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高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质第1课时学案
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1章 原子结构 元素周期律第1节 原子结构与元素性质第1课时学案，共15页。
[知 识 梳 理]
知识点一 原子构成、质量数
图1是有关原子结构的发现史，通过本图我们可以知道人们对原子结构的认知是逐步深入的，图2是原子结构，结合本图完成下列知识点：
1．原子的构成
(1)构成
原子eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子（相对质量为1，带一个单位正电荷）,中子（相对质量为1，不带电荷）)),核外电子（带一个单位负电荷）))原子显电中性
(2)原子的表示方法
→元素符号，如eq \\al(37,17)Cl表示质量数为37、质子数为17的氯原子。
阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数
阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数
2．质量数
(1)质量数
质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值即为质量数，用符号A表示。
(2)两个关系
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(质量关系)。
②原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(数量关系)。
知识点二 核素、同位素
请结合上图氢元素的不同核素结构，完成下列知识点：
1．核素
(1)定义：具有相同数目的质子和相同数目的__中子__的一类原子。
(2)氢的三种核素
其他元素不同核素
Cl：37Cl 35Cl
C：12C 13C 14C
O：16O 17O 18O
2．同位素
(1)定义：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素；如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H(D)、eq \\al(3,1)H(T)之间互称为同位素。
(2)特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
(3)几种重要核素的用途：eq \\al(14, )6C在考古工作中用于测定文物的年代；eq \\al(235, 92)U是核反应堆的燃料；eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于金属制品探伤、疾病诊断和肿瘤治疗等。
微判断
(1)离子的核电荷数一定等于其核外电子数( )
(2)所有原子都由质子、中子和核外电子构成( )
(3)原子的种类多于元素的种类( )
(4)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17( )
(5)不同元素的核素的质量数一定不同( )
(6)eq \\al(14, 6)C和eq \\al(14, 7)N互为同位素( )
(7)eq \\al(235, 92)U与eq \\al(238, 92)U是同一种核素( )
(8)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
微训练
1．科学家于2000年发现了第116号元素(Lv)。下列有关质量数为293的Lv原子的描述错误的是( )
A．质子数为116
B．中子数为177
C．电子数为116
D．该原子可表示为eq \\al(177,116)Lv
答案 D
2．在粒子NH3D＋中，电子数、质子数和中子数之比为( )
A．10∶7∶11 B．11∶11∶8
C．10∶11∶8 D．11∶8∶10
答案 C
3．下列8种化学符号：eq \\al(1,1)H2、eq \\al(2,1)H2、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(6,3)Li、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(24,12)Mg。
(1)表示核素的符号共________种。
(2)互为同位素的是________和________。
(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是________和__________。
解析 (1)eq \\al(1,1)H2、eq \\al(2,1)H2为分子不属于核素范畴。
(2)eq \\al(6,3)Li、eq \\al(7,3)Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。
(3)eq \\al(23,11)Na和eq \\al(24,12)Mg的中子数相等，但质子数不同。
答案 (1)6 (2)eq \\al(6,3)Li eq \\al(7,3)Li (3)eq \\al(23,11)Na eq \\al(24,12)Mg
微思考
1．一种元素可以有多种核素，决定核素的微粒是什么？如何判断不同核素是否属于同位素？
提示 核电荷数(质子数)决定了元素种类，只有确定了质子数和中子数才能确定核素；同位素属于同种元素，其质子数一定相同，故不同核素中，质子数相同的核素属于同位素。
2．16O与18O互为同位素，O2与O3互为同素异形体，同位素与同素异形体有什么区别？
提示 (1)意义不同，同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子之间的互称；而同素异形体是指同一种元素形成的不同单质。(2)所指对象不同，同位素指的是原子，而同素异形体指的是单质。
学习任务1 原子的构成
核素符号 eq \\al(A,Z)X，如eq \\al(6,3)Li、eq \\al(14, )7N、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(24,12)Mg、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(14, )6C
根据上面列举的核素符号，请完成下列讨论：
1．指出符号eq \\al(A,Z)eq \(X,\s\up6(＋c))eq \\al(d＋,e)中各“字母”的含义，如X表示X元素的元素符号：
A__________，Z__________，c__________，d________，e__________。
提示 X原子的质量数是A X原子的质子数是Z X元素的化合价是＋c价 一个X的离子带有d个单位正电荷 一个离子中含有X原子的个数是e
2．一个原子的质量为m g，一个eq \\al(12, 6)C原子的质量为n g，则该原子的相对原子质量是多少？
提示 eq \f(12m,n)
1．构成原子的粒子及相互关系
(1)构成原子的粒子
(2)有关粒子间的关系
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
②质子数＝核电荷数＝中性原子的核外电子数
③阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数
④阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数
2．原子的质量数与原子的相对原子质量及元素的相对原子质量的关系
(1)区别
原子的相对原子质量，是指该原子的真实质量与eq \\al(12, )6C质量的eq \f(1,12)的比值，一般不是正整数；而原子的质量数是该原子内所有质子数和中子数的代数和，都是正整数。
(2)联系
如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对原子质量在数值上与原子的质量数相等。而元素的相对原子质量是其各种核素相对原子质量与该核素在自然界里的丰度的乘积的加和。数学表达式为Ar＝A1×a1%＋A2×a2%＋……。
【例题】 某元素的一个原子形成的离子可表示为eq \a\vs4\al(eq \\al(b,a)Xn－)，下列说法正确的是( )
A.eq \a\vs4\al(eq \\al(b,a)Xn－)中含有的中子数为a＋b
B.eq \a\vs4\al(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
解析 A项，中子数＝质量数－质子数＝b－a，A项错误；B项，该微粒的核外电子数＝核内质子数＋所带负电荷数＝a＋n，B项错误；C项，X原子的质量数为b，C项错误；D项，原子质量的数值约为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常数值的比值，即一个X原子的质量约为eq \f(b,6.02×1023)g，故D项正确。
答案 D
变式训练 核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的n g氧化物中所含质子的物质的量是( )
A.eq \f(n,A＋16)(A－N＋8) mlB.eq \f(n,A＋16)(A－N＋10) ml
C．(A－N＋Z) mlD.eq \f(n,A)(A－N＋6) ml
解析 解决本题的关键在于理解摩尔质量、质量数概念并能灵活运用。化学变化中质子数、中子数均不变，故R2＋的质量数为A，中子数N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为A－N，二价R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16) g·ml－1，n g RO的物质的量为eq \f(n,16＋A) ml。1 ml RO中含质子(A－N＋8) ml，故n g RO中含质子为eq \f(n,16＋A)(A－N＋8) ml。故B、C、D错误，A正确。
答案 A
学习任务2 (核心素养)元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
一、知识要点
1．区别
2.联系
(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。
(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。
(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 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
[元素、核素、同位素、同素异形体的解题模型]
答案 B
三、对点训练
1．下列互为同位素的是( )
A．H2 D2 B．14N 14C
C．16O 17O D．金刚石 石墨
解析 同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符合。
答案 C
2．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
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－。
答案 B
3．下列说法不正确的是( )
①质子数相同的粒子一定是同一种元素 ②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子 ③电子数相同的粒子不一定是同种元素 ④一种元素不可以形成不同单质 ⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数
A．②④⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．①②③④⑤
解析 质子数相同，一种是分子而另一种是原子时，则不是同一种元素，如H2O、Ne，①错误；质子数相同、电子数也相同的两种微粒，电性、电量必然相同，不可能一种是分子，另一种是离子，②正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na＋、Ne均为10电子微粒，③正确；一种元素可以形成不同的单质，如O2、O3，金刚石、石墨，红磷、白磷等，④错误；由于绝大多数元素存在同位素，元素的相对原子质量不等于某同位素原子的相对原子质量，因此元素的相对原子质量取整数值也不一定是质量数，⑤错误。
答案 B
4．在11 g由D和18O组成的水中，所含的中子数为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A．NA B．2NA
C．6NA D．10NA
解析 该水的摩尔质量为22 g·ml－1，所以11 g该水中含有水分子0.5 ml，D原子的中子数为1，18O原子的中子数为10，所以11 g这种水中含有的中子数为6NA。
答案 C
5．在eq \\al(6,3)Li、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(24,12)Mg、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(14, 6)C中：
(1)________和________互为同位素。
(2)________和________质量数相等，但不能互称同位素。
解析 质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故eq \\al(6,3)Li与eq \\al(7,3)Li互为同位素；eq \\al(14, 7)N与eq \\al(14, 6)C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素。
答案 (1)eq \\al(6,3)Li eq \\al(7,3)Li (2)eq \\al(14, 7)N eq \\al(14, 6)C
[学 考 练]
1.eq \\al(131, )53I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中eq \\al(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eq \\al(131, )53I的叙述中错误的是( )
A.eq \\al(131, )53I的化学性质与eq \\al(127, )53I相同
B.eq \\al(131, )53I的原子序数为53
C.eq \\al(131, )53I的原子核外电子数为78
D.eq \\al(131, )53I的原子核内中子数多于质子数
答案 C
2．“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
解析 eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U是两种不同的元素，不属于同位素，A项不正确；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu的质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项正确；同素异形体的研究对象是单质，eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu为同种元素的两种核素，是同位素，而不是同素异形体，B项不正确；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U属于两种元素的核素，化学性质不同，C项不正确。
答案 D
3．有aXn＋和bYm－两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是( )
A．b－a＝n＋m B．a－b＝n－m
C．核电荷数Y＜X D．质子数Y＞X
解析 因为两种离子的电子层结构相同，即其核外电子数相同，且阴离子的核电荷数(或质子数)小于阳离子的核电荷数(或质子数)。由此可知：①a－n＝b＋m，a－b＝m＋n，A、B选项不正确；②a＞b，C正确，D不正确。
答案 C
4．已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为( )
A.eq \f(m（A－N）,A) mlB.eq \f(m（A－N＋2）,A) ml
C.eq \f(m（A－N－2）,A) mlD.eq \f(m（A＋N－2）,A) ml
解析 R2＋的核外电子数为(A－N－2)，m g R2＋的物质的量为eq \f(m g,A g·ml－1)＝eq \f(m,A) ml，m g R2＋中含有电子的物质的量为eq \f(m,A)(A－N－2)ml。
答案 C
5．我国研制出“全碳气凝胶”，其密度是0.16 g·cm－3，成为已知的最轻固态材料。对这种物质的认识正确的是( )
A．与石墨互为同素异形体
B．是碳元素的一种同位素原子
C．全部由12C构成
D．能溶于水
解析 “全碳气凝胶”应是碳的一种新单质。
答案 A
6．月球的土壤中吸附着大量的eq \\al(3,2)He，地球上氦元素则主要以eq \\al(4,2)He形式存在。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He的质量数为5
B.eq \\al(3,2)He和eq \\al(4,2)He互为同位素
C.eq \\al(4,2)He的中子数为4
D.eq \\al(3,2)He的核外电子数为3
解析 eq \\al(3,2)He的质量数为3，质子数为2，中子数为1；eq \\al(4,2)He的质量数为4，质子数为2，中子数为2。eq \\al(3,2)He与eq \\al(4,2)He是质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素，二者互为同位素。
答案 B
7．氢元素有三种核素H、D、T，氯元素有两种核素35Cl、37Cl。当用一种仪器分别测定10 000个氯化氢的相对分子质量，所得数值最多有多少种( )
A．2种 B．5种
C．6种 D．10 000种
解析 1H35Cl：36，1H37Cl：38，D35Cl：37，D37Cl：39，T35Cl：38，T37Cl：40，共有5种。
答案 B
8．下列说法正确的是( )
A．有H、D、T与16O、17O、18O构成的水分子的相对分子质量有18种
B．H2、D2、T2互为同素异形体
C．H2、D2、T2在相同条件下的密度比为1∶2∶3
D．氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于化学变化
解析 H、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O组成，构成的水分子共有6×3＝18种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的水分子的相对分子质量种数小于18，A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属于一种物质，B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比，为2∶4∶6＝1∶2∶3，C正确；氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于核反应，不是化学变化，D错误。
答案 C
9．设某元素原子核内的质子数为m，中子数为n，则下列论断正确的是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．这种元素的相对原子质量为m＋n
C．若12C原子的质量为Wg，该元素原子的质量为(m＋n)Wg
D．该元素原子核内中子的总质量小于质子的总质量
解析 解答此类题关键是掌握元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量概念的区别，不能混淆。元素的相对原子质量等于其各种核素的相对原子质量与它们在自然界里丰度的乘积之和。所给元素的其他核素不能确定，所以元素的相对原子质量就不能确定，因此，A项正确，B项错误；原子的相对原子质量等于该原子的质量与12C原子质量的eq \f(1,12)的比值，即Ar＝eq \f(m（原子）,\f(1,12)m（12C）)，若该原子的相对原子质量用质量数(m＋n)代替进行近似计算，那么，此原子的质量应为eq \f(1,12)(m＋n)W g，C项错误；原子的原子核中，质子数与中子数相对大小关系是不固定的，此题中中子的总质量与质子的总质量无法比较，D项错误。
答案 A
10．某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A.eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)mlB.eq \f(a,A)(A－N)ml
C.eq \f(a,A＋m)(A－N)mlD.eq \f(a,A)(A－N＋m)ml
解析 根据质子数＋中子数＝质量数，可知X的质子数为(A－N)，HmX的质量数为(m＋A)，则a g HmX中所含质子的物质的量为：eq \f(a,m＋A)(A－N＋m)ml，故选A。
答案 A
11．现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：
(1)它们分属________种元素，属于氢元素的核素有________种，属于铀元素的核素有________种。互为同位素的原子分别为________、________。
(2)质量数相等的粒子为________、________、________(可不填满、也可补充)。
解析 (1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素；1H和1H＋是同一种核素的不同粒子，1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为同位素；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也互为同位素。
(2)是为“质量数相等的粒子”，而非“质量数相等的原子”，否则“1H和1H＋”不能为答案。
答案 (1)7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U
(2)40K、40Ca 14N、14C 1H、1H＋
12．用eq \\al(A,Z)X表示原子：
(1)中性原子的中子数N＝________。
(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝________。
(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝________。
(4)12C16O2分子中的中子数N＝________。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为________。
解析 (1)根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系，得N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。(5)A2－所含电子数为m－x＋2，则n g A2－所含电子的物质的量为eq \f(n（m－x＋2）,m) ml。
答案 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)22 (5)eq \f(n（m－x＋2）,m) ml
[能 力 练]
13．据报道，某些花岗岩会产生氡(eq \\al(222, )86Rn)，从而对人体产生伤害。请回答：
(1)该原子的质量数是________，质子数是________，中子数是________。
(2)研究发现，镭能蜕变为eq \\al(222, )86Rn，故将eq \\al(222, )86Rn称为镭射气；钍能蜕变为eq \\al(220, )86Rn，故将eq \\al(220, )86Rn称为钍射气；锕能蜕变为eq \\al(219, )86Rn，故将eq \\al(219, )86Rn称为锕射气。eq \\al(222, )86Rn、eq \\al(220, )86Rn、eq \\al(219, )86Rn________。
A．属于同种元素 B．互为同位素
C．属于同种核素 D．属于同种原子
(3)由(2)知，________决定元素种类，________决定核素种类。
解析 (1)eq \\al(222, )86Rn的质量数是222，质子数是86，中子数是222－86＝136。(2)eq \\al(222, )86Rn、eq \\al(220, )86Rn、eq \\al(219, )86Rn的质子数相同，属于同种元素，但三者的中子数不同，故三者互为同位素。(3)质子数决定元素种类；质子数和中子数共同决定核素种类。
答案 (1)222 86 136 (2)AB (3)质子数 质子数和中子数
14．近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的eq \\al(45,26)Fe原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到这6个原子中有4个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题：
(1)eq \\al(45,26)Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。
(2)以下关于eq \\al(45,26)Fe的叙述正确的是________(填字母)。
A.eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe是两种核素
B．科学家获得了一种新元素
C.eq \\al(45,26)Fe的衰变不是化学变化
D．这种铁原子衰变放出两个质子后变成eq \\al(43,26)Fe
(3)某同学认为eq \\al(45,26)Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是________________________________________________________________。
解析 (1)eq \\al(45,26)Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，电子数＝质子数＝26。
(2)eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe的质子数相同，属同一元素Fe元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe元素不是一种新元素，eq \\al(45,26)Fe衰变放出两个质子后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质。
答案 (1)19 26 (2)AC
(3)eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe的核外电子排布相同，化学性质几乎完全相同
学业要求
核心素养对接
1.了解质量数的定义。
2.了解原子的表示方法。
3.知道元素、核素的概
通过原子结构的学习，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平。
原子符号
(eq \\al(A,Z)X)
原子名称
氢元素的原子核
质子数(Z)
中子数(N)
eq \\al(1,1)H
氕
1
0
eq \\al(2,1)H或D
氘
1
1
eq \\al(3,1)H或T
氚
1
2
名称
内容
项目
元素
核素
同位素
同素
异形体
本质
质子数相同的一类原子的总称
质子数相同、中子数相同的一类原子
质子数相同、中子数不同的核素
同种元素形成的不同单质
范畴
同类原子
原子
原子
单质
特性
只有种类，没有个数
化学反应中的最小微粒
化学性质几乎完全相同
元素相同、性质不同
决定因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素、结构
举例
H、C、O三种元素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、
eq \\al(3,1)H三种核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、
eq \\al(3,1)H互称同位素
O2与O3互为同素异形体
四者概念⇒提升学生宏观辨识与微观探析素养
四者区别⇒培养学生证据推理与模型认知素养
概念区别
元素：只需质子数相同的原子
核素：质子数、中子数均相同
同素异形体→相同元素、不同单质
具体思路
A.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H均为核素，H＋为离子，H2为分子
B.eq \\al(40,20)Ca、eq \\al(42,20)Ca为核素，石墨、金刚石为单质
C.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H为核素
D．决定化学性质的为核外电子排布
易错点
核素与单质易混，同位素与同素异形体易混
[知 识 梳 理]
知识点一 原子构成、质量数
图1是有关原子结构的发现史，通过本图我们可以知道人们对原子结构的认知是逐步深入的，图2是原子结构，结合本图完成下列知识点：
1．原子的构成
(1)构成
原子eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子（相对质量为1，带一个单位正电荷）,中子（相对质量为1，不带电荷）)),核外电子（带一个单位负电荷）))原子显电中性
(2)原子的表示方法
→元素符号，如eq \\al(37,17)Cl表示质量数为37、质子数为17的氯原子。
阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数
阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数
2．质量数
(1)质量数
质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加所得的数值即为质量数，用符号A表示。
(2)两个关系
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(质量关系)。
②原子序数＝核电荷数＝质子数＝核外电子数(数量关系)。
知识点二 核素、同位素
请结合上图氢元素的不同核素结构，完成下列知识点：
1．核素
(1)定义：具有相同数目的质子和相同数目的__中子__的一类原子。
(2)氢的三种核素
其他元素不同核素
Cl：37Cl 35Cl
C：12C 13C 14C
O：16O 17O 18O
2．同位素
(1)定义：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素；如eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H(D)、eq \\al(3,1)H(T)之间互称为同位素。
(2)特点：天然存在的同位素，相互间保持一定的比率。
(3)几种重要核素的用途：eq \\al(14, )6C在考古工作中用于测定文物的年代；eq \\al(235, 92)U是核反应堆的燃料；eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H用于制造氢弹；放射性同位素释放的射线用于金属制品探伤、疾病诊断和肿瘤治疗等。
微判断
(1)离子的核电荷数一定等于其核外电子数( )
(2)所有原子都由质子、中子和核外电子构成( )
(3)原子的种类多于元素的种类( )
(4)某种氯原子的中子数是18，则其质量数是35，核外电子数是17( )
(5)不同元素的核素的质量数一定不同( )
(6)eq \\al(14, 6)C和eq \\al(14, 7)N互为同位素( )
(7)eq \\al(235, 92)U与eq \\al(238, 92)U是同一种核素( )
(8)14C可用于文物的年代鉴定，14C与12C为同种单质( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×
微训练
1．科学家于2000年发现了第116号元素(Lv)。下列有关质量数为293的Lv原子的描述错误的是( )
A．质子数为116
B．中子数为177
C．电子数为116
D．该原子可表示为eq \\al(177,116)Lv
答案 D
2．在粒子NH3D＋中，电子数、质子数和中子数之比为( )
A．10∶7∶11 B．11∶11∶8
C．10∶11∶8 D．11∶8∶10
答案 C
3．下列8种化学符号：eq \\al(1,1)H2、eq \\al(2,1)H2、eq \\al(14, 6)C、eq \\al(6,3)Li、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(24,12)Mg。
(1)表示核素的符号共________种。
(2)互为同位素的是________和________。
(3)中子数相等，但质子数不相等的核素是________和__________。
解析 (1)eq \\al(1,1)H2、eq \\al(2,1)H2为分子不属于核素范畴。
(2)eq \\al(6,3)Li、eq \\al(7,3)Li的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素。
(3)eq \\al(23,11)Na和eq \\al(24,12)Mg的中子数相等，但质子数不同。
答案 (1)6 (2)eq \\al(6,3)Li eq \\al(7,3)Li (3)eq \\al(23,11)Na eq \\al(24,12)Mg
微思考
1．一种元素可以有多种核素，决定核素的微粒是什么？如何判断不同核素是否属于同位素？
提示 核电荷数(质子数)决定了元素种类，只有确定了质子数和中子数才能确定核素；同位素属于同种元素，其质子数一定相同，故不同核素中，质子数相同的核素属于同位素。
2．16O与18O互为同位素，O2与O3互为同素异形体，同位素与同素异形体有什么区别？
提示 (1)意义不同，同位素是指质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子之间的互称；而同素异形体是指同一种元素形成的不同单质。(2)所指对象不同，同位素指的是原子，而同素异形体指的是单质。
学习任务1 原子的构成
核素符号 eq \\al(A,Z)X，如eq \\al(6,3)Li、eq \\al(14, )7N、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(24,12)Mg、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(14, )6C
根据上面列举的核素符号，请完成下列讨论：
1．指出符号eq \\al(A,Z)eq \(X,\s\up6(＋c))eq \\al(d＋,e)中各“字母”的含义，如X表示X元素的元素符号：
A__________，Z__________，c__________，d________，e__________。
提示 X原子的质量数是A X原子的质子数是Z X元素的化合价是＋c价 一个X的离子带有d个单位正电荷 一个离子中含有X原子的个数是e
2．一个原子的质量为m g，一个eq \\al(12, 6)C原子的质量为n g，则该原子的相对原子质量是多少？
提示 eq \f(12m,n)
1．构成原子的粒子及相互关系
(1)构成原子的粒子
(2)有关粒子间的关系
①质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
②质子数＝核电荷数＝中性原子的核外电子数
③阳离子：质子数＝核外电子数＋电荷数
④阴离子：质子数＝核外电子数－电荷数
2．原子的质量数与原子的相对原子质量及元素的相对原子质量的关系
(1)区别
原子的相对原子质量，是指该原子的真实质量与eq \\al(12, )6C质量的eq \f(1,12)的比值，一般不是正整数；而原子的质量数是该原子内所有质子数和中子数的代数和，都是正整数。
(2)联系
如果忽略电子的质量，质子、中子的相对质量分别取其近似整数值，那么，原子的相对原子质量在数值上与原子的质量数相等。而元素的相对原子质量是其各种核素相对原子质量与该核素在自然界里的丰度的乘积的加和。数学表达式为Ar＝A1×a1%＋A2×a2%＋……。
【例题】 某元素的一个原子形成的离子可表示为eq \a\vs4\al(eq \\al(b,a)Xn－)，下列说法正确的是( )
A.eq \a\vs4\al(eq \\al(b,a)Xn－)中含有的中子数为a＋b
B.eq \a\vs4\al(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
解析 A项，中子数＝质量数－质子数＝b－a，A项错误；B项，该微粒的核外电子数＝核内质子数＋所带负电荷数＝a＋n，B项错误；C项，X原子的质量数为b，C项错误；D项，原子质量的数值约为原子的相对原子质量和阿伏加德罗常数值的比值，即一个X原子的质量约为eq \f(b,6.02×1023)g，故D项正确。
答案 D
变式训练 核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则它的n g氧化物中所含质子的物质的量是( )
A.eq \f(n,A＋16)(A－N＋8) mlB.eq \f(n,A＋16)(A－N＋10) ml
C．(A－N＋Z) mlD.eq \f(n,A)(A－N＋6) ml
解析 解决本题的关键在于理解摩尔质量、质量数概念并能灵活运用。化学变化中质子数、中子数均不变，故R2＋的质量数为A，中子数N，则R原子的质量数也为A，中子数也为N，故R原子的质子数为A－N，二价R2＋的氧化物为RO，摩尔质量为(A＋16) g·ml－1，n g RO的物质的量为eq \f(n,16＋A) ml。1 ml RO中含质子(A－N＋8) ml，故n g RO中含质子为eq \f(n,16＋A)(A－N＋8) ml。故B、C、D错误，A正确。
答案 A
学习任务2 (核心素养)元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
一、知识要点
1．区别
2.联系
(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。
(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。
(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。
二、核心素养
【素养解题】
[典例示范] 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
[元素、核素、同位素、同素异形体的解题模型]
答案 B
三、对点训练
1．下列互为同位素的是( )
A．H2 D2 B．14N 14C
C．16O 17O D．金刚石 石墨
解析 同位素是指质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符合。
答案 C
2．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
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－。
答案 B
3．下列说法不正确的是( )
①质子数相同的粒子一定是同一种元素 ②质子数相同且电子数也相同的两种粒子不可能一种是分子，另一种是离子 ③电子数相同的粒子不一定是同种元素 ④一种元素不可以形成不同单质 ⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数
A．②④⑤ B．①④⑤
C．②③④ D．①②③④⑤
解析 质子数相同，一种是分子而另一种是原子时，则不是同一种元素，如H2O、Ne，①错误；质子数相同、电子数也相同的两种微粒，电性、电量必然相同，不可能一种是分子，另一种是离子，②正确；电子数相同的粒子不一定是同种元素，如Na＋、Ne均为10电子微粒，③正确；一种元素可以形成不同的单质，如O2、O3，金刚石、石墨，红磷、白磷等，④错误；由于绝大多数元素存在同位素，元素的相对原子质量不等于某同位素原子的相对原子质量，因此元素的相对原子质量取整数值也不一定是质量数，⑤错误。
答案 B
4．在11 g由D和18O组成的水中，所含的中子数为(用NA表示阿伏加德罗常数的值)( )
A．NA B．2NA
C．6NA D．10NA
解析 该水的摩尔质量为22 g·ml－1，所以11 g该水中含有水分子0.5 ml，D原子的中子数为1，18O原子的中子数为10，所以11 g这种水中含有的中子数为6NA。
答案 C
5．在eq \\al(6,3)Li、eq \\al(14, 7)N、eq \\al(23,11)Na、eq \\al(24,12)Mg、eq \\al(7,3)Li、eq \\al(14, 6)C中：
(1)________和________互为同位素。
(2)________和________质量数相等，但不能互称同位素。
解析 质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故eq \\al(6,3)Li与eq \\al(7,3)Li互为同位素；eq \\al(14, 7)N与eq \\al(14, 6)C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素。
答案 (1)eq \\al(6,3)Li eq \\al(7,3)Li (2)eq \\al(14, 7)N eq \\al(14, 6)C
[学 考 练]
1.eq \\al(131, )53I是常规核裂变产物之一，可以通过测定大气或水中eq \\al(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eq \\al(131, )53I的叙述中错误的是( )
A.eq \\al(131, )53I的化学性质与eq \\al(127, )53I相同
B.eq \\al(131, )53I的原子序数为53
C.eq \\al(131, )53I的原子核外电子数为78
D.eq \\al(131, )53I的原子核内中子数多于质子数
答案 C
2．“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
解析 eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U是两种不同的元素，不属于同位素，A项不正确；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu的质子数相同，中子数不同，互为同位素，D项正确；同素异形体的研究对象是单质，eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(239, 94)Pu为同种元素的两种核素，是同位素，而不是同素异形体，B项不正确；eq \\al(238, 94)Pu与eq \\al(238, 92)U属于两种元素的核素，化学性质不同，C项不正确。
答案 D
3．有aXn＋和bYm－两种元素的简单离子，若它们的电子层结构相同，则下列关系正确的是( )
A．b－a＝n＋m B．a－b＝n－m
C．核电荷数Y＜X D．质子数Y＞X
解析 因为两种离子的电子层结构相同，即其核外电子数相同，且阴离子的核电荷数(或质子数)小于阳离子的核电荷数(或质子数)。由此可知：①a－n＝b＋m，a－b＝m＋n，A、B选项不正确；②a＞b，C正确，D不正确。
答案 C
4．已知R2＋核内共有N个中子，R的质量数为A，确定m g R2＋中含有电子的物质的量为( )
A.eq \f(m（A－N）,A) mlB.eq \f(m（A－N＋2）,A) ml
C.eq \f(m（A－N－2）,A) mlD.eq \f(m（A＋N－2）,A) ml
解析 R2＋的核外电子数为(A－N－2)，m g R2＋的物质的量为eq \f(m g,A g·ml－1)＝eq \f(m,A) ml，m g R2＋中含有电子的物质的量为eq \f(m,A)(A－N－2)ml。
答案 C
5．我国研制出“全碳气凝胶”，其密度是0.16 g·cm－3，成为已知的最轻固态材料。对这种物质的认识正确的是( )
A．与石墨互为同素异形体
B．是碳元素的一种同位素原子
C．全部由12C构成
D．能溶于水
解析 “全碳气凝胶”应是碳的一种新单质。
答案 A
6．月球的土壤中吸附着大量的eq \\al(3,2)He，地球上氦元素则主要以eq \\al(4,2)He形式存在。下列说法正确的是( )
A.eq \\al(3,2)He的质量数为5
B.eq \\al(3,2)He和eq \\al(4,2)He互为同位素
C.eq \\al(4,2)He的中子数为4
D.eq \\al(3,2)He的核外电子数为3
解析 eq \\al(3,2)He的质量数为3，质子数为2，中子数为1；eq \\al(4,2)He的质量数为4，质子数为2，中子数为2。eq \\al(3,2)He与eq \\al(4,2)He是质子数相同、中子数不同的同一种元素的不同核素，二者互为同位素。
答案 B
7．氢元素有三种核素H、D、T，氯元素有两种核素35Cl、37Cl。当用一种仪器分别测定10 000个氯化氢的相对分子质量，所得数值最多有多少种( )
A．2种 B．5种
C．6种 D．10 000种
解析 1H35Cl：36，1H37Cl：38，D35Cl：37，D37Cl：39，T35Cl：38，T37Cl：40，共有5种。
答案 B
8．下列说法正确的是( )
A．有H、D、T与16O、17O、18O构成的水分子的相对分子质量有18种
B．H2、D2、T2互为同素异形体
C．H2、D2、T2在相同条件下的密度比为1∶2∶3
D．氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于化学变化
解析 H、D、T组合H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O组成，构成的水分子共有6×3＝18种，但其中有相对分子质量相同的分子，故构成的水分子的相对分子质量种数小于18，A错误；H2、D2、T2均为氢气单质，属于一种物质，B错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体相对分子质量之比，为2∶4∶6＝1∶2∶3，C正确；氕、氘发生核聚变反应生成其他元素，属于核反应，不是化学变化，D错误。
答案 C
9．设某元素原子核内的质子数为m，中子数为n，则下列论断正确的是( )
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．这种元素的相对原子质量为m＋n
C．若12C原子的质量为Wg，该元素原子的质量为(m＋n)Wg
D．该元素原子核内中子的总质量小于质子的总质量
解析 解答此类题关键是掌握元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量概念的区别，不能混淆。元素的相对原子质量等于其各种核素的相对原子质量与它们在自然界里丰度的乘积之和。所给元素的其他核素不能确定，所以元素的相对原子质量就不能确定，因此，A项正确，B项错误；原子的相对原子质量等于该原子的质量与12C原子质量的eq \f(1,12)的比值，即Ar＝eq \f(m（原子）,\f(1,12)m（12C）)，若该原子的相对原子质量用质量数(m＋n)代替进行近似计算，那么，此原子的质量应为eq \f(1,12)(m＋n)W g，C项错误；原子的原子核中，质子数与中子数相对大小关系是不固定的，此题中中子的总质量与质子的总质量无法比较，D项错误。
答案 A
10．某元素的一种核素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子。在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A.eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)mlB.eq \f(a,A)(A－N)ml
C.eq \f(a,A＋m)(A－N)mlD.eq \f(a,A)(A－N＋m)ml
解析 根据质子数＋中子数＝质量数，可知X的质子数为(A－N)，HmX的质量数为(m＋A)，则a g HmX中所含质子的物质的量为：eq \f(a,m＋A)(A－N＋m)ml，故选A。
答案 A
11．现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C，请回答下列问题：
(1)它们分属________种元素，属于氢元素的核素有________种，属于铀元素的核素有________种。互为同位素的原子分别为________、________。
(2)质量数相等的粒子为________、________、________(可不填满、也可补充)。
解析 (1)本题列出的12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素；1H和1H＋是同一种核素的不同粒子，1H、2H、3H属于氢元素的3种不同核素，且互为同位素；234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也互为同位素。
(2)是为“质量数相等的粒子”，而非“质量数相等的原子”，否则“1H和1H＋”不能为答案。
答案 (1)7 3 3 1H、2H、3H 234U、235U、238U
(2)40K、40Ca 14N、14C 1H、1H＋
12．用eq \\al(A,Z)X表示原子：
(1)中性原子的中子数N＝________。
(2)AXn＋共有x个电子，则该阳离子的中子数N＝________。
(3)AXn－共有x个电子，则该阴离子的中子数N＝________。
(4)12C16O2分子中的中子数N＝________。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，则n g A2－所含电子的物质的量为________。
解析 (1)根据“质子数＋中子数＝质量数”的关系，得N＝A－Z。(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，则N＝A－x－n。(3)AXn－共有x个电子，中性原子X的电子数为x－n，则N＝A－x＋n。(4)12C16O2分子中的中子数为6＋8＋8＝22。(5)A2－所含电子数为m－x＋2，则n g A2－所含电子的物质的量为eq \f(n（m－x＋2）,m) ml。
答案 (1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)22 (5)eq \f(n（m－x＋2）,m) ml
[能 力 练]
13．据报道，某些花岗岩会产生氡(eq \\al(222, )86Rn)，从而对人体产生伤害。请回答：
(1)该原子的质量数是________，质子数是________，中子数是________。
(2)研究发现，镭能蜕变为eq \\al(222, )86Rn，故将eq \\al(222, )86Rn称为镭射气；钍能蜕变为eq \\al(220, )86Rn，故将eq \\al(220, )86Rn称为钍射气；锕能蜕变为eq \\al(219, )86Rn，故将eq \\al(219, )86Rn称为锕射气。eq \\al(222, )86Rn、eq \\al(220, )86Rn、eq \\al(219, )86Rn________。
A．属于同种元素 B．互为同位素
C．属于同种核素 D．属于同种原子
(3)由(2)知，________决定元素种类，________决定核素种类。
解析 (1)eq \\al(222, )86Rn的质量数是222，质子数是86，中子数是222－86＝136。(2)eq \\al(222, )86Rn、eq \\al(220, )86Rn、eq \\al(219, )86Rn的质子数相同，属于同种元素，但三者的中子数不同，故三者互为同位素。(3)质子数决定元素种类；质子数和中子数共同决定核素种类。
答案 (1)222 86 136 (2)AB (3)质子数 质子数和中子数
14．近年来，科学家通过粒子加速器进行了一周的实验，获得了6个非常罕见的eq \\al(45,26)Fe原子，接着，科学家又使用特制的测量仪器观测到这6个原子中有4个发生了衰变，这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式，即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题：
(1)eq \\al(45,26)Fe原子的核内中子数为________，该原子的核外电子数为________。
(2)以下关于eq \\al(45,26)Fe的叙述正确的是________(填字母)。
A.eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe是两种核素
B．科学家获得了一种新元素
C.eq \\al(45,26)Fe的衰变不是化学变化
D．这种铁原子衰变放出两个质子后变成eq \\al(43,26)Fe
(3)某同学认为eq \\al(45,26)Fe在一定条件下也可与氧气反应，他的判断依据是________________________________________________________________。
解析 (1)eq \\al(45,26)Fe的中子数＝质量数－质子数＝45－26＝19，电子数＝质子数＝26。
(2)eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe的质子数相同，属同一元素Fe元素，但中子数不同，是两种不同的核素；Fe元素不是一种新元素，eq \\al(45,26)Fe衰变放出两个质子后变为质子数为24的新原子，原子核发生了变化，不是化学变化，因为化学的范畴是在原子、分子水平上研究物质。
答案 (1)19 26 (2)AC
(3)eq \\al(45,26)Fe与eq \\al(56,26)Fe的核外电子排布相同，化学性质几乎完全相同
学业要求
核心素养对接
1.了解质量数的定义。
2.了解原子的表示方法。
3.知道元素、核素的概
通过原子结构的学习，提高学生宏观辨识与微观辨析的素养水平。
原子符号
(eq \\al(A,Z)X)
原子名称
氢元素的原子核
质子数(Z)
中子数(N)
eq \\al(1,1)H
氕
1
0
eq \\al(2,1)H或D
氘
1
1
eq \\al(3,1)H或T
氚
1
2
名称
内容
项目
元素
核素
同位素
同素
异形体
本质
质子数相同的一类原子的总称
质子数相同、中子数相同的一类原子
质子数相同、中子数不同的核素
同种元素形成的不同单质
范畴
同类原子
原子
原子
单质
特性
只有种类，没有个数
化学反应中的最小微粒
化学性质几乎完全相同
元素相同、性质不同
决定因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素、结构
举例
H、C、O三种元素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、
eq \\al(3,1)H三种核素
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、
eq \\al(3,1)H互称同位素
O2与O3互为同素异形体
四者概念⇒提升学生宏观辨识与微观探析素养
四者区别⇒培养学生证据推理与模型认知素养
概念区别
元素：只需质子数相同的原子
核素：质子数、中子数均相同
同素异形体→相同元素、不同单质
具体思路
A.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H均为核素，H＋为离子，H2为分子
B.eq \\al(40,20)Ca、eq \\al(42,20)Ca为核素，石墨、金刚石为单质
C.eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H为核素
D．决定化学性质的为核外电子排布
易错点
核素与单质易混，同位素与同素异形体易混
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