資源簡介

1.1 課時1　原子核　核素
【學習目標】
1.認識原子結構,能知道符號X中各字母的含義,能正確理解質子、中子、電子、質量數之間的關系。
2.能從宏觀和微觀相結合的視角認識元素、核素、同位素的含義。
3.通過了解同位素的應用,培養“科學態度與社會責任”的學科素養。
【自主預習】
一、原子核
1.原子及構成微粒
原子
對于一個確定的原子存在關系:
核電荷數=　　　　=核外　　　。
2.質量數
3.原子的表示方法
一般用符號X表示,字母表示意義如下:
X——表示　　　　　
如Cl表示　　　　為37、　　　 為17、中子數為　　　　的氯原子。
【微點撥】
(1)原子中不一定含有中子,且中子數不一定等于質子數,如H。
(2)同種元素的原子與其相應離子的質量數相等,如23Na與23Na+。
二、核素
1.核素
具有一定數目的　　　　和一定數目的　　　　的一類原子。
2.同位素
　　　　相同而　　　　不同的同一種元素的不同核素互為同位素。
如氫元素的三種核素
H H H
俗稱 — 重氫 超重氫
符號 　　 　　 　　
質子數 1 1 1
中子數 　　 1 　　
【微思考】到目前為止,人類發現的元素有118種,能否說發現的原子有118種 為什么
【答案】不能。因為很多元素存在同位素。
3.幾種重要的核素
(1)制造氫彈的原料為　　　　、　　　　。
(2)核反應堆的燃料是　　　　。
(3)作為相對原子質量和阿伏加德羅常數測定用的標準原子為C。
【微點撥】
同位素的兩個特點
(1)相同存在形態的同位素,化學性質幾乎完全相同,物理性質不同。
(2)天然存在的某種元素,不論是化合態還是游離態,各種同位素在自然界里的豐度一般是不變的。
4.元素的相對原子質量
元素的相對原子質量是其各種核素的　　　　　　分別與各種核素在自然界里的　　　　的乘積之和。
如氯元素有兩種核素Cl,相對原子質量為34.97,其豐度為75.77%Cl,相對原子質量為36.97,其豐度為24.23%。故氯元素的相對原子質量為34.97×75.77%+36.97×24.23%≈35.45。
【微點撥】
近似相對原子質量
(1)核素的近似相對原子質量就是核素的質量數。
(2)元素的近似相對原子質量就是按照該元素各種核素的質量數和各種核素原子在自然界中的豐度算出的平均值。
【答案】一、1.中子　質子數　電子數
2.質子數　中子數
3.質量數　質子數　元素符號　質量數　質子數　20
二、1.質子　中子
2.質子數　中子數　H　D　T　0　2
3.(1HH　(2U　4.相對原子質量　豐度
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)
(1)有些元素有多種核素,有些元素只有一種核素,有多少種核素就有多少種原子。 (　　)
(2)核聚變如HHHen,因為有新微粒生成,所以該變化是化學變化。 (　　)
(3)O2和O3、紅磷和白磷均互稱同位素。 (　　)
(4)同位素原子的物理、化學性質均完全相同。 (　　)
(5)40K和40Ca原子中的質子數和中子數都相等。 (　　)
(6CCC是碳元素的不同核素。 (　　)
【答案】(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√
2.生物體在生命存續期間保留的一種碳原子——C-14會在其死亡后衰變,測量考古遺址中發現的遺物里C-14的含量,可以推斷出它的存在年代。
你知道C-14中的“14”是什么含義嗎 這種碳原子的質子數、中子數、核外電子數分別是多少
【答案】C-14中的“14”是指這種碳原子的質量數為14,此碳原子的質子數為6,核外電子數=質子數=6,中子數=質量數-質子數=8。
3.將下列表格填充完整:
符號 質子數 (Z) 中子數 (N) 質量數 (A) 核外電 子數 核電 荷數
O 8 16
Na 12 23
Ar 18 22
Al3+ 13 27
S2- 16
【答案】8　8　8　11　11　11　40　18　18　14　10　13　16　32　18　16(從左到右,從上到下)
4.氕、氘、氚是H元素的三種核素,氕(H)原子核內有1個質子,無中子;氘(D)原子核內有1個質子、1個中子,豐度為0.016%;氚(T)原子核內有1個質子、2個中子。
上圖中有幾種元素 幾種核素 這些核素之間屬于何種關系
【答案】圖中有1種元素,3種核素,這3種核素是同一種元素的不同核素,互為同位素。
【合作探究】
任務1　原子結構及各微粒數間的定量關系
情境導入　科學家通過粒子加速器獲得了6個非常罕見的鐵(26號元素)原子,該鐵原子的質量數為45。接著,科學家又使用特制的測量儀器觀測到,這6個原子中有4個發生了衰變,這一實驗證實了曾經預言的雙質子衰變方式,即由一個原子同時釋放出兩個質子的衰變方式。
問題生成
1.該鐵原子的核內中子數是多少 該原子的核外電子數是多少
【答案】鐵元素為26號元素,中子數=質量數-質子數=45-26=19,核外電子數=質子數=26。
2.通過粒子加速器發現了一種釹原子,其核外電子數是60,質量數是144,則該釹原子的中子數是多少
【答案】84。質量數=質子數+中子數,質子數=原子的核外電子數=60,所以該釹原子的中子數是144-60=84。
3.鐵原子變為鐵離子后,核外電子數有什么變化 氧原子變為氧離子后,核外電子數有什么變化
【答案】鐵離子核外電子數為26-3=23,比鐵原子少了3個電子;氧離子核外電子數為8+2=10,比氧原子多了2個電子。
【核心歸納】
1.原子的構成微粒及作用
2.原子的構成微粒間的數目關系
(1)電中性原子
(2)帶電原子——離子的電子數目計算
【典型例題】
【例1】Se廣泛應用于機械的無損檢測。下列關于Se的說法正確的是(　　)。
A.質子數是75
B.中子數是34
C.核外電子數是34
D.質量數是109
【答案】C
解析Se的質子數是34,A項錯誤Se的中子數是75-34=41,B項錯誤;原子中核外電子數等于質子數,Se的電子數是34,C項正確Se的質量數是75,D項錯誤。
【例2】　已知R2+核外有a個電子、b個中子,下列表示R原子符號正確的是(　　)。
AR BR
CR DR
【答案】C
【解析】由R2+核外有a個電子可知,R原子的電子數為a+2,原子的核外電子數等于質子數,再由“質子數+中子數=質量數”可得R的質量數為a+b+2。
任務2　核素　同位素
情境導入　我國第一顆原子彈使用槍式構型,將一塊低于臨界質量的235U用炸藥射向三個同樣處于低臨界的環形235U,造成整塊超臨界質量的鈾引發裂變連鎖反應。而1967年研發的氫彈主要利用氫的同位素(2H、3H)的核聚變反應所釋放的能量來進行殺傷破壞,同樣質量的氫彈威力最高約為原子彈的100倍。
問題生成
1.所有的核素中都含有質子、中子和核外電子嗎
【答案】不是H中只含有質子和電子,不含中子。
2.235U、234U與238U都是U元素,但是三者的質量數不同,它們屬于什么關系呢
【答案】235U、234U與238U具有相同的質子數和核外電子數,但中子數不同,互為同位素。
3.2H2和3H2互為同位素嗎
【答案】2H2和3H2是分子,不互為同位素。
4.質子數相同而中子數不同的微粒一定互為同位素嗎
【答案】不一定,如OH-和F-,它們的質子數相同而中子數不同,不互為同位素。
5.互為同位素的不同核素的物理性質不同,而它們的化學性質為什么幾乎相同
【答案】互為同位素的不同核素的電子層結構相同,故它們的化學性質幾乎相同。
【核心歸納】
元素、核素、同位素、同素異形體四者之間的區別與聯系
1.區別
項目 元素 核素 同位素 同素異形體
本質 質子數相同的一類原子的總稱 質子數、中子數都一定的原子 質子數相同、中子數不同的核素 同種元素形成的不同單質
范疇 同類原子 原子 原子 單質
特性 只有種類,沒有個數 化學反應中的最小微粒 化學性質幾乎相同 所含元素相同、性質不同
決定 因素 質子數 質子數、中子數 質子數、中子數 組成元素、結構
舉例 H、C、O三種元素 HHH三種核素 HHH互為同位素 O2與O3互為同素異形體
2.聯系
【典型例題】
【例3】　醫學上通過研究并實現了利用含放射性元素32P的“紙貼”治療疤痕、疙瘩。下列有關32P和31P的敘述正確的是(　　)。
A.32P和31P屬于同一種核素
B.32P原子中所含的質子數為16
C.31P原子中所含的中子數為16
D.32P的摩爾質量為32
【答案】C
【解析】32P和31P的中子數不同,屬于不同的核素,A項錯誤;32P原子中所含的質子數為15,B項錯誤;31P原子中所含的中子數為31-15=16,C項正確;32P的摩爾質量為32 g·mol-1,D項錯誤。
【例4】　現有下列基本粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。請回答下列問題:
(1)它們分屬　　　　種元素,屬于氫元素的核素有　　　　種,屬于鈾元素的核素有　　　　種。互為同位素的原子分別為　　　　　,　　　　　。
(2)質量數相等的粒子為　　　　,　　　　(可不填滿,也可補充)。
【答案】(1)7　3　3　1H、2H、3H　234U、235U、238U
(2)40K、40Ca　14N、14C
【解析】本題考查元素、核素、同位素的相互關系,解決本題的關鍵在于理解并能靈活運用所學知識。(1)本題列出的粒子分屬H、U、K、Ca、Cl、N、C 7種元素,1H和1H+是同一種核素的不同粒子,1H、2H、3H屬于氫元素的3種不同核素,且互為同位素。234U、235U、238U屬于鈾元素的3種不同核素,也互為同位素。
【隨堂檢測】
1.我國導航衛星的“心臟”使用的是銣原子鐘。下列關于銣原子Rb)的說法正確的是(　　)。
A.中子數是37
B.質量數是85
C.電子數是38
D.與Rb互稱同素異形體
【答案】B
【解析】銣原子Rb)中子數=85-37=48,A項錯誤;銣原子Rb)的質量數為85,B項正確;銣原子(Rb)的質子數=核外電子數=37,C項錯誤;Rb與Rb互稱同位素,D項錯誤。
2.現有bXn-和 aYm+兩種離子,它們的核外電子數相同,則下列等式正確的是(　　)。
A.a=b-m-n B.a=b+m+n
C.a=b-m+n D.a=b+m-n
【答案】B
【解析】陽離子中:質子數=核外電子數+|電荷數|;陰離子中:質子數=核外電子數-|電荷數|。由題意知a-m=b+n,則a=b+m+n。
3.科學家于2000年發現了核電荷數為116的元素Lv。下列有關質量數為293的Lv原子的描述錯誤的是(　　)。
A.質子數為116
B.中子數為177
C.電子數為116
D.原子中質子數比中子數多61
【答案】D
【解析】原子中核電荷數=質子數=核外電子數=116,該元素原子的中子數=質量數-質子數=293-116=177,故A、B、C三項正確;原子中中子數比質子數多61,D項錯誤。
4.金屬鈦對人體體液無毒且能與肌肉和骨骼生長在一起,有“生物金屬”之稱。下列有關48Ti和50Ti的說法正確的是(　　)。
A.48Ti和50Ti的質子數相同,互為同位素
B.48Ti和50Ti的質量數不同,屬于兩種元素
C.48Ti和50Ti的質子數相同,是同一種核素
D.48Ti和50Ti的質子數相同,中子數不同,互為同素異形體
【答案】A
【解析】A項,48Ti和50Ti的質子數相同,中子數不同,互為同位素,正確;B項,48Ti和50Ti屬于同種元素,錯誤;C項,48Ti和50Ti屬于不同的核素,錯誤;D項,同素異形體是指由同一種元素組成的性質不同的單質,48Ti和50Ti是原子,不是單質,錯誤。
5.(1)中性原子X的中子數:N=　　　　。
(2)陽離子的中子數:AXn+共有x個電子,則N=　。
(3)陰離子的中子數:AXn-共有x個電子,則N=　。
(4)中性分子的中子數:12C16O2分子中,N=　　　　。
(5)A2-原子核內有x個中子,其質量數為m,則n g A2-所含電子的物質的量為　　　　mol。
【答案】(1)A-Z
(2)A-x-n
(3)A-x+n
(4)22
(5)(m-x+2)
【解析】(1)質量數(A)=中子數(N)+質子數(Z)。
(2)陽離子中,質子數(Z)=核外電子數(x)+電荷數(n)。
(3)陰離子中,質子數(Z)=核外電子數(x)-電荷數(n)。
(4)分子中的中子數等于各原子所含中子數之和。
(5)質量數近似等于相對原子質量。
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