第15講-原子核的構(gòu)成-【暑假自學(xué)課】高一化學(xué)暑假課(解析版)

第15講原子核的構(gòu)成【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的歷程。2．了解核素和質(zhì)量數(shù)的概念。3．了解同位素的概念及同位素的應(yīng)用?！净A(chǔ)知識】一、人類認(rèn)識原子結(jié)構(gòu)的歷程1．德謨克利特的古代原子學(xué)說2．道爾頓的近代原子學(xué)說英國科學(xué)家道爾頓總結(jié)了一些元素形成化合物時(shí)的質(zhì)量比例關(guān)系，提出了原子學(xué)說。認(rèn)為物質(zhì)由原子組成，原子不能被創(chuàng)造，也不能被毀滅，在化學(xué)變化中不可再分割。3．湯姆生的“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型英國物理學(xué)家湯姆生他在1897年發(fā)現(xiàn)了原子中存在電子，并用實(shí)驗(yàn)方法測出了電子的質(zhì)量。他推測這種粒子均勻地嵌在云狀的正電荷球體中。4．盧瑟福的帶核原子結(jié)構(gòu)模型英國物理學(xué)家盧瑟福根據(jù)α粒子散射現(xiàn)象，提出了帶核的原子結(jié)構(gòu)模型。推測原子中心存在原子核，帶正電。電子帶負(fù)電，在其周圍高速運(yùn)行，就像行星圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。5．玻爾的軌道原子結(jié)構(gòu)模型丹麥物理學(xué)家玻爾指出：原子核外，電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，每個(gè)軌道都具有一個(gè)確定的能量值；核外電子在這些穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，既不放出能量，也不吸收能量。6．電子云模型(現(xiàn)代原子結(jié)構(gòu)學(xué)說)。二、認(rèn)識原子核1．原子的構(gòu)成原子是由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子構(gòu)成的，原子核又是由質(zhì)子和中子構(gòu)成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。2．質(zhì)量數(shù)：將原子核內(nèi)所有的質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取整數(shù)值，加起來所得的數(shù)值。3．原子的表示符號：eq\o\al(A,Z)X表示質(zhì)子數(shù)是Z，質(zhì)量數(shù)為A的一種X原子。如作為相對原子質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的eq\o\al(12,

6)C表示質(zhì)子數(shù)為6，質(zhì)量數(shù)為12的碳原子。4．構(gòu)成原子的微粒間的兩個(gè)關(guān)系(1)質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。(2)核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)=原子序數(shù)。5．元素、核素和同位素(1)概念辨析：元素：具有相同質(zhì)子數(shù)的同一類原子的總稱。核素：具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的一種原子。同位素：質(zhì)子數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)(或中子數(shù))不同的核素互稱為同位素。(2)氫元素的三種核素eq\o\al(1,1)H(氕)eq\o\al(2,1)H(氘)eq\o\al(3,1)H(氚)俗稱－重氫超重氫符號HDT質(zhì)子數(shù)111中子數(shù)012(3)同位素的應(yīng)用①14C在考古工作中用于測定文物的年代；②eq\o\al(235,92)U用于制造原子彈、核發(fā)電；③eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氫彈；④放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等?！究键c(diǎn)剖析】考點(diǎn)一：原子的組成1．原子的組成2．組成原子、離子的各種微粒及相互關(guān)系【例1】某元素的陽離子Rn＋，核外共有x個(gè)電子，原子的質(zhì)量數(shù)為A，則該元素原子的中子數(shù)為()A．A－x－n B．A－x＋n C．A＋x－n D．A＋x＋n答案：A解析：質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)，因此要求中子數(shù)必須先要知道質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)。本題陽離子Rn＋中質(zhì)子數(shù)等于陽離子的核外電子數(shù)加上陽離子所帶的正電荷數(shù)，所以，該原子的中子數(shù)為A－(x＋n)＝A－x－n?？键c(diǎn)二：元素、核素、同位素之間的關(guān)系元素核素同位素概念具有相同核電荷數(shù)(質(zhì)子數(shù))的同一類原子的總稱具有一定數(shù)目的質(zhì)子和一定數(shù)目的中子的一種原子質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同原子或同一種元素的不同核素范圍宏觀概念，對同類原子而言，既有游離態(tài)又有化合態(tài)微觀概念，對某種元素的一種原子而言微觀概念，對某種元素的原子而言。因同位素的存在而使原子種類多于元素種類聯(lián)系特性主要通過形成的單質(zhì)或化合物來體現(xiàn)不同的核素可能質(zhì)子數(shù)相同，或中子數(shù)相同，或質(zhì)量數(shù)相同，或各數(shù)均不相同同位素(之間)質(zhì)量數(shù)不同，化學(xué)性質(zhì)基本相同實(shí)例氫元素、氧元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(24,12)Mg是不同的核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H為氫元素的同位素【例2】元素、原子、核素、同位素都是重要的化學(xué)基本概念，原子的構(gòu)成是重要的化學(xué)基本理論。根據(jù)下列8種化學(xué)符號：eq\o\al(1,1)H2、eq\o\al(2,1)H2、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(6,3)Li、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(7,3)Li、eq\o\al(24,12)Mg回答下列問題：(1)表示核素的符號共________種。(2)互為同位素的是________和________。(3)質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱為同位素的是________和________。(4)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的是________和________。答案：(1)6(2)eq\o\al(6,3)Lieq\o\al(7,3)Li(3)eq\o\al(14,6)Ceq\o\al(14,7)N(4)eq\o\al(23,11)Naeq\o\al(24,12)Mg解析：(1)核素是具有一定質(zhì)子數(shù)和一定中子數(shù)的某種元素的原子，一種原子即為一種核素，eq\o\al(1,1)H2和eq\o\al(2,1)H2都是分子，不屬于核素，其余6種全部表示核素。(2)同位素是具有相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)的同種元素的原子，所以eq\o\al(6,3)Li和eq\o\al(7,3)Li互稱為同位素。(3)eq\o\al(14,6)C和eq\o\al(14,7)N的質(zhì)量數(shù)都是14，但質(zhì)子數(shù)分別為6和7，屬于不同元素的原子，不能互稱為同位素。(4)eq\o\al(23,11)Na和eq\o\al(24,12)Mg的中子數(shù)都是12，但質(zhì)子數(shù)分別為11和12。【過關(guān)檢測】1．提出原子結(jié)構(gòu)模型的科學(xué)家，從時(shí)間的先后順序來看，下列排列正確的是()A．湯姆生、玻爾、盧瑟福、道爾頓B．湯姆生、玻爾、道爾頓、盧瑟福C．盧瑟福、道爾頓、湯姆生、玻爾D．道爾頓、湯姆生、盧瑟福、玻爾答案：D解析：19世紀(jì)初，道爾頓提出了原子學(xué)說；1904年湯姆生提出了一個(gè)被稱為“葡萄干面包式”的原子結(jié)構(gòu)模型；1911年盧瑟福提出了帶核的原子結(jié)構(gòu)模型；1913年玻爾提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型。2．提出“有核模型”的科學(xué)家是()A．湯姆生 B．盧瑟福C．道爾頓 D．玻爾答案：B3．某元素B的核電荷數(shù)為Z。已知Bn－、Am＋的核外具有相同的電子數(shù)，則A元素的質(zhì)子數(shù)用Z、n、m來表示，應(yīng)為()A．Z＋n－m B．Z－n＋mC．Z－n－m D．Z＋m＋n答案：D解析：設(shè)A元素的質(zhì)子數(shù)為x，則有Z＋n＝x－m，x＝Z＋m＋n。4．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＋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。5．已知陽離子R2＋核外有a個(gè)電子和b個(gè)中子。表示R原子符號正確的是()A.eq\o\al(b,a)RB.eq\o\al(a＋b－2,a－2)RC.eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R D.eq\o\al(a＋b,a＋2)R答案：C解析：陽離子R2＋核外有a個(gè)電子，陽離子的質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)＋離子所帶電荷數(shù)＝a＋2，質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)＝a＋2＋b，所以R原子可表示為eq\o\al(a＋b＋2,a＋2)R，C正確。6．13C－NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的結(jié)構(gòu)分析，15N－NMR可用于測定蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的空間結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)13C、15N的敘述正確的是()A．13C與15N具有相同的中子數(shù)B．13C與C60是同一種物質(zhì)C．15N與14N互為同位素D．15N的核外電子數(shù)與中子數(shù)相同答案：C解析：13C與15N的中子數(shù)分別是7和8，A不正確；具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子是核素，即13C是一種核素，而C60是一種單質(zhì)，B不正確；質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素互稱為同位素，C正確；15N的核外電子數(shù)與中子數(shù)分別是7和8，D不正確。7．下列各組中互為同位素的是()A.eq\o\al(40,19)K與eq\o\al(40,20)Ca B．T2O與H2OC.eq\o\al(40,19)K與eq\o\al(39,19)K D．金剛石與石墨答案：C解析：eq\o\al(40,19)K與eq\o\al(40,20)Ca是不同種元素，因此不互為同位素，A錯(cuò)誤；T2O與H2O是由不同的H原子構(gòu)成的水分子，物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)相同但是二者不是原子，因此不互為同位素，B錯(cuò)誤；eq\o\al(40,19)K與eq\o\al(39,19)K屬于同一種元素，質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，因此二者互為同位素，C正確；金剛石與石墨是由同種元素組成的結(jié)構(gòu)不同的兩種單質(zhì)，D錯(cuò)誤。8．重水(D2O)是重要的核工業(yè)原料，下列說法錯(cuò)誤的是()A．氘(D)原子核外有1個(gè)電子B．1H與D互為同位素C．H2O與D2O相對分子質(zhì)量相同D．1H218O與D216O的相對分子質(zhì)量相同答案：C解析：氘(D)原子的質(zhì)子數(shù)為1，核外有1個(gè)電子，A正確；1H與D的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，互為同位素，B正確；H2O與D2O的相對分子質(zhì)量分別為18和20，不相同，C錯(cuò)誤；1H218O與D216O的相對分子質(zhì)量相等，D正確。9．“玉兔”號月球車用eq\o\al(238,94)Pu作為熱源材料，下列關(guān)于eq\o\al(238,94)Pu的說法正確的是()A.eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(238,92)U互為同位素B.eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(239,94)Pu具有完全相同的物理性質(zhì)C.eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(238,92)U具有完全相同的化學(xué)性質(zhì)D.eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(239,94)Pu具有相同的最外層電子數(shù)答案：D解析：質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素的不同核素互為同位素，eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(238,92)U的質(zhì)子數(shù)不同，不互為同位素，故A錯(cuò)誤；eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(238,92)U的質(zhì)子數(shù)不同，屬于不同的元素，其化學(xué)性質(zhì)不同，故C錯(cuò)誤；eq\o\al(238,94)Pu與eq\o\al(239,94)Pu具有相同的質(zhì)子數(shù)，所以其核外電子數(shù)相同，則具有相同的最外層電子數(shù)，故D正確。10．下列敘述正確的是()A．40K和40Ca原子中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都不相等B．金剛石和石墨的性質(zhì)相同C．H2和D2互為同位素D．某物質(zhì)只含一種元素，該物質(zhì)一定是純凈物答案：A解析：因?yàn)?0K的質(zhì)子數(shù)是19,40Ca的質(zhì)子數(shù)是20，兩者質(zhì)量數(shù)相同，質(zhì)子數(shù)不同，所以中子數(shù)也不相等，A正確；金剛石和石墨都是由碳元素組成的，由于它們的晶體結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)上也存在差異，如硬度、導(dǎo)電性都不同，在化學(xué)性質(zhì)上也不完全相同，金剛石相對穩(wěn)定，B不正確；H2和D2是單質(zhì)分子，不符合同位素的概念，C不正確；白磷和紅磷混在一起，雖然體系中只有一種元素，卻存在著結(jié)構(gòu)完全不同的兩種分子，所以不是純凈物，D不正確。11．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)兩種微粒：第一種是由四個(gè)中子構(gòu)成的微?！八闹凶印保坏诙N是由四個(gè)氧原子構(gòu)成的分子。下列關(guān)于這兩種微粒的說法不正確的是()A．“四中子”不顯電性B．“四中子”的質(zhì)量數(shù)為4C．第二種微粒是氧元素的另一種同位素D．第二種微粒的化學(xué)式為O4答案：C解析：中子是不帶電的微粒，所以“四中子”不顯電性，A正確；根據(jù)質(zhì)量數(shù)與中子數(shù)、質(zhì)子數(shù)的關(guān)系知“四中子”質(zhì)量數(shù)為4，B正確；四個(gè)氧原子構(gòu)成的分子是一種氧單質(zhì)，化學(xué)式為O4，C錯(cuò)誤，D正確。12．據(jù)報(bào)道，某些花崗巖會(huì)產(chǎn)生氡(eq\o\al(222,86)Rn)，從而對人體產(chǎn)生傷害。請回答下列問題：(1)該原子的質(zhì)量數(shù)是________，質(zhì)子數(shù)是________，中子數(shù)是________。(2)研究發(fā)現(xiàn)，鐳能蛻變?yōu)閑q\o\al(222,86)Rn，故將eq\o\al(222,86)Rn稱為鐳射氣；釷能蛻變?yōu)閑q\o\al(220,86)Rn，故將eq\o\al(220,86)Rn稱為釷射氣；錒能蛻變?yōu)閑q\o\al(219,86)Rn，故將eq\o\al(219,86)Rn稱為錒射氣。eq\o\al(222,86)Rn、eq\o\al(220,86)Rn、eq\o\al(219,86)Rn______(填字母)。A．屬于同種元素