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鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质第1课时学案设计
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 原子结构与元素性质第1课时学案设计，共13页。学案主要包含了原子核，核素等内容，欢迎下载使用。
第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子核 核素
一、原子核
1．原子及构成微粒
原子 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子：带有一个单位正电荷,中子：不带电)),核外电子：带有一个单位负电荷))
对于一个确定的原子存在关系：
核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．质量数
3．原子的表示方法
一般用符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X表示，字母表示意义如下：
eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(表示质量数——A,表示质子数——Z)) eq \a\vs4\al(X)——表示元素符号
如 eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。
微点拨：(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)同种元素的原子与其相应离子的质量数相等，如23Na与23Na＋。
二、核素
1．核素
具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。
2．同位素
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。
如氢元素的三种核素
到目前为止，人类发现的元素有118种，能否说发现的原子有118种？为什么？
提示：不能。因为很多元素存在同位素。
3．几种重要的核素
(1)制造氢弹的原料为 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H、 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H。
(2)核反应堆的燃料是 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92))U。
(3)作为相对原子质量和阿伏加德罗常数测定用的标准原子为 eq \\al(\s\up1(12),\s\d1(6))C。
微点拨：同位素的两个特点
(1)相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
(2)天然存在的某种元素，不论是化合态还是游离态，各种同位素在自然界里丰度一般是不变的。
4．元素的相对原子质量
元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。
如氯元素有两种核素： eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(17))Cl，相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%； eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。故氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。
微点拨：近似相对原子质量
(1)核素的近似相对原子质量就是核素的质量数。
(2)元素的近似相对原子质量就是按照该元素各种核素的质量数和各种核素原子在自然界中的丰度算出的平均值。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)有些元素有多种核素，有些元素只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。( )
(2)核聚变如 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。( )
(3)O2和O3、红磷和白磷均互称同位素。( )
(4)同位素原子的物理、化学性质均完全相同。( )
(5)40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等。( )
(6) eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6))C、 eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 6))C、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C是不同的核素。( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．下列说法错误的是 ( )
A． eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒
B． eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(20))Ca和 eq \\al(\s\up1(42),\s\d1(20))Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
C． eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H和 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H是不同的两种核素
D． eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6))C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
B [金刚石、石墨属于单质。]
3．某金属原子的符号为 eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H，该原子核内的中子数与核外电子数之差为 ( )
A．32 B．67
C．99 D．166
A [由题意可知， eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H核外电子数等于核电荷数为67，原子核内的中子数为166－67＝99， eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H核内的中子数与核外电子数之差为99－67＝32，A项正确。]
构成原子的微粒之间的关系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
碘131是元素碘的一种放射性同位素，为人工放射性核素(核裂变产物)，符号为131I，半衰期为8.3天。正常情况下自然界是不会存在的。在核医学中，碘131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病治疗外，还可用来标记许多化合物，供体内或体外诊断疾病用。如碘131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。
根据以上材料，回答下列问题：
(1)碘131原子的质量数、质子数、中子数各是多少？(证据推理与模型认知)
提示：碘131原子的质量数为131，由于碘元素是53号元素，故质子数为53，中子数为131－53＝78。
(2)碘129(129I)主要来源于宇生放射性核素，它的核内中子数与质子数的差值是多少？(宏观辨识与微观探析)
提示：129I，其中子数为129－53＝76，则中子数和质子数的差值为76－53＝23。
(3)若用z表示131I－的质子数，－n表示131I－所带电荷，m表示其核外电子数，则m、n、z之间是什么关系？
提示：m＝z＋n。
1．质量关系
(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子的相对原子质量近似等于质量数。
2．电性关系
关于原子构成的几个易错点
(1)原子中一定含有质子，但不一定含有中子，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同，但是原子的质量数一般近似等于该原子相对原子质量数值的整数部分。
(3)对离子进行电子数与质子数换算时应该注意阳离子和阴离子的区别。
【例1】 某元素一种核素的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是( )
A．该元素的相对原子质量为(m＋n)
B．这种元素的原子序数为n
C．W g此原子的物质的量约为 eq \f(W,m＋n) ml
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
C [该核素的质量数为m＋n，A项错误；这种元素的原子序数为m，B项错误；该同位素原子的摩尔质量约为(m＋n)g·ml－1，所以W g该原子的物质的量约为 eq \f(W,m＋n) ml，C项正确；题给核素的质子的总质量和中子的总质量的相对大小无法确定，D项错误。]
相对原子质量与近似相对原子质量
(1)原子(核素)的相对原子质量。
以一个12C原子质量的 eq \f(1,12)作为标准，其他原子的质量与12C原子质量的 eq \f(1,12)的比值，即为该原子(核素)的相对原子质量。
(2)原子(核素)的近似相对原子质量＝质量数。
(3)元素的相对原子质量是各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里丰度的乘积之和。
1．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互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1H eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(2))O与D eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O的相对分子质量相同
C [氘(D)是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A项、B项正确；由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体，H2O、D2O均为化合物，C项错误；1H eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(2))O与D eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O的相对分子质量均为20，D项正确。]
2．已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n。该化合物中一个R微粒的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素的原子符号是( )
A． eq \\al(\s\up1(b＋m＋n),\s\d1( a＋m))R B． eq \\al(\s\up1(b＋a＋n),\s\d1( a＋n))R
C． eq \\al(\s\up1(a－m＋b),\s\d1( a－m))R D． eq \\al(\s\up1(b＋a),\s\d1( a))R
C [在化合物AmRn中，A的化合价为＋n，则R的化合价为－m，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数为a，则R元素的原子核内质子数为a－m，由于质量数＝质子数＋中子数，所以其质量数为a－m＋b，原子符号可表示为 eq \\al(\s\up1(a－m＋b),\s\d1( a－m))R，C正确。]
3．已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R2＋所含电子的物质的量是( )
A． eq \f(m－n－2,w·m) ml B． eq \f(w（m－n）,n) ml
C． eq \f(w,m)(m－n－2)ml D． eq \f(w,m)(m－n＋2)ml
C [已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则R的质子数是m－n，所以该阳离子核外电子数是m－n－2，所以w g R2＋所含电子的物质的量是 eq \f(w,m)(m－n－2)ml，C正确。]
元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的遗迹。博物馆300多平方米的展厅里，陈列着原址发掘出土的石砧、石锤、石片，还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具。再现25 000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。
(1)“25 000年”是利用什么微粒测量出来的？
提示：14C。是通过测定遗迹里的放射性同位素14C的衰变程度来推断出来的。
(2)14C60和12C70互为同位素吗？
提示：不是同位素。两者属于碳元素的同素异形体。
1．区别
2.联系
eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，就是同一种核素；Z相同、A不同的互为同位素；Z不同的不论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。
【例2】 (双选)下列说法正确的是( )
A．由H、D、T与16O、17O、18O相互结合为水，可得18种水分子，相对分子质量不同的水分子种数为8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．氘、氚发生核聚变成为其他元素，不属于化学变化
CD [H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O构成水分子，共有6×3＝18种，相对分子质量介于18～24之间，共有7种，A项错误；H2、D2、T2均为氢气单质，化学性质相同属于化学范围内的同一种物质，B项错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体的相对分子质量之比，即三者的密度之比为2∶4∶6＝1∶2∶3，C项正确；氘、氚发生的核聚变属于核反应，不是化学变化，D项正确。]
1．医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下，它可以通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关叙述中，正确的是 ( )
A．14C与12C的性质完全不同
B．14C与14N含有的中子数相同
C．14C60与12C60互为同位素
D．14C与12C、13C互为同位素
D [A项，14C与12C的化学性质相同，错误；B项，14C与14N含有的中子数分别为8、7，错误；C项，14C60与12C60均为单质，不互为同位素，错误；D项，14C与12C、13C为碳元素的三种核素，互为同位素，正确。]
2．“玉兔”号月球车用 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu作为热源材料，下列关于 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu的说法正确的是 ( )
A． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U互为同位素
B． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu互为同素异形体
C． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U具有完全相同的化学性质
D． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu具有相同的最外层电子数
D [质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U的质子数不同，不互为同位素，故A错误；同种元素形成的不同单质互为同素异形体， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu均为原子，不互为同素异形体，故B错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U的质子数不同，属于不同的元素，其化学性质不同，故C错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 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，故D正确。]
3．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是( )
A．O4和O2互为同位素
B．O4转化为O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8
D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数
D [O4和O2是由氧元素组成的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体应含有相同的分子数，D正确。]
钋是一种银白色金属，能在黑暗中发光，由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥青铀矿中发现，为了纪念居里夫人的祖国波兰(Plska)，两人对这种元素命名为钋，是世界上最毒的物质之一。目前发现了25种P的同位素，它们的质量数由192至218。 eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( 84))P是当中显著的一种同位素，具有放射性，半衰期只有138天。
(1) eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( 84))P的中子数与质子数之差是多少？
提示：42。
(2)210P与209P的物理、化学性质均相同吗？
提示：物理性质有差异，化学性质相同。
(3)“由 eq \\al(\s\up1(209),\s\d1( 84))P可推知钋元素的相对原子质量约为209”这种说法对吗？为什么？
提示：不对。 eq \\al(\s\up1(209),\s\d1( 84))P的质量数为209，其相对原子质量约为209，但钋元素有很多种同位素，元素的相对原子质量是按
照各同位素在自然界中的丰度计算出的平均值，它们的意义不相同。
通过本情境素材中同位素的原子结构辨识，性质比较及原子、元素的相对原子质量辨析，提升了学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养，加深了对事物的辨别能力。
1. eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 7))N是常用于医学PET显像的一种核素，这里的“13”是指该原子的( )
A．质子数 B．电子数
C．中子数 D．质量数
D [符号的左下角表示质子数、左上角表示质量数，则 eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 7))N中7为该核素的质子数，13为该核素的质量数，D正确。]
2. eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra可用于辐照治疗癌症，下列关于 eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra说法正确的是( )
A．核电荷数为138 B．核外电子数为226
C．中子数为50 D．与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 88))Ra互为同位素
D [ eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra核电荷数应为88，A错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra核外电子数应为88，B错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra中子数应为236－88＝148，C错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 88))Ra互为同位素，D正确。]
3．据测，哈雷彗星上碳的两种同位素12C和13C的原子个数之比为65∶1，而地球上12C和13C的原子个数之比为89∶1。地球上碳元素的相对原子质量是12.011，那么哈雷彗星上碳元素的相对原子质量应是( )
A．12.000 B．12.009
C．12.015 D．12.005
C [地球上12C和13C的原子个数比为89∶1，地球上碳元素的相对原子质量为12.011，而哈雷彗星上12C和13C的原子个数比为65∶1，即哈雷彗星上12C的百分含量小于地球上12C的百分含量，13C的百分含量大于地球上13C的百分含量，因此哈雷彗星上碳元素的相对原子质量大于12.011，C正确。]
4．(素养题)据国外媒体报道，“火星快车”号和“金星快车”号探测器分别在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的气态化合物。这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被成倍地放大，而且可能会在火星上也诱发温室效应。该化合物的化学式为16OC18O。下列说法正确的是 ( )
A．相同条件下，16OC18O与16OC16O的密度相同
B．16OC18O与16OC16O互为同位素
C．16OC18O与Na eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O2反应生成的氧气中没有18O
D．16OC18O与16OC16O的化学性质不同
C [A项，同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，由于16OC18O与16OC16O的相对分子质量不同，故二者的密度不同，错误；B项，质子数相同、中子数不同的原子互为同位素，16OC18O与16OC16O为化合物，不互为同位素，错误；C项，在Na2O2与CO2的反应中，产物氧气中的氧原子来自过氧化钠，故16OC18O与Na eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O2反应生成的氧气中没有18O，均为16O，正确；D项，16OC18O与16OC16O的组成元素完全相同且结构相同，属于同种物质，化学性质相同，错误。]
5．某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，则在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A． eq \f(a,A)(A－N)ml B． eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)ml
C． eq \f(a,A＋m)(A－N)ml D． eq \f(a,A)(A－N＋m)ml
B [根据题意知X原子的质子数为A－N，1个HmX分子中所含质子数为m＋(A－N)，则a g HmX中所含质子的物质的量为 eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)ml，B正确。]发 展 目 标
体 系 构 建
1.认识原子结构，能知道符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X中各字母的含义，能正确理解质子、中子、电子、质量数之间的关系。
2.能从宏观和微观相结合的视角认识元素、核素、同位素的含义。
3.通过了解同位素的应用，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。
eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H
eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H
eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H
俗称
－
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
微粒
等量关系
不等量关系
原子
质子数＝核外电子数
－
阳离子
核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数
质子数>核外电子数
阴离子
核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数
质子数<核外电子数
第1节 原子结构与元素性质
第1课时 原子核 核素
一、原子核
1．原子及构成微粒
原子 eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子：带有一个单位正电荷,中子：不带电)),核外电子：带有一个单位负电荷))
对于一个确定的原子存在关系：
核电荷数＝质子数＝核外电子数。
2．质量数
3．原子的表示方法
一般用符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X表示，字母表示意义如下：
eq \b\lc\ (\a\vs4\al\c1(表示质量数——A,表示质子数——Z)) eq \a\vs4\al(X)——表示元素符号
如 eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。
微点拨：(1)原子中不一定含有中子，且中子数不一定等于质子数，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)同种元素的原子与其相应离子的质量数相等，如23Na与23Na＋。
二、核素
1．核素
具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子。
2．同位素
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。
如氢元素的三种核素
到目前为止，人类发现的元素有118种，能否说发现的原子有118种？为什么？
提示：不能。因为很多元素存在同位素。
3．几种重要的核素
(1)制造氢弹的原料为 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H、 eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H。
(2)核反应堆的燃料是 eq \\al(\s\up1(235),\s\d1(92))U。
(3)作为相对原子质量和阿伏加德罗常数测定用的标准原子为 eq \\al(\s\up1(12),\s\d1(6))C。
微点拨：同位素的两个特点
(1)相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。
(2)天然存在的某种元素，不论是化合态还是游离态，各种同位素在自然界里丰度一般是不变的。
4．元素的相对原子质量
元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里的丰度的乘积之和。
如氯元素有两种核素： eq \\al(\s\up1(35),\s\d1(17))Cl，相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%； eq \\al(\s\up1(37),\s\d1(17))Cl，相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%。故氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。
微点拨：近似相对原子质量
(1)核素的近似相对原子质量就是核素的质量数。
(2)元素的近似相对原子质量就是按照该元素各种核素的质量数和各种核素原子在自然界中的丰度算出的平均值。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)有些元素有多种核素，有些元素只有一种核素，有多少种核素就有多少种原子。( )
(2)核聚变如 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H＋ eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H―→ eq \\al(\s\up1(4),\s\d1(2))He＋ eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(0))n，因为有新微粒生成，所以该变化是化学变化。( )
(3)O2和O3、红磷和白磷均互称同位素。( )
(4)同位素原子的物理、化学性质均完全相同。( )
(5)40K和40Ca原子中的质子数和中子数都相等。( )
(6) eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6))C、 eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 6))C、 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C是不同的核素。( )
[答案] (1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．下列说法错误的是 ( )
A． eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H、 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H、H＋和H2是氢元素的四种不同微粒
B． eq \\al(\s\up1(40),\s\d1(20))Ca和 eq \\al(\s\up1(42),\s\d1(20))Ca、金刚石和石墨分别互为同位素
C． eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H和 eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H是不同的两种核素
D． eq \\al(\s\up1(12),\s\d1( 6))C和 eq \\al(\s\up1(14),\s\d1( 6))C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎相同
B [金刚石、石墨属于单质。]
3．某金属原子的符号为 eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H，该原子核内的中子数与核外电子数之差为 ( )
A．32 B．67
C．99 D．166
A [由题意可知， eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H核外电子数等于核电荷数为67，原子核内的中子数为166－67＝99， eq \\al(\s\up1(166),\s\d1( 67))H核内的中子数与核外电子数之差为99－67＝32，A项正确。]
构成原子的微粒之间的关系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
碘131是元素碘的一种放射性同位素，为人工放射性核素(核裂变产物)，符号为131I，半衰期为8.3天。正常情况下自然界是不会存在的。在核医学中，碘131除了以NaI溶液的形式直接用于甲状腺功能检查和甲状腺疾病治疗外，还可用来标记许多化合物，供体内或体外诊断疾病用。如碘131标记的玫瑰红钠盐和马尿酸钠就是常用的肝、胆和肾等的扫描显像剂。
根据以上材料，回答下列问题：
(1)碘131原子的质量数、质子数、中子数各是多少？(证据推理与模型认知)
提示：碘131原子的质量数为131，由于碘元素是53号元素，故质子数为53，中子数为131－53＝78。
(2)碘129(129I)主要来源于宇生放射性核素，它的核内中子数与质子数的差值是多少？(宏观辨识与微观探析)
提示：129I，其中子数为129－53＝76，则中子数和质子数的差值为76－53＝23。
(3)若用z表示131I－的质子数，－n表示131I－所带电荷，m表示其核外电子数，则m、n、z之间是什么关系？
提示：m＝z＋n。
1．质量关系
(1)质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。
(2)原子的相对原子质量近似等于质量数。
2．电性关系
关于原子构成的几个易错点
(1)原子中一定含有质子，但不一定含有中子，如 eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H。
(2)原子的质量数和相对原子质量的含义不同，但是原子的质量数一般近似等于该原子相对原子质量数值的整数部分。
(3)对离子进行电子数与质子数换算时应该注意阳离子和阴离子的区别。
【例1】 某元素一种核素的质子数为m，中子数为n，则下述论断正确的是( )
A．该元素的相对原子质量为(m＋n)
B．这种元素的原子序数为n
C．W g此原子的物质的量约为 eq \f(W,m＋n) ml
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
C [该核素的质量数为m＋n，A项错误；这种元素的原子序数为m，B项错误；该同位素原子的摩尔质量约为(m＋n)g·ml－1，所以W g该原子的物质的量约为 eq \f(W,m＋n) ml，C项正确；题给核素的质子的总质量和中子的总质量的相对大小无法确定，D项错误。]
相对原子质量与近似相对原子质量
(1)原子(核素)的相对原子质量。
以一个12C原子质量的 eq \f(1,12)作为标准，其他原子的质量与12C原子质量的 eq \f(1,12)的比值，即为该原子(核素)的相对原子质量。
(2)原子(核素)的近似相对原子质量＝质量数。
(3)元素的相对原子质量是各种核素的相对原子质量分别与各种核素在自然界里丰度的乘积之和。
1．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互称同位素
C．H2O与D2O互称同素异形体
D．1H eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(2))O与D eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O的相对分子质量相同
C [氘(D)是氢元素的一种核素，含有一个质子、一个中子和一个电子，与1H互为同位素，A项、B项正确；由同种元素形成的不同单质之间互称为同素异形体，H2O、D2O均为化合物，C项错误；1H eq \\al(\s\up1(18),\s\d1(2))O与D eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O的相对分子质量均为20，D项正确。]
2．已知R元素的某种同位素能形成化合物AmRn，其中A的化合价为＋n。该化合物中一个R微粒的核外电子数为a，核内中子数为b，则该同位素的原子符号是( )
A． eq \\al(\s\up1(b＋m＋n),\s\d1( a＋m))R B． eq \\al(\s\up1(b＋a＋n),\s\d1( a＋n))R
C． eq \\al(\s\up1(a－m＋b),\s\d1( a－m))R D． eq \\al(\s\up1(b＋a),\s\d1( a))R
C [在化合物AmRn中，A的化合价为＋n，则R的化合价为－m，其离子符号为Rm－，已知一个Rm－的核外电子数为a，则R元素的原子核内质子数为a－m，由于质量数＝质子数＋中子数，所以其质量数为a－m＋b，原子符号可表示为 eq \\al(\s\up1(a－m＋b),\s\d1( a－m))R，C正确。]
3．已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则w g R2＋所含电子的物质的量是( )
A． eq \f(m－n－2,w·m) ml B． eq \f(w（m－n）,n) ml
C． eq \f(w,m)(m－n－2)ml D． eq \f(w,m)(m－n＋2)ml
C [已知阳离子R2＋的原子核内有n个中子，R原子的质量数为m，则R的质子数是m－n，所以该阳离子核外电子数是m－n－2，所以w g R2＋所含电子的物质的量是 eq \f(w,m)(m－n－2)ml，C正确。]
元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系
(素养养成——宏观辨识与微观探析)
北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的遗迹。博物馆300多平方米的展厅里，陈列着原址发掘出土的石砧、石锤、石片，还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具。再现25 000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。
(1)“25 000年”是利用什么微粒测量出来的？
提示：14C。是通过测定遗迹里的放射性同位素14C的衰变程度来推断出来的。
(2)14C60和12C70互为同位素吗？
提示：不是同位素。两者属于碳元素的同素异形体。
1．区别
2.联系
eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，就是同一种核素；Z相同、A不同的互为同位素；Z不同的不论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。
【例2】 (双选)下列说法正确的是( )
A．由H、D、T与16O、17O、18O相互结合为水，可得18种水分子，相对分子质量不同的水分子种数为8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．氘、氚发生核聚变成为其他元素，不属于化学变化
CD [H、D、T组合有H2、D2、T2、HD、HT、DT共6种，分别与16O、17O、18O构成水分子，共有6×3＝18种，相对分子质量介于18～24之间，共有7种，A项错误；H2、D2、T2均为氢气单质，化学性质相同属于化学范围内的同一种物质，B项错误；H2、D2、T2在相同条件下的密度比等于气体的相对分子质量之比，即三者的密度之比为2∶4∶6＝1∶2∶3，C项正确；氘、氚发生的核聚变属于核反应，不是化学变化，D项正确。]
1．医学界通过用14C标记的C60发现一种C60的羧酸衍生物，在特定条件下，它可以通过断裂DNA杀死细胞，从而抑制艾滋病毒的繁殖。下列有关叙述中，正确的是 ( )
A．14C与12C的性质完全不同
B．14C与14N含有的中子数相同
C．14C60与12C60互为同位素
D．14C与12C、13C互为同位素
D [A项，14C与12C的化学性质相同，错误；B项，14C与14N含有的中子数分别为8、7，错误；C项，14C60与12C60均为单质，不互为同位素，错误；D项，14C与12C、13C为碳元素的三种核素，互为同位素，正确。]
2．“玉兔”号月球车用 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu作为热源材料，下列关于 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu的说法正确的是 ( )
A． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U互为同位素
B． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu互为同素异形体
C． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U具有完全相同的化学性质
D． eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu具有相同的最外层电子数
D [质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U的质子数不同，不互为同位素，故A错误；同种元素形成的不同单质互为同素异形体， eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 94))Pu均为原子，不互为同素异形体，故B错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 92))U的质子数不同，属于不同的元素，其化学性质不同，故C错误； eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 94))Pu与 eq \\al(\s\up1(239),\s\d1( 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，故D正确。]
3．意大利科学家使用普通氧分子和带正电荷的氧离子制造出了由4个氧原子构成的氧分子O4，下列说法正确的是( )
A．O4和O2互为同位素
B．O4转化为O2是物理变化
C．18O是氧元素的一种核素，它的中子数是8
D．同温同压下，等体积的O4气体和O2气体含有相同的分子数
D [O4和O2是由氧元素组成的两种单质，互为同素异形体，A错误；O4转化为O2是化学变化，B错误；18O是氧元素的一种核素，它的中子数是18－8＝10，C错误；依据阿伏加德罗定律，同温同压下，等体积的O4气体和O2气体应含有相同的分子数，D正确。]
钋是一种银白色金属，能在黑暗中发光，由著名科学家居里夫人与丈夫皮埃尔·居里于1898年在沥青铀矿中发现，为了纪念居里夫人的祖国波兰(Plska)，两人对这种元素命名为钋，是世界上最毒的物质之一。目前发现了25种P的同位素，它们的质量数由192至218。 eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( 84))P是当中显著的一种同位素，具有放射性，半衰期只有138天。
(1) eq \\al(\s\up1(210),\s\d1( 84))P的中子数与质子数之差是多少？
提示：42。
(2)210P与209P的物理、化学性质均相同吗？
提示：物理性质有差异，化学性质相同。
(3)“由 eq \\al(\s\up1(209),\s\d1( 84))P可推知钋元素的相对原子质量约为209”这种说法对吗？为什么？
提示：不对。 eq \\al(\s\up1(209),\s\d1( 84))P的质量数为209，其相对原子质量约为209，但钋元素有很多种同位素，元素的相对原子质量是按
照各同位素在自然界中的丰度计算出的平均值，它们的意义不相同。
通过本情境素材中同位素的原子结构辨识，性质比较及原子、元素的相对原子质量辨析，提升了学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养，加深了对事物的辨别能力。
1. eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 7))N是常用于医学PET显像的一种核素，这里的“13”是指该原子的( )
A．质子数 B．电子数
C．中子数 D．质量数
D [符号的左下角表示质子数、左上角表示质量数，则 eq \\al(\s\up1(13),\s\d1( 7))N中7为该核素的质子数，13为该核素的质量数，D正确。]
2. eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra可用于辐照治疗癌症，下列关于 eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra说法正确的是( )
A．核电荷数为138 B．核外电子数为226
C．中子数为50 D．与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 88))Ra互为同位素
D [ eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra核电荷数应为88，A错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra核外电子数应为88，B错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra中子数应为236－88＝148，C错误； eq \\al(\s\up1(236),\s\d1( 88))Ra与 eq \\al(\s\up1(238),\s\d1( 88))Ra互为同位素，D正确。]
3．据测，哈雷彗星上碳的两种同位素12C和13C的原子个数之比为65∶1，而地球上12C和13C的原子个数之比为89∶1。地球上碳元素的相对原子质量是12.011，那么哈雷彗星上碳元素的相对原子质量应是( )
A．12.000 B．12.009
C．12.015 D．12.005
C [地球上12C和13C的原子个数比为89∶1，地球上碳元素的相对原子质量为12.011，而哈雷彗星上12C和13C的原子个数比为65∶1，即哈雷彗星上12C的百分含量小于地球上12C的百分含量，13C的百分含量大于地球上13C的百分含量，因此哈雷彗星上碳元素的相对原子质量大于12.011，C正确。]
4．(素养题)据国外媒体报道，“火星快车”号和“金星快车”号探测器分别在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的气态化合物。这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被成倍地放大，而且可能会在火星上也诱发温室效应。该化合物的化学式为16OC18O。下列说法正确的是 ( )
A．相同条件下，16OC18O与16OC16O的密度相同
B．16OC18O与16OC16O互为同位素
C．16OC18O与Na eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O2反应生成的氧气中没有18O
D．16OC18O与16OC16O的化学性质不同
C [A项，同温同压下，气体的密度之比等于相对分子质量之比，由于16OC18O与16OC16O的相对分子质量不同，故二者的密度不同，错误；B项，质子数相同、中子数不同的原子互为同位素，16OC18O与16OC16O为化合物，不互为同位素，错误；C项，在Na2O2与CO2的反应中，产物氧气中的氧原子来自过氧化钠，故16OC18O与Na eq \\al(\s\up1(16),\s\d1(2))O2反应生成的氧气中没有18O，均为16O，正确；D项，16OC18O与16OC16O的组成元素完全相同且结构相同，属于同种物质，化学性质相同，错误。]
5．某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H原子组成HmX分子，则在a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A． eq \f(a,A)(A－N)ml B． eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)ml
C． eq \f(a,A＋m)(A－N)ml D． eq \f(a,A)(A－N＋m)ml
B [根据题意知X原子的质子数为A－N，1个HmX分子中所含质子数为m＋(A－N)，则a g HmX中所含质子的物质的量为 eq \f(a,A＋m)(A－N＋m)ml，B正确。]发 展 目 标
体 系 构 建
1.认识原子结构，能知道符号 eq \\al(\s\up1(A),\s\d1(Z))X中各字母的含义，能正确理解质子、中子、电子、质量数之间的关系。
2.能从宏观和微观相结合的视角认识元素、核素、同位素的含义。
3.通过了解同位素的应用，培养“科学态度与社会责任”的学科素养。
eq \\al(\s\up1(1),\s\d1(1))H
eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1))H
eq \\al(\s\up1(3),\s\d1(1))H
俗称
－
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
微粒
等量关系
不等量关系
原子
质子数＝核外电子数
－
阳离子
核外电子数＝质子数－阳离子所带电荷数
质子数>核外电子数
阴离子
核外电子数＝质子数＋阴离子所带电荷数
质子数<核外电子数
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