同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章 原子结构与元素周期律 第1节 第1课时.docx
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同步备课一体资料之化学鲁科必修2讲义第一章原子结构与元素周期律第1节第1课时
第1节 原子结构
第1课时 原子核 核素
[目标导航] 1.认识原子结构,懂得质量数和X的含义。
2.掌握构成原子的各微粒间的关系。
3.知道元素、核素、同位素的含义。
一、原子构成
1.构成原子的微粒
原子
2.构成原子微粒的相对质量和电性特点
微粒
电子
质子
中子
相对质量
0.548×10-3
1.007
1.008
电荷
-1
+1
0
(1)决定原子质量的微粒是质子和中子,原子的相对原子质量近似等于质子数+中子数。
(2)原子核电荷数、质子数和电子数之间的关系
核电荷数=质子数=核外电子数。
3.质量数
(1)定义:
原子核内质子数和中子数之和称为质量数。
(2)关系:
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。
4.原子构成的表示方法
如:
(1)O核内的质子数为8,中子数为10;核外电子数为8。
(2)Na+核内的质子数为11,中子数为12;核外电子数为10。
(3)Cl-核内的质子数为17,中子数为18;核外电子数为18。
【议一议】
1.离子的质量数是否等于其质子数和中子数之和?
答案 是。
因为离子是通过得失核外电子形成的,而质量数只与核内质子数和中子数有关,与核外电子数无关。
2.任何原子都是由质子、中子和电子构成的吗?
答案 不一定,氢原子(H)中含有一个质子和一个电子,不含有中子。
二、核素
1.元素
(1)概念:
具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。
(2)元素的种类是由原子核内的质子数决定的。
(3)主族元素的化学性质主要由元素原子的最外层电子数决定。
2.核素
(1)概念:
具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。
(2)核素(原子)的种类由质子数、中子数决定。
3.同位素
(1)概念:
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。
(2)元素的同位素由中子数决定。
(3)氢元素的三种核素
H
H
H
俗称
氢
重氢
超重氢
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
(4)几种重要核素的应用
①用作制造氢弹的原料的是H、H(写原子符号,下同);②用作核反应堆燃料的是U;③用作相对原子质量标准的原子是C;④用作考古推断生物体的存在年代的是C;⑤阿伏加德罗常数测定的标准原子是C。
【议一议】
1.所有的元素都有同位素(两种或两种以上核素)吗?
答案 元素不一定都有同位素。
一种元素可以有一种核素,也可以有多种核素,元素有几种核素就有几种同位素,若元素只有一种核素,则没有同位素,如钠只有一种核素Na,Na没有同位素。
2.目前元素周期表中的元素共有112种,能否说发现的核素有112种?
为什么?
答案 不能,因为同一种元素可以有多种不同的核素,所以核素的种类要比元素的种类多。
3.O2与O2是同位素吗?
它们的物理性质和化学性质是否相同?
O与O之间的转化是化学变化吗?
答案 O2与O2不是同位素,同位素是对原子而言的,两种分子不是同位素;O2与O2的化学性质相同,物理性质不同,因为O与O的化学性质由原子的最外层电子数决定,而物理性质与核素的质量数有关;原子是化学变化中的最小微粒,原子核发生变化,则原子种类发生变化,故O与O之间的转化不属于化学变化。
一、构成原子的粒子间的关系
1.原子的构成
构成原子的基本微粒是质子、中子和电子。
三种微粒的性质、作用及相互关系如下:
原子(X)
质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
核电荷数=质子数=核外电子数
2.构成离子的微粒间的关系
阳离子(Rm+)
质子数>电子数
质子数=电子数+m
阴离子(Rm-)
质子数<电子数
质子数=电子数-m
【特别提醒】
(1)任何微粒中,质量数=质子数+中子数,但质子数与核外电子数不一定相等。
(2)质子数相同的微粒不一定属于同一元素,如Ne和H2O。
【例1】 下列关于微粒Rn-的叙述不正确的是( )
A.所含质子数=A-nB.所含中子数=A-Z
C.所含电子数=Z+nD.所带电荷数=n
解析 Rn-的质子数=Z,中子数=A-Z,电子数=Z+n,电荷数=n,A不正确。
答案 A
【知识总结】 符号中各数字的含义:
变式训练1 已知R2+核内共有N个中子,R原子的质量数为A,则mgR2+中所含有的电子的物质的量为( )
A.molB.mol
C.molD.mol
答案 B
解析 R原子与R2+的质量数都等于A,其相对原子质量近似等于A,R2+的质子数为A-N,R2+的核外电子数为A-N-2,1molR2+含电子的物质的量为(A-N-2)mol,mgR2+的物质的量为mol,所以mgR2+中含有的电子的物质的量为mol。
二、元素、核素、同位素与同素异形体
1.区别
元素
核素
同位素
同素异形体
本质
具有相同质子数的同一类原子
质子数、中子数都一定的原子
质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素
同种元素形成的不同单质
范畴
同类原子,存在游离态和化合态
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
同一元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同;天然存在的某种元素,各种同位素所占的原子个数百分比一般不变
结构和性质都不同
决定因素
质子数
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素及结构
举例
H2O、O3、O2中均含氧元素
H、H、H三种核素
U、U、U互为同位素
石墨与金刚石
2.联系
【特别提醒】
(1)一种元素可以有若干种不同的核素,也可以只有一种核素,有多少种核素,就有多少种原子。
(2)一种单质可以由不同的核素构成,一种核素可以构成不同的单质。
【例2】 “玉兔”号月球车用Pu作为热源材料,下列关于Pu的说法正确的是( )
A.Pu与U互为同位素
B.Pu与Pu互为同素异形体
C.Pu与U具有完全相同的化学性质
D.Pu与Pu具有相同的最外层电子数
解析 Pu与U是两种不同的元素,不属于同位素,A项不正确;Pu与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,Pu与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;Pu与U属于两种元素的核素,化学性质不同,C项不正确。
答案 D
【知识总结】
(1)元素、核素、同位素之间的关系可以用下图表示
(2)同位素的单质及其化合物的物理性质不同,化学性质相似。
(3)判断元素、核素、同位素的方法(原子用X表示)。
①只要Z相同就是同种元素。
②Z和A均相同为同种核素。
③Z相同A不相同则互为同位素。
变式训练2 I是常规核裂变产物之一,可以通过测定大气或水中I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I的叙述中错误的是( )
A.I的化学性质与I相同
B.I的原子序数为53
C.I的原子核外电子数为78
D.I的原子核内中子数与质子数之差为25
答案 C
解析 I与I互为同位素,质子数相同、中子数不同,其化学性质相同,A正确;I中,质子数=原子序数=核外电子数=53,中子数为131-53=78,则I的原子核内中子数与质子数之差为78-53=25,故B、D正确,C错误。
1.下列关于Pt的说法正确的是( )
A.Pt和Pt质子数相同,互为同位素
B.Pt和Pt中子数相同,互为同位素
C.Pt和Pt核外电子数相同,是同一种核素
D.Pt和Pt的质量数不同,不能互称为同位素
答案 A
解析 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,故A正确,B、D不正确;一种原子就是一种核素,C不正确。
2.下列各微粒中,核外电子总数相等的是( )
A.Na和Na+B.N2和CO2
C.NH和H3O+D.H2S和H2O
答案 C
解析 根据原子、分子中:
质子数=核外电子数,阳离子中:
质子数-离子所带电荷数=核外电子数,得核外电子数A中Na(11)、Na+(10),B中N2(14)、CO2(22),C中NH(10)、H3O+(10),D中H2S(18)、H2O(10)。
3.下列说法错误的是( )
A.H、H、H+和H2是氢元素的四种不同微粒
B.Ca和Ca、金刚石和石墨均互为同位素
C.H和H是不同的两种核素
D.C和C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中的四种粒子是氢元素的四种不同粒子,A正确;金刚石和石墨是由碳元素组成的不同单质,它们互为同素异形体,B不正确;H和H是质子数均为1、中子数不同的氢原子,它们是不同的核素,C正确;C和C中C的质子数均为6,而中子数分别为6和8,故它们互为同位素,其物理性质不同,化学性质几乎完全相同,D正确。
4.某元素的阳离子Rn+,核外共有x个电子,原子的质量数为A,则该元素原子里的中子数为( )
A.A-x-nB.A-x+n
C.A+x-nD.A+x+n
答案 A
解析 根据质量数=质子数+中子数,要求中子数必须先求质量数和质子数。
Rn+中质子数等于阳离子的核外电子数加上阳离子所带的正电荷数,所以该原子的中子数=A-(x+n)=A-x-n。
5.钚有20种放射性同位素,下列关于Pu和Pu的说法正确的是( )
A.Pu和Pu都含有94个中子
B.Pu和Pu互为同位素
C.Pu和Pu的核外电子数不同
D.Pu和Pu分别含有146和147个质子
答案 B
解析 Pu和Pu都含有94个质子,中子数不同,A不正确;Pu和Pu是Pu的两种不同核素,它们互称为同位素,B正确;Pu和Pu的核外电子数相同,C不正确;Pu和Pu质子数相同,中子数分别是146和147,D不正确。
6.完成下列问题:
(1)下列说法正确的是________。
①16O2与18O3互为同素异形体
②Ti和Ti的质量数不同,属于两种元素
③1H2与2H2互为同素异形体
④1H2与2H2互为同位素
⑤1HO与2HO互为同素异形体
⑥稀土元素Sm与Sm是同一种核素
(2)10Be和9Be________。
a.是同一种原子
b.具有相同的中子数
c.具有相同的化学性质
d.具有相同的核外电子排布
(3)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号________。
(4)有5种核素,它们分别是、、+、2+、(“”内元素符号未写出),则它们所属元素有____种。
答案
(1)①
(2)cd (3)8O (4)3
解析
(1)Ti和Ti属同种元素,1HO与2HO、1H2与2H2为同种物质,Sm与Sm是两种核素。
(2)a不正确,一种原子具有确定的质子数和中子数,而10Be与9Be中子数不同,则10Be与9Be不是同一种原子。
b不正确,原子的质量数等于其质子数与中子数之和,10Be与9Be质子数相同,而质量数不同,则10Be与9Be具有不同的中子数。
c正确,同位素具有相同的化学性质,10Be与9Be互为同位素,则10Be与9Be具有相同的化学性质。
d正确,10Be与9Be核外电子数相同,则10Be与9Be具有相同的核外电子排布。
(3)含有8个质子的原子是氧原子,含有10个中子,质量数为18,则该原子的化学符号为O。
(4)元素是质子数相同的同一类原子的总称,质子数相同的原子或单核离子属于同种元素,和+、2+和属同种元素,是一种元素,故
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