高中化学鲁科版 (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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第1课时 原子核 核素





原子的构成





1.原子及其构成微粒


Ａeq \a\vs4\al(原,子)eq \b\lc\{(\a\vs4\al\c1(原子核\b\lc\{(\a\vs4\al\c1(质子（带一个单位的正电荷）,中子（不带电）)),核外电子（带一个单位的负电荷，质量很小）))


对于原子来说：核电荷数＝质子数＝核外电子数。





eq \a\vs4\al(原子核中一定有质子，但不一定有中子。)


2.


X原子的相对原子质量＝eq \f(m（X）,\f(1,12)m（12C）)≈质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)＝m(X)·NA＝原子的摩尔质量(数值上)。


3．原子的表示方法


一般用符号eq \\al(A,Z)X表示，字母表示的意义如下：





1．构成原子微粒的应用


(1)质子数决定元素的种类。


(2)质子数和中子数决定原子的质量。


(3)原子的最外层电子数决定元素的化学性质。


2．构成原子或离子的微粒间的三种关系


(1)质量关系：质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)。


(2)等量关系：核电荷数＝质子数，对原子而言，核电荷数＝质子数＝核外电子数。


(3)大小关系


3.元素符号周围数字的含义








1．判断正误


(1)原子呈电中性是因为中子不带电。( )


(2)34S原子核内中子数为16。( )


(3)1Heq \\al(18,2)O的摩尔质量为20 g·ml－1。( )


(4)Oeq \\al(2－,2)和S2－具有相同的质子数和电子数。( )


答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√


2．(2019·洛阳高一月考)下表符号中“2”的含义正确的一组是( )


解析：选B。 2H中的“2”代表质量数，2He中的“2”代表质子数，2Cl中的“2”代表原子个数，Ca2＋中的“2”代表电荷数。


3．写出下列原子的符号。


(1)具有7个中子的碳原子：________；


(2)具有2个中子的氢原子：________；


(3)具有20个中子的氯原子：________；


(4)具有12个中子的钠原子：________。


答案：(1)eq \\al(13, 6)C (2)eq \\al(3,1)H (3)eq \\al(37,17)Cl (4)eq \\al(23,11)Na


核素 同位素





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


(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为同位素。


(2)分类：同位素分为稳定同位素和放射性同位素。


(3)氢元素的三种同位素


(4)常见核素及其用途


①考古中推断生物体的存在年代：eq \\al(14, 6)C。


②核反应堆的燃料：eq \\al(235, 92)U。


③相对原子质量的标准原子：eq \\al(12, 6)C。


④确定磷在植物中的作用部位：eq \\al(32,15)P。


⑤制造氢弹：eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H。


3．元素的相对原子质量


(1)定义：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(某种核素在这种元素的所有天然核素中所占的比例)的乘积之和。


(2)计算式：M＝M1×n1 %＋M2×n2 %＋M3×n3 %＋……如氯元素有两种核素：eq \\al(35,17)Cl和 eq \\al(37,17)Cl，其中 eq \\al(35,17)Cl的相对原子质量为34.97，其丰度为75.77%，eq \\al(37,17)Cl的相对原子质量为36.97，其丰度为24.23%，则氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%＋36.97×24.23%≈35.45。





1．同位素的“六同三不同”





2．核素、同位素、同素异形体的比较





1．判断正误


(1)任何原子都由质子、中子、电子构成。( )


(2)23Na和23Mg互为同位素。( )


(3)同位素原子的化学性质相同，物理性质不同。( )


(4)不同的核素可能具有相同的质子数，可能具有相同的中子数，可能具有相同的质量数，也可能质子数、中子数、质量数均不相同。( )


答案：(1)× (2)× (3)√ (4)√


2．下列关于eq \\al(222, 86)Rn、eq \\al(220, 86)Rn、eq \\al(219, 86)Rn的关系说法正确的是( )


A．是三种元素 B．互为同位素


C．是同种核素 D．是同一原子


解析：选B。 eq \\al(222, 86)Rn、eq \\al(220, 86)Rn、eq \\al(219, 86)Rn是同种元素的不同核素，质子数相同，中子数不同，互为同位素。


3．(1)有5种单核粒子，它们分别是eq \\al(40,19)Ｋ、eq \\al(40,18)Ｋ、eq \\al(40,19)Ｋ＋、eq \\al(40,20)Ｋ2＋、eq \\al(41,20)Ｋ(“Ｋ”内元素符号未写出)，则它们所属元素的种类有________种。


(2)1H、2H、3H三种微粒都属于________，因为它们是具有相同________的同一类原子。


(3)在eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H、eq \\al(12, )6C、eq \\al(13, )6C、eq \\al(14, )6C、eq \\al(14, )7N、eq \\al(15, )7N中，核素、元素的种数分别为________种、________种。


(4)eq \\al(12, )6C、eq \\al(13, )6C、eq \\al(14, )6C的关系为________，因为它们是具有________________的同一种元素的不同原子，它们的化学性质几乎完全相同。


答案：(1)3


(2)氢元素 质子数(核电荷数)


(3)8 3


(4)互为同位素 相同质子数和不同中子数


合格考训练


1．C­14能够测得出土文物所处年代。因C­14是碳的一种放射性同位素，C­14的衰变极有规律，其精确性被称为自然界的“标准时钟”，下列说法正确的是( )


A．C­14的半衰期(一半发生衰变所用的时间)较短


B．C­14在生物体中的含量较多


C．C­14与C­12、C­13所含的质子数相同


D．C­14是C­12、C­13的同素异形体


解析：选C。由题给信息可知，C­14能用于测定文物所处年代，故其半衰期较长(半衰期长于5 000年)；尽管自然界中不断产生着C­14，但它不能由其他放射性同位素衰变生成，而是由宇宙射线穿过高层大气层产生的，所以生物体中含量较少；C­14与C­12、C­13互为同位素，所以质子数相同。


2．某粒子用eq \\al(A,Z)Rn－表示，下列关于该粒子的叙述不正确的是( )


A．所含质子数＝A－n B．所含中子数＝A－Z


C．所含电子数＝Z＋n D．所带电荷数＝n


解析：选A。eq \\al(A,Z)Rn－表示质子数为Z，质量数为A，带n个单位负电荷的R离子，所含中子数为A－Z，所含电子数为Z＋n。


3．简单原子的原子结构可用下图形象地表示：





其中“●”表示质子或电子，“○”表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是( )


A．①②③互为同位素


B．①②③互为同素异形体


C．①②③是三种化学性质不同的粒子


D．①②③具有相同的质量数


解析：选A。本题运用图形法形象地表示了原子结构，三种原子的质子数、电子数均为1，而中子数分别为0、1、2，因此三者分别是氢元素的三种核素H、D、T，互为同位素。


4．金属钛对人体体液无毒副作用且能与肌肉和骨骼生长在一起，有“生物金属”之称。下列有关eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti的说法正确的是( )


A.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti原子中均含有22个中子


B.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti具有相同的质子数


C.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti的物理性质相同


D.eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti为同一种核素


解析：选B。因质量数＝质子数＋中子数，eq \\al(A,Z)X中的Z表示质子数，A表示质量数，所以eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti原子的中子数分别为26、28，故A错误；同位素的化学性质相同，物理性质不同，故C错误；同一种核素是质子数相同、中子数也相同的原子，eq \\al(48,22)Ti和eq \\al(50,22)Ti的质子数均为22，而中子数不同，属于不同的核素，故B正确，D错误。


5．下列互为同位素的是( )


A．H2和D2 B．14N和14C


C．16O和17O D．金刚石和石墨


解析：选C。A.H2、D2是由氢元素的不同核素组成的同一种物质，均表示氢气，故A错误；B.14N、14C不是同一种元素组成的核素，故B错误；C.16O、17O都是由氧元素组成的不同核素，互为同位素，故C正确；D.金刚石和石墨是由碳元素组成的结构不同的单质，互为同素异形体，故D错误。


6．科学研究表明，月球上有丰富的eq \\al(3,2)He资源，可开发利用做未来的新型能源。


(1)eq \\al(3,2)He的中子数是________，eq \\al(3,2)He与eq \\al(4,2)He互称为________。


(2)α粒子是带有2个单位正电荷、质量数为4的原子核，由此推断α粒子含有________个质子和________个中子。


(3)在eq \\al(3,2)He、eq \\al(4,2)He两种核素中，原子核内的中子数之差为____________，与α粒子有相同质子数和中子数的是____________。


解析：(1)eq \\al(3,2)He表示质子数为2、质量数为3的一个氦原子，其中子数是3－2＝1；eq \\al(3,2)He与eq \\al(4,2)He互称为同位素。(2)根据α粒子是一个原子核可知，α粒子中不含电子，再由α粒子带有2个单位正电荷可知，其含有2个质子，进而可以根据质量数为4推断出α粒子含有2个中子。(3)eq \\al(3,2)He有2个质子和1个中子，eq \\al(4,2)He有2个质子和2个中子，故二者中子数之差为1；eq \\al(4,2)He有2个质子和2个中子，与α粒子有相同的质子数和中子数。


答案：(1)1 同位素 (2)2 2 (3)1 eq \\al(4,2)He课程标准
核心素养
1.了解原子的构成。了解原子序数、核电荷数、质子数、中子数、核外电子数以及它们之间的相互关系。


2.知道元素、核素和同位素的含义。
宏观辨识与微观探析


能从元素和原子水平认识物质的组成和结构。深化对原子结构的认识，建立原子结构与元素性质之间的关系。
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
选项
2H
2He
2Cl
Ca2＋
A
质量数
中子数
质子数
电荷数
B
质量数
质子数
原子个数
电荷数
C
质子数
中子数
原子个数
电荷数
D
质量数
质子数
中子数
电荷数
eq \\al(1,1)H
eq \\al(2,1)H
eq \\al(3,1)H
名称
氕
氘
氚
符号
H
D
T
质子数
1
1
1
中子数
0
1
2
核素
同位素
同素异形体
概念
具有相同质子数和相同中子数的一类原子
质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素
由同一种元素组成的性质不同的单质
研究范围
原子
原子
单质
特性
化学反应中的最小微粒
由同位素组成的单质，化学性质几乎相同，物理性质不同
由一种元素组成，可独立存在
决定因素
质子数、中子数
质子数、中子数
组成元素、结构
举例
eq \\al(1,1)H、eq \\al(2,1)H、eq \\al(3,1)H三


种核素
eq \\al(234, )92U、eq \\al(235, )92U、eq \\al(238, )92U


互为同位素
石墨与金刚石
课堂小结