2022年高中化學(xué)人教版必修2（練習(xí)）第3課 時 核素

第3課時核素

目標(biāo)導(dǎo)航]L了解質(zhì)量數(shù)和2X的含義。2.了解核素、同位素的概念，并了解同位素

的重要作用。3.了解原子的結(jié)構(gòu)以及各種微粒數(shù)的關(guān)系。

■基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)--------------------

一、原子的構(gòu)成質(zhì)量數(shù)

1.原子的構(gòu)成及表示方法

⑴構(gòu)成

「盾質(zhì)子(帶正電)

HPAJ原子核j]7,丁加＞、

原子(2x)j〔中子(不用?電)

〔核外電子(帶復(fù)電)

(2)表示方法

質(zhì)量數(shù)j-j-AV」?一元素符號

質(zhì)子數(shù).....i-----原子符號

例如，XC表示的是C元素中質(zhì)量數(shù)為12、質(zhì)子數(shù)為6、中子數(shù)為6的原子；曼0表

示的是0元素中質(zhì)量數(shù)為16、質(zhì)子數(shù)為8、中子數(shù)為8的原子。

2.質(zhì)量數(shù)

由于原子的質(zhì)量集中在原子核上，把質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量分別取其近似整數(shù)值1,

如果忽略電子的質(zhì)量,將原子核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量的近似整數(shù)值相加,

所得的數(shù)值叫做質(zhì)量數(shù)，符號為4。

質(zhì)量數(shù)(A)=質(zhì)子數(shù)(Z)+子數(shù)(AQ。

點撥原子或離子中各微粒間的數(shù)目關(guān)系

(1)原子的質(zhì)子數(shù)=核電荷數(shù)=原子序數(shù)=核外電子數(shù)。

(2)陽離子所帶電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)一核外電子數(shù)；

陰離子所帶電荷數(shù)=核外電子數(shù)一質(zhì)子數(shù)。

(3)質(zhì)子數(shù)(Z)=陽離子的核外電子數(shù)十陽離子所帶的電荷數(shù)。

(4)質(zhì)子數(shù)(Z)=陰離子的核外電子數(shù)一陰離子所帶的電荷數(shù)。

議一議.

判斷正誤，正確的打“J”，錯誤的打“X”

(1)所有原子都由質(zhì)子、中子和核外電子構(gòu)成()

⑵原子的種類大于元素的種類()

(3)某種氯原子的中子數(shù)是18,則其質(zhì)量數(shù)是35,核外電子數(shù)是17()

答案(1)X(2)7(3)V

二、核素同位素

1.核素

把具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子叫做核素。如I2C、DC、14c就是

碳元素的三種不同核素。

2.同位素

質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素。即同一元素的不同

核素之間互稱為同位素，如口、2H、3H三種核素均是氫元素的同位素。

3.同位素的兩個特征

⑴同一種元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同;(2)在天然存在的某種元素

里，不論是游離態(tài)還是化合態(tài)，同位素相互之間保持一定的比率,即各種同位素所

占的原子個數(shù)百分比是相同的o

4.同位素的用途

(1)mC在考古工作中用于測定一些文物的年代。

⑵汨、心用于制造氫彈。

⑶利用放射性同位素釋放的射線育種、治療癌癥和腫瘤等。

提醒(1)同位素中''同位"指幾種核素的質(zhì)子數(shù)相同，在元素周期表中占據(jù)同一個

位置。同位素屬于同一種元素，但不是同種原子。例如：IH、彳H、是三種不同

的原子，但都是氫元素。

(2)同種元素可以有多種不同的同位素原子，所以元素的種類數(shù)遠小于原子的種類

數(shù)。

議一議.

1.判斷正誤，正確的打“J”，錯誤的打“義”

⑴不同元素的核素的質(zhì)量數(shù)一定不同()

(2)/C和苧N互為同位素()

(3)贊U與燹U是同一種核素()

(4嚴(yán)(2可用于文物的年代鑒定，與12c為同種單質(zhì)()

答案(1)X(2)X(3)X(4)X

2.下列8種化學(xué)符號:由2、汨2、皆C、卒Li、任Na、苧N、①、召Mg。

(1)表示核素的符號共種。

(2)互為同位素的是和o

(3)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的核素是和o

答案(1)6⑵§Li[Li(3拓Na召Mg

解析(1)h2、汨2為分子不屬于核素范疇。

(2)§Li、§Li的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二者互為同位素。

(3)升Na和翼Mg的中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不同。

■重點難點探究--------------------

一'元素、核素、同位素、同素異形體的區(qū)別和聯(lián)系

.例1.下列說法錯誤的是()

A.|H、TH>H‘和H2是氫兀素的四種不同粒子

B.38Ca和於Ca、石墨和金剛石均為同素異形體

C.IH和彳H是不同的核素

D.12c和14c互為同位素，物理性質(zhì)不同，但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同

解析元素的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)兩種，A項中的四種微粒是氫元素的四種

不同粒子，IH和彳H是質(zhì)子數(shù)均為1,中子數(shù)不等的不同的氫原子，它們是不同的核

素；12c和14c由于其質(zhì)子數(shù)均為6,而中子數(shù)分別為6和8,故它們互為同位素，

同理，況Ca和紡Ca互為同位素其物理性質(zhì)不同但化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同；金剛石與

石墨是由碳元素組成的不同的單質(zhì)，它們互為同素異形體。

答案B

歸納總結(jié).

1.區(qū)別

名稱

內(nèi)容元素核素同位素同素異形體

項目

質(zhì)子數(shù)相同的質(zhì)子數(shù)、中子質(zhì)子數(shù)相同、

同種元素形成

本質(zhì)一類原子的總數(shù)都一定的原中子數(shù)不同的

的不同單質(zhì)

稱子核素

范疇同類原子原子原子單質(zhì)

只有種類，沒化學(xué)反應(yīng)中的化學(xué)性質(zhì)幾乎元素相同、性

特性

有個數(shù)最小微粒完全相同質(zhì)不同

質(zhì)子數(shù)、中子質(zhì)子數(shù)、中子組成元素、結(jié)

決定因素質(zhì)子數(shù)

數(shù)數(shù)構(gòu)

H、C、0三種IH、田、汨三1H、彳H、淚互02與03互為

舉例

元素種核素稱同位素同素異形體

2.聯(lián)系

特別提醒（1）在辨析核素和同素異形體時，通常只根據(jù)二者研究范疇不同即可作出

判斷。

⑵同種元素可以有多種不同的同位素原子，所以元素的種類數(shù)目遠少于原子種類的

數(shù)目。

⑶自然界中，元素的各種同位素的含量基本保持不變。

變式訓(xùn)練1下列互為同位素的是（）

I4l4

A.H2D2B.NC

C.I6Ol70D.金剛石石墨

答案c

解析同位素是指質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素的互稱，只有

C項符合。

二'原子的相對原子質(zhì)量與元素的相對原子質(zhì)量的

區(qū)別

例2我國著名化學(xué)家張青蓮教授測定的錦元素的相對原子質(zhì)量為121.760,被國

際原子量委員會采用為國際新標(biāo)準(zhǔn)。已知鎖有兩種以上天然同位素，則121.760是

()

A.按照睇的各種天然同位素的質(zhì)量數(shù)與這些同位素所占的原子百分比計算出來的

平均值

B.按照睇的各種天然同位素的相對原子質(zhì)量與這些同位素所占的原子百分比計算

出來的平均值

C.一個睇原子的質(zhì)量與12c原子質(zhì)量的上的比值

D.睇元素的質(zhì)量與12c原子質(zhì)量的上的比值

解析元素的相對原子質(zhì)量是根據(jù)各種天然同位素的相對原子質(zhì)量和這些同位素

所占的原子百分比計算出來的平均值。

答案B

歸納總結(jié).

1.原子的相對原子質(zhì)量

⑴含義

原子的相對原子質(zhì)量是該同位素的一個原子的質(zhì)量與12c質(zhì)量的強的比值。

⑵計算公式

b.,,,一個該原子的質(zhì)量

原子的相對原子質(zhì)基=------------------j-

一個12c原子質(zhì)量X五

(3)常用關(guān)系

原子的近似相對原子質(zhì)量=質(zhì)量數(shù)

2.元素的相對原子質(zhì)量

(1)元素的平均相對原子質(zhì)量

①含義：根據(jù)各種核素的相對原子質(zhì)量和它們在原子總數(shù)中所占的組成分數(shù)計算的

平均值。

②計算公式

標(biāo)=A-a%+B乃％+Cc%+.......

其中A、B、C分別為各同位素的相對原子質(zhì)量：a%、b%、c%分別為自然界中各同

位素所占的原子的含量或原子個數(shù)的組成分數(shù)，訪是元素的平均相對原子質(zhì)量。

③實例

如氧有三種天然同位素，它們的同位素原子的相對原子質(zhì)量和各同位素原子含量（即

原子個數(shù)百分比）的數(shù)據(jù)分別為

空015.99599.759%

V016.9990.037%

嬖O(shè)17.9990.204%

則氧元素的相對原子質(zhì)量為訪=15.995X99.759%+16.999X0.037%+

17.999X0.204%F5.999。

（2）元素的近似相對原子質(zhì)量

可根據(jù)各種核素（同位素）的質(zhì)量數(shù)按上法計算。

特別提醒（1）元素周期表中的相對原子質(zhì)量是指元素的平均相對原子質(zhì)量，而不是

該元素的某種核素的相對原子質(zhì)量。

⑵已知某元素的一種核素的相對原子質(zhì)量無法求解該元素的平均相對原子質(zhì)量。

變式訓(xùn)練2氧元素有三種核素16。、門0、18。，它們在自然界中所占的原子個數(shù)百

分比分別為a%、〃％、c%,則下列說法正確的是（）

A.一個隨0原子的質(zhì)量為16g

B.Do的相對原子質(zhì)量約為17

C.氧元素的相對原子質(zhì)量為I'+7

D.氧元素的相對原子質(zhì)量為（16a%+17。％+18c%）

答案B

解析1mol%。原子的質(zhì)量近似等于］6g,A錯誤；某一核素原子的相對原子質(zhì)量

在數(shù)值上近似等于其質(zhì)量數(shù)，B正確；氧元素的相對原子質(zhì)量為16。、17。、18。的

相對原子質(zhì)量的平均值，而“16a%+17b%+18c%”是氧元素的近似相對原子質(zhì)量，

C、D錯誤。

■隨堂達標(biāo)檢測-------------------

1.下列有關(guān)鋁原子（弁Pd）的說法錯誤的是（）

A.原子序數(shù)為46B.質(zhì)子數(shù)為46

C.電子數(shù)為46D.中子數(shù)為46

答案D

解析由1您Pd可知，4巴的原子序數(shù)為46,核外電子數(shù)=原子序數(shù)=質(zhì)子數(shù)=46;

核內(nèi)中子數(shù)為106—46=60,D選項錯誤。

2.有六種微粒，它們分別是世M、豺N、歿X、忖、豺丫2+、怙,它們所屬元素的

種類為（）

A.3種B.4種C.5種D.6種

答案B

解析質(zhì)子數(shù)決定元素的種類，耨M、物Q+是K元素形成的微粒，豺N、豺丫2+表示

Ca元素形成的微粒；世X表示Ar原子，冊Z一表示C1，

3.下列說法不正確的是（）

①質(zhì)子數(shù)相同的粒子一定是同一元素

②質(zhì)子數(shù)相同且電子數(shù)也相同的兩種粒子不可能一種是分子，另一種是離子

③電子數(shù)相同的粒子不一定是同種元素

④一種元素不可以形成不同單質(zhì)

⑤某元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)值就是質(zhì)量數(shù)

A.②④⑤B.①④⑤

C.②③④D.①②③④⑤

答案B

解析質(zhì)子數(shù)相同，一種是分子而另一種是原子時，則不是同一元素，如H2O、Ne,

①錯誤；質(zhì)子數(shù)相同、電子數(shù)也相同的兩種微粒，電性、電量必然相同，不可能一

種是分子，另一種是離子，②正確；電子數(shù)相同的粒子不一定是同種元素，如Na+、

He均為10電子微粒，③正確；一種元素可以形成不同的單質(zhì)，如02、03,金剛石、

石墨，紅磷、白磷等，④錯誤；由于絕大多數(shù)元素存在同位素，元素的相對原子質(zhì)

量不等于某同位素原子的相對原子質(zhì)量，因此元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)值也不一

定是質(zhì)量數(shù)，⑤錯誤。

4.氯元素在自然界有35cl和37cl兩種同位素，在計算式34.969X75.77%+36.966

義24.23%=35.453中（）

A.75.77%表示35cl的質(zhì)量分數(shù)

B.24.23%表示35。的豐度

C.35.453表示氯元素的相對原子質(zhì)量

D.36.966表示37cl的質(zhì)量數(shù)

答案C

解析元素的相對原子質(zhì)量是按該元素的各種天然同位素的相對原子質(zhì)量和所占

的豐度計算出的平均值。本題中34.969、36.966表示兩種核素的相對原子質(zhì)量，

75.77%表示35cl的豐度，24.23%表示37cl的豐度。

5.在§Li、5N、??Na,召Mg、§Li、曲C中:

（1）和________互為同位素。

⑵和質(zhì)量數(shù)相等，但不能互稱同位素。

答案⑴§Li狙（2）'/N'/C

解析質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素，故§Li與《Li

互為同位素；VN與印C質(zhì)量數(shù)相等，但因質(zhì)子數(shù)不同，不能互稱同位素。

■分層訓(xùn)練------------------------

基礎(chǔ)過關(guān)］

題組1同位素及其性質(zhì)

1.簡單原子的原子結(jié)構(gòu)可用下圖形象地表示：

其中表示質(zhì)子或電子,“窗”表示中子，則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是（）

A.①②③互為同素異形體

B.①②③互為同位素

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)

答案B

解析由題圖可知三個原子的質(zhì)子數(shù)、核外電子數(shù)相同，而中子數(shù)不同，所以應(yīng)為

同位素，同位素的化學(xué)性質(zhì)相同。

2.下列各組中屬于同位素關(guān)系的是（）

A.金剛石與石墨B.T2O與H2O

C.40K與39KD.160與l6O2-

答案C

解析A中金剛石與石墨都是碳元素形成的不同的單質(zhì)，屬于同素異形體；B中T2O

與H2。是化合物；D中歷。2-是離子，16。與16。2-的關(guān)系為同一種元素形成的不同

的微粒。C正確。

3.據(jù)科學(xué)家預(yù)測，月球的土壤中吸附著數(shù)百萬噸的汨e,每百噸把e核聚變所釋放

出的能量相當(dāng)于目前人類一年消耗的能量。在地球上，氫元素主要以扭e的形式存

在。下列說法正確的是（）

A.lHe原子核內(nèi)含有4個質(zhì)子

B.gHe和gHe互為同位素

C.^He原子核內(nèi)含有3個中子

D.lHe的最外層電子數(shù)為2,所以3He具有較強的金屬性

答案B

解析原子的表示符號9X,A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示質(zhì)子數(shù)，所以可判斷A、C錯誤；

又夕He的最外層電子數(shù)為2,雖然少于8個，但屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此D選項錯誤。

4.“玉兔”號月球車用竽作為熱源材料。下列關(guān)于貴的說法正確的是()

A2董Pu與嚼U互為同位素

B.2朗Pu與蹴Pu互為同素異形體

C.2任Pu與贊U具有完全相同的化學(xué)性質(zhì)

D,2赍Pu與韁Pu具有相同的最外層電子數(shù)

答案D

解析等與曹的質(zhì)子數(shù)不同，不能互為同位素，A錯誤：轡與陰均是核素，不是

單質(zhì)，不能互為同素異形體，B錯誤；答與丁的質(zhì)子數(shù)不同，屬于不同的元素，不

可能具有完全相同的化學(xué)性質(zhì)，C錯誤；善與貴的質(zhì)子數(shù)相同，具有相同的最外層

電子數(shù)，D正確。

5.下列說法正確的是()

A.有H、D、T與16。、17。、18。構(gòu)成的過氧化氫分子的相對分子質(zhì)量有36個

B.H2、D2、T2互為同素異形體

C.H2、D2、T2在相同條件下的密度比為1：2：3

D.氣、笊發(fā)生核聚變反應(yīng)成其他元素，屬于化學(xué)變化

答案C

16|71816

解析H、D、T組合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6種：0^0,0組合02,

1702、十。、16()170、16()180、17()180共6種,構(gòu)成的過氧化氫分子共有6X6=36

個，但其中有相對分子質(zhì)量相同的分子，故構(gòu)成的過氧化氫分子的相對分子質(zhì)量個

數(shù)小于36個，A錯誤；H2>D2、T2均為氫氣單質(zhì)，屬于一種物質(zhì)，B錯誤；H2、

D2、T2在相同條件下的密度比等于氣體相對分子質(zhì)量之比，為2：4：6=1：2：3,

C正確；丸、泉發(fā)生核聚變成其他元素，屬于核反應(yīng)，不是化學(xué)變化，D錯誤。

6.下列說法正確的是()

A.同一元素各核素的質(zhì)量數(shù)不同，但它們的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同

B.任何元素的原子都是由核外電子和核內(nèi)中子、質(zhì)子構(gòu)成的

C.鈉原子失去一個電子后，它的電子數(shù)與筑原子相同，所以變成就原子

D.歿Ar、歿K、豺Ca的質(zhì)量數(shù)相同，所以它們互為同位素

答案A

解析元素的化學(xué)性質(zhì)是由其核外電子排布決定的，故同一元素各核素的化學(xué)性質(zhì)

幾乎完全相同；一般來說，元素的原子都是由核外電子和核內(nèi)中子、質(zhì)子構(gòu)成的，

但也有特殊情況，如IH;鈉原子失去一個電子后，它的核外電子數(shù)雖與鼠原子相同，

但質(zhì)子數(shù)仍為11,與氤原子不同；同位素是指質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的同一元素

的不同原子的互稱。

7.金屬鈦有“生物金屬”之稱。下列有關(guān)龍Ti和勉n的說法正確的是()

A&Ti和次Ti原子中均含有22個中子

B.tTi和第Ti在周期表中位置相同，都在第4縱行

C.tn和田Ti的物理性質(zhì)相同

D&Ti和觸Ti為同一核素

答案B

解析中子數(shù)=質(zhì)量數(shù)一質(zhì)子數(shù)，則我Ti原子中的中子數(shù)為48—22=26,/Ti原子

中的中子數(shù)為50—22=28,A錯誤；龍Ti和川Ti的質(zhì)子數(shù)相同，所以是同一種元素，

在周期表中的位置相同。與22最接近的0族元素原子序數(shù)是18(第三周期，Ar),

由于22—18=4,則22號元素Ti位于第四周期第4縱行，B正確；翁Ti和當(dāng)Ti互為

同位素，同位素的物理性質(zhì)不同，化學(xué)性質(zhì)相同，C錯誤；核素是指具有一定數(shù)目

質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子，由于非Ti和般Ti各有一定數(shù)目的質(zhì)子和中子，因

此是兩種不同的核素，D錯誤。

題組2原子組成及其關(guān)系的判斷

8.已知R2+核內(nèi)共有N個中子，R的質(zhì)量數(shù)為A,確定根gR2+中含有電子的物質(zhì)

的量為()

m(A—N)m(A—N+2)

A.-----A------molB.-------7T-i-------mol

m(A—N—2)—2)

C.--------------molD.--------------mol

答案C

解析R2+核外電子數(shù)為(A—N—2),mgR2+的物質(zhì)的量為人mol,mgR2

+中含有電子的物質(zhì)的量為］。

/i(A—N—2)mol

9.(1)A元素原子的核電荷數(shù)為8,其原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為，該元素原子的

二價陰離子中，核外電子數(shù)為,中子數(shù)是9的核素表示為o

(2)B元素原子的一價陽離子的核外有18個電子，質(zhì)量數(shù)為40,該元素原子的原子

核內(nèi)中子數(shù)為0

(3)A、B形成1：1型化合物的相對分子質(zhì)量是

答案(1)810VO(2)21(3)114

解析(1)核電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)，陰離子的核外電子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+所帶電荷數(shù)=10,中

子數(shù)是9的核素，質(zhì)量數(shù)是17,可表示為？。

(2)B元素質(zhì)子數(shù)是18+1=19,質(zhì)量數(shù)為40,該元素原子的中子數(shù)為40—19=21。

(3)兩元素形成1：1型化合物是K2O2,其相對分子質(zhì)量是40X2+17X2=114。

能力提升］

10.現(xiàn)有下列基本粒子：口、3小口+、23%、235JJ、238U、%出、02、弧、

14C,請回答下列問題：

⑴其中，它們分屬種元素，屬于氫元素的核素有種，屬于鈾元素

的核素有種?；橥凰氐脑臃謩e為，。

⑵質(zhì)量數(shù)相等的粒子為、、(可填滿，也可不填滿)。

答案(1)733咱、2小3H234U、235U、238y

(2)4°K、4()Cal4N>14C'H>,H+

解析本題考查元素、核素、同位素的相互關(guān)系，解決本題的關(guān)鍵在于理解并能靈

活運用所學(xué)知識。(1)本題列出的12種粒子分屬H、U、K、Ca、Cl、N、C7種元

素，咱和咱+是同一種核素的不同粒子，齒、2H、3H屬于氫元素的3種不同核素，

且互為同位素。234u、235u、238U屬于鈾元素的3種不同核素，也可為同位素。(2)

是為''質(zhì)量數(shù)相等的粒子”，而非“質(zhì)量數(shù)相等的原子”，否則：歷和咱+不為答案。

11.用鄉(xiāng)X表示原子：

(1)中性原子的中子數(shù)N