2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第一章原子結(jié)構(gòu)元素周期律第一節(jié)原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第1課時原子核核素學(xué)案魯科版必修第二冊

PAGE1-第1課時原子核核素課程標準核心素養(yǎng)1.了解原子的構(gòu)成。了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系。2.知道元素、核素和同位素的含義。宏觀辨識與微觀探析能從元素和原子水平相識物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)。深化對原子結(jié)構(gòu)的相識，建立原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)之間的關(guān)系。原子的構(gòu)成1.原子及其構(gòu)成微粒Ａeq\a\vs4\al(原,子)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子（帶一個單位的正電荷）,中子（不帶電）)),核外電子（帶一個單位的負電荷，質(zhì)量很?。?)對于原子來說：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。eq\a\vs4\al(原子核中肯定有質(zhì)子，但不肯定有中子。)2.X原子的相對原子質(zhì)量＝eq\f(m（X）,\f(1,12)m（12C）)≈質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)＝m(X)·NA＝原子的摩爾質(zhì)量(數(shù)值上)。3．原子的表示方法一般用符號eq\o\al(A,Z)X表示，字母表示的意義如下：1．構(gòu)成原子微粒的應(yīng)用(1)質(zhì)子數(shù)確定元素的種類。(2)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)確定原子的質(zhì)量。(3)原子的最外層電子數(shù)確定元素的化學(xué)性質(zhì)。2．構(gòu)成原子或離子的微粒間的三種關(guān)系(1)質(zhì)量關(guān)系：質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。(2)等量關(guān)系：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)，對原子而言，核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。(3)大小關(guān)系陽離子(Rm＋)質(zhì)子數(shù)＞電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＋m陰離子(Rm－)質(zhì)子數(shù)＜電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)－m3.元素符號四周數(shù)字的含義1．推斷正誤(1)原子呈電中性是因為中子不帶電。()(2)34S原子核內(nèi)中子數(shù)為16。()(3)1Heq\o\al(18,2)O的摩爾質(zhì)量為20g·mol－1。()(4)Oeq\o\al(2－,2)和S2－具有相同的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．(2024·洛陽高一月考)下表符號中“2”的含義正確的一組是()選項2H2He2ClCa2＋A質(zhì)量數(shù)中子數(shù)質(zhì)子數(shù)電荷數(shù)B質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)原子個數(shù)電荷數(shù)C質(zhì)子數(shù)中子數(shù)原子個數(shù)電荷數(shù)D質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)電荷數(shù)解析：選B。2H中的“2”代表質(zhì)量數(shù)，2He中的“2”代表質(zhì)子數(shù)，2Cl中的“2”代表原子個數(shù)，Ca2＋中的“2”代表電荷數(shù)。3．寫出下列原子的符號。(1)具有7個中子的碳原子：________；(2)具有2個中子的氫原子：________；(3)具有20個中子的氯原子：________；(4)具有12個中子的鈉原子：________。答案：(1)eq\o\al(13,6)C(2)eq\o\al(3,1)H(3)eq\o\al(37,17)Cl(4)eq\o\al(23,11)Na核素同位素1．核素：具有相同數(shù)目的質(zhì)子和相同數(shù)目的中子的一類原子。2．同位素(1)定義：質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素互為同位素。(2)分類：同位素分為穩(wěn)定同位素和放射性同位素。(3)氫元素的三種同位素eq\o\al(1,1)Heq\o\al(2,1)Heq\o\al(3,1)H名稱氕氘氚符號HDT質(zhì)子數(shù)111中子數(shù)012(4)常見核素及其用途①考古中推斷生物體的存在年頭：eq\o\al(14,6)C。②核反應(yīng)堆的燃料：eq\o\al(235,92)U。③相對原子質(zhì)量的標準原子：eq\o\al(12,6)C。④確定磷在植物中的作用部位：eq\o\al(32,15)P。⑤制造氫彈：eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H。3．元素的相對原子質(zhì)量(1)定義：各種核素的相對原子質(zhì)量分別與各種核素在自然界里的豐度(某種核素在這種元素的全部自然核素中所占的比例)的乘積之和。(2)計算式：M＝M1×n1%＋M2×n2%＋M3×n3%＋……如氯元素有兩種核素：eq\o\al(35,17)Cl和eq\o\al(37,17)Cl，其中eq\o\al(35,17)Cl的相對原子質(zhì)量為34.97，其豐度為75.77%，eq\o\al(37,17)Cl的相對原子質(zhì)量為36.97，其豐度為24.23%，則氯元素的相對原子質(zhì)量為34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。1．同位素的“六同三不同”2．核素、同位素、同素異形體的比較核素同位素同素異形體概念具有相同質(zhì)子數(shù)和相同中子數(shù)的一類原子質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素由同一種元素組成的性質(zhì)不同的單質(zhì)探討范圍原子原子單質(zhì)特性化學(xué)反應(yīng)中的最小微粒由同位素組成的單質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，物理性質(zhì)不同由一種元素組成，可獨立存在確定因素質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)組成元素、結(jié)構(gòu)舉例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,)92U、eq\o\al(235,)92U、eq\o\al(238,)92U互為同位素石墨與金剛石1．推斷正誤(1)任何原子都由質(zhì)子、中子、電子構(gòu)成。()(2)23Na和23Mg互為同位素。()(3)同位素原子的化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同。()(4)不同的核素可能具有相同的質(zhì)子數(shù)，可能具有相同的中子數(shù)，可能具有相同的質(zhì)量數(shù)，也可能質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、質(zhì)量數(shù)均不相同。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√2．下列關(guān)于eq\o\al(222,86)Rn、eq\o\al(220,86)Rn、eq\o\al(219,86)Rn的關(guān)系說法正確的是()A．是三種元素 B．互為同位素C．是同種核素 D．是同一原子解析：選B。eq\o\al(222,86)Rn、eq\o\al(220,86)Rn、eq\o\al(219,86)Rn是同種元素的不同核素，質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，互為同位素。3．(1)有5種單核粒子，它們分別是eq\o\al(40,19)Ｋ、eq\o\al(40,18)Ｋ、eq\o\al(40,19)Ｋ＋、eq\o\al(40,20)Ｋ2＋、eq\o\al(41,20)Ｋ(“Ｋ”內(nèi)元素符號未寫出)，則它們所屬元素的種類有________種。(2)1H、2H、3H三種微粒都屬于________，因為它們是具有相同________的同一類原子。(3)在eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H、eq\o\al(12,)6C、eq\o\al(13,)6C、eq\o\al(14,)6C、eq\o\al(14,)7N、eq\o\al(15,)7N中，核素、元素的種數(shù)分別為________種、________種。(4)eq\o\al(12,)6C、eq\o\al(13,)6C、eq\o\al(14,)6C的關(guān)系為________，因為它們是具有________________的同一種元素的不同原子，它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。答案：(1)3(2)氫元素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))(3)83(4)互為同位素相同質(zhì)子數(shù)和不同中子數(shù)課堂小結(jié)合格考訓(xùn)練1．C-14能夠測得出土文物所處年頭。因C-14是碳的一種放射性同位素，C-14的衰變極有規(guī)律，其精確性被稱為自然界的“標準時鐘”，下列說法正確的是()A．C-14的半衰期(一半發(fā)生衰變所用的時間)較短B．C-14在生物體中的含量較多C．C-14與C-12、C-13所含的質(zhì)子數(shù)相同D．C-14是C-12、C-13的同素異形體解析：選C。由題給信息可知，C-14能用于測定文物所處年頭，故其半衰期較長(半衰期長于5000年)；盡管自然界中不斷產(chǎn)生著C-14，但它不能由其他放射性同位素衰變生成，而是由宇宙射線穿過高層大氣層產(chǎn)生的，所以生物體中含量較少；C-14與C-12、C-13互為同位素，所以質(zhì)子數(shù)相同。2．某粒子用eq\o\al(A,Z)Rn－表示，下列關(guān)于該粒子的敘述不正確的是()A．所含質(zhì)子數(shù)＝A－n B．所含中子數(shù)＝A－ZC．所含電子數(shù)＝Z＋n D．所帶電荷數(shù)＝n解析：選A。eq\o\al(A,Z)Rn－表示質(zhì)子數(shù)為Z，質(zhì)量數(shù)為A，帶n個單位負電荷的R離子，所含中子數(shù)為A－Z，所含電子數(shù)為Z＋n。3．簡潔原子的原子結(jié)構(gòu)可用下圖形象地表示：其中“●”表示質(zhì)子或電子，“○”表示中子，則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是()A．①②③互為同位素B．①②③互為同素異形體C．①②③是三種化學(xué)性質(zhì)不同的粒子D．①②③具有相同的質(zhì)量數(shù)解析：選A。本題運用圖形法形象地表示了原子結(jié)構(gòu)，三種原子的質(zhì)子數(shù)、電子數(shù)均為1，而中子數(shù)分別為0、1、2，因此三者分別是氫元素的三種核素H、D、T，互為同位素。4．金屬鈦對人體體液無毒副作用且能與肌肉和骨骼生長在一起，有“生物金屬”之稱。下列有關(guān)eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的說法正確的是()A.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子中均含有22個中子B.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti具有相同的質(zhì)子數(shù)C.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的物理性質(zhì)相同D.eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti為同一種核素解析：選B。因質(zhì)量數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)，eq\o\al(A,Z)X中的Z表示質(zhì)子數(shù)，A表示質(zhì)量數(shù)，所以eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti原子的中子數(shù)分別為26、28，故A錯誤；同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，物理性質(zhì)不同，故C錯誤；同一種核素是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)也相同的原子，eq\o\al(48,22)Ti和eq\o\al(50,22)Ti的質(zhì)子數(shù)均為22，而中子數(shù)不同，屬于不同的核素，故B正確，D錯誤。5．下列互為同位素的是()A．H2和D2 B．14N和14CC．16O和17O D．金剛石和石墨解析：選C。A.H2、D2是由氫元素的不同核素組成的同一種物質(zhì)，均表示氫氣，故A錯誤；B.14N、14C不是同一種元素組成的核素，故B錯誤；C.16O、17O都是由氧元素組成的不同核素，互為同位素，故C正確；D.金剛石和石墨是由碳元素組成的結(jié)構(gòu)不同的單質(zhì)，互為同素異形體，故D錯誤。6．科學(xué)探討表明，月球上有豐富的eq\o\al(3,2)He資源，可開發(fā)利用做將來的新型能源。(1)eq\o\al(3,2)He的中子數(shù)是________，eq\o\al(3,2)He與eq\o\al(4,2)He互稱為________。(2)α粒子是帶有2個單位正電荷、質(zhì)量數(shù)為4的原子核，由此推斷α粒子含有________個質(zhì)子和________個中子。(3)在eq\o\al(3,2)He、eq\o\al(4,2)He兩種核素中，原子核內(nèi)的中子數(shù)之差為____________，與α粒子有相同質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的是____________。解析：(1)eq\o\al(3,2)He表示質(zhì)子數(shù)為2、質(zhì)量數(shù)為3的一個氦原子，其中子數(shù)是3－2＝1；eq\o\al(3,2)He與eq\o\al(4,2)He互稱為同位素。(2)依據(jù)α粒子是一個原子核可知，α粒子中不含電子，再由α粒子帶有2個單位正電荷可知，其含有2個質(zhì)子，進而可以依據(jù)質(zhì)量數(shù)為4推斷出α粒子含有2個中子。(3)eq\o\al(3,2)He有2個質(zhì)子和1個中子，eq\o\al(4,2)He有2個質(zhì)子和2個中子，故二者中子數(shù)之差為1；eq\o\al(4,2)He有2個質(zhì)子和2個中子，與α粒子有相同的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。答案：(1)1同位素(2)22(3)1eq\o\al(4,2)He等級性測試1．下列說法中不正確的是()①質(zhì)子數(shù)相同的粒子肯定屬于同種元素②同位素的性質(zhì)幾乎完全相同③質(zhì)子數(shù)相同，電子數(shù)也相同的粒子不行能是一種分子和一種離子④電子數(shù)相同的粒子不肯定是同一種元素⑤一種元素只能有一種質(zhì)量數(shù)⑥互稱同位素的兩種核素間具有相同的中子數(shù)和核外電子數(shù)A．①②④⑤B．③④⑤⑥C．②③⑤⑥D(zhuǎn)．①②⑤⑥解析：選D。質(zhì)子數(shù)相同的粒子不肯定是同種元素，如Ne與H2O分子的質(zhì)子數(shù)均為10，①不正確；同位素的物理性質(zhì)不相同，化學(xué)性質(zhì)相同，②不正確；由于分子的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)肯定相同，而離子的質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)肯定不相同，所以質(zhì)子數(shù)和電子數(shù)均相同的粒子肯定不是一種分子和一種離子，③正確；電子數(shù)相同的粒子不肯定是同一種元素，如Ne與H2O分子的電子數(shù)均為10，④正確；質(zhì)量數(shù)是相對原子而言的，一種元素可能有多種同位素，即有多種原子，所以可以有多種質(zhì)量數(shù)，⑤不正確；互稱同位素的兩種核素間質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，⑥不正確。2．最新科技報道，美國夏威夷聯(lián)合天文中心的科學(xué)家發(fā)覺了新型氫微粒，這種新微粒是由3個氫原子核(只含質(zhì)子)和2個電子構(gòu)成。對于這種微粒，下列說法中正確的是()A．是氫的一種新的同素異形體B．是氫的一種新的同位素C．它的組成可用H3表示D．它比一個一般H2分子多一個氫原子核解析：選D。由題意可知這種新型氫微粒是Heq\o\al(＋,3)。3．1mg锎(eq\o\al(252,98)Cf)每秒鐘約能放出2.34×109個中子，在醫(yī)學(xué)上常用作治療惡性腫瘤的中子源。下列有關(guān)說法不正確的是()A．锎元素的相對原子質(zhì)量為252B.eq\o\al(252,98)Cf原子中，中子數(shù)為154C.eq\o\al(252,98)Cf原子中，質(zhì)子數(shù)為98D.eq\o\al(252,98)Cf原子中，電子數(shù)為98解析：選A。eq\o\al(252,98)Cf的質(zhì)量數(shù)為252，锎元素的相對原子質(zhì)量為其多種同位素原子相對原子質(zhì)量乘以同位素豐度的和，A選項錯誤；eq\o\al(252,98)Cf原子中，質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＝98，中子數(shù)＝252－98＝154，B、C、D選項均正確。4．某陽離子Mn＋的核外共有x個電子，核內(nèi)有y個中子，則M的質(zhì)量數(shù)為()A．y－x－n B．y＋x＋nC．y＋x－n D．y－x＋n解析：選B。原子M失去n個電子形成Mn＋，Mn＋核外有x個電子，則原子M的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)(等于核外電子數(shù))為x＋n。原子M的質(zhì)量數(shù)等于其核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之和。5．230Th和232Th是釷的兩種同位素，232Th可以轉(zhuǎn)化成233U。下列有關(guān)Th的說法正確的是()A．Th元素的質(zhì)量數(shù)是232B．Th元素的相對原子質(zhì)量是231C．232Th轉(zhuǎn)化成233U是化學(xué)改變D．230Th和232Th的化學(xué)性質(zhì)相同解析：選D。質(zhì)量數(shù)是相對原子而言的，而不是元素，A選項錯誤；元素的相對原子質(zhì)量與同位素的相對原子質(zhì)量及各同位素的豐度有關(guān)，B選項錯誤；232Th轉(zhuǎn)化成233U為原子核發(fā)生改變，由化學(xué)改變的最小微粒是原子可知不是化學(xué)改變，C選項錯誤；230Th和232Th的質(zhì)子數(shù)和核外電子排布均相同，所以化學(xué)性質(zhì)相同，D選項正確。6．某原子X的核內(nèi)中子數(shù)為N，質(zhì)量數(shù)為A，它與原子2H構(gòu)成2HmX分子。ag2HmX所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是()A.eq\f(a（A－N＋m）,A＋m)mol B.eq\f(a（A－N）,A＋m)molC.eq\f(a（A－N＋m）,A＋2m)mol D.eq\f(a（A－N＋m）,A)mol解析：選C。2HmX分子所含的質(zhì)子數(shù)為(A－N＋m)，摩爾質(zhì)量為(A＋2m)g·mol－1，ag2HmX所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為eq\f(a（A－N＋m）,A＋2m)mol。7．法國里昂的科學(xué)家最近發(fā)覺一種只由4個中子構(gòu)成的微粒，這種微粒稱為“四中子”，也有人稱之為“零號元素”。下列關(guān)于“四中子”微粒的說法不正確的是()A．該微粒不顯電性B．該微粒質(zhì)量比氫原子大C．該微粒質(zhì)量數(shù)為4D．與氫元素的質(zhì)子數(shù)相同解析：選D。由于中子不帶電，所以該微粒不顯電性，A正確；中子的質(zhì)量與質(zhì)子接近，而氫原子只有一個質(zhì)子，最多有2個中子，故該微粒的質(zhì)量比氫原子大，B正確；這種微粒是由四個中子構(gòu)成的，沒有質(zhì)子，故其質(zhì)量數(shù)是4，C正確；氫的質(zhì)子數(shù)是1，而該微粒的質(zhì)子數(shù)為0，二者并不相同，D錯誤。8．下列有關(guān)碘-131(eq\o\al(131,53)I)和碘-127(eq\o\al(127,53)I)的說法正確的是()A.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的中子數(shù)相同，是同一種核素B.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的質(zhì)子數(shù)相同，互為同位素C.eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的核外電子數(shù)不同D.eq\o\al(131,53)I有放射性而eq\o\al(127,53)I無放射性，說明兩者化學(xué)性質(zhì)不同解析：選B。eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，二者互為同位素，是碘元素的兩種核素，A項錯誤，B項正確；eq\o\al(131,53)I和eq\o\al(127,53)I的質(zhì)子數(shù)相同，所以核外電子數(shù)相同，C項錯誤；同位素的化學(xué)性質(zhì)相同，D項錯誤。9．銅有兩種自然同位素eq\o\al(63,29)Cu和eq\o\al(65,29)Cu，已知銅元素的近似相對原子質(zhì)量為63.5，則eq\o\al(63,29)Cu在自然界里的豐度是()A．75% B．25%C．50% D．45%解析：選A。設(shè)eq\o\al(63,29)Cu在自然界里的豐度為x，則eq\o\al(65,29)Cu在自然界里的豐度為1－x，銅元素的近似相對原子質(zhì)量為63.5，則63x＋65(1－x)＝63.5，解得x＝75%，故選A。10．下列有關(guān)“氫化鋰三兄弟”——LiH、LiD、LiT的敘述中正確的是()A．三種物質(zhì)的質(zhì)子數(shù)之比為1∶2∶3B．三種物質(zhì)的中子數(shù)之比為1∶1∶1C．三種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量之比為8∶9∶10D．三種物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不同解析：選C。H、D、T三原子的質(zhì)子數(shù)相同，故三種物質(zhì)的質(zhì)子數(shù)相同，A項錯誤；H、D、T三原子的中子數(shù)分別為0、1、2，故LiH、LiD、LiT三種物質(zhì)的中子數(shù)不相等，B項錯誤；LiH、LiD、LiT三種物質(zhì)的摩爾質(zhì)量分別為8g·mol－1、9g·mol－1、10g·mol－1，C項正確；H、D、T三種核素同屬于H元素，故從宏觀來看，LiH、LiD、LiT屬于同一物質(zhì)，故化學(xué)性質(zhì)相同，D項錯誤。11．按要求填空：(1)eq\o\al(A,Z)X原子的中子數(shù)：N＝________。(2)陽離子的中子數(shù)：AXn＋共有x個電子，則N＝________。(3)陰離子的中子數(shù)：AXn－共有x個電子，則N＝________。(4)中性分子或原子團的中子數(shù)：12C16O2分子中N＝________。(5)A2－原子核內(nèi)有x個中子，其質(zhì)量數(shù)為m，則ngA2－所含電子的物質(zhì)的量為________________。解析：(1)中性原子的中子數(shù)N＝A－Z；(2)陽離子的核外電子數(shù)為質(zhì)子數(shù)與所帶電荷數(shù)之差，則AXn＋的質(zhì)子數(shù)為x＋n，故其中子數(shù)N＝A－(x＋n)；(3)陰離子的核外電子數(shù)為質(zhì)子數(shù)與所帶電荷數(shù)之和，則AXn－的質(zhì)子數(shù)為x－n，故其中子數(shù)N＝A－(x－n)＝A－x＋n；(4)在分子中，中子數(shù)為構(gòu)成分子的各原子的中子數(shù)之和，故12C16O2分子的中子數(shù)N＝6＋8×2＝22；(5)A2－所含電子數(shù)為質(zhì)子數(shù)與所帶電荷數(shù)之和，即為m－x＋2，則ngA2－含有電子的物質(zhì)的量為eq\f(n,m)(m－x＋2