化學(xué)新素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)人教必修二講義第1章第1節(jié)課時3核素同位素

課時3核素同位素目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解元素、核素、同位素的含義。(宏觀辨識與微觀探析)2.了解原子的構(gòu)成。了解原子序數(shù)、核電荷數(shù)、質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)、核外電子數(shù)以及它們之間的相互關(guān)系。(宏觀辨識與微觀探析)3.了解放射性同位素的應(yīng)用。(科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任)一、原子的構(gòu)成與質(zhì)量數(shù)1．原子的構(gòu)成eq\a\vs4\al(原,子)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(原子核\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(質(zhì)子?相對質(zhì)量近似為1，帶1個單位正電荷?,中子?相對質(zhì)量近似為1，不帶電?)),核外電子?帶1個單位負(fù)電荷?))2．質(zhì)量數(shù)(1)定義：質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量都近似為1，忽略電子的質(zhì)量，將核內(nèi)所有質(zhì)子和中子的相對質(zhì)量取近似整數(shù)值相加所得的數(shù)值。(2)數(shù)值關(guān)系：質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。3．原子構(gòu)成的表示方法二、核素與同位素1．核素(1)定義具有一定數(shù)目質(zhì)子和一定數(shù)目中子的一種原子。(2)實例——氫的三種核素原子符號(eq\o\al(A,Z)X)原子名稱氫元素的原子核質(zhì)子數(shù)(Z)中子數(shù)(N)eq\o\al(1,1)H氕10eq\o\al(2,1)H或D氘11eq\o\al(3,1)H或T氚12微點撥：碳的三種核素：eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(13,6)C、eq\o\al(14,6)C；氧的三種核素：eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O。2．同位素(1)概念質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子互稱為同位素(即同一元素的不同核素互稱為同位素)。(2)特點eq\x(結(jié)構(gòu))eq\a\vs4\al(質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同)eq\x(性質(zhì))eq\a\vs4\al(化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，某些物理,性質(zhì)略有不同)eq\x(存在)eq\a\vs4\al(天然存在的同位素，相互之間保持,一定的比率)(3)應(yīng)用①考古中用eq\o\al(14,6)C測定文物的年代。②eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H用于制造氫彈。③放射性同位素釋放的射線可用于育種、治療惡性腫瘤等。16O與eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H可形成哪幾種水分子？請寫出。[答案]eq\o\al(1,1)Heq\o\al(16,2)O，eq\o\al(2,1)Heq\o\al(16,2)O，eq\o\al(1,1)Heq\o\al(2,1)H16O。1．判斷對錯(對的打“√”，錯的打“×”)(1)原子核中質(zhì)子帶正電、中子不帶電，核外電子帶負(fù)電，故原子不帶電()(2)所有原子都是由質(zhì)子、中子和核外電子構(gòu)成的()(3)某種氯原子的中子數(shù)是18，則其質(zhì)量數(shù)是35，核外電子數(shù)是17()(4)eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H屬于三種氫元素()[提示](1)√(2)×(3)√(4)×2.eq\o\al(13,6)C－NMR(核磁共振)可以用于含碳化合物的結(jié)構(gòu)分析，eq\o\al(13,6)C表示的碳原子()A．核外有13個電子B．核內(nèi)有6個質(zhì)子，核外有7個電子C．質(zhì)量數(shù)為13，核內(nèi)有7個質(zhì)子D．質(zhì)量數(shù)為13，核內(nèi)有7個中子[答案]D3．下列8種化學(xué)符號：eq\o\al(1,1)H2、eq\o\al(2,1)H2、eq\o\al(14,6)C、eq\o\al(6,3)Li、eq\o\al(23,11)Na、eq\o\al(14,7)N、eq\o\al(7,3)Li、eq\o\al(24,12)Mg。(1)表示核素的符號共________種。(2)互為同位素的是________和________。(3)中子數(shù)相等，但質(zhì)子數(shù)不相等的核素是________和________。[答案](1)6(2)eq\o\al(6,3)Lieq\o\al(7,3)Li(3)eq\o\al(23,11)Naeq\o\al(24,12)Mg微觀粒子中“各數(shù)”間的定量關(guān)系1．質(zhì)量關(guān)系(1)質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)。(2)原子的相對原子質(zhì)量近似等于其質(zhì)量數(shù)。2．電性關(guān)系(1)電中性微粒(原子或分子)核電荷數(shù)＝核內(nèi)質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)。(2)帶電離子：質(zhì)子數(shù)≠電子數(shù)。即：陽離子(Rm＋)質(zhì)子數(shù)>電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)＋m陰離子(Rm－)質(zhì)子數(shù)<電子數(shù)質(zhì)子數(shù)＝電子數(shù)－m3．?dāng)?shù)量關(guān)系中子不帶電，1個質(zhì)子帶1個單位正電荷，所以核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)；對于原子，質(zhì)子數(shù)＝核外電子數(shù)?！镜淅恳阎猂2－的核內(nèi)有n個中子，R原子的質(zhì)量數(shù)為M，則mgR2－中含有電子的物質(zhì)的量為()A.eq\f(m?M－n?,M)mol B.eq\f(M－n－2,Mm)molC.eq\f(m?M－n－2?,M)mol D.eq\f(m?M－n＋2?,M)molD[R2－的質(zhì)子數(shù)(M－n)→R2－的電子數(shù)(M－n＋2)→mgR2－的電子的物質(zhì)的量為eq\f(m,M)(M－n＋2)mol。](1)若R2－有18個電子，則元素R是________(填名稱)元素。(2)mgR的氫化物(H2R)分子中含有質(zhì)子的物質(zhì)的量為________mol。[答案](1)硫(2)eq\f(m,M＋2)(M－n＋2)1．我國科學(xué)家首次人工合成并鑒別出了兩種新核素，其中一種新核素是eq\o\al(185,72)Hf(鉿)，下列關(guān)于eq\o\al(185,72)Hf的說法中正確的是()A．是一種新元素B．原子核內(nèi)有185個質(zhì)子C．原子核內(nèi)有185個中子D．原子核內(nèi)中子數(shù)與質(zhì)子數(shù)之差為41D[eq\o\al(185,72)Hf中質(zhì)量數(shù)為185，質(zhì)子數(shù)為72，中子數(shù)為185－72＝113。]2．某元素的一種同位素X的原子質(zhì)量數(shù)為A，含N個中子，它與H原子組成HmX分子。在agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是()A.eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)molB.eq\f(a,A)(A－N)molC.eq\f(a,A＋m)(A－N)molD.eq\f(a,A)(A－N＋m)molA[X的質(zhì)子數(shù)為A－N，HmX分子中所含質(zhì)子數(shù)為A－N＋m，也就是1molHmX分子中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為(A－N＋m)mol，agHmX的物質(zhì)的量為eq\f(a,A＋m)mol，故agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量是eq\f(a,A＋m)(A－N＋m)mol。]“三素一體”的比較元素核素同位素同素異形體本質(zhì)質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))相同的一類原子質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)都一定的原子質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的核素同種元素組成的不同單質(zhì)范疇同類原子原子原子單質(zhì)特性只有種類，沒有個數(shù)化學(xué)反應(yīng)中的最小微?；瘜W(xué)性質(zhì)幾乎完全相同，因質(zhì)量數(shù)不同，某些物理性質(zhì)不同組成元素相同，性質(zhì)不同決定因素質(zhì)子數(shù)(核電荷數(shù))質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)質(zhì)子數(shù)、中子數(shù)組成元素、分子結(jié)構(gòu)舉例H、C、O三種元素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H三種核素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H互為同位素O2與O3互為同素異形體模型認(rèn)知——“三素一體”判斷模板3．下列說法錯誤的是()A．eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、H＋和H2是氫元素的四種不同粒子B．eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(42,20)Ca、石墨和金剛石均為同素異形體C．eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是不同的核素D．12C和14B[元素的存在形式有游離態(tài)和化合態(tài)兩種，A項中的四種微粒是氫元素的四種不同粒子，eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H是質(zhì)子數(shù)均為1、中子數(shù)不等的不同的氫原子，它們是不同的核素；12C和14C由于其質(zhì)子數(shù)均為6，而中子數(shù)分別為6和8，故它們互為同位素，其物理性質(zhì)不同但化學(xué)性質(zhì)卻幾乎完全相同；金剛石與石墨是由碳元素組成的不同的單質(zhì)，它們互為同素異形體，eq\o\al(40,20)Ca和eq\o\al(42,20)Ca質(zhì)子數(shù)均為20，中子數(shù)不同，它們互為同位素。]4．16O和18O是氧元素的兩種核素，NA表示阿伏加德羅常數(shù)的值，下列說法正確的是()A．16O2與18O2互為同位素B．16O與18O核外電子排布方式不同C．通過化學(xué)變化可以實現(xiàn)16O與18O間的相互轉(zhuǎn)化D．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1.12L16O2和1.12L18O2均含0.1NA個氧原子D[同位素是指質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的同一元素的不同原子，A項錯誤；16O和18O互為同位素，質(zhì)子數(shù)相同，電子數(shù)相同，所以兩者的核外電子排布方式相同，B項錯誤；16O和18O都是氧原子，而化學(xué)變化中的最小微粒是原子，所以化學(xué)變化不能實現(xiàn)16O和18O間的轉(zhuǎn)化，C項錯誤；標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1.12L16O2和1.12L18O2的物質(zhì)的量均為0.05mol，則所含氧原子數(shù)均為0.1mol，D項正確。]5．氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O、17O、18O相互結(jié)合為水，可得水分子的種數(shù)為________；可得相對分子質(zhì)量不同的水分子有________種。[解析]氫的同位素1H、2H、3H與氧的同位素16O形成的H2O有以下6種：同理氫的同位素1H、2H、3H與氧的另兩種同位素17O、18O形成的H2O也各有6種。故共有18種水分子。其相對分子質(zhì)量范圍為18至24的連續(xù)整數(shù)，共7種。[答案]187(1)在辨析核素和同素異形體時，通常只根據(jù)二者研究范疇不同即可作出判斷。(2)同種元素可以有多種不同的同位素原子，所以元素的種類數(shù)目遠(yuǎn)少于原子種類的數(shù)目。(3)自然界中，元素的各種同位素的含量基本保持不變。(4)核素之間的轉(zhuǎn)化不屬于化學(xué)變化。1．核內(nèi)有9個中子的氧原子符號可表示為()A.eq\o\al(9,8)B.eqB.eq\o\al(8,9)C.eqC.eq\o\al(17,8)D.eqD.eq\o\al(16,8)O[答案]C2．簡單原子的原子結(jié)構(gòu)可用下圖形象地表示其中表示質(zhì)子或核外電子，表示中子，下列有關(guān)①②③的敘述正確的是()A．①②③互為同位素B．①②③屬于不同的元素C．①②③是三種化學(xué)性質(zhì)不同的粒子D．①②③具有相同的質(zhì)量數(shù)A[由圖示可知①表示eq\o\al(1,1)H，②表示eq\o\al(2,1)H，③表示eq\o\al(3,1)H，三者互為同位素，化學(xué)性質(zhì)幾乎完全相同。]3．最近，我國某物理研究所取得重大科技成果，研制出由18O所構(gòu)成的單質(zhì)氣體。18O是一種穩(wěn)定的同位素，稱為重氧。下列有關(guān)說法不正確的是()A．1.8g18O2氣體的物質(zhì)的量是0.05molB．0.1mol重氧水Heq\o\al(18,2)O所含的中子數(shù)約為6.02×1023C．0.2mol18O2氣體的體積約為4.48LD．18O2氣體的摩爾質(zhì)量為36g·mol－1C[C項未指明標(biāo)準(zhǔn)狀況條件，無法判斷。]4．下列說法不正確的是()①質(zhì)子數(shù)相同的粒子一定是同一元素②質(zhì)子數(shù)相同且電子數(shù)也相同的兩種粒子不可能一種是分子，另一種是離子③電子數(shù)相同的粒子不一定是同種元素④一種元素不可以形成不同單質(zhì)⑤某元素的相對原子質(zhì)量取整數(shù)值就是質(zhì)量數(shù)A．②④⑤ B．①④⑤C．②③④ D．①②③④⑤[答案]B5．科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)氫元素有三種同位素原子。(1)分別寫出它們的名稱：________、________、________。寫出用于制造氫彈原料的同位素原子：________。(2)已知氯有2種常見同位素原子35Cl、37Cl，氯氣與氫氣形成的氯化氫分子的相對分子質(zhì)量有________種。(3)質(zhì)量相同的Heq\o\al(16,2)O和Deq\o\al(16,2)O所含質(zhì)子數(shù)之比為________，中子數(shù)之比為________。[解析](2)氯化氫有：H35Cl、H37Cl、D35Cl、D37Cl、T35Cl、T37Cl；但H37Cl與T35Cl的相對分子質(zhì)