人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第三课时学案

这是一份人教版 (2019)必修 第一册第一节 原子结构与元素周期表第三课时学案，共10页。

[明确学习目标] 1.了解核素、同位素的概念。2.知道eq \\al(A,Z)X的含义。


学生自主学习





核素


1.概念


具有一定数目eq \(□,\s\up4(01))质子和一定数目eq \(□,\s\up4(02))中子的一种原子。


2.核素的表示方法





即：eq \\al(A,Z)X表示eq \(□,\s\up4(05))质量数是A，eq \(□,\s\up4(06))质子数是Z的X原子。


3.实例——氢的三种核素





同位素


1.概念


质子数相同而eq \(□,\s\up4(01))中子数不同的同一元素的不同原子互称为eq \(□,\s\up4(02))同位素，即同一元素的不同核素互称为同位素。


2.特点——两同两不同


(1)两同：eq \(□,\s\up4(03))质子数相同，元素相同。


(2)两不同：eq \(□,\s\up4(04))中子数不同，eq \(□,\s\up4(05))质量数不同。


3.性质


(1)同位素在周期表里占据eq \(□,\s\up4(06))同一位置。


(2)同位素的化学性质几乎完全相同。


(3)天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。


4.用途


eq \(□,\s\up4(07))eq \\al(14, 6)C在考古工作中用于测定文物的年代；eq \\al(235, 92)U用于制造原子弹、核发电；eq \(□,\s\up4(08))eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用于制造氢弹等。


原子的相对原子质量与元素的相对原子质量


1.原子的相对原子质量＝eq \f(一个该原子的质量,一个12C原子质量×\f(1,12))。


2.元素的相对原子质量，是按照该元素各种核素所占的一定百分比计算出的平均值。





1.质量数相同的原子一定属于同种元素吗？


提示：不一定属于同种元素。质子数相同的原子属于同一种元素，而质量数相同的原子不一定属于同种元素，如eq \\al(14, 6)C和eq \\al(14, 7)N。


2.X元素原子的质量数为m，核内中子数为n，则a g X含有的电子的物质的量是多少？


提示：eq \f(a,m)(m－n) ml。


3.18O2和16O2互为同位素吗？


提示：不是，同位素指的是质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，这两种微粒属于分子，是同一种物质。


4.互为同位素的不同核素的物理性质不同，而它们的化学性质为什么几乎完全相同？


提示：互为同位素的不同核素其原子的电子层结构相同，故它们的化学性质几乎完全相同。














课堂互动探究





知识点一 构成原子的粒子














1 已知氮原子的质量数为14，在NH3D＋中，电子数、质子数、中子数之比为( )


A.10∶7∶11 B．11∶11∶8


C.11∶10∶8 D．10∶11∶8


[批注点拨]





[解析] 氮原子的质子数为7，已知其质量数为14，则其中子数为7，NH3D＋的质子数为7＋4＝11，电子数为11－1＝10，H中不含中子，D中含1个中子，故NH3D＋的中子数为7＋1＝8，则电子数、质子数、中子数之比为10∶11∶8，故D正确。


[答案] D


[练1] eq \\al(A,Z)X与eq \\al(A＋1, Z)X＋两种微粒，下列叙述正确的是( )


A.一定都是由质子、中子、电子构成的


B.化学性质几乎完全相同


C.质子数一定相同，质量数和中子数一定不相同


D.核电荷数和核外电子数一定相同


答案 C


解析 若eq \\al(A,Z)X为eq \\al(1,1)H，原子核内则没有中子，故A错误；eq \\al(A,Z)X与eq \\al(A＋1, Z)X＋核外电子数不同、化学性质不同，故B错误；eq \\al(A,Z)X的质子数为Z，质量数为A，中子数为A－Z，而eq \\al(A＋1, Z)X＋的质子数为Z，质量数为A＋1，中子数为A＋1－Z，故C正确；eq \\al(A,Z)X的核外电子数为Z，eq \\al(A＋1, Z)X＋的核外电子数为Z－1，故D错误。


[练2] 已知R2－的核内有n个中子，R原子的质量数为M，则m g R2－里含有电子的物质的量为( )


A.eq \f(mM－n,M) ml B.eq \f(M－n－2,Mm) ml


C.eq \f(mM－n－2,M) ml D.eq \f(mM－n＋2,M) ml


答案 D


解析 R2－含有电子数为(M－n＋2)个，m g R2－的物质的量为eq \f(m,M) ml，则m g R2－含有电子的物质的量为eq \f(mM－n＋2,M) ml。


方法规律 质量数的应用


(1)在计算时可以用质量数代替原子的相对原子质量，如eq \\al(1,1)H2的相对分子质量为2，eq \\al(2,1)H2的相对分子质量为4。


(2)根据中子数＋质子数＝质量数，利用质量数计算原子的中子数或质子数。


知识点二 元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系


1.区别











2.联系











2 重水(D2O)是重要的核工业原料，下列说法错误的是( )


A.氘(D)原子核外有1个电子


B.1H与D互为同位素


C.H2O与D2O互为同素异形体


D.1Heq \\al(18,2)O与Deq \\al(16,2)O的相对分子质量相同


[批注点拨]





[解析] 同素异形体是指同种元素形成的性质不同的单质，H2O和D2O为化合物，故C错误。


[答案] C


[练3] 下列说法错误的是( )


A.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子


B.eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca、石墨和金刚石均为同素异形体


C.eq \\al(1,1)H和eq \\al(2,1)H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


答案 B


解析 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；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，eq \\al(40,20)Ca和eq \\al(42,20)Ca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。


[练4] 下列各组微粒互为同位素的是( )


①16O2和18O2 ②H2和D2 ③eq \\al(16, 8)O和eq \\al(18, 8)O


④1Heq \\al(18,2)O和2Heq \\al(16,2)O ⑤eq \\al(35,17)Cl和eq \\al(37,17)Cl


A.①② B．③⑤ C．④ D．②③


答案 B


解析 同位素是原子和原子之间的互称，①②④均不是原子，只有③⑤是原子，而且质子数相同，中子数不同，符合同位素的定义。


方法规律 (1)同位素中“同位”指几种核素的质子数相同，在元素周期表中占据同一个位置。同位素属于同一种元素，但不是同种原子。例如：eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H是三种不同的原子，但都是氢元素。


(2)同种元素可以有多种不同的核素，所以元素的种类数远小于原子的种类数。


本课归纳总结


1.元素种类由质子数决定，核素种类由质子数和中子数共同决定。


2.具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子，互称同位素，同位素间的化学性质基本相同，物理性质不同。


3.元素周期表中的相对原子质量是指元素的平均相对原子质量，而不是该元素的某种核素的相对原子质量。


学习效果检测


1.下表符号中“2”的含义正确的一组是( )





答案 B


解析 eq \\al(2,1)H中2表示质量数，2He中2表示质子数，Cl2中2表示含有2个氯原子，Ca2＋中的2表示带2个正电荷。


2.诺贝尔化学奖得主Gerhard Ertl对金属Pt表面催化CO氧化反应的模型进行了深入研究。下列关于eq \\al(202,)eq \a\vs4\al( 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的说法正确的是( )


A.eq \\al(202, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的质子数相同，互称为同位素


B.eq \\al(202, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的中子数相同，互称为同位素


C.eq \\al(202, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的核外电子数相同，是同一种核素


D.eq \\al(202, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt的质量数不同，不能互称为同位素


答案 A


解析 根据同位素定义“质子数相同，中子数不同的核素互为同位素”判断，A项正确，B、D两项错误；eq \\al(202, 78)Pt和eq \\al(198, 78)Pt是Pt的两种核素，C项错误。


3.下列描述中，不正确的是( )


A.14N与15N具有相同的质子数


B.18O和17O具有相同的电子数


C.18O和19F具有相同的中子数


D.12C与13C具有相同的质量数


答案 D


解析 14N与15N的质子数都是7；18O和17O的电子数都是8；18O和19F的中子数都是10；12C与13C的质量数分别为12和13。


4.有六种微粒，它们分别是eq \\al(40,19)M、eq \\al(40,20)N、eq \\al(40,18)X、eq \\al(40,19)Q＋、eq \\al(40,20)Y2＋、eq \\al(40,17)Z－，它们所属元素的种类为( )


A.3种 B．4种 C．5种 D．6种


答案 B


解析 质子数决定元素的种类，eq \\al(40,19)M、eq \\al(40,19)Q＋是K元素形成的微粒，eq \\al(40,20)N、eq \\al(40,20)Y2＋表示Ca元素形成的微粒；eq \\al(40,18)X表示Ar原子，eq \\al(40,17)Z－表示Cl－。


5.简单原子的原子结构可用下图形象地表示：





其中“”表示质子或电子，“”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是( )


A.①②③互为同素异形体


B.①②③互为同位素


C.①②③是三种化学性质不同的粒子


D.①②③具有相同的质量数


答案 B


解析 由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以三者互为同位素，同位素的化学性质相同。


6.我国著名化学家张青莲教授测定的锑元素的相对原子质量为121.760，被国际原子量委员会采用为国际新标准。已知锑有两种以上天然同位素，则121.760是( )


A.按照锑的各种天然同位素的质量数与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值


B.按照锑的各种天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值


C.一个锑原子的质量与12C原子质量的eq \f(1,12)的比值


D.锑元素的质量与12C原子质量的eq \f(1,12)的比值


答案 B


解析 元素的相对原子质量是根据各种天然同位素的相对原子质量和这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值。


7.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，填写下列空格(用字母代号填写)：


(1)同位素种类由________决定。


(2)元素种类由________决定。


(3)某元素有无同位素由________决定。


(4)核素相对原子质量由________决定。


(5)主族元素的化学性质主要由________决定。


(6)核电荷数由________决定。


(7)碱金属原子失电子能力相对强弱由________决定。


(8)原子得失电子能力相对强弱由________决定。


答案 (1)A、B (2)A (3)B (4)A、B (5)D (6)A


(7)E (8)D、E


解析 (1)同位素种类的确定，既要确定元素(质子数)，又要确定核素(中子数)。


(2)确定元素只需确定质子数。


(3)某元素有无同位素，已经确定了元素，只要由中子数确定同位素即可。注意跟(1)的区别。


(4)核素的相对原子质量的近似整数等于该核素的质量数，则由质子数和中子数决定。


(5)主族元素最外层电子数决定元素原子得失电子的能力，即化学性质。


(6)核电荷数＝质子数。


(7)碱金属元素原子电子层数越多，失电子能力越强，故决定碱金属原子失电子能力相对强弱的因素是电子层数。


(8)电子层数和最外层电子数决定原子得失电子的能力。