人教版 (2019)第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表第三课时学案及答案

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第三课时 核素


1．工业焊接钢管常用eq \\al(137, 55)Cs进行“无损探伤”。下列有关说法正确的是( )


A．137表示质量数


B．137表示质子数


C．该原子的质子数大于中子数


D．55表示中子数


答案 A


解析 根据核素的符号可知137表示质量数，55表示质子数，A正确，B、D错误；中子数＝质量数一质子数＝137－55＝82，质子数小于中子数，C错误。





明确符号eq \\al(A,Z)eq \(X,\s\up6(±c))eq \\al(n±,m)中各个字母的含义





2．13C­NMR(核磁共振)可用于含碳化合物的结构分析，15N­NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构，下列有关13C、15N的叙述正确的是( )


A．13C与15N具有相同的中子数


B．13C与C60是同一种物质


C．15N与14N互为同位素


D．15N的核外电子数与中子数相同


答案 C


解析 13C与15N的中子数分别是7和8，A不正确；具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子是核素，即13C是一种核素，而C60是一种单质，B不正确；质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素，C正确；15N的核外电子数与中子数分别是7和8，D不正确。





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)判断某组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．金属钛对人体体液无毒且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti的说法正确的是( )


A.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti原子中均含有22个中子


B.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti在元素周期表中占有相同的位置


C.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti的物理性质相同


D.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti为同一种核素


答案 B


解析 因质量数＝质子数＋中子数，eq \\al(A,Z)X中的Z表示质子数，A表示质量数，所以eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti原子的中子数分别为26、28，故A错误；互为同位素的核素化学性质相同，物理性质不同，故C错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，eq \\al(48,22)Ti与eq \\al(50,22)Ti的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故D错误。


4．下列各组中互为同位素的是( )


A.eq \\al(40,19)K与eq \\al(40,20)Ca B．T2O与H2O


C.eq \\al(40,19)K与eq \\al(39,19)K D．金刚石与石墨


答案 C


解析 eq \\al(40,19)K与eq \\al(40,20)Ca是不同种元素，因此不互为同位素，A错误；T2O与H2O是由不同的H原子构成的水分子，物质的化学性质相同，但是二者不是原子，因此不能判定为同位素，B错误；eq \\al(40,19)K与eq \\al(39,19)K属于同一种元素，质子数相同而中子数不同，因此二者互为同位素，C正确；金刚石与石墨是由同种元素组成的结构不同的两种单质，二者互为同素异形体，D错误。


5．“玉兔”号月球车用eq \\al(238, 94)Pu作为热源材料，下列关于eq \\al(238, 94)Pu的说法正确的是( )


A.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U互为同位素


B.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu互为同素异形体


C.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U具有完全相同的化学性质


D.eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu具有相同的最外层电子数


答案 D


解析 质子数相同、中子数不同的原子或同一元素的不同核素互为同位素，eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，不互为同位素，A错误；同种元素形成的不同单质互为同素异形体，eq \a\vs4\al(\\al(238, 94)Pu)与eq \\al(239, 94)Pu均为原子，不是同素异形体关系，B错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U的质子数不同，属于不同的元素，其化学性质不同，C错误；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu具有相同的质子数，所以其核外电子数相同，则具有相同的最外层电子数，D正确。


6．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


答案 C


解析 氘(D)原子的质子数为1，核外有1个电子，A正确；1H与D的质子数相同而中子数不同，互为同位素，B正确；H2O与D2O均表示水分子，是化合物，不互为同素异形体，C错误；1Heq \\al(18,2)O与Deq \\al(16,2)O的相对分子质量都是20，D正确。


7．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 决定元素种类的是质子数，所以一共有4种元素，分别是K、Ca、Ar、Cl四种元素。





构成原子的粒子数目与元素种类、原子种类的关系





8．现有aXm＋和bYn－两种离子，它们的电子层结构相同，则a的值是( )


A．b＋m＋n B．b＋m－n


C．b－m＋n D．b－m－n


答案 A


解析 aXm＋和bYn－两种离子的电子层结构相同，即两种离子的核外电子数相等，则有a－m＝b＋n，因此a＝b＋m＋n。


9．某元素的一个原子形成的离子可表示为eq \\al(b,a)Xn－，下列说法正确的是( )


A.eq \\al(b,a)Xn－中含有的中子数为a＋b


B.eq \\al(b,a)Xn－中含有的电子数为a－n


C．X原子的质量数为a＋b＋n


D．一个X原子的质量约为eq \f(b,6.02×1023) g


答案 D


解析 中子数＝质量数－质子数＝b－a，A错误；该微粒的核外电子数＝核内质子数＋所带负电荷数＝a＋n，B错误；X原子的质量数为b，C错误；原子的相对原子质量近似等于该原子的质量数，原子质量的数值为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常数数值的比值，即一个X原子的质量约为eq \f(b,6.02×1023) g，D正确。


10．已知X、Y为主族元素，X的质子数为a，X2＋比Y2－核外少8个电子，若Y原子的质量数为b，则Y原子核内中子数为( )


A．b－a－4 B．b－a－8


C．b＋a＋8 D．b－a－12


答案 A


解析 设Y的质子数为c，根据题意可知(c＋2)－(a－2)＝8，c＝a＋4，故Y原子核内中子数为b－a－4，A正确。


11．(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号：________。


(2)根据下列微粒回答问题：


eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、14C、14N、16O、35Cl2、37Cl2


①以上8种微粒中共有________种核素，共________种元素。


②互为同位素的是________。


③质量数相等的是__________和__________，中子数相等的是__________和__________。


(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为________；中子数之比为________；电子数之比为________。


(4)质量相同的H2O和D2O与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为________。


答案 (1)eq \\al(18, 8)O


(2)①6 5 ②eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H ③14C 14N 14C 16O


(3)23∶34 2∶3 11∶16


(4)10∶9


解析 (2)元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称；具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子称为核素；质子数相同而中子数不同的同一元素的不同核素互称同位素，据此作答。


(3)14CO2的摩尔质量为46 g/ml，S18O2的摩尔质量为68 g/ml，根据公式m＝nM判断相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为23∶34；14CO2的中子数为24，电子数为22，S18O2的中子数为36，电子数为32，等物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为2∶3，电子数之比为11∶16。


(4)H2O的摩尔质量为18 g/ml，D2O的摩尔质量为20 g/ml，根据n＝eq \f(m,M)知质量相同的H2O和D2O的物质的量之比为10∶9，根据阿伏加德罗定律知，与足量钠反应，放出的气体在标准状况下的体积之比为10∶9。


12．(1)48 g12C18O2分子中的中子数为________NA。


(2)硫原子核内有16个中子，其质量数为32，则16 g S2－所含电子的物质的量为________ml。


(3)某元素的同位素eq \\al(A,Z)X，其氯化物为XCl2。取1.11 g XCl2溶于水配成溶液后，加入1 ml·L－1的AgNO3溶液20 mL恰好完全反应。若这种同位素原子核内有20个中子，则X元素在元素周期表中的位置是____________。


答案 (1)26 (2)9 (3)第四周期ⅡA族


解析 (1)48 g 12C18O2为1 ml,1个12C18O2分子中含有26个中子，则48 g 12C18O2的中子数为26NA。


(2)16 g S2－的物质的量为0.5 ml,1个S2－的电子数为18，则0.5 ml S2－所含电子的物质的量为9 ml。


(3)根据Ag＋＋Cl－===AgCl↓，1.11 g XCl2中n(Cl－)＝n(Ag＋)＝1 ml·L－1×0.02 L＝0.02 ml，则n(XCl2)＝0.01 ml，M(XCl2)＝111 g/ml，则X的相对原子质量为40，质子数为20，在元素周期表中的位置是第四周期ⅡA族。