高中化学人教版必修2学案：第1章 第1节 课时3 核素 同位素 含解析

课时3 核素 同位素

学习目标：1.了解质量数和A Z X 的含义。2.了解核素、同位素的概念。3.了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。

[自 主 预 习·探 新 知]

1．原子的构成 (1)构成

原子?????

原子核??

?

质子(相对质量为1，带1个单位正电荷)中子(相对质量为1，不带电)

核外电子(带1个单位负电荷)

(2)原子的表示方法

即A Z X 代表一个质量数为A 、质子数为Z 的X 原子。 2．质量数

概念—

将原子核内所有质子和中子的相对质量取

近似整数值相加，所得的数值叫做质量数 |

表示—用A 表示 |

两个

关系—??

?

质量关系：质量数(A )＝质子数(Z )＋中子数(N )

数量关系：原子序数＝核电荷数＝质子数

＝核外电子数

3．核素 (1)定义

具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。 (2)实验——氢的三种核素。

原子符号

原子名称

氢元素的原子核

4.

(1)概念

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(即同一元素的不同核素互称为同位素)。

(2)特点

(3)应用

①考古中用14 6C测定文物的年代。

②21H、31H用于制造氢弹。

③放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗恶性肿瘤等。

[基础自测]

1．判断对错(对的打“√”，错的打“×”)。

(1)原子核中质子带正电、中子不带电、核外电子带负电、故原子不带电()

(2)所有原子均有质子、中子和电子()

(3)质子数为17，中子数为18的原子为1817Cl()

(4)质子数相同而中子数不同的粒子互称同位素()

(5)11H、D、T三种核素的质子数相同而中子数不同()

【答案】(1)√(2)×(3)×(4)×(5)√

2．下列8种化学符号：11H2、21H2、14 6C、63Li、2311Na、14 7N、73Li、2412Mg。

(1)表示核素的符号共________种。

(2)互为同位素的是________和________。

(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是________和________。【答案】(1)6(2)63Li73Li(3)2311Na2412Mg

[合作探究·攻重难]

原子、分子或离子

中“各数”之间的

定量关系

[问题思考]

(1)18 8O，18 8O2－，2412Mg2＋，1H172O，D162O中的质子数，中子数，电子数为多少？

【提示】18 8O：8,10,8；18 8O2－：8,10,10；2412Mg2＋：12,12,10；1H172O：10,9,10；D162O：10,10,10

(2)11 g D182O中质子数、中子数、电子数为多少？

【提示】N(D182O)＝

11

22N A＝0.5N A

质子数为：0.5×10N A＝5N A

中子数为：0.5×12N A＝6N A

电子数为：0.5×10N A＝5N A

有关粒子间的关系

(1)质量关系。

①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。

②原子的相对原子质量近似等于质量数。

(2)电性关系。

①电中性微粒(原子或分子)：

核电荷数＝核内质子数＝核外电子数。

②带电离子。质子数≠电子数，具体如表：

阳离子(R m＋)质子数＞电子数质子数＝电子数＋m

阴离子(R m－)质子数＜电子数质子数＝电子数－m

(3)

原子序数＝质子数＝核电荷数＝核外电子数(原子)

[典例导航]

已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则m g R2－中含有电子的物质的量为()

A．m(M－n)

M mol B．

M－n－2

Mm mol

C．m(M－n－2)

M mol D．

m(M－n＋2)

M mol

D[R2－的质子数(M－n)―→R2－的电子数(M－n＋2)―→m g R2－的电子的物

质的量为m

M(M－n＋2)mol。]

[母题变式]

(1)若R2－有18个电子，则元素R是________(填名称)元素。

(2)m g R的氢化物(H2R)分子中含有质子的物质的量为________mol。

【答案】(1)硫(2)

m

M＋2

(M－n＋2)

[对点训练]

1．某粒子用A Z R n＋表示，下列关于该粒子的叙述中正确的是()

A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－Z

C．所含电子数＝A＋n D．所含质子数＝A＋Z

B[A Z R n＋含有的质子数为Z，中子数为A－Z，电子数为Z－n。]

2．核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的n g氧化物中所含质子的物质的量是()

【导学号：4372】

A．

n

A＋16

(A－N＋8)mol B．

n

A＋16

(A－N＋10)mol

C．(A－N＋Z)mol D．n

A(A－N＋6)mol

A[化学变化中质子数、中子数均不变，故R2＋的质量数为A，中子数N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为A－N，二价R2

＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16) g·mol－1，n g RO的物质的量为

n

16＋A

mol。

1 mol RO中含质子(A－N＋8)mol，故n g RO 中含质子为

n

16＋A

(A

－N＋8)mol。故B、C、D错误，A正确。]

元素、核素、同位

素和同素异形体的

判断

有下列粒子或物质：①3517Cl②3717Cl③O2④O3⑤2311Na⑥2412Mg

⑦D2O⑧H2O⑨金刚石⑩石墨

[问题思考]

(1)上述10种物质中包含几种元素？

【提示】6种(Cl、O、Na、Mg、H、C)

(2)上述10种物质属于核素有几种？分别是什么？

【提示】4种3517Cl、3717Cl、2311Na、2412Mg

(3)上述物质属于同位素的是什么物质？

【提示】3517Cl与3717Cl

(4)上述物质属于同素异形体的是什么物质？

【提示】O2与O3，金刚石与石墨

(1)“三素一体”的比较

(2)“三素一体”的联系

【注意】①在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。

②同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。

③自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。

④核素之间的转化不属于化学变化。

[对点训练]

3．下列说法错误的是()

A．11H、21H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子

B．4020Ca和4220Ca、石墨和金刚石均为同素异形体

C．11H和21H是不同的核素

D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同

B[元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，11H和21H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，其物理性质不同但化学性质却几乎完全相同；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，4020Ca和4220Ca质子数均为20，中子数不同，它们互为同位素。]

4．Se是人体必需的微量元素。下列关于7834Se和8034Se的说法正确的是()

【导学号：4372】

A ．7834Se 和80

34Se 互为同素异形体 B ．7834Se 和8034Se 互为同位素

C ．7834Se 和8034Se 分别含有34个中子和46个质子

D ．7834Se 和8034Se 的化学性质不同

B [A 项，二者互同位素；

C 项，7834Se 含有34个质子和44个中子，8034Se 含

有34个质子和46个中子；D 项，二者化学性质相同。]

[当 堂 达 标·固 双 基]

1．已知R 2＋核外有a 个电子，b 个中子。表示R 原子符号正确的是( )

A ．b a B

B ．a ＋b －2

a ＋2R C ．a ＋

b ＋2 a ＋2R

D ．a ＋b a －2R

C [R 原子的质子数为a ＋2，质量数为a ＋b ＋2，故R 表示为a ＋b ＋2

a ＋2R 。]

2．某元素的一个原子形成的离子可表示为b a X n －，下列说法正确的是( ) A ．b a X n －含有的中子数为a ＋b B ．b a X n －含有的电子数为a －n

C ．X 原子的质量数为a ＋b ＋n

D ．X 原子的质量约为

b

6.02×1023

g

D [中子数等于质量数减去质子数，为b －a ，A 选项错误；该离子含有的电子数为a ＋n ，B 选项错误；原子变成离子时，质量数与核外电子数无关，所以X 原子的质量数为b ，C 选项错误；D 选项正确。]

3．16O 和18O 是氧元素的两种核素，N A 表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是( )

【导学号：4372】

A ．16O 2与18O 2互为同位素

B ．16O 与18O 核外电子排布方式不同

C ．通过化学变化可以实现16O 与18O 间的相互转化

D ．标准状况下，1.12 L 16O 2和1.12 L 18O 2均含0.1 N A 个氧原子

D [同位素是指质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，A 项错误；16O 和18O 互为同位素，质子数相同，电子数相同，所以两者的核外电子排布方式相同，B 项错误；16O 和18O 都是氧原子，而化学变化中的最小微粒是原

子，所以化学变化不能实现16O 和18O 间的转化，C 项错误；标准状况下，1.12 L 16O 2和1.12 L 18O 2的物质的量均为0.05 mol ，则所含氧原子数均为0.1 mol ，D 项正确。]

4．“玉兔”号月球车用238 94Pu 作为热源材料。下列关于238 94Pu 的说法正确的是( )

【导学号：4372】

A ．238 94Pu 与238 92U 互为同位素

B ．238 94Pu 与239 94Pu 互为同素异形体

C ．238 94Pu 与238 92U 具有完全相同的化学性质

D ．238 94Pu 与239 94Pu 具有相同的最外层电子数

D [A 项，二者质子数不同，二者不互为同位素；B 项，二者互为同位素，不互为同素异形体；C 项，二者不是同位素，化学性质不同；D 项，质子数相同，最外层电子数也相同。]

5．科学家们发现氢元素有三种同位素原子。

(1)分别写出它们的名称：________、________、________。写出用做制造氢弹原料的同位素原子：________。

(2)已知氯有2种常见同位素原子35Cl 、37Cl ，氯气与氢气形成的氯化氢分子的相对分子质量有________种。

(3)质量相同的H 162 O 和D 162 O 所含质子数之比为________，中子数之比为________。

【解析】 (2)氯化氢有：H 35Cl 、H 37Cl 、D 35Cl 、D 37Cl 、T 35Cl 、T 37Cl ；但H 37Cl 与T 35Cl 的相对分子质量相同，所以所形成的氯化氢分子的相对分子质量有5种。(3)设质量都为1 g ，H 162O 与D 162

O 的质子数之比为118∶120＝10∶9，中子数之比为? ????118×8∶? ??

??

120×10＝8∶9。 【答案】 (1)氕 氘 氚 21H 、31H(或D 、T) (2)5

(3)10∶9 8∶9

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)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。

(3)同位素之间的转化属于核反应，不是化学反应(变化)。