2021届高三化学一轮复习——原子构成 核素 同位素(知识梳理及训练)

2021届高三化学一轮复习——原子构成 核素 同位素
核心知识梳理 (一)原子结构
1．原子结构模型的演变
人类对原子结构的认识是逐渐深入的，每前进一步，都建立在实验研究的基础之上。

科学研究是揭示原子结构奥秘的重要手段。

原子结构模型的演变图如下：
①为道尔顿实心球式原子模型；②为汤姆生葡萄干面包式原子模型；③为卢瑟福行星运转式原子模型；④为玻尔轨道式原子模型；⑤为近代量子力学原子模型。

2．构成原子的微粒及作用
原子(A Z
X )⎩⎪⎨⎪⎧
原子核⎩
⎪⎨⎪
⎧ 质子(Z 个)——决定元素的种类中子[(A －Z )个] 在质子数确定后
决定原子种类同位素核外电子(Z 个)——最外层电子数决定元素的化学性质
3．微粒之间的关系
(1)原子中：质子数(Z )＝核电荷数＝核外电子数； (2)质量数(A )＝质子数(Z )＋中子数(N )；
(3)阳离子的核外电子数＝质子数－阳离子所带的电荷数； (4)阴离子的核外电子数＝质子数＋阴离子所带的电荷数。

4．质量数与原子质量、相对原子质量、摩尔质量在数值上的关系
原子质量(g)
m(126C)×1
12
＝相对原子质量＝摩尔质量(g·mol－1)≈质量数
5．表示原子结构的“两种方式”
(1)A Z X着重描述原子核的结构。

例：
(2)原子结构示意图着重描述核外电子排布情况。

例：
(二)核素同位素
1．元素、核素、同位素之间的关系
2．同位素的“六同三不同”
3．几种重要的核素
(三)同素异形体与同素异形现象
1．同素异形现象：同一种元素形成几种不同单质的现象。

2．同素异形体：由同一种元素形成不同单质，这些单质互称为同素异形体。

3．几种常见同素异形体：碳的同素异形体：金刚石、石墨、足球烯(C60)等；氧的同素异形体：氧气、臭氧；磷的同素异形体：白磷、红磷。

问题思考
现有下列9种微粒：11H、21H、136C、146C、147N、5626Fe2＋、5626Fe3＋、168O2、168O3。

按要求完成以下各题：
(1)11H、21H、31H分别是氢元素的一种________，它们互称为________。

(2)互为同素异形体的微粒是________。

(3)5626Fe2＋的中子数为________，核外电子数为____________________________________。

(4)上述9种微粒中有________种核素，含有________种元素。

答案(1)核素同位素(2)168O2和168O3(3)3024 (4)75
辨析易错易混
(1)一种元素可以有多种核素，也可能只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子()
(2)不同的核素可能具有相同的质子数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同()
(3)核聚变如21H＋31H―→42He＋10n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化()
(4)中子数不同而质子数相同的微粒一定互为同位素()
(5)通过化学变化可以实现16O与18O间的相互转化()
(6)3517Cl与3717Cl得电子能力几乎相同()
答案(1)√(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√
归纳总结：原子结构与同位素的认识误区
(1)原子不一定都有中子，如11H。

(2)质子数相同的微粒不一定属于同一种元素，如F与OH－。

(3)核外电子数相同的微粒，其质子数不一定相同，如Al 3＋和Na ＋、F －等，NH ＋4与OH －等。

(4)不同的核素可能具有相同的质子数，如11H 与31H ；也可能具有相同的中子数，如14 6C 与16 8O ；也可能具有相同的质量数，如14 6C 与14 7N ；也可能质子数、中子数、质量数均不相同，如11H 与12 6
C 。

(5)同位素的物理性质不同但化学性质几乎相同。

(6)不同核素之间的转化属于核反应，不属于化学反应。

典型题目组训练
题组一 微粒组成及数量关系判断
1．(2019·温州中学高三质检)已知R 2＋
有b 个中子，核外有a 个电子，表示R 原子符号正确的是( )
A.b a R
B.a ＋b ＋
2 a －2R C.a ＋b ＋
2 a ＋2R D.a ＋
b
a －2R
答案 C
解析 依据阳离子核外电子数＝质子数－所带电荷数，可知质子数＝阳离子核外电子数＋所带电荷数，R 2＋核外有a 个电子，所以其质子数为a ＋2；依据质量数＝质子数＋中子数，R 2＋
有b 个中子，所以其质量数为a ＋2＋b ，所以R 原子符号为a ＋b ＋2 a ＋2R ，答案选C 。

2．俄罗斯科学家最近合成了第114号元素的原子，该原子的质量数为289，存在时间达到30秒，这项成果具有重要意义。

该原子的中子数与质子数之差是( ) A ．175 B ．114 C ．61 D ．289 答案 C
解析 在数值上，元素的原子序数＝核内质子数，中子数＝质量数－质子数，据此分析解答。

114号元素的原子序数是114，所以该元素的核内质子数是114，中子数＝质量数－质子数＝289－114＝175，该原子的中子数与质子数之差为175－114＝61。

3．(2018· 宁波市余姚中学高三调研)已知R 元素的某种同位素能形成离子化合物A m R n ，其中A 的化合价为＋n 。

该化合物中一个R 微粒的核外电子数是a ，核内中子数是b ，则x g 该同位素的原子所含电子的物质的量(mol)为( ) A.x ·(a ＋m )a ＋m ＋b B.x ·(a ＋m )a －m ＋b C.x ·a a ＋b D.x ·(a －m )a －m ＋b
答案 D
解析 该离子化合物中R 的化合价是－m 价，该化合物中一个R 微粒的核外电子数是a ，则R 的质子数是a －m ，核内中子数是b ，则R 的质量数是a －m ＋b ，因此x g 该同位素的原子所含电子的物质的量为
x
a －m ＋
b ×(a －m )mol ＝x (a －m )a －m ＋b
mol 。

4．现有下列几组粒子：①N 2、CO 、C 2H 2；②NH ＋
4、H 3O ＋
、OH －
；③C 2－
2、O 2＋
2、CN －
；④PO 3－
4、SO 2－
4、ClO －
4。

对上述四组粒子归类正确的是( ) A ．质子数相等、电子数和原子数不相等：① B ．质子数和电子数相等、原子数不相等：② C ．电子数相等、质子数和原子数不相等：③ D ．原子数和电子数相等、质子数不相等：④ 答案 D
解析 阳离子：电子总数＝质子总数－所带的电荷总数；阴离子：电子总数＝质子总数＋所带的电荷总数。

①N 2、CO 、C 2H 2的质子数和电子数都等于14，原子数不等；②NH ＋4、H 3O
＋、OH －的原子数和质子数不等，电子数都为
10；③C 2－2、O 2＋2
、CN －的原子数和电子数都相等，质子数不同；④P 、S 、Cl 所含的电子数分别为15、16、17，酸根离子中所含氧原子数均相等，所带负电荷数依次为3、2、1，三种酸根离子所含的总电子数相等(18＋32)、原子数都为5，但三种酸根离子的质子数不相等。

题组二 同位素、核素、同素异形体
5．(2018·嘉兴市第一中学高三联考)131 53I 是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中131 53I
的含量变化来检测核电站是否发生放射性物质泄漏。

下列有关131 53I 的叙述正确的是( ) A.131 53I 的原子核内中子数多于质子数 B.131 53I 的原子序数为131 C.131 53I 的原子核外电子数为78
D.131 53I 的化学性质与127
53I 不同
答案 A
解析 该原子中的质子数为53，中子数为：131－53＝78>53，A 项正确；原子序数等于质子数，故131 53I 的原子序数为53，B 项错误；该原子中，质子数＝核外电子数＝53，C 项错
误；131 53I 与127 53I 的质子数、核外电子数及核外电子排布完全相同，故它们的化学性质相同，D
项错误。

6．(2018·杭州高三调研)下列各组物质既不属于同位素，也不属于同素异形体的是() A．16O和18O
B．H2O和H2O2
C．O2和O3
D．金刚石、石墨和富勒烯(C60)
答案B
解析16O和18O质子数相同，中子数不同，故互为同位素，A项错误；水和双氧水是由氧元素和氢元素组成的不同化合物，既不属于同位素，也不属于同素异形体，B项正确；O2和O3都是由氧元素组成的不同单质，故互为同素异形体，故C项错误；金刚石、石墨和富勒烯(C60)都是由碳元素组成的不同单质，故互为同素异形体，D项错误。

7．氧元素有三种核素16O、17O、18O，它们在自然界中所占的原子个数百分比分别为a%、b%、c%，则下列说法正确的是()
A．一个16O原子的质量为16 g
B．17O的相对原子质量约为17
C．氧元素的相对原子质量为16＋17＋18
3
D．氧元素的相对原子质量为(16a%＋17b%＋18c%)
答案 B
解析 1 mol 16O原子的质量近似等于16 g，A项错误；某一核素原子的相对原子质量在数值上近似等于其质量数，B项正确；氧元素的相对原子质量近似等于16O、17O、18O的相对原子质量与其在自然界中所占百分比乘积后加和，C、D两项错误。