考點(diǎn)22核素與同位素

考點(diǎn)22核素與同位素【知識梳理】一、核素1．氫元素的三種核素氫元素的原子核原子名稱原子符號(eq\o\al(A,Z)X)質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)10氕eq\o\al(1,1)H11氘eq\o\al(2,1)H或D12氚eq\o\al(3,1)H或T2.核素與同位素(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。(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。如eq\o\al(1,1)H、D、T互稱為同位素。(3)核素(原子)符號：質(zhì)量數(shù)為A、質(zhì)子數(shù)為Z的核素(原子)表示為eq\o\al(A,Z)X。(4)同位素的特征：①同一種元素的各種同位素的化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同；物理性質(zhì)略有差異。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。(5)同位素的用途：①eq\o\al(14,6)C在考古工作中用于測定一些文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氫彈。③利用放射性同位素釋放的射線育種、給金屬探傷、診斷和治療疾病等。④利用18O作為示蹤原子探究有機(jī)反應(yīng)機(jī)理。二、粒子符號(eq\o\al(A,Z)eq\o(X,\s\up8(±b))eq\o\al(n±,m))中各數(shù)字的含義1．比較(1)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(yuǎn)少于原子種類的數(shù)目。(2)核素之間轉(zhuǎn)化為核反應(yīng)，不屬于化學(xué)變化。(3)同種元素可以有多種單質(zhì)，所以單質(zhì)種類數(shù)多于元素種類數(shù)。2．幾種相對原子質(zhì)量(1)核素相對原子質(zhì)量＝eq\f(mx,\f(1,2)m12C)≈質(zhì)量數(shù)。(2)元素相對原子質(zhì)量是按照該元素的各種核素所占的百分比計(jì)算的平均值。即M(元素)＝M1×a%＋M2×b%＋M3×c%＋……(其中M1、M2……為各核素的相對原子質(zhì)量，a%、b%為各核素的原子個(gè)數(shù)百分比)?！緦c(diǎn)例題】例1．（2023·全國·高一專題練習(xí)）用中子撞擊鈾原子的裂變方程為。下列說法錯(cuò)誤的是A．和是鈾元素的兩種核素B．裂變時(shí)凈產(chǎn)生的中子數(shù)為C．和的化學(xué)性質(zhì)幾乎沒有差別D．裂變產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)A為92【答案】B【解析】A．和質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，是鈾元素的兩種核素，A項(xiàng)正確；B．根據(jù)裂變的方程式，可知裂變時(shí)凈產(chǎn)生的中子數(shù)為，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．和互為同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，C項(xiàng)正確；D．根據(jù)質(zhì)量守恒定律，裂變產(chǎn)物的質(zhì)量數(shù)A==92，D項(xiàng)正確；答案選B。例2．（2023·全國·高一專題練習(xí)）以為原料的核裂變過程如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A．和互為同位素B．圖中出現(xiàn)的核素共3種C．稀有氣體的原子最外層電子數(shù)為8D．的質(zhì)量數(shù)為141【答案】B【解析】A．質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素稱為同位素，和互為同位素，A正確；B．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，圖中出現(xiàn)的核素有、、、共4種，B錯(cuò)誤；C．稀有氣體的原子核外電子排布為2、8、18、8，最外層電子數(shù)為8，C正確；D．左上角數(shù)字代表質(zhì)量數(shù)，的質(zhì)量數(shù)為141，D正確；故選：B?！具_(dá)標(biāo)檢測】1．（2023秋·廣東潮州·高一統(tǒng)考期末）常用作“示蹤原子”，下列關(guān)于的說法正確的是A．中子數(shù)為6 B．核外電子數(shù)為4 C．質(zhì)子數(shù)為14 D．與互為同位素【答案】D【解析】A.14C的中子數(shù)＝146＝8，A錯(cuò)誤；B.核外電子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝6，B錯(cuò)誤；C.質(zhì)子數(shù)為6，C錯(cuò)誤；D.12C與14C的質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，互為同位素，D正確；答案選D。2．（2023春·河南鄭州·高一校聯(lián)考階段練習(xí)）最近，中科院核化學(xué)研究室科研人員自主研發(fā)Ge分離純化工藝和Ge/Ga發(fā)生器制備技術(shù)，并測得Ge的半衰期為271天。已知：質(zhì)量數(shù)相同、質(zhì)子數(shù)不同的原子互為同量素；半衰期指質(zhì)量減少一半所需要的時(shí)間。下列說法正確的是A．Ge和Ga互為同位素 B．Ge和Ge互為同量素C．的中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為6 D．mgGe衰變813天時(shí)剩余的質(zhì)量為mg【答案】C【解析】A．Ge和Ga二者質(zhì)子數(shù)不同，不互為同位素，A錯(cuò)誤；B．Ge和Ge二者質(zhì)量數(shù)不相同，不互為同量素，B錯(cuò)誤；C．的質(zhì)子數(shù)為31，中子數(shù)為6831=37，中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為6，C正確；D．Ge的半衰期為271天，則mgGe衰變813天時(shí)剩余的質(zhì)量為mg，D錯(cuò)誤；故選C。3．（2023春·河南鄭州·高一校聯(lián)考階段練習(xí)）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有三種氫原子：氕、氘、氚。下列有關(guān)氘的名稱或俗稱、代號或元素符號、原子符號均正確的是選項(xiàng)名稱或俗稱代號或元素符號原子符號A氫HHB氕HHC重氫DHD超重氫THA．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】氕、氘、氚的質(zhì)子數(shù)均為1，中子數(shù)分別為0、1、2，氘的俗稱為重氫，符號為D，質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=2，則原子符號為，故選：C。4．（2023春·江蘇徐州·高一統(tǒng)考期中）下列各組物質(zhì)互為同位素的是A．和 B．金剛石和石墨 C．和 D．和【答案】A【分析】質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的同一種元素的不同核素，互為同位素，據(jù)此判斷?！窘馕觥緼．和的質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，二者互為同位素，A符合；B．金剛石和石墨均是碳元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體，B不符合；C．和均是氧元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體，C不符合；D．和均是鏈狀烷烴，結(jié)構(gòu)相似，組成相差1個(gè)CH2，互為同系物，D不符合；答案選A。5．（2023春·青海海東·高一統(tǒng)考階段練習(xí)）紅磷和白磷的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是A．二者屬于同種物質(zhì) B．二者互為同位素C．二者互為同素異形體 D．白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的過程屬于物理變化【答案】C【解析】A．紅磷和白磷的組成元素相同，但分子組成和結(jié)構(gòu)不同，二者不屬于同種物質(zhì)，A不正確；B．紅磷和白磷都屬于單質(zhì)，二者不互為同位素，B不正確；C．紅磷和白磷都是磷元素組成的單質(zhì)，二者的組成和結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)不同，所以二者互為同素異形體，C正確；D．白磷轉(zhuǎn)化為紅磷的過程中，物質(zhì)的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，發(fā)生于化學(xué)變化，D不正確；故選C。6．（2023春·山東棗莊·高一統(tǒng)考期中）、的半衰期很短，在自然界中不能穩(wěn)定存在。人工合成反應(yīng)如下：；。下列說法錯(cuò)誤的是A．X、Y的中子數(shù)分別為4、2B．X、Y均與互為同位素C．X、Y的化學(xué)性質(zhì)幾乎相同D．上述人工合成反應(yīng)均屬于化學(xué)變化【答案】D【解析】A．中b＝8+2－8＝2，a＝16+3－13＝6，所以X的中子數(shù)＝6－2＝4；n＝8+2－8＝2，m＝16+3－15＝4，所以Y的中子數(shù)＝4－2＝2，A正確；B．X、Y、的質(zhì)子數(shù)均是2，質(zhì)量數(shù)均不同，三者互為同位素，B正確；C．X、Y均是He元素，其化學(xué)性質(zhì)幾乎相同，C正確；D．上述人工合成反應(yīng)中沒有產(chǎn)生新物質(zhì)，均屬于物理變化，D錯(cuò)誤；答案選D。7．（2023秋·陜西西安·高一長安一中?？计谀┫铝谢瘜W(xué)用語描述正確的是A．氚的原子結(jié)構(gòu)模型：

B．可用于考古斷代的一種核素的符號：CC．16O、1H、2H、3H四種核素可構(gòu)成4種水分子D．23Na、24Mg兩種核素的中子數(shù)相等，因此互為同位素【答案】A【解析】A．氚的符號為，原子核內(nèi)含有1個(gè)質(zhì)子、2個(gè)中子，原子核外含有1個(gè)電子，則原子結(jié)構(gòu)模型：

，A正確；B．碳14可用于考古斷代，是碳元素的一種核素，其符號為，B不正確；C．16O、1H、2H、3H四種核素可構(gòu)成1H216O、2H216O、3H216O、1H2H16O、2H3H16O、1H3H16O共6種水分子，C不正確；D．23Na、24Mg兩種核素的中子數(shù)都為12，但二者的質(zhì)子數(shù)不同，因此不互為同位素，D不正確；故選A。8．（2023春·福建莆田·高一莆田第二十五中學(xué)?？计谥校┫铝形镔|(zhì)間的關(guān)系，描述不正確的是A．Cl與Cl互為同位素 B．O2和O3互為同位素C．C2H5OH和CH3OCH3屬于同分異構(gòu)體 D．金剛石、足球烯互為同素異形體【答案】B【解析】A．和核電荷數(shù)相同，中子數(shù)不同，兩者互為同位素，A正確；B．O2和O3是由氧元素組成的不同的單質(zhì)，互為同素異形體，B錯(cuò)誤；C．C2H5OH和CH3OCH3分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，兩者互為同分異構(gòu)體，C正確；D．金剛石、足球烯都是由碳元素組成的碳的單質(zhì)，互為同素異形體，D正確；故答案選B。9．（2023春·廣東佛山·高一校聯(lián)考階段練習(xí)）下列說法不正確的是A．金剛石和互為同素異形體B．和互為同分異構(gòu)體C．和互為同位素D．與一定互為同系物【答案】D【解析】A．金剛石和C60為C元素形成的不同單質(zhì)，互為同素異形體，A正確；B．CH3—CH2OH和CH3—O—CH3分子式均為C2H6O，但結(jié)構(gòu)不同，互為同分異構(gòu)體，B正確；C．和為He元素的不同核素，互為同位素，C正確；D．為乙烯，可能為丙烯或者環(huán)丙烷，當(dāng)其為環(huán)丙烷的時(shí)候，則兩者不是同系物，D錯(cuò)誤；故選D。10．（2023秋·浙江溫州·高一統(tǒng)考期末）放射性粒子是治療腫瘤的手段之一。下列說法不正確的是A．是碘元素中的一種核素 B．與互為同位素C．的質(zhì)量數(shù)為125 D．中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等【答案】D【解析】A．是碘元素中中子數(shù)為72的一種核素，故A正確；

B．與是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素，互為同位素，故B正確；C．的質(zhì)量數(shù)為125，故C正確；D．的質(zhì)子數(shù)是53，中子數(shù)是12553=72，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)不相等，故D錯(cuò)誤；選D。11．（2023秋·廣東肇慶·高一統(tǒng)考期末）2022年10月31日，中國空間站“夢天實(shí)驗(yàn)艙”成功發(fā)射，“夢天實(shí)驗(yàn)艙”使用砷化鎵()電池供能，下列說法正確的是A．與互為同位素 B．的中子數(shù)為33C．的質(zhì)子數(shù)為69 D．與的中子數(shù)相同【答案】A【解析】A．與是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子，互為同位素，故A正確；B．的中子數(shù)為7533=42，故B錯(cuò)誤；C．的質(zhì)子數(shù)為31、質(zhì)量數(shù)為69，故C錯(cuò)誤；

D．的中子數(shù)是6931=38，的中子數(shù)是7131=40，中子數(shù)不同，故D錯(cuò)誤；選A。12．（2023秋·河南駐馬店·高一統(tǒng)考期末）用示意圖或圖示的方法能夠直觀形象地將化學(xué)知識傳授給學(xué)生，下列示意圖或者說法正確的是A．Si的質(zhì)量數(shù)是 B．水合鈉離子示意簡圖C．光照過程中氯水的pH變化情況 D．氧化還原反應(yīng)與電子轉(zhuǎn)移關(guān)系的示意圖【答案】C【解析】A．Si元素的相對原子質(zhì)量是，故A錯(cuò)誤；B．水分子中氫原子一側(cè)帶正電，氧原子一側(cè)帶負(fù)電，鈉離子帶正電，應(yīng)與氧原子一側(cè)結(jié)合，故B錯(cuò)誤；C．光照過程中次氯酸分解轉(zhuǎn)變?yōu)辂}酸，次氯酸是弱酸、鹽酸是強(qiáng)酸，故酸性逐漸增強(qiáng)、pH逐漸變小，故C正確；D．在氧化還原反應(yīng)中，還原劑失去電子被氧化，氧化劑在反應(yīng)中得到電子被還原，圖示電子得失方向錯(cuò)誤，故D錯(cuò)誤；故選C。13．（2023秋·貴州銅仁·高一統(tǒng)考期末）人體所含微量元素中除硅以外，鐵的含量最多，堪稱“微量元素的老大”。下列關(guān)于和的說法中正確的是A．都含有26個(gè)中子 B．和互為同位素C．和中質(zhì)子數(shù)相差2 D．和中核電荷數(shù)不同【答案】B【解析】A．和的質(zhì)子數(shù)都為26，中子數(shù)分別為56—26=30、58—26=32，故A錯(cuò)誤；B．和的質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同，互為同位素，故B正確；C．和的質(zhì)子數(shù)相同，故C錯(cuò)誤；D．和的質(zhì)子數(shù)相同，所以核電荷數(shù)相同，故D錯(cuò)誤；故選B。14．（2023春·山東泰安·高一?？茧A段練習(xí)）回答下列問題(1)互為同位素的兩種不同核素不可能具有相同的___________。(填字母)A．電子數(shù) B．質(zhì)子數(shù) C．化學(xué)性質(zhì) D．質(zhì)量數(shù)(2)下列各組中的兩種微粒，互為同位素的是___________，互為同素異形體的是___________。(填字母)a．1H216O和2H218Ob．D2和T2c．X和Yd．16O2和18O3e．M和M(3)氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O、17O、18O相互結(jié)合為水，可得水分子的種數(shù)為___________；可得相對分子質(zhì)量不同的水分子有___________種。(4)據(jù)報(bào)道，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子，這種粒子是由3個(gè)1H原子核和2個(gè)電子構(gòu)成的。則這種粒子是___________。(填字母)a．氫的一種新同位素b．核電荷數(shù)為3的一種新元素c．H2的一種同素異形體d．比一個(gè)1H2多一個(gè)氫核的離子【答案】(1)D(2)ed(3)187(4)d【解析】（1）A．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同位素，原子的核外電子數(shù)等于原子的質(zhì)子數(shù)，互為同位素的兩種不同核素的電子數(shù)相同，A項(xiàng)不選；B．互為同位素的兩種不同核素的質(zhì)子數(shù)相同，B項(xiàng)不選；C．互為同位素的兩種不同核素的核外電子排布相同，最外層電子數(shù)相同，化學(xué)性質(zhì)相似，C項(xiàng)不選；D．互為同位素的兩種不同核素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同，則質(zhì)量數(shù)不同，D項(xiàng)選；答案選D。（2）a．1H216O和2H218O是兩種不同的水分子；b．D2和T2是兩種不同的氫分子；c．X的質(zhì)子數(shù)為19、中子數(shù)為4019=21，Y的質(zhì)子數(shù)為20、中子數(shù)為4020=20，X和Y是兩種不同的核素；d．16O2和18O3是O元素形成的兩種不同的單質(zhì)，兩者互為同素異形體；e．M和M是質(zhì)子數(shù)都為52，中子數(shù)依次為74、76的M元素的兩種核素，兩者互為同位素；則互為同位素的是e；互為同素異形體的是d。（3）1個(gè)水分子由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成，由1H、2H、3H與16O、17O、18O結(jié)合成的水分子中2個(gè)氫原子可能為2個(gè)1H、2個(gè)2H、2個(gè)3H、1個(gè)1H和1個(gè)2H、1個(gè)1H和1個(gè)3H、1個(gè)2H和1個(gè)3H，共6種，與3種不同的氧原子結(jié)合成的水分子共6×3=18種；這些水分子中相對分子質(zhì)量最小的水分子為1H216O（相對分子質(zhì)量為18）、相對分子質(zhì)量最大的水分子為3H218O（相對分子質(zhì)量為24），所得水分子的相對分子質(zhì)量有18、19、20、21、22、23、24，共7種；答案為：18；7。（4）科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新的粒子，這種粒子是由3個(gè)1H原子核和2個(gè)電子構(gòu)成的，該粒子可以表示為；a．同位素是質(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，該粒子不是原子，不是氫的一種新同位素，a項(xiàng)不選；b．該粒子不是一種新元素，b項(xiàng)不選；c．同素異形體是同一元素形成的不同單質(zhì)的互稱，該粒子帶1個(gè)單位的正電荷，不是單質(zhì)，不是H2的同素異形體，c項(xiàng)不選；d．該粒子與1H2比，都有2個(gè)電子，比1H2多一個(gè)氫核，d項(xiàng)選；答案選d。15．（2023春·浙江·高一期中）請按要求填空：(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，“〇”表示中子，則下列有關(guān)①②③的敘述正確的是_______(填字母，下同)。A．①②③是三種不同的核