1.1.1原子结构——原子核 核素 课件 2024-2025学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

第1章　原子结构　元素周期律 第1节　原子结构与元素性质 第1课时　原子结构——原子核　核素 素养目标 1.通过对原子结构的学习掌握原子的内部结构,明确与原子有关的一些数量之间的关系,形成宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。 2.通过对元素、核素、同位素的学习,学会对相似的概念进行对比,建立变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。 3.了解一些特殊同位素的应用,激发学习兴趣,培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。 学习要点 一个构成:原子由原子核和核外电子构成。 两个数量关系: 质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 核电荷数=质子数=核外电子数。 三个概念: 元素、核素和同位素的概念。 知识点一 原子的构成 基础落实•必备知识全过关 一、原子结构 1.原子的构成 对于原子来说:核电荷数=　　　　　=　　　 　　。  (1)阳离子的核外电子数=质子数-阳离子所带的电荷数。 (2)阴离子的核外电子数=质子数+阴离子所带的电荷数。 原子核 质子 正 中子　 核外电子 负 质子数 核外电子数 2.电子、质子和中子的基本数据 微粒 电子 质子 中子 质量/kg 9.109×10-31 1.673×10-27 1.675×10-27 相对质量 0.000 548 4 1.007 1.008 电量/C 1.602×10-19 1.602×10-19 0 电荷 -1 +1 0 分析表格中数据,可得: (1)原子的质量=质子的质量+中子的质量+电子的质量,因为电子的质量远小于质子的质量和中子的质量,可以忽略不计,则原子的质量主要由质子和中子决定。 (2)若忽略电子的质量,质子和中子的相对质量分别取其近似整数值,则原子的相对质量=质子数+中子数。 3.质量数 质子数 中子数 二、原子构成的表示方法 质量数 质子数 名师点拨 (1)在任何原子中,都有质量数=质子数+中子数,但质子数与中子数不一定相等。 (2)原子中一定有质子和电子,不一定有中子;离子中一定有质子,不一定有电子和中子。如 中只有一个质子和一个电子,不含中子;H+中只有一个质子,既没有中子也没有电子。 特别提醒 (1)质子是决定元素种类的粒子,在化学反应中保持不变,每个质子带1个单位的正电荷,相对质量约为1。 (2)中子是决定元素的同位素的粒子,中子不带电荷,每个中子的相对质量约为1。 (3)电子在原子核外排布,最外层电子数决定元素的化学性质,每个电子带1个单位的负电荷。 正误判断 (1)质子和中子决定原子的质量。(　　) (2)原子的质量数就是原子的相对原子质量。(　　) (3)某种氯原子的中子数是18,则其质量数是35,核外电子数是17。(　　) (4)34S原子核内中子数为16。(　　) √ × √ × √ 重难突破•能力素养全提升 探究角度1原子构成及表示方法 例1 (2024湖南长郡中学高一选科适应性训练)铀是核反应堆的重要原料,下列关于铀的一种微粒 的说法错误的是(　　) A.核外电子数为95 B.质量数为235 C.核电荷数为92 D.中子数为143 A 解析 该微粒带3个单位的正电荷,所以核外电子数=质子数-3=92-3=89,A错误;该微粒的质量数为235,B正确;核电荷数=质子数=92,C正确;中子数=质量数-质子数=235-92=143,D正确。 归纳总结　(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数。 ③原子的最外层电子数决定元素的化学性质。 (2)元素符号周围数字的含义 (3)与原子有关的微粒间的关系 ①质量关系:质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)。 ②数量关系: 对于原子,质子数=核电荷数=核外电子数。 对于阳离子,质子数=核外电子数+离子所带电荷数。 对于阴离子,质子数=核外电子数-离子所带电荷数。 ③电性关系:质子数=核外电子数时为原子;质子数>核外电子数时为阳离子;质子数<核外电子数时为阴离子。 [对点训练1] (2024福建泉州七中高一期中)下列关于原子的说法中,正确的是(　　) A.同种元素的原子内质子数相同 B.原子不显电性,说明原子内的质子数等于中子数 C.含有相同中子数的原子,一定是同一种原子 D.原子是最小的粒子,不可再分 A 解析 质子数决定元素的种类,元素种类相同,则质子数相同,A正确;质子带正电,电子带负电,中子不带电,原子不显电性,说明原子内的质子数等于核外电子数,B错误;含有相同中子数的原子不一定是同一种原子,如 ,C错误;原子是化学变化中的最小粒子,原子可以分为原子核和核外电子,D错误。 探究角度2构成原子的微粒间的数量关系 例2 (2024福建福清市高中联合体高一期中)X原子的质量数为A,含N个中 C 【变式设问】 质量数为A的X+,核内中子数为N,则a g它的氯化物中所含电子的物质的量为　 。  [对点训练2] (2024安徽合肥高一期中)A元素原子的质量数为m,核内中子数为n,则a g A3+含有电子的物质的量为(　　) D 知识点二 元素、核素、同位素 基础落实•必备知识全过关 一、元素与核素 1.元素 (1)定义:具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称。 (2)决定元素种类的是　　　　　　。  2.核素 (1)定义:具有相同数目的　　　　和相同数目的　　　　的一类原子。  质子数 质子 中子 (3)实例:氢元素的三种核素。 氕、氘、氚属于同种元素,因为三者核内质子数相同;氕、氘、氚不属于同种原子,因为三者核内质子数、核外电子数都相同,但中子数不同。 二、同位素 1.定义 　　　　相同而　　　　　　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　　　　同位素和　　　　　　同位素。  质子数 中子数　 质子数 相同 稳定 放射性 3.特点 (1)同位素的　　　　性质基本相同,　　　　性质有一定的差别。  (2)天然存在的某种元素,无论是化合态还是游离态,各种同位素所占的原子个数百分比一般是　　　　的。  4.常见同位素的用途(同位素与用途之间连线) 化学 物理 不变 特别提醒 (1)同位素中的“同”含义广泛,包括质子数相同,电子数相同,原子的化学性质基本相同,元素符号相同等。 (2)同位素表明的是核素间的相互关系,显然互为同位素的不同核素属于同种元素。 正误判断 (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基本相同,物理性质不同。(　　) (4)原子的种类数大于元素的种类数。(　　) × × √ √ √ × √ 归纳总结 同位素的“六同”“三不同” 深度思考 现有下列粒子:1H、2H、3H、1H+、234U、235U、238U、40K、40Ca、Cl2、14N、14C。请回答下列问题: (1)它们分属几种元素,属于氢元素的核素有几种? (2)互为同位素的原子有哪些? (3)质量数相等的粒子有哪些? 答案 7　3 答案 1H、2H和3H,234U、235U和238U　 答案 1H和1H+,40K和40Ca,14N和14C 解析 本题列出的粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素。1H和1H+是同一种核素的不同粒子,1H、2H、3H属于氢元素的三种不同核素,234U、235U、238U属于铀元素的三种不同核素,分别互为同位素。 重难突破•能力素养全提升 探究角度1元素、核素、同位素与同素异形体的辨析 C 思维建模　1.元素、核素、同位素、同素异形体的比较 概念 元素 核素 同位素 同素异形体 定义 质子数相同的同一类原子 具有相同数目的质子和相同数目的中子的一类原子 质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素 同种元素形成的不同单质 范围 同类原子 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 化学性质几乎完全相同,物理性质不同 组成元素相同,性质不同 决定 因素 质子数 质子数、中子数 质子数、中子数 组成元素、结构 2.元素、核素、同位素、同素异形体的联系 [对点训练1] C 探究角度2利用核反应推断元素 B.X、Y均可形成三氯化物 C.该过程为化学变化 D.Y仅有一种含氧酸 B 解析 用α粒子轰击金属原子的过程满足质子和质量数守恒,因此W+4=30+1,则W=27,X元素为金属元素,Y的质子数比X大2,则Y与X位于同一周期,且Y位于X右侧,已知元素X、Y的最外层电子数之和为8,设X最外层电子数为a,则Y的最外层电子为a+2,a+a+2=8,解得a=3,因此X为Al,Y为 P 的相对原子质量为27,故A错误;Al元素可形成AlCl3,P元素可形成PCl3,故B正确;该过程原子的种类发生变化,不属于化学变化,故C错误;P的含氧酸有H3PO4、H3PO3、H3PO2等,故D错误。 规律方法　原子(核素)的相对原子质量与近似相对原子质量　元素的相对原子质量 (1)原子(核素)的相对原子质量。 值,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。 A 随堂检测 全达标 1 2 3 4 5 题组1原子构成及表示方法 1.下列有关原子的说法正确的是(　　) ①原子是由核外电子和原子核构成的 ②原子不能再分 ③原子在化学变化中不能再分 ④原子在化学变化中不发生变化 ⑤原子的质量主要集中在原子核上 A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.①③⑤ D 1 2 3 4 5 解析 原子是由原子核和核外电子构成的,可以再分,①正确,②错误;原子是化学变化中的最小微粒,所以原子在化学变化中不能再分,③正确;原子在化学变化中可以通过得失电子变为离子,④错误;由于电子的质量很小,所以原子的质量主要集中在原子核上,⑤正确。 1 2 3 4 5 B 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 题组2元素、核素、同位素 3.下列关于铅元素的说法不正确的是(　　) D 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 4.(2024河北名校强基联盟高一期中联考)杭州亚运会打造“绿色建筑”,亚运场馆大量使用了碲化镉(CdTe)发电玻璃。下列说法正确的是(　　) A.114Cd和112Cd的质子数一定相等 A 解析 114Cd和112Cd为同种元素的不同原子,质子数一定相等,A项正确 的中子数比质子数多24,B项错误;128Te的相对原子质量与质量数近似相等,C项错误;114In与114Cd的质子数不同,不是互为同位素的关系,D项错误。 1 2 3 4 5 19 26 1 2 3 4 5 AC 1 2 3 4 5 如Cl表示质量数为37、质子数为17、中子数为20的氯原子。 H (5)和S2-具有相同的质子数和电子数。(　　) U3+ C与O 子,它与H原子组成HmX分子。a g HmX所含质子的物质的量是(　　) A.(A—N) mol B.(A-N) mol C.(A-N+m) mol D.(A-N+m) mol 解析 X原子的质量数为A,含N个中子,则其质子数为A-N;该原子与H原子组成HmX分子的摩尔质量为(A+m) g·mol-1,HmX分子的质子数为A-N+m;a g HmX的物质的量为 mol,其所含质子的物质的量为(A-N+m) mol。 mol　 解析 X+的氯化物为XCl,X+的质子数为A-N。XCl的摩尔质量为(A+35.5) g·mol-1,a g XCl的物质的量为 mol,XCl的质子数为A-N+17,电子数=质子数,因此 mol XCl所含电子的物质的量为 mol。 A. mol B. mol C. mol D. mol 解析 该离子含有的质子数=质量数-中子数=m-n,阳离子中核外电子数=质子数-电荷数=m-n-3;a g A3+的物质的量为 mol,所以a g A3+含有电子的物质的量为×(m-n-3) mol。 (2)表示方法X。 原子 H(氕) H(氘) H(氚) 俗称 — 重氢 超重氢 符号 H D T 质子数 1 1 1 中子数 0 1 2 (4)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。例如,氯元素有两种核素Cl,相对原子质量为34.97,其丰度为75.77%Cl,相对原子质量为36.97,其丰度为24.23%。因此,氯元素的相对原子质量为34.97×75.77%+36.97×24.23%≈35.45。 如H互为同位素。“同位”是指核素的　　　　　　相同,在元素周期表中占有　　　　的位置。  (5H和H+为同一元素的不同微粒。(　　) (6)所有的元素都有同位素。(　　) (7)1O的摩尔质量为20 g·mol-1。(　　) 例1 (2024福建莆田二中高一阶段检测)科研人员自主研发Ge分离纯化工艺和GeGa发生器制备技术,并测得Ge的半衰期为271天。已知:质量数相同、质子数不同的原子互为同量素;半衰期指质量减少一半所需要的时间。下列说法正确的是(　　) AGe和Ga互为同位素 BGe和Ge互为同量素 CGa的中子数与质子数之差为6 D.m g Ge衰变813天时剩余的质量为m g 解析 Ge和Ga二者质子数不同,不互为同位素,A错误Ge和Ge二者质量数不相同,不互为同量素,B错误Ga的质子数为31,中子数为68-31=37,中子数与质子数之差为6,C正确Ge的半衰期为271天,则m g Ge衰变813天时剩余的质量为m g,D错误。 概念 元素 核素 同位素 同素异形体 举例 H、C、O三种元素 C、 O三种核素 H、 H互为同位素 O2与O3互为同素异形体 (2024山东淄博高一期末)放射性Co可用于疾病治疗。下列说法正确的是(　　) ACo和Ni互为同位素 BCo的中子数与电子数之差为33 CCo和Co的核外电子排布相同 DCo3O4和Co3O4互为同素异形体 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Co和Ni不互为同位素,A错误;对于Co,电子数=质子数=27,中子数=质量数-质子数=60-27=33,则Co的中子数与电子数之差为6,B错误Co和Co互为同位素,则核外电子排布相同,C正确;同素异形体指同种元素形成的不同种单质Co3O4和Co3O4都为化合物,D错误。 例2 (2024山东青岛二中高一期中)1934年约里奥–居里夫妇在核反应中用α粒子(即氦核He)轰击金属原子X,得到核素Y,开创了人造放射性核素的先河HeYn,其中元素X、Y的最外层电子数之和为8。下列叙述正确的是(　　) AX的相对原子质量为26 Al 以一个12C原子质量的作为标准,其他原子的质量与12C原子质量的的比 [对点训练2] (2024安徽淮北一中高一阶段调研)1919年,卢瑟福用α粒子He)轰击X原子核,实现了原子核的人工转变HeYH,其中Y的某种单质可用作自来水消毒剂。下列说法正确的是(　　) A.X与Y均能形成含18电子的氢化物 B.Y存在Y多种同素异形体 CY与X的中子数相同 D.X的氧化物只有一种 解析 已知Y的某种单质可用作自来水消毒剂,且Y的质量数为17,则Y不可能是Cl元素,O3可用于自来水消毒,且存在O,故Y为O,所以HeYH,即X为N,Y为O。N2H4和H2O2均为含18电子的氢化物,A正确;Y存在Y多种同位素而不是同素异形体,B错误Y的中子数为17-8=9X的中子数为14-7=7,二者的中子数不同,C错误;X的氧化物有NO、NO2、N2O等,D错误。 2.(2024广东清远五校高一联考)核聚变发电有望成为解决人类能源问题的重要手段之一,氘H)是核聚变反应的主要原料,下列有关叙述正确的是(　　) AH的中子数为2 BH的核电荷数为1 CH是自然界中最轻的原子 DH是氢元素的一种同素异形体 解析 H的中子数为2-1=1,故A错误H的质子数为1,则核电荷数为1,故B正确;自然界中最轻的原子是H,不是H,故C错误H是氢元素的一种核素,故D错误。 APb的中子数为125 BPb和Pb失电子能力几乎完全相同 CPb和Pb互为同位素 DPb和Pb属于同种核素 解析 原子符号左上角为质量数,质量数等于质子数与中子数之和Pb的中子数为125,A正确Pb和Pb核外电子排布相同,失电子能力几乎完全相同,B正确Pb和Pb质子数相同而中子数不同,二者互为同位素,C正确Pb和Pb属于同种元素的不同核素,D错误。 BTe的中子数比质子数多14 C.128Te的相对原子质量为128 D.114In与114Cd互为同位素 Te 5.(2024山东枣庄一中高一月考)近年来,科学家通过粒子加速器进行了一周的实验,获得了6个非常罕见的Fe原子,接着,科学家又使用特制的测量仪器观测到,这6个原子中有4个发生了衰变,这一实验证实了曾经预言的双质子衰变方式,即有一个原子同时放出两个质子的衰变方式。回答下列问题: (1Fe原子的核内中子数为　　　,该原子的核外电子数为　　　。  (2)以下关于Fe的叙述正确的是　　　(填字母)。  AFe与Fe是两种核素 B.科学家获得了一种新元素 CFe的衰变不是化学变化 D.这种铁原子衰变放出两个质子后变成Fe (3)某同学认为Fe在一定条件下也可与氧气反应,他的判断依据是   　。  Fe与Fe的核外电子数相同,化学性质几乎完全相同 解析 (1Fe的中子数=质量数-质子数=45-26=19,核外电子数=质子数=26。 (2Fe与Fe的质子数相同,但中子数不同,是同一元素的两种不同的核素,A正确;Fe元素不是一种新元素,B错误Fe衰变时原子核发生了变化,并没有新物质生成,不是化学变化,C正确Fe衰变放出两个质子后变为Fe,D错误。 (3Fe与Fe的核外电子数相同,化学性质几乎完全相同。 $$