有多种核素,其质量数也因此有多种,错误;⑥元素的相对原子质量是该元素所有核素的相对原子质量的平均值,不是整数,而质量数是针对核素而言,一定是整数,错误。
二、
1.答案:(1)KCl;S
(2)HCl
解析:常见的18e?微粒:阳离子有K?、Ca??;阴离子有P??、S??、HS?、Cl?;分子有Ar、HCl、H?S、PH?、SiH?、F?、H?O?等。结合题目所给条件,不难确定答案。
三、
1.答案:(1)AD
(2)C
(3)①falsePu、falsePu、falsePu
②150
解析:(1)A项,元素的相对原子质量是按照该元素各种核素原子所占的一定百分比算出的平均值,由于117号元素的各种同位素原子个数百分含量不确定,故其相对原子质量不确定,A选项错误;B项,false和false表示同种元素的两种原子,互为同位素,B项正确;C项,一定质子数和一定中子数组成一种核素,即几种原子就有几种核素,C项正确;D项,false、false(锫)、false和false属于四种原子、三种核素,D项错误。
(2)false和false的质子数都是55.质量数分别为134、137,质量数(A)=中子数(N)+质子数(Z),中子数分别为79、82,同位素的化学性质基本相同,但是,false、false和false属于两种元素的三种原子,碘与铯的化学性质不同。
(3)原子的表示方法:元素符号左上角数字表示质量数,左下角数字表示质子数。质子数与中子数之和等于质量数。钚-244的中子数=244-94-150。
2.答案:(1)A-Z
(2)A-x-n
(3)false(A-x+2)mol
解析:(1)中性原子false的质量数=A,质子数=Z,则中子数N=A-Z。
(2)阳离子false共有x个中子,则false原子含有(A-x)个质子,false原子失去n个电子生成阳离子false,则false的电子数=A-x-n。
(3)false原子核外有x个电子,则false核内有(x-2)个质子,含有A-(x-2)-(A-x+2)个中子,ngfalse的物质的量=false,因此ngfalse所含中子的物质的量为falsemol。
3.答案:(1)N?;CO;CO?;N?O
(2)SO?、O?(写一种即可)
解析:等电子体的判断,首先要确定原子个数相同,其次是保证最外层电子总数相同或核外电子总数相同。注意回答问题时,要考虑是分子,还是阳离子、阴离子。(1)3~10号元素去掉稀有气体只有七种元素,既满足原子数相同又满足电子数相同的分子有:N?和CO;CO?和N?O。(2)false中含有三个原子,最外层电子数之和为18,由1~18号元素的原子组成的三个原子最外层电子数之和为18的微粒有SO?和O?。
4.答案:(1)false
(2)①6;4
②false
③??C;??N;??C;??O
(3)23:34;2:3;11:16
解析:(3)相同物质的量的CO?,与S??O?,的质量比为其摩尔质量之比,即46:68=23:34;1个??CO?中含24个中子,1个S??O?中含36个中子,相同物质的量的??CO?与S??O?的中子数之比为24:36=2:3;分子中电子数等于质子数,所以两者电子数之比为22:32=11:16。