人教版高中化學(xué)必修二文檔：第1章 物質(zhì)結(jié)構(gòu) 元素周期律 第一節(jié) 第4課時(shí) 含答案

高中化學(xué)必修課程PAGEPAGE10第4課時(shí)核素[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道元素、核素、質(zhì)量數(shù)、同位素的含義。2.學(xué)會(huì)原子的表示方法。3.通過對(duì)比分析，學(xué)會(huì)對(duì)不同概念的辨析。一原子構(gòu)成微粒間的關(guān)系根據(jù)下表列出的電子、質(zhì)子和中子的基本數(shù)據(jù)討論微粒電子質(zhì)子中子質(zhì)量/kg9.109×10－311.637×10－271.675×10－27相對(duì)質(zhì)量0.548×10－31.0071.008電量(C)1.602×10－191.602×10－190電荷－1＋10O原子序數(shù)為8881.質(zhì)量關(guān)系(1)原子的質(zhì)量主要由哪些微粒決定？答案質(zhì)子和中子。(2)原子的相對(duì)質(zhì)量如何計(jì)算？答案eq\f(原子的質(zhì)量,\f(m12C,12))(3)如果一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子的相對(duì)質(zhì)量都近似等于1，那么原子的相對(duì)質(zhì)量又近似等于什么？答案等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和，這個(gè)數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)，用A表示。2．?dāng)?shù)量關(guān)系(1)在原子中質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、電子數(shù)、核電荷數(shù)之間的關(guān)系是怎么樣的？答案質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝原子序數(shù)＝核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)(2)如何確定原子的質(zhì)子數(shù)？答案質(zhì)子數(shù)＝核電荷數(shù)＝原子序數(shù)＝核外電子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)－中子數(shù)3．電性關(guān)系(1)原子為什么顯電中性？答案原子核所帶正電荷數(shù)與核外電子所帶負(fù)電荷數(shù)相等，故原子顯電中性。(2)陰、陽(yáng)離子中質(zhì)子數(shù)與核外電子數(shù)有何關(guān)系？答案陽(yáng)離子：質(zhì)子數(shù)＞核外電子數(shù)(或核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)－所帶電荷數(shù))陰離子：質(zhì)子數(shù)＜核外電子數(shù)(或核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋所帶電荷數(shù))歸納總結(jié)1．原子的構(gòu)成微粒及微粒間的關(guān)系原子eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子帶正電荷,中子不帶電荷)),核外電子帶負(fù)電荷))核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝原子序數(shù)＝核外電子數(shù)質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)2．原子表示法1．完成表格微粒符號(hào)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)電子數(shù)eq\o\al(12,6)C88eq\o\al(18,8)Oeq\o\al(35,17)Cl－3518答案微粒符號(hào)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)質(zhì)量數(shù)電子數(shù)eq\o\al(12,6)C66126eq\o\al(16,8)O88168eq\o\al(18,8)O810188eq\o\al(35,17)Cl－171835182.已知R原子有b個(gè)中子，R2＋核外有a個(gè)電子。表示R原子符號(hào)正確的是()A.eq\o\al(b,a)RB.eq\o\al(a＋b－2,a－2)RC.eq\o\al(a＋b+2,a+2)RD.eq\o\al(a＋b,a－2)R答案C解析R2＋核外有a個(gè)電子，則R原子的質(zhì)子數(shù)為(a＋2)，質(zhì)量數(shù)為(a＋b＋2)，則R原子為eq\o\al(a＋b+2,a+2)R。二核素填表并思考回答下列問題：原子名稱原子符號(hào)原子核質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)氕eq\o\al(1,1)H10氘eq\o\al(2,1)H或D11氚eq\o\al(3,1)H或T121.H、D、T的原子結(jié)構(gòu)相同點(diǎn)：質(zhì)子數(shù)相同，不同點(diǎn)：中子數(shù)不同。2．由于它們的質(zhì)子數(shù)相同，所以它們是同種元素，由于它們中子數(shù)不同，所以它們是不同的核素。它們相互之間又稱為同位素。歸納總結(jié)1．元素、核素、同位素的區(qū)別與聯(lián)系(1)區(qū)別名稱內(nèi)容項(xiàng)目元素核素同位素本質(zhì)質(zhì)子數(shù)相同的一類原子質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都一定的原子質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同原子之間的相互稱謂范疇同類原子，存在游離態(tài)、化合態(tài)兩種形式原子原子特性只有種類，沒有個(gè)數(shù)化學(xué)反應(yīng)中的最小微?；瘜W(xué)性質(zhì)幾乎完全相同決定因素質(zhì)子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)舉例H、C、N三種元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三種核素eq\o\al(234,92)U、eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(238,92)U互為同位素(2)聯(lián)系2．同位素的應(yīng)用同位素分為天然同位素和人造同位素。(1)核能：eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)H是制造氫彈的原料。(2)考古：根據(jù)eq\o\al(14,6)C遺留數(shù)量的多少可以推斷生物體的存在年代。(3)醫(yī)療：利用放射性同位素釋放的射線治療癌癥和腫瘤等。3．有六種微粒，它們分別是eq\o\al(40,19)M、eq\o\al(40,20)N、eq\o\al(40,18)X、eq\o\al(40,19)Q＋、eq\o\al(40,20)Y2＋、eq\o\al(40,17)Z－，它們所屬元素的種類為()A．3種B．4種C．5種D．6種答案B解析質(zhì)子數(shù)決定元素的種類，eq\o\al(40,19)M、eq\o\al(40,19)Q＋表示K元素形成的微粒，eq\o\al(40,20)N、eq\o\al(40,20)Y2＋表示Ca元素形成的微粒；eq\o\al(40,18)X表示Ar原子，eq\o\al(40,17)Z－表示Cl－。理解感悟判斷元素、同位素和核素時(shí)，要抓住各種微粒區(qū)別的本質(zhì)。即質(zhì)子數(shù)相同的原子就是同種元素；質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均相同的就是同種原子，也稱為核素，同種元素的不同核素互稱同位素。答題時(shí)要認(rèn)真分析表示原子符號(hào)的n組數(shù)字。eq\o\al(A,Z)X，只要Z相同，就是同種元素；Z和A均相同，是同種核素；Z相同，A不相同的互稱同位素；Z不相同的無論A是否相同，均不是同種元素，更不能稱為同位素。4．下列說法中不正確的是()①質(zhì)子數(shù)相同的微粒一定是同種元素②同位素的化學(xué)性質(zhì)基本相同③質(zhì)子數(shù)相同、電子數(shù)也相同的兩種微粒，不可能是一種分子和一種離子④電子數(shù)相同的微粒不一定是同一種原子⑤某種元素的相對(duì)原子質(zhì)量取整數(shù)，就是其質(zhì)量數(shù)A．①⑤B．③④⑤C．①②⑤D．②③④答案A解析質(zhì)子數(shù)相同的微粒不一定是同種元素，例如，Na、NHeq\o\al(＋,4)的質(zhì)子數(shù)都是11。一種分子和一種離子，如果質(zhì)子數(shù)相同，則電子數(shù)一定不同。元素的相對(duì)原子質(zhì)量，是按照該元素各種核素原子所占的一定百分比計(jì)算出的平均值。質(zhì)量數(shù)是針對(duì)某個(gè)原子而言的，而一種元素往往有幾種核素，所以不能說“元素的質(zhì)量數(shù)”。理解感悟在判斷有關(guān)原子結(jié)構(gòu)或組成的時(shí)候，要特別注意特例，同時(shí)要弄清“粒子”的概念，它可以是原子、分子、離子或原子團(tuán)。1．1996年2月，德國(guó)某研究所在高能加速器中，將eq\o\al(70,30)Zn撞入一個(gè)eq\o\al(208,82)Pb的原子核并釋放出一個(gè)中子后，合成一種人造超重元素的原子，該元素原子內(nèi)中子數(shù)為()A．278B．277C．166D．165答案D解析eq\o\al(70,30)Zn＋eq\o\al(208,82)Pb→eq\o\al(277,112)X＋eq\o\al(1,0)n，所以該元素原子內(nèi)中子數(shù)為277－112＝165。2．在ROeq\o\al(n－,3)中，共有x個(gè)核外電子，R原子的質(zhì)量數(shù)為A，則R原子核內(nèi)含有的中子數(shù)目是()A．A－x＋n＋48 B．A－x＋n＋24C．A－x－n－24 D．A＋x－n－24答案B解析R的質(zhì)子數(shù)為x－8×3－n＝x－24－n，所以其中子數(shù)為A－x＋24＋n，B項(xiàng)正確。3．A、B分別為第三、四周期同一主族的不同元素的原子，它們?cè)雍藘?nèi)的質(zhì)子數(shù)等于中子數(shù)。①若A為第ⅡA族元素，其質(zhì)量數(shù)為x，則B的質(zhì)子數(shù)為y。②若A為第ⅣA族元素，其質(zhì)子數(shù)為m，則B的質(zhì)量數(shù)為n，則y和n的值分別是()A．(eq\f(x,2)＋18)、(2m＋18) B．(eq\f(x,2)＋8)、(2m＋18)C．(eq\f(x,2)＋8)、(2m＋36) D．(eq\f(x,2)＋18)、(2m＋36)答案C解析根據(jù)第三周期和第四周期同主族元素之間原子序數(shù)(質(zhì)子數(shù))相差8或18，即可作出正確判斷。若A為第ⅡA族元素，A的質(zhì)子數(shù)為eq\f(x,2)，那么B的質(zhì)子數(shù)y＝eq\f(x,2)＋8。若A為第ⅣA族元素，則B的質(zhì)子數(shù)為m＋18，那么n＝2(m＋18)＝2m＋36。4．(1)下列原子：eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(235,92)U、eq\o\al(40,19)K、eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(238,92)U中共有______種元素，______種核素，______、________互為同位素。(2)填寫下列表格：原子組成ZNA1939eq\o\al(18,8)O1822答案(1)69eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H和eq\o\al(3,1)Heq\o\al(235,92)U和eq\o\al(238,92)U(2)原子組成ZNAeq\o\al(39,19)K2081018eq\o\al(40,18)Ar4040分鐘課時(shí)作業(yè)[經(jīng)典基礎(chǔ)題]一、原子組成及其微粒間的關(guān)系1．原計(jì)劃實(shí)現(xiàn)全球衛(wèi)星通訊需發(fā)射77顆衛(wèi)星，這與銥(Ir)元素的原子核外電子數(shù)恰好相等，因此稱為“銥星計(jì)劃”。已知銥的一種同位素是eq\o\al(191,77)Ir，則其核內(nèi)的中子數(shù)是()A．77B．114C．191D．268答案B解析Ir的中子數(shù)為191－77＝114，B項(xiàng)正確。2．已知R2＋核內(nèi)共有N個(gè)中子，R的質(zhì)量數(shù)為A，確定mgR2＋中含有電子的物質(zhì)的量為()A.eq\f(mA－N,A)mol B.eq\f(mA－N＋2,A)molC.eq\f(mA－N－2,A)mol D.eq\f(mA＋N－2,A)mol答案C解析R2＋的核外電子數(shù)為(A－N－2)，mgR2＋的物質(zhì)的量為eq\f(mg,Ag·mol－1)＝eq\f(m,A)mol，mgR2＋中含有電子的物質(zhì)的量為eq\f(m,A)(A－N－2)mol。3．有aXn＋和bYm－兩種元素的簡(jiǎn)單離子，若它們的電子層結(jié)構(gòu)相同，則下列關(guān)系正確的是()A．b－a＝n＋m B．a(chǎn)－b＝n－mC．核電荷數(shù)Y＜X D．質(zhì)子數(shù)Y＞X答案C解析因?yàn)閮煞N離子的電子層結(jié)構(gòu)相同，即其核外電子數(shù)相同，且陰離子的核電荷數(shù)(或質(zhì)子數(shù))小于陽(yáng)離子的核電荷數(shù)(或質(zhì)子數(shù))。由此可知：①a－n＝b＋m，a－b＝m＋n，A、B選項(xiàng)不正確；②a＞b，C正確，D不正確。4．在粒子NH3D＋中，電子數(shù)、質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之比為()A．10∶7∶11 B．11∶11∶8C．10∶11∶8 D．11∶8∶10答案C解析在粒子NH3D＋中有一個(gè)eq\o\al(14,7)N,3個(gè)eq\o\al(1,1)H,1個(gè)eq\o\al(2,1)H，故NH3D＋中含有的電子數(shù)為7＋3＋1－1＝10，質(zhì)子數(shù)為7＋3＋1＝11，中子數(shù)為7＋1＝8。二、核素、同位素、同素異形體的概念5．2013年3月19日我國(guó)宣布研制出“全碳?xì)饽z”，其密度是0.16g·cm－3，成為已知的最輕固態(tài)材料。對(duì)這種物質(zhì)的認(rèn)識(shí)正確的是()A．是碳元素的一種同素異形體B．是碳元素的一種同位素原子C．全部由12C組成D．能溶于水答案A解析“全碳?xì)饽z”應(yīng)是碳的一種新單質(zhì)。6．據(jù)報(bào)道，科學(xué)家最近發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子，這種粒子由3個(gè)1H原子核和2個(gè)電子構(gòu)成。下列關(guān)于這種粒子的說法中，正確的是()A．它是氫的一種新同位素B．這種新元素的核電荷數(shù)是3C．它是H2的一種新同素異形體D．它比一個(gè)普通氫分子多一個(gè)氫原子核答案D解析同位素是原子之間的互稱，A錯(cuò)誤；該粒子不是一種新元素，B錯(cuò)誤；同種元素形成的不同單質(zhì)互為同素異形體，而該粒子是一種離子，C錯(cuò)誤；Heq\o\al(＋,3)比一個(gè)普通氫分子多一個(gè)氫原子核，D正確。7．氫元素有三種同位素H、D、T，氯元素有兩種同位素35Cl、37Cl。當(dāng)用一種儀器分別測(cè)定10000個(gè)氯化氫的相對(duì)分子質(zhì)量，所得數(shù)值最多有多少種()A．2B．5C．6D．10000答案B解析1H35Cl：36,1H37Cl：38，D35Cl：37，D37Cl：39，T35Cl：38，T37Cl：40，共有5種。三、典型概念辨析8．設(shè)某元素原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下列論斷正確的是()A．不能由此確定該元素的相對(duì)原子質(zhì)量B．這種元素的相對(duì)原子質(zhì)量為m＋nC．若12C原子的質(zhì)量為Wg，該元素原子的質(zhì)量為(m＋n)WgD．該元素核內(nèi)中子的總質(zhì)量小于質(zhì)子的總質(zhì)量答案A解析解答此類題關(guān)鍵是掌握元素的相對(duì)原子質(zhì)量與同位素的相對(duì)原子質(zhì)量概念的區(qū)別，不能混淆。元素的相對(duì)原子質(zhì)量等于其各種天然、穩(wěn)定的同位素的相對(duì)原子質(zhì)量與它們?cè)谠刂兴嫉脑觽€(gè)數(shù)百分?jǐn)?shù)的乘積之和。所給元素的其他同位素不能確定，所以元素的相對(duì)原子質(zhì)量就不能確定，因此，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；同位素的相對(duì)原子質(zhì)量等于該原子的質(zhì)量與12C原子質(zhì)量的eq\f(1,12)的比值，即Mr＝eq\f(m原子,\f(1,12)m12C)，若該同位素原子的相對(duì)原子質(zhì)量用質(zhì)量數(shù)(m＋n)代替進(jìn)行近似計(jì)算，那么，此原子的質(zhì)量應(yīng)為eq\f(1,12)(m＋n)Wg，C項(xiàng)錯(cuò)誤；原子的原子核中，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相對(duì)大小關(guān)系是不固定的，此題中中子的總質(zhì)量與質(zhì)子的總質(zhì)量無法比較，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．下列說法正確的是()A．同一元素各核素的質(zhì)量數(shù)不同，但它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同B．任何元素的原子都是由核外電子和核內(nèi)中子、質(zhì)子構(gòu)成的C．鈉原子失去一個(gè)電子后，它的電子數(shù)與氖原子相同，所以變成氖原子D.eq\o\al(40,18)Ar、eq\o\al(40,19)K、eq\o\al(40,20)Ca的質(zhì)量數(shù)相同，所以它們互為同位素答案A解析A選項(xiàng)中的各核素屬于同一元素，這些核素間必定互為同位素，同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，A正確；B選項(xiàng)描述的只是原子構(gòu)成的一般規(guī)律，而忽視了氕原子(eq\o\al(1,1)H)的原子核內(nèi)只有質(zhì)子而無中子這個(gè)特例，B錯(cuò)誤；原子種類是由質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)共同決定的，若原子核不改變，僅核外發(fā)生電子得失，不會(huì)發(fā)生由一種原子轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N原子的現(xiàn)象，而只能由原子變?yōu)殡x子，C錯(cuò)誤；互為同位素的不同原子質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，因而其質(zhì)量數(shù)必然不等，D錯(cuò)誤。[能力提升題]10．現(xiàn)有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，請(qǐng)回答下列問題：(1)其中，它們分屬________種元素，屬于氫元素的核素有________種，屬于鈾元素的核素有__________種?；橥凰氐脑臃謩e為________、________。(2)質(zhì)量數(shù)相等的粒子為________、________、________(可不填滿、也可補(bǔ)充)。(3)氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O、17O、18O相互結(jié)合為水，可得水分子的種數(shù)為________；可得相對(duì)分子質(zhì)量不同的水分子種數(shù)為__________。答案(1)7331H、2H、3H234U、235U、238U(2)40K、40Ca14N、14C1H、1H＋(3)187解析(1)本題列出的12種粒子分屬H、U、K、Ca、Cl、N、C7種元素；1H和1H＋是同一種核素的不同粒子，1H、2H、3H屬于氫元素的3種不同核素，且互為同位素；234U、235U、238U屬于鈾元素的3種不同核素，也互為同位素。(2)是為“質(zhì)量數(shù)相等的粒子”，而非“質(zhì)量數(shù)相等的原子”，否則“1H和1H＋”不能為答案。(3)氫的同位素與氧的同位素16O形成的H2O有以下6種：3種eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(1H、1H,2H、2H,3H、3H))eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(1H、2H,1H、3H,2H、3H))3種與16O可形成6種分子，分別為1H1H16O、2H2H16O、3H3H16O以及1H2H16O、1H3H16O、2H3H16O，把16O換為17O、18O又各有6種，故總共有18種水分子，所得18種水分子中，相對(duì)分子質(zhì)量最小的為Mr(1Heq\o\al(16,2)O)＝18，最大的是Mr(3Heq\o\al(18,2)O)＝24，其間還有相對(duì)分子質(zhì)量為19、20、21、22、23的5種水分子，故共有7種相對(duì)分子質(zhì)量不同的水分子。11．用eq\o\al(A,Z)X表示原子：(1)中性原子的中子數(shù)N＝__________。(2)AXn＋共有x個(gè)電子，則該陽(yáng)離子的中子數(shù)N＝________。(3)AXn－共有x個(gè)電子，則該陰離子的中子數(shù)N＝________。(4)12C16O2分子中的中子數(shù)N＝________。(5)A2－原子核內(nèi)有x個(gè)中子，其質(zhì)量數(shù)為m，則ngA2－所含電子的物質(zhì)的量為________。答案(1)A－Z(2)A－x－n(3)A－x＋n(4)22(5)eq\f(nm－x＋2,m)mol解析(1)根據(jù)“質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝質(zhì)量數(shù)”的關(guān)系，得N＝A－Z。(2)AXn＋共有x個(gè)電子，中性原子X的電子數(shù)為x＋n，則N＝A－x－n。(3)AXn－共有x個(gè)電子，中性原子X的電子數(shù)為x－n，則N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子數(shù)為6＋8＋8＝22。(5)A2－所含電子數(shù)為m