4.1.3 核素（精品学案）-2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（人教版2019必修第一册）.docx

1、2022-2023学年高一化学同步学习高效学讲练（精品学案）第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表第3课时 核素课程学习目标1.了解元素、核素和同位素的含义。2.了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。3熟悉X中各微粒数间的关系。学科核心素养通过对“X”的学习，培养宏观辨识和微观探析能力。【新知学习】一原子的表示在化学上，我们为了方便地表示某一原子，在元素符号的左下角标出其质子数，左上角标出其质量数：X【思考】它表示的含义是什么？质子数为1，质量数为1的氢原子。【科学探究】1填写下表，总结A与相对原子质量的关系。原子质子数（Z）中子数（N）质

2、子数中子数（A）相对原子质量F9101918998Na11122322990Al131427269822原子形成离子之后构成原子的微粒哪些发生了变化？如何改变？质量数呢？原子失去电子后，质子数多于核外电子数，形成阳离子，带正电；原子得到电子后，质子数少于核外电子数，形成阴离子，带负点。质量几乎不改变。【课堂练习】1完成表格1符号质子数中子数质量数电子数1822401811122310Mg12122412Ca2+202040182完成表格2元素符号原子符号核电荷数中子数电子数HH101H111H121CC666676C686【总结和比较】：和 中的质子数、中子数、质量数和电子数。 质子数Z 中子

3、数A-Z 质量数A 电子数Z-N 质子数Z 中子数A-Z 质量数A 电子数Z+N 二核素和同位素核素： 把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子称为核素。一种原子即为一种核素 有的元素有多种核素，如H元素 C元素；有的元素只有一种核素如：Na元素。同位素： 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素 如H,D,T 三种核素都是氢的 同位素 。同位即指核素的质子数相同，在周期表中占有 的位置。互为同位素的核素化学性质 相同 ，物理性质有的相同或相近，有的差别很大。【思考与交流】1元素、核素、同位素的不同和联系。在周期表中收入了118种元素，是不是就只有118种原子呢？不是，有的

4、元素存在同位素，有多种核素。原子种类多于118种。2Cl元素有两种天然同位素 、。在形成的Cl2分子中，会有 3 种不同的分子，它的相对分子质量分别为 70 、 72 、 74 。从原子的组成看，原子的质量数均为整数，但氯元素的相对原子质量却是35.5，这是为什么？这是根据三种核素在自然界中的丰度，计算的平均相对原子质量。3几种核素的重要用途【注意】同素异形体同种元素形成的不同单质；如O2和O3为同素异形体。三相对原子质量的计算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1/12的比值。（2） 计算公式：原子的相对原子质量=（3） 常用关系：原子

5、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：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平均值。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%分别为自然界中各种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。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： 15.995 99.759% 16.999 0.037% 17.999 0.204% 则氧元素的相对原子质量为： = 15.99599.75

6、9%+16.9990.037%+17.9990.204% = 15.999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【知识进阶】原子结构与微粒数目间的关系“四同”概念比较问题探究：1质子数相同而中子数不同的微粒一定是同位素吗？2同位素在周期表中位于同一位置，那么在周期表中位于同一位置的元素一定为同位素吗？探究提示：1.不一定，如Ne和H2O中质子数相同，中子数不同，但二者不是同位素。2不一定。因为同位素的质子数(原子序数)相同，所以在周期表中位于同一位置；但在周期表中位于同一位置的镧系和锕系元素，因其质子数不同，不属于同种元素，不属于同位素。【知识归纳总结】1原子的构成微

7、粒及作用2原子的构成微粒间的数目关系(1)电中性原子(2)带电原子离子的电子数目计算3微粒的符号表示质量数质子数元素化合价离子所带电荷数原子个数4元素、核素、同位素和同素异形体的区别和联系：(1)区别名称内容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2同位素的

8、“六同三不同”点拨：同位素、同素异形体的判断和理解(1)同种元素可以有多种不同的核素，即可存在不同的原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。(2)1H2、1HD是由氢元素的不同同位素形成的氢气单质，既不属于同位素，也不属于同素异形体。(3)判断某微粒是同位素还是同素异形体，关键是要确定微粒的类别。只有原子才可能是同位素，单质才可能是同素异形体。【典例】核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。下列说法错误的是( )AH、H、H和H2是氢元素的四种不同粒子BCa和Ca、石墨和金刚石均为同素异形体CH和H是不同的核素D12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同【答案】B

9、【解析】A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，H和H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素，12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，Ca和Ca也互为同位素，其物理性质不同，但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。变式训练用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_。(5)A2原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2所含电子的物质的量为_。【答案】A

10、Z Axn Axn 22 mol【解析】(1)根据“质子数中子数质量数”的关系，得NAZ。(2)AXn共有x个电子，中性原子X的电子数为xn，则NAxn。(3)AX n共有x个电子，中性原子X的电子数为xn，则NAxn。(4)12C16O2分子中的中子数为68822。(5)A2所含电子数为mx2，则n g A2所含电子的物质的量为 mol。【效果检测】1（2021河北正定中学高一开学考试）稀土有工业“黄金”之称。下列有关稀土元素与的说法不正确的是A元素Y的原子序数为39B与的性质相同C核素的原子核内有52个中子D与互为同位素【答案】B【详解】A原子序数=质子数，故元素Y的原子序数为39，A项正

11、确；B与互为同位素，物理性质不同，B项错误；C指质子数为39，则中子数=91-39=52，C项正确；D指质子数为39，中子数为51的Y原子，指质子数为39，中子数为52的Y原子，与是两种不同的原子，互为同位素，D项正确；答案选B。2（2020上海市徐汇中学高一期中）35Cl- 和37Cl-的不相同之处是A化学性质B核内中子数C核内质子数D最外层电子数【答案】B【详解】A35Cl- 和37Cl-的核内质子数、核外电子数相同，化学性质相同，A不符合题意；B35Cl-中子数为35-17=18，37Cl-的中子数为37-17=20，二者中子数不同，B符合题意；C35Cl- 和37Cl-均为氯元素，核内

12、质子数均为17，C不符合题意；D35Cl- 和37Cl-的最外层电子数均为8，D不符合题意；综上所述答案为B。3（2021上海交大附中高一开学考试）美国夏威夷联合天文中心的科学家发现了新型氢微粒，这种新粒子是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，对于这种微粒，下列说法正确的是A该微粒为电中性B它是氢元素的一种新的核素C它的化学式为H3D它比一个普通H2分子多一个氢原子核【答案】D【详解】A这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成的，所以该粒子带一个单位的正电荷，A错误；B这种氢粒子是是由3个氢原子核(只含质子)和2个电子构成，故该离子为化学式为，该微粒是一个离子，而不是原子，核

13、素是一种原子，故不是氢元素的一种新的核素，B错误；C这种氢粒子是由3个氢原子核（只含质子）和2个电子构成，该微粒可表示为，C错误；D普通氢分子2个原子核，这种氢粒子是由3个氢原子核构成，它比一个普通H2分子多一个氢原子核，D正确；故答案为：D。4（2021上海交大附中高一开学考试）元素M、R形成的简单离子M2-与R+的核外电子数之和为20，下列说法正确的是AM原子的质子数一定大于R原子的质子数BM可能存在16M、18M两种核素CM2-与R+的电子层结构不可能相同D两种离子结合可形成MR型化合物【答案】B【分析】从离子的核外电子数之和为20，可推出M、R两种原子的质子数之和为19，则R为Na、M

14、为O或R为Li、M为S，以此来解答。【详解】A若M为O，R为Na，O的质子数为8小于Na的为11，A错误；B氧元素含有16O、17O和18O三种核素，若M为O时则成立，B正确；C若M为O，R为Na，则O2-和Na+均具有10电子，具有相同的电子层结构，C错误；D简单离子M2-与R+形成的化合物为MR2，不可能为MR型化合物，D错误；故答案为：B。5某元素一种同位素原子的质子数为m，中子数为n，则下列说法正确的是A不能由此确定该元素的相对原子质量B这种元素的相对原子质量为(m+n)C若碳原子质量为W g，则此原子的质量为(m+n)W gD核内中子的总质量小于质子的总质量【答案】A【详解】A该元素

15、的一种原子的质子数为m、中子数为n，由于不能确定该元素有几种同位素原子，也不能确定其它同位素的质量数，因此不能求该元素的相对原子质量，A正确、B错误；CC有12C、13C、14C多种原子，由于不知道该碳原子是何种碳原子，因此无法求出该原子的真实质量，C错误；D1个质子的质量比中子质量略小，但因为无法比较m、n的大小，因此不能确定原子核内质子和中子的总质量的相对大小，D错误；故答案为：A。6（2021河南商丘高一期末）钷广泛用于量规、光电池等。的最外层电子数是2，下列说法不正确的是A的原子核外有61个电子B与互为同位素C属于金属元素D的中子数为147【答案】D【详解】A原子的质子数等于核外电子数

16、，故的原子核外有61个电子，故A正确；B与的质子数相同、中子数不同，故互为同位素，故B正确；C属于金属元素，故C正确；D的中子数为147-61=86，故D错误；故选D。7（2021辽宁清原满族自治县第二高级中学高一期中）医学研究证明，放射性I可以用来治疗肿瘤。下列有关I叙述正确的是AI是一种新发现的元素BI核内的中子数与核外电子数之差为29CI位于元素周期表中第四周期第A族DI是碘的一种同素异形体【答案】B【详解】AI的质子数是53，属于碘元素，不是新发现的元素，A错误；BI质子数是53，电子数为53，核内的中子数=135- 53=82；所以I核内的中子数与核外电子数之差为82 -53=29，

17、B正确；C是碘的一种同位素，碘元素位于第五周期VIIA族，C错误；D同素异形体的研究对象是单质，I是碘的一种同位素，D错误；答案选B。8（2021重庆西南大学附中高一月考）下列关于同素异形体的说法正确的是AO2和O3之间的相互转化是物理变化BS2、S4、S8互为同素异形体C金刚石和石墨互为同素异形体，所以推测金刚石也能导电D红磷和白磷化学性质完全相同【答案】B【详解】AO2和O3之间的相互转化，不同物质的转化是化学变化，A错误；BS2、S4、S8为硫元素的单质，互为同素异形体，B正确；C金刚石和石墨互为同素异形体，但物理性质不同，金刚石不能导电，C错误；D红磷和白磷互为同素异性体，化学性质相似

18、，D错误；答案选B。9（2021上海中学高一月考）氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.96975.77%+36.96624.23%=35.453中，下列叙述正确的是A75.77%表示35Cl的质量分数B35.453表示氯元素的相对原子质量C36.966表示37Cl的质量数D35.453表示氯元素的近似相对原子质量【答案】B【分析】元素相对原子质量等于元素的同位素原子的相对原子质量乘以各在自然界中的原子百分率后求和，计算式:34.96975.77%+36.96624.23%=35.453中35.453为氯元素的相对原子质量，34.969为35CI的相对原子质量，75.77

19、%为35Cl在自然界中的原子百分率，36.966为37Cl的相对原子质量，24.23%为37CI在自然界中的原子百分率，据此作答。【详解】A75.77%表示35Cl的丰度，不是质量分数，A错误；B35.453表示氯元素的相对原子质量，B正确。C36.966表示37Cl的相对原子质量，C错误；D35.453表示氯元素的相对原子质量，D错误；故选B。10（2021上海中学高一月考）13C-NMR(核磁共振)、15N-NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，Kurt等人由此获得2002年诺贝尔化学奖。下面有关13C、15N叙述正确的是A13C与15N有相同的中子数B13C60与12C60

20、互为同素异形体C13C与14C的性质完全相同D14N与15N互为同位素【答案】D【详解】A13C与15N的中子数分别为7、8，A错误；B同素异形体是同一种元素形成的不同的单质，因排列方式而具有不同性质的的单质，13C60与12C60的排列相同，B错误；C13C与14C互为同位素，化学性质基本一样，物理性质不同，C错误；D同位素具有相同的质子数不同的中子数核素的互称，14N与15N质子数都是7，中子数分别为7、8，D正确；故选D。11（2021吉林市第五十五中学高一期中）下列物质中属于同素异形体的一组A金刚石和石墨B钢和铁C氯气和氯水DH2O2和H2O【答案】A【分析】同素异形体是相同元素组成，

21、不同形态的单质。【详解】A金刚石和石墨均为C元素组成的单质，二者互为同素异形体，A项选；B钢是碳铁合金，是混合物，B项不选；C氯水是混合物，C项不选；DH2O2和H2O是化合物，不是单质，D项不选；答案选A。12（2021辽宁沈阳二中高一月考）美国科学家用某有机分子和球形笼状分子制成了“纳米车”(如图所示)，每辆“纳米车”是由一个有机分子和4个分子构成，直径约6到9纳米。下列说法正确的是A用激光笔照射该物质分散在蒸馏水中形成的分散系，光线通过时出现明亮的光路B人们用肉眼可以清晰看到“纳米车”的运动C是一种新型的化合物D与石墨不是同素异形体【答案】A【详解】A该物质直径约6到9纳米，处在1-10

22、0nm之间，分散在蒸馏水中形成的分散系是胶体，具有丁达尔效应，用激光笔照射，光线通过时出现明亮的光路，A正确；B纳米级别的尺度，人们用肉眼无法清晰观察，不能看到“纳米车”的运动，B错误；C是一种由C元素形成的单质，不是化合物，C错误；D与石墨是由C元素形成的不同单质，属于同素异形体，D错误；故选A。13（2021上海曹杨二中高一期中）“华龙一号”是我国自主研制的核电技术，其使用后的乏燃料中含有测和。下列有关说法错误的是A中所含的中子数为144B和互为同位素C由转化为的过程属于化学变化D和的核外电子数均为94【答案】C【详解】A的中子数N=A-Z=238-94=144，故A正确；B和的质子数相同

23、，中子数不同，互为同位素，故B正确；C转化为，是原子核发生的变化，属于核反应，不是化学变化，故C错误；D和二者的左下角为质子数，质子数均等于94，所以核外电子数均为94，故D正确；答案为C。14（2021上海同济大学第二附属中学高一期中）下列各对物质中，互为同位素的是Cl、Cl 金刚石、石墨 O2、O3 H、D、T 12CO2、14CO2ABCD【答案】A【分析】具有相同质子数，不同中子数的原子或同一元素的不同核素互为同位素【详解】Cl、ClH、D、T质子数相同，中子数不同，互为同位素，同位素必须是原子；故选A。15（2021浙江高一期中）纳米材料是指粒子直径1100nm的材料，是备受关注的一

24、类新型无机非金属材料，纳米碳是其中之一，可用于制造碳纳米材料，下列说法正确的是A纳米碳是一种新型化合物B的摩尔质量为720gC纳米碳和是碳元素的同素异形体D纳米碳属于胶体【答案】C【详解】A纳米碳是只由一种元素组成的单质，不是化合物，A错误；B的摩尔质量为720g/mol，B错误；C纳米碳和是碳元素组成的不同单质，属于同素异形体，C正确；D纳米碳是纯净物，胶体是混合物，纳米碳不属于胶体，D错误；故选C。16（2020上海市徐汇中学高一期中）下列各组微粒中，互为同位素的是A和TB14C60 和12C60CFe2+ 与Fe3+DH2O和D2O【答案】A【详解】AT为3H和2H质子数相同，中子数不同

25、，为氢元素的同位素，A正确；B14C60和12C60是碳的单质，不是原子，不能为同位素，B错误；CFe2+与Fe3+是铁元素的不同离子，不是原子，不能为同位素，C错误；DH2O和D2O是化合物，不是原子，不能为同位素，D错误；故选A。17近期意大利罗马大学的FulvioCacace等人获得了极具理论研究意义的N4分子。N4分子结构如图所示，下列说法正确的是AN4属于一种新型的化合物BN4的相对分子质量为56 gCN4与N2互为同素异形体DN4转化为N2属于物理变化【答案】C【详解】AN4中只有氮元素，因此N4属于单质，A错误；B N4的相对分子质量为56，没有单位g，B错误；CN4与N2是N元

26、素形成的不同性质的单质，二者互为同素异形体，C正确；DN4与N2是两种不同的分子，因此N4转化为N2时有新物质产生，发生的变化属于化学变化，D错误；故合理选项是C。18长期依赖进口、价格昂贵的物质在我国科学家的攻关下，终于成功地研制出了。下列说法正确的是A与互为同位素B与是中子数相同C和化学性质不相同D和互为同素异形体【答案】A【详解】A与的质子数都为8，中子数分别为16-8=8，18-8=10，即质子数相同，中子数不同，两者互为同位素，选项A正确；B与的质子数都为8，中子数分别为16-8=8，18-8=10，选项B错误；C和互为同位素，都具有8个质子和8个核外电子，处于周期表中同一位置上，化

27、学性质基本相同，选项C错误；D与的质子数都为8，中子数分别为16-8=8，18-8=10，即质子数相同，中子数不同，两者互为同位素，选项D错误；答案选A。19（2021河南安阳三十五中高一月考）用A 质子数B 中子数C 核外电子数D 最外层电子数E 电子层数填写下列空白：(填编号)(1)核素种类由质子数和_决定； (2)元素种类由_决定；(3)周期序数是由_决定； (4)元素的化学性质主要由_决定【答案】B A E D 【详解】(1)核素是具有一定质子数和一定中子数的一种原子，所以核素的种类由质子数和中子数共同决定，故选B； (2)元素是具有相同质子数即核电荷数的一类原子的总称，所以元素的种类

28、由质子数即核电荷数决定，故选A；(3)同一周期元素原子的电子层数相同，周期序数=电子层数，所以周期序数由电子层数决定，故选E； (4)元素的原子在发生化学反应时，主要是最外层电子发生变化，所以元素的化学性质主要由最外层电子数决定，故选D。20（2021陕西咸阳百灵学校高一月考）(1)日本大地震和海啸造成核电站爆炸，发生核泄漏，使碘131、铯137等放射性核素扩散到空气和海洋中。碘131的原子核中，中子数与质子数之差为_，铯元素位于元素周期表中第_周期_族。(2)下列原子：、中共有_种元素，_种核素。(3)在H3O+中，质子数、中子数、电子数之比为_；在NH3D+中，质子数、中子数、电子数之比为

29、_。【答案】25 六 IA 7 9 11:8:10 11:8:10 【分析】根据原子的构成微粒间的关系进行计算，质子数+中子数=质量数，质子数等于原子序数，对于阳离子来说是失去电子，阴离子是得到电子，其它微粒数保持不变。【详解】(1)根据质子数等于原子序数，中子数=质量数-质子数，碘元素的中子数=131-53=78，故中子数与质子数之差为：78-53=25，故答案为78；铯元素在元素周期表中的第六周期，IA主族，故答案为：六、IA；(2)根据元素是质子数相同的同一类原子的总称，根据左下角表示质子数判断，一共有7种元素，故答案：7；根据核素是具有一定质子数和一定中子数的一种原子判断，故有9种核素

30、，故答案为：9；(3)根据质子数等于原子序数，对于H3O+中质子数是：3+8=11，中子数等于质量数减去质子数，故中子数为：0+16-8=8，电子数：11-1=10，故质子数、中子数、电子数之比为：11:8:10；在NH3D+中不同之处D中含有1个质子和1个中子，同理得出故质子数、中子数、电子数之比为：11:8:10；【点睛】氢元素有三种同位素：H、D、T，它们不同之处在于中子数不同，中子数分别是0、1、2。21现有下列几种粒子：1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请回答下列问题：（1）以上粒子属于_种元素，属于氢元素的核素有_种，

31、属于铀元素的核素有_种。互为同位素的原子分别为_，_。（2）质量数相等的粒子为_，_，_。【答案】（1）7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U （2）40K、40Ca 14N、14C 1H、1H+ 【分析】（1）以上微粒中含有H、U、K、Ca、Cl、N、C，共有7种元素；1H、1H+是1H的原子和离子，1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为同位素，属于氢元素的核素有3种；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也互为同位素；故答案为：7；3；3；1H、2H、3H；234U、235U、238U；（2）质量数相等的粒子，即相对原子质量相等的微粒，分别为4

32、0K、40Ca；14N、14C；1H、1H+；故答案为：40K、40Ca；14N、14C；1H、1H+。22回答下列问题：（1）有下列6种原子：16O、17O、18O、H、H、H。元素种类有_种。有_种核素。其中互为同位素的是_。这些原子可以构成水分子，其种类有_种。（2）某元素的核素X，1.11 g该核素的氯化物XCl2配成的溶液需用20 mL 1 molL-1的AgNO3溶液才能把Cl-完全沉淀下来，已知此核素中质子数与中子数相等，则：X的质量数A是_。37 g XCl2中所含质子数的物质的量为_。【答案】（1）2 6 16O、17O、18O互为同位素，H、H、H互为同位素 18 （2）4

33、0 18 mol 【分析】（1）在上述原子中，涉及的元素有H、O两种元素，因此涉及的元素种类有2种。具有一定质子数和一定中子数的原子就是核素，上述6种微粒就是6种核素；质子数相同，中子数不同的原子互为同位素，则上述微粒中16O、17O、18O互为同位素，H、H、H互为同位素；水分子式是H2O，水分子中含有2个H原子，1个O原子。2个H原子可以是同一种H原子，也可以是不同种H原子。它们分别与这三种O原子都可以形成水分子，若是2个相同的H原子与3种不同的O原子形成H2O有33=9种；若是两个不同种H原子形成H2O，H原子的组合与3种不同的O原子形成H2O种类有33=9种，因此形成的H2O分子种类共有9种；（2）据Cl-AgAgCl可知，1.11 g XCl2中所含Cl-的物质的量n(Cl-)=210-2 L1 molL-1=2.010-2 mol，根据Cl原子守恒可知n(XCl2)=n(Cl-)=1.010-2 mol，则M(XCl2)=，由于物质的摩尔质量是以g/mol为单位，数值上等于其相对分子质量，则X的质量数A为111-71=40，+2价的元素X为钙元素。37 g CaCl2的物质的量n(CaCl2)=，在1个CaCl2中含有20+172=54个质子，因此在CaCl2中所含质子的物质的量为54=18 mol。