专题01 原子的结构及元素、核素、同位素的判断（重难点讲义）化学人教版必修第一册

专题01 原子的结构及元素、核素、同位素的判断 重难目标 1．掌握原子构成(质子、中子、电子关系)及AZX符号含义，能计算质量数、中子数等； 2．辨析元素/核素/同位素概念差异，例举常见同位素(如12C、14C)及其应用； 3．通过原子结构模型演变史，学习科学探究方法(假说-验证-修正)； 4．运用数据分析归纳同位素特征(如氯元素35Cl/37Cl丰度比)。 考情分析 围绕“原子的构成、粒子间的数量关系、元素/核素/同位素的概念辨析”展开，考查考生对微观粒子结构的理解和概念的辨析能力。常与元素周期律、化学键等知识点结合考查。考查趋势： 1．从单一概念辨析转向与粒子结构、性质的综合考查； 2．情境更贴近前沿科技，如涉及放射性核素在医疗、能源中的应用； 3．注重对概念本质的理解，减少机械记忆类题目。 一、原子构成 1．人类对原子结构的认识 原子结构模型的演变图如下： ①为道尔顿实心球式原子模型；②为汤姆生葡萄干面包式原子模型；③为卢瑟福行星运转式原子模型；④为玻尔轨道式原子模型；⑤为近代量子力学原子模型。 2．构成原子的微粒 原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的。 3．核素(原子)的表示及其数量关系 质量关系 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 原子的相对原子质量近似等于质量数 电性关系 电中性微粒(原子或分子) 核内质子数＝核外电子数 带电离子 质子数≠电子数，具体如下表 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 数量关系 核电荷数＝质子数＝核外电子数(原子) 4．原子构成的表示方法：用X表示，A表示质量数，Z表示核电荷数。 二、核外电子排布 1．电子层 (1)含义：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。 (2)电子层的表示 各电子层由内到外 电子层序数 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 离核远近 由近到远 能量高低 由低到高 2．核外电子排布规律 一低 电子总是尽量先排在能量最低的电子层里，再排能量较高的电子层里 四不超 各电子层最多容纳的电子数为2n2 最外层电子数最多为8个(n＝1时，最多容纳2个电子) 次外层电子数最多为18个 倒数第三层电子数最多为32个 3．核外电子排布的表示方法——结构示意图 ①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。 如钠的原子结构示意图： ②用弧线表示电子层。 ③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。 ④原子结构示意图中，核内质子数＝核外电子数。 4．核外电子排布与元素性质的关系 ①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。 ②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，表现出氧化性，在化合物中主要显负化合价。 ③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。 5．1～18号元素原子结构的特殊关系 特殊关系 对应元素 最外层电子数等于次外层电子数的一半 Li、Si 最外层电子数等于次外层电子数 Be、Ar 最外层电子数等于次外层电子数的2倍 C 最外层电子数等于次外层电子数的3倍 O 最外层电子数等于次外层电子数的4倍 Ne 最外层电子数等于电子层数 H、Be、Al 最外层有1个电子 H、Li、Na 最外层有2个电子 He、Be、Mg 6．常见“10电子”“18电子”微粒 (1)“10电子”的微粒： 分子 离子 一核10电子 Ne N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋ 二核10电子 HF OH－ 三核10电子 H2O NH 四核10电子 NH3 H3O＋ 五核10电子 CH4 NH (2)常见的“18电子”的微粒： 分子 阳离子 阴离子 Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4 K＋、Ca2＋ P3－、S2－、HS－、Cl－ 三、元素、核素、同位素 1. 概念定义 概念 定义 研究对象 元素 具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称 宏观概念，只论种类，不论个数 核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 微观概念，论种类和个数 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素 微观概念，原子之间的关系 2．元素、核素、同位素的联系与区别 ①现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。 ②不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N。 ③同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。 ④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 ⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 3．同位素的特征 ①“同位”指的是在同期表中的位置相同(核外电子排布一样) ② 相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。同位素的“六同三不同” ③天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。 4．氢元素的三种核素 H：名称为氕，不含中子； H：用字母D表示，名称为氘或重氢； H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。 5．几种重要核素的用途 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 四、元素、核素、同位素判断方法与技巧 1. 元素的判断 本质：质子数(核电荷数)相同的原子或离子属于同一种元素。 技巧：只要质子数相同，不管是原子、阳离子还是阴离子，都属于同一种元素。例如Na⁺、Na都属于钠元素。 2. 核素的判断 本质：质子数和中子数都相同的原子是同一种核素。 技巧：核素的种类由质子数和中子数共同决定，一种核素就是一种原子。 3. 同位素的判断 本质：质子数相同、中子数不同的原子互称为同位素。 技巧：判断两种原子是否为同位素，需满足两个条件：①质子数相同；②中子数不同。例如12C和14C互为同位素，14C和14N不互为同位素。 五、四种相对原子质量 1．原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。 2．元素的相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的相对原子质量按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝Ar1×a%＋Ar2×b%＋Ar3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。 3．核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。 4．元素的近似相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的质量数按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝A1×a%＋A2×b%＋A3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。 题型01考查原子结构的表示方法 【典例1】河北已探明的黄金储量较为丰富，为黄金产业的发展提供了资源基础。是金的一种稳定的核素，下列关于的说法错误的是( ) A．质子数为79 B．摩尔质量为197 C．核外电子数为79 D．质子数与中子数之差为39 【答案】B 【解析】A项，质子数为79，A正确；B项，摩尔质量为197g/mol，B错误；C项，核外电子数等于质子数，为79，C正确；D项，质子数为79，中子数为197-79=118，故质子数与中子数之差为39，D正确；故选B。 【对练1】中国科学家首次实现了两个异核原子(1个8537Rb原子和1个8737Rb原子)的量子受控非门和量子纠缠，下列有关8737Rb的说法正确的是( ) A．质子数为87 B．核外电子数为37 C．中子数为37 D．质量数为50 【答案】B 【解析】原子符号中左上角为质量数，左下角为质子数，原子中质子数＝核电荷数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数，据此分析判断。8737Rb原子中质子数＝核电荷数＝37，质量数＝87，中子数＝87－37＝50，只有B项正确。 【对练2】核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为( ) A．(A－N)mol mol B．(A－N＋2)mol C．(A－N－2) D．(A－N－2)mol 【答案】D 【解析】1个R2＋中含有的电子数为A－N－2，a g R2＋的物质的量为＝ mol，故a g R2＋中含有的电子数物质的量为(A－N－2)mol，故选D项。 题型02考查原子的核外电子排布 【典例2】下列说法不正确的是(　　) A．原子核外每层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层序数) B．同一原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多 C．如果原子只有一个电子层，该原子的核电荷数不超过2 D．核电荷数1～18的元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素只有2种 【答案】B 【解析】根据核外电子排布规律可知，A正确；当M为最外层时，可能的电子数为1～8，而此时L层电子数为8，故B错误；如果原子只有一个电子层，即只有K层，电子数不超过2个，C正确；核电荷数1～18的元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素只有He和Ne 2种元素，D正确。 【对练1】某元素原子的核外有3个电子层，最外层有4个电子，则该原子核内的质子数为( ) A．16 B．15 C．14 D．13 【答案】C 【解析】3个电子层，最外层有4个电子，故核外电子数为2+8+4=14，原子的核内质子数等于核外电子数，故质子数为14；故选C。 【对练2】甲、乙两元素原子的第二层电子数都是其他层电子总数的2倍。下列推断正确的是(　　) A．甲与乙处于同一周期 B．甲与乙处于同一主族 C．甲与乙指的是碳和铝 D．甲与乙的原子序数之和是偶数 【答案】D 【解析】L层最多可有8个电子，当其他层共有4个电子时符合题意，根据核外电子排布规律，镁符合条件；当L层未填满电子时，K层的2个电子已填入，此时L层应有4个电子，碳符合条件。则甲、乙指的是碳和镁，D项符合题意。 题型03考查微粒的结构示意图 【典例3】以下是某同学画的X的原子结构示意图，其中正确的是(　　) A． B． C． D． 【答案】D 【解析】原子结构示意图中的圆圈是原子核，里面的数字是该原子的质子数，故应为8，依据核外电子排布规律知，第一层最多有2个电子，第二层最多有8个电子，故D项正确。 【对练1】下列微粒结构示意图错误的是( ) A．Cl－的结构示意图： B．钠离子的结构示意图： C．S2－的结构示意图： D．镁离子的结构示意图： 【答案】D 【解析】A项，Cl－核外有18个电子，结构示意图为，正确；B项，钠离子失去了一个电子，核外有10个电子，结构示意图为，正确；C项，S2－的核内有16个质子，核外有18个电子，核外电子分层排布，其结构示意图为，正确；镁离子的结构示意图：，错误，故选D。 【对练2】下列微粒的结构示意图对应的元素是金属元素的是( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A项，9号元素：F，是非金属元素，A不符合题意；B项，13号元素：Al，是金属元素，B符合题意；C项，14号元素：Si，是非金属元素，C不符合题意；D项，17号元素：Cl，是非金属元素，D不符合题意；故选B。 题型04考查元素、核素、同位素概念辨析 【典例4】下列说法错误的是( ) A．11H、21H、H+和H2是氢元素的四种不同粒子 B．石墨和金刚石均为同位素，其相互转化属于物理变化 C．11H和21H是不同的核素，但是在周期表中占据同一个位置 D．12C和14C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】A项，前两者是氢的核素，第三种是氢离子，第四个是氢单质，均是氢元素的四种不同微粒，A正确；B项，石墨和金刚石是C的不同单质，互为同素异形体，其相互转化属于化学变化，B错误；C项，11H和21H是氢的不同核素，均为氢元素，在周期表中占据同一个位置，C正确；D项，12C和14C是C的不同核素，互为同位素，其化学性质几乎完全相同，但物理性质不同，D正确；故选B。 【对练1】4019X、4018Z、4019Q、4020R+、4120M 5种微粒，所属元素的种类有( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】B 【解析】4019X、4019Q的质子数相同，所以是同一元素；4020R2+、4120M的质子数相同，所以是同一元素， 4120M是原子， 4020R2+是离子；4018Z是质子数为18的元素；所以共有3种元素，质子数分别为18、19、20，故选B。 【对练2】科学家通过测量不同碳库中13C与12C的比值追踪碳的来源和流动，帮助了解全球碳循环过程。下列有关叙述正确的是( ) A．13C与12C间的转化属于化学变化 B．13C与12C化学性质不相同 C．等质量的13C与12C的质子数相同 D．每个12C的质量约为 【答案】D 【解析】A项，13C与12C属于同位素，同位素之间的转化涉及原子核内中子数的变化，属于核变化，不属于化学变化，A错误；B项，13C与12C属于同位素，两者的原子核外电子排布相同，化学性质几乎相同，B错误；C项，13C与12C属于同位素，其质子数相同，但13C与12C的摩尔质量不同，等质量的13C与12C的物质的量不同，因此等质量的13C与12C所含的质子数不相同，C错误；D项，12C的摩尔质量为12g/mol，则每个12C的质量约为，D正确；故选D。 题型05考查相对原子质量 【典例5】我国著名化学家张青莲教授测定的锑元素的相对原子质量为，被国际原子量委员会采用为国际新标准。已知锑有两种以上天然核素，是按照锑的各种核素的相对原子质量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)的乘积之和计算出来的。下列叙述错误的是( ) A．、、、、、6种微粒中有6种核素，4种元素 B．氯元素的相对原子质量为，则是氯元素的质量与原子质量的的比值 C．核素的相对原子质量为，则是一个原子的质量与原子质量的的比值 D．氯有两种天然核素、，氯元素的近似相对原子质量为，则氯元素中的丰度约为 【答案】B 【解析】A．核素是指具有一定数目的质子和一定数目的中子的原子，故、、、、、6种微粒中有6种核素；而元素是具有相同核电荷数(即质子数)的一类原子的总称，元素的种类由质子数决定，六种微粒中有氢、碳、氮、氧4种元素，A选项正确；B．由于氯元素存在两种核素，氯元素的相对原子质量是其各种核素的相对原子质量与其原子数百分比的乘积之和，氯元素的质量是不确定的，B选项错误；C．一个原子的质量与原子质量的的比值为该原子的相对原子质量(注意由于绝大多数元素存在多种核素，元素的相对原子质量不等于某核素的相对原子质量)，C选项正确；D．元素的近似相对原子质量是该元素各核素的质量数与其原子数百分比的乘积之和。设氯元素中的丰度为，则的丰度为，根据元素的近似相对原子质量的计算公式得，解得，则的丰度为，D选项正确；故选B。 【对练1】元素周期表中钛的数据如图所示， 其中47.87的含义是( ) A．元素的相对原子质量 B．原子的相对原子质量 C．元素的近似相对原子质量 D．原子的近似相对原子质量 【答案】A 【解析】元素周期表元素符号下方的数字代表该元素的相对原子质量，则47.87的含义是钛元素的相对原子质量为47.87，故选A。 【对练2】氯元素在自然界有和两种同位素，在以下关于计算式的说法中正确的是( ) ％％=35.453 A．75．77％表示的质量分数 B．24．23％表示的原子百分率 C．36.966表示的质量数 D．35．453表示氯元素的相对原子质量 【答案】D 【解析】元素相对原子质量等于元素的同位素原子的相对原子质量乘以其在自然界中的丰度后求和，计算式：34．969×75．77%+36.966×24．23%=35．453中35．453为氯元素的相对原子质量，34．969为35Cl的相对原子质量，75．77%为35Cl在自然界中的丰度，36.966为37Cl的相对原子质量，24．23%为37Cl在自然界中的丰度；A．75．77%表示35Cl的丰度，不是质量分数，故A错误；B．24．23%表示37Cl的丰度，24．23%表示37Cl在自然界所占的原子个数百分比，而不是35Cl在自然界所占的原子个数百分比，故B错误；C．元素的相对原子质量=各元素的质量数×原子百分比，36.966表示37Cl的相对原子质量，不是37Cl的质量数，故C错误；D．氯元素的相对原子质量是用两种同位素的相对原子质量分别乘以各自的丰度，35．453为氯元素的相对原子质量，故D正确；故选D。 1．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是( ) A．Xn－含有的中子数为a＋b B．Xn－含有的电子数为a－n C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为 g 【答案】D 【解析】A项，中子数为b－a；B项，电子数为a＋n；C项，质量数为b。 2．下列关于Hg的说法中正确的是( ) A．质子数为198 B．电子数80 C．质量数为278 D．中子数与核外电子数之差为80 【答案】B 【解析】Hg的质子数为80，质量数为198，则中子数为198－80＝118。A项，质子数为80，错误；B项，电子数为80，正确；C项，质量数为198，错误；D项，中子数与核外电子数之差为118－80＝38，错误。 3．氟元素与硅元素最本质的区别是 ( ) A．相对原子质量不同 B．中子数不同 C．中子数与核外电子数之和不同 D．质子数不同 【答案】D 【解析】元素是具有相同的核电荷数的一类原子的总称，元素不同，核电荷数就不同，即质子数不同，D项正确。 4．某原子核外有6个电子，核内含8个中子，则该原子可以表示为(　　) A．14Si B．14Si C．14C D．14C 【答案】C 【解析】由题意知，核外有6个电子，即质子数为6；核内有8个中子，即质量数为14，所以该原子可表示为14C，C项正确。 5．已知R2＋有b个中子，核外有a个电子，表示R原子符号正确的是( ) A．R B．R C．R D．R 【答案】C 【解析】依据阳离子核外电子数＝质子数－所带电荷数，可知质子数＝阳离子核外电子数＋所带电荷数，R2＋核外有a个电子，所以其质子数为a＋2；依据质量数＝质子数＋中子数，R2＋有b个中子，所以其质量数为a＋2＋b，所以R原子符号为R，故选C。 6．某元素的一个原子形成的离子可表示为 Xn－，下列说法正确的是( ) A．Xn－含有的中子数为a＋b B．Xn－含有的电子数为a－n C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为 g 【答案】D 【解析】Xn－中a表示质子数，b表示质量数，“n－”表示X得到n个电子，则其含有的中子数为(b－a)，电子数为(a＋n)；1 mol Xn－的质量约为b g，则1个X原子的质量约为 g。 7．考古学上常利用146C测定一些文物年代，下列关于碳元素说法不正确的( ) A．碳元素有126C、136C和146C等核素 B．126C、136C和146C互为同位素 C．126C、136C和146C含有不同的电子数 D．金刚石、石墨和C60都是碳元素的同素异形体 【答案】C 【解析】A项，因 126C、136C和146C等质子数均为6，为碳元素的不同核素，A正确；B项，126C、136C和146C质子数相同，质量数不同即中子数不同，互为同位素，B正确；C项，126C、136C和146C等质子数均为6，故原子核外电子数均为6，C错误；D项，金刚石、石墨和C60为C元素形成的不同单质，互为同素异形体，D正确；故选C。 8．下列有关C、C、C的说法正确的是( ) A．三者与C60互为同位素 B．三者是碳元素三种不同的核素 C．三者中子数相等 D．C和14N所含的质量数相等，所以是同一种元素 【答案】B 【解析】A项，同位素是指具有相同质子数，不同中子数的同一元素的不同核素，C60是单质，错误；B项，一种原子就是一种核素，故三种碳原子就是碳元素的三种不同核素，正确；C项，中子数不相同，分别为6、7、8，错误；D项，元素是具有相同的核电荷数(核内质子数)的一类原子的总称，选项所给二者质子数不相同，不是同一种元素，错误。 9．下列各组物质中，互为同位素的一组是( ) A．CO与CO2 B．12C与14C C．O2和O3 D．H2O与D2O 【答案】B 【解析】A项，CO和CO2是组成元素相同，但分子式不同的两种物质，错误；B项， 12C与14C，是质子数相同，但中子数不同的原子，则互为同位素，正确；C项，O2和O3是同种元素组成的不同单质，属于同素异形体，错误；D项，H2O和H2O2是组成元素相同，但分子式不同的两种物质，错误。 10．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述，不正确的是( ) A．14C与12C是两种不同的核素 B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化 C．17O的相对原子质量约为17 D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子 【答案】B 【解析】A项，14C与12C质子数都是6，而中子数不同，它们是C元素的两种不同的核素，A正确；B项，化学反应过程中原子种类不变，16O与18O是两种不同原子，通过化学反应不能实现16O与18O之间的转化，B错误；C项，原子符号左上角为质量数，近似等于该原子的相对原子质量，故17O的相对原子质量约为17，C正确；D项，原子符号左上角为质量数，137Cs和133Cs都是Cs原子，原子含有的质子数相同，则二者质量数的差就等于二者中子数的差，故137Cs比133Cs多4个中子，D正确；故选B。 11．神舟载人飞船使用了砷化镓太阳能电池。砷(As)、镓(Ga)的原子结构示意图和砷元素在元素周期表中的信息如图所示。下列说法中，不正确的是( ) A．镓元素的原子核外有31个电子 B．砷的相对原子质量为74．92 C．化学反应中镓原子容易得电子 D．砷化镓的化学式为GaAs 【答案】C 【解析】A．由  可知，镓元素的原子核外有31个电子，故A正确；B．由  可知，砷的相对原子质量为74．92，故B正确；C．镓的最外层为3个电子，在化学反应中易失电子，故C错误；D．镓的最外层为3个电子，砷的最外层为5个电子，根据化合物代数和为0，砷化镓的化学式为GaAs，故D正确；故选C。 12．2023年8月24日，日本政府和东京电力公司强行推进福岛第一核电站核污染水排海，并将核废水主要辐射物质“氚(T)”做成卡通形象，以合理化将放射性核废水排入太平洋的行为。据统计，至今已有超过6万吨的核污染水被排放到海洋中。此举引发日本民众和国际社会强烈反对。 (1)下列有关氚的说法正确的是_______。 A．卡通形象中标“+”号的小球表示质子 B．氚的核素符号为21H C．氚及其同位素性质完全相同 D．11g氚水(T216O)所含中子数为6NA (2)有关H2和T2的说法正确的是_______。 A．互为同位素 B．互为同素异形体 C．电子数不同 D．是同一种物质 (3)16O的质量数常被当作氧元素的近似相对原子质量。这里“近似”不包括的含义_______。 A．氧的其它同位素的丰度太低，被忽略了 B．质子和中子的相对质量都很接近于1 C．元素的近似相对原子质量总是取整数 D．电子的质量太小 (4)氢元素存在三种天然核素，相关数据如表所示： 核素 氕(1H) 氘(2H) 氚(3H) 丰度 99.98% 0.016% 0.004% 氢元素的近似相对原子质量为 。(计算结果不近似) (5)在离子NH3T+中，电子数：质子数= 。 【答案】(1)AD (2)D (3)C (4)1．00024 (5)10：11 【解析】(1)A．卡通形象中+号表示正电荷，该小球表示质子，故 A 正确；B．氚原子，核电荷数为 1，质量数为1+2= 3，故表示为，B 错误；C．氚及其同位素在周期表中位置相同，物理性质不相同，化学性质相同， C 错误；D．氚水的摩尔质量为22g/mol，11g氚水物质的量为0.5mol， 1分子氚水中含12个中子，则所含中子数为6NA，D 正确；选AD。 (2)A．同位素指质子数相同中子数不同的原子，而H2和T2都是分子，故H2和T2不互为同位素，A错误；B．同素异形体指同种元素形成的不同单质，而H2和T2是同种元素形成的相同单质，故H2和T2不互为同素异形体，B错误；C．电子数等于原子序数，H和T都是氢元素，故H2和T2电子数相同，C错误；D．H2和T2是同种元素形成的相同单质，是同一种物质，D正确；选D。 (3)A．元素的近似相对原子质量应该是各同位素的近似相对原子质量与丰度乘积的和，氧的其它同位素的丰度太低，对氧元素的近似相对原子质量影响不大，A正确；B．1个质子的质量为 1．6726×10-27kg，1个中子的质量为 1．6749×10-27kg ，12C质量的十二分之一为 1．6606×10-27kg ，这三者很相近，故质子和中子的相对质量都很接近于1，B正确；C．元素的近似相对原子质量不一定是整数，如氯元素的近似相对原子质量为35．5，所以元素的近似相对原子质量总是取整数不是16O的质量数常被当做氧元素近似相对原子质量的“近似”理由，C错误；D．原子的质量几乎全部集中在原子核上，电子的质量太小，D正确；选C。 (4)元素的近似相对原子质量应该是各同位素的近似相对原子质量与丰度乘积的和，各同位素的近似相对原子质量等于质量数，则氢元素的近似相对原子质量为1×99.98%+2×0.016%+3×0.004%=1．00024。 (5)N、H、T中电子数依次为7、1、1，质子数依次为7、1、1，该离子中，电子数：质子数=10：11。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 9 / 11 )学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 原子的结构及元素、核素、同位素的判断 重难目标 1．掌握原子构成(质子、中子、电子关系)及AZX符号含义，能计算质量数、中子数等； 2．辨析元素/核素/同位素概念差异，例举常见同位素(如12C、14C)及其应用； 3．通过原子结构模型演变史，学习科学探究方法(假说-验证-修正)； 4．运用数据分析归纳同位素特征(如氯元素35Cl/37Cl丰度比)。 考情分析 围绕“原子的构成、粒子间的数量关系、元素/核素/同位素的概念辨析”展开，考查考生对微观粒子结构的理解和概念的辨析能力。常与元素周期律、化学键等知识点结合考查。考查趋势： 1．从单一概念辨析转向与粒子结构、性质的综合考查； 2．情境更贴近前沿科技，如涉及放射性核素在医疗、能源中的应用； 3．注重对概念本质的理解，减少机械记忆类题目。 一、原子构成 1．人类对原子结构的认识 原子结构模型的演变图如下： ①为道尔顿实心球式原子模型；②为汤姆生葡萄干面包式原子模型；③为卢瑟福行星运转式原子模型；④为玻尔轨道式原子模型；⑤为近代量子力学原子模型。 2．构成原子的微粒 原子是由原子核和核外电子构成的，而原子核是由质子和中子构成的。 3．核素(原子)的表示及其数量关系 质量关系 质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N) 原子的相对原子质量近似等于质量数 电性关系 电中性微粒(原子或分子) 核内质子数＝核外电子数 带电离子 质子数≠电子数，具体如下表 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 数量关系 核电荷数＝质子数＝核外电子数(原子) 4．原子构成的表示方法：用X表示，A表示质量数，Z表示核电荷数。 二、核外电子排布 1．电子层 (1)含义：在含有多个电子的原子里，电子分别在能量不同的区域内运动，我们把不同的区域简化为不连续的壳层，称作电子层。 (2)电子层的表示 各电子层由内到外 电子层序数 1 2 3 4 5 6 7 电子层符号 K L M N O P Q 离核远近 由近到远 能量高低 由低到高 2．核外电子排布规律 一低 电子总是尽量先排在能量最低的电子层里，再排能量较高的电子层里 四不超 各电子层最多容纳的电子数为2n2 最外层电子数最多为8个(n＝1时，最多容纳2个电子) 次外层电子数最多为18个 倒数第三层电子数最多为32个 3．核外电子排布的表示方法——结构示意图 ①用小圆圈和圆圈内的符号及数字表示原子核和核电荷数。 如钠的原子结构示意图： ②用弧线表示电子层。 ③弧线上的数字表示该电子层上的电子数。 ④原子结构示意图中，核内质子数＝核外电子数。 4．核外电子排布与元素性质的关系 ①金属元素原子的最外层电子数一般小于4，较易失去电子，形成阳离子，表现出还原性，在化合物中显正化合价。 ②非金属元素原子的最外层电子数一般大于或等于4，较易得到电子，活泼非金属原子易形成阴离子，表现出氧化性，在化合物中主要显负化合价。 ③稀有气体元素的原子最外层为8电子(氦为2电子)稳定结构，不易失去或得到电子，通常表现为0价。 5．1～18号元素原子结构的特殊关系 特殊关系 对应元素 最外层电子数等于次外层电子数的一半 Li、Si 最外层电子数等于次外层电子数 Be、Ar 最外层电子数等于次外层电子数的2倍 C 最外层电子数等于次外层电子数的3倍 O 最外层电子数等于次外层电子数的4倍 Ne 最外层电子数等于电子层数 H、Be、Al 最外层有1个电子 H、Li、Na 最外层有2个电子 He、Be、Mg 6．常见“10电子”“18电子”微粒 (1)“10电子”的微粒： 分子 离子 一核10电子 Ne N3－、O2－、F－、Na＋、Mg2＋、Al3＋ 二核10电子 HF OH－ 三核10电子 H2O NH 四核10电子 NH3 H3O＋ 五核10电子 CH4 NH (2)常见的“18电子”的微粒： 分子 阳离子 阴离子 Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2、N2H4 K＋、Ca2＋ P3－、S2－、HS－、Cl－ 三、元素、核素、同位素 1. 概念定义 概念 定义 研究对象 元素 具有相同质子数(核电荷数)的一类原子的总称 宏观概念，只论种类，不论个数 核素 具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子 微观概念，论种类和个数 同位素 质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素 微观概念，原子之间的关系 2．元素、核素、同位素的联系与区别 ①现行元素周期表已发现的元素有118种，由于同位素的存在，故核素的种数远大于118种。 ②不同核素可能具有相同的质子数，如H、H；也可能具有相同的中子数，如C、O；也可能具有相同的质量数，如C、N。 ③同位素之间的转化，既不是物理变化也不是化学变化，是核反应。 ④同位素之间可形成不同的同位素单质。如氢的三种同位素形成的单质有六种：H2、D2、T2、HD、HT、DT，他们的物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 ⑤同位素之间可形成不同的同位素化合物。如水分子有H2O(普通水)、D2O(重水)、T2O(超重水)等。他们的相对分子质量不同，物理性质(如密度)有所不同，但化学性质几乎完全相同。 3．同位素的特征 ①“同位”指的是在同期表中的位置相同(核外电子排布一样) ② 相同存在形态的同位素，化学性质几乎完全相同，物理性质不同。同位素的“六同三不同” ③天然存在的同一元素各核素所占的原子百分数(丰度)一般不变。 4．氢元素的三种核素 H：名称为氕，不含中子； H：用字母D表示，名称为氘或重氢； H：用字母T表示，名称为氚或超重氢。 5．几种重要核素的用途 核素 U C H H O 用途 核燃料 用于考古断代 制氢弹 示踪原子 四、元素、核素、同位素判断方法与技巧 1. 元素的判断 本质：质子数(核电荷数)相同的原子或离子属于同一种元素。 技巧：只要质子数相同，不管是原子、阳离子还是阴离子，都属于同一种元素。例如Na⁺、Na都属于钠元素。 2. 核素的判断 本质：质子数和中子数都相同的原子是同一种核素。 技巧：核素的种类由质子数和中子数共同决定，一种核素就是一种原子。 3. 同位素的判断 本质：质子数相同、中子数不同的原子互称为同位素。 技巧：判断两种原子是否为同位素，需满足两个条件：①质子数相同；②中子数不同。例如12C和14C互为同位素，14C和14N不互为同位素。 五、四种相对原子质量 1．原子(即核素)的相对原子质量：一个原子(即核素)的质量与一个12C质量的的比值。一种元素有几种同位素，就有几种不同核素的相对原子质量。 2．元素的相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的相对原子质量按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝Ar1×a%＋Ar2×b%＋Ar3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。 3．核素的近似相对原子质量＝该核素的质量数。 4．元素的近似相对原子质量：是根据该元素各种天然同位素的质量数按该元素各种天然同位素原子所占的原子百分比算出的平均值。即：Ar(E)＝A1×a%＋A2×b%＋A3×c%＋…，其中a%＋b%＋c%＋…=1。 题型01考查原子结构的表示方法 【典例1】河北已探明的黄金储量较为丰富，为黄金产业的发展提供了资源基础。是金的一种稳定的核素，下列关于的说法错误的是( ) A．质子数为79 B．摩尔质量为197 C．核外电子数为79 D．质子数与中子数之差为39 【对练1】中国科学家首次实现了两个异核原子(1个8537Rb原子和1个8737Rb原子)的量子受控非门和量子纠缠，下列有关8737Rb的说法正确的是( ) A．质子数为87 B．核外电子数为37 C．中子数为37 D．质量数为50 【对练2】核内中子数为N的R2＋，质量数为A，则a g R2＋中含有的电子数物质的量为( ) A．(A－N)mol mol B．(A－N＋2)mol C．(A－N－2) D．(A－N－2)mol 题型02考查原子的核外电子排布 【典例2】下列说法不正确的是(　　) A．原子核外每层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层序数) B．同一原子M层上的电子数一定比L层上的电子数多 C．如果原子只有一个电子层，该原子的核电荷数不超过2 D．核电荷数1～18的元素，每层电子数都满足2n2个电子的元素只有2种 【对练1】某元素原子的核外有3个电子层，最外层有4个电子，则该原子核内的质子数为( ) A．16 B．15 C．14 D．13 【对练2】甲、乙两元素原子的第二层电子数都是其他层电子总数的2倍。下列推断正确的是(　　) A．甲与乙处于同一周期 B．甲与乙处于同一主族 C．甲与乙指的是碳和铝 D．甲与乙的原子序数之和是偶数 题型03考查微粒的结构示意图 【典例3】以下是某同学画的X的原子结构示意图，其中正确的是(　　) A． B． C． D． 【对练1】下列微粒结构示意图错误的是( ) A．Cl－的结构示意图： B．钠离子的结构示意图： C．S2－的结构示意图： D．镁离子的结构示意图： 【对练2】下列微粒的结构示意图对应的元素是金属元素的是( ) A． B． C． D． 题型04考查元素、核素、同位素概念辨析 【典例4】下列说法错误的是( ) A．11H、21H、H+和H2是氢元素的四种不同粒子 B．石墨和金刚石均为同位素，其相互转化属于物理变化 C．11H和21H是不同的核素，但是在周期表中占据同一个位置 D．12C和14C互为同位素，物理性质不同，但化学性质几乎完全相同 【对练1】4019X、4018Z、4019Q、4020R+、4120M 5种微粒，所属元素的种类有( ) A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【对练2】科学家通过测量不同碳库中13C与12C的比值追踪碳的来源和流动，帮助了解全球碳循环过程。下列有关叙述正确的是( ) A．13C与12C间的转化属于化学变化 B．13C与12C化学性质不相同 C．等质量的13C与12C的质子数相同 D．每个12C的质量约为 题型05考查相对原子质量 【典例5】我国著名化学家张青莲教授测定的锑元素的相对原子质量为，被国际原子量委员会采用为国际新标准。已知锑有两种以上天然核素，是按照锑的各种核素的相对原子质量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)的乘积之和计算出来的。下列叙述错误的是( ) A．、、、、、6种微粒中有6种核素，4种元素 B．氯元素的相对原子质量为，则是氯元素的质量与原子质量的的比值 C．核素的相对原子质量为，则是一个原子的质量与原子质量的的比值 D．氯有两种天然核素、，氯元素的近似相对原子质量为，则氯元素中的丰度约为 【对练1】元素周期表中钛的数据如图所示， 其中47.87的含义是( ) A．元素的相对原子质量 B．原子的相对原子质量 C．元素的近似相对原子质量 D．原子的近似相对原子质量 【对练2】氯元素在自然界有和两种同位素，在以下关于计算式的说法中正确的是( ) ％％=35.453 A．75．77％表示的质量分数 B．24．23％表示的原子百分率 C．36.966表示的质量数 D．35．453表示氯元素的相对原子质量 1．某元素的一个原子形成的离子可表示为Xn－，下列说法正确的是( ) A．Xn－含有的中子数为a＋b B．Xn－含有的电子数为a－n C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为 g 2．下列关于Hg的说法中正确的是( ) A．质子数为198 B．电子数80 C．质量数为278 D．中子数与核外电子数之差为80 3．氟元素与硅元素最本质的区别是 ( ) A．相对原子质量不同 B．中子数不同 C．中子数与核外电子数之和不同 D．质子数不同 4．某原子核外有6个电子，核内含8个中子，则该原子可以表示为(　　) A．14Si B．14Si C．14C D．14C 5．已知R2＋有b个中子，核外有a个电子，表示R原子符号正确的是( ) A．R B．R C．R D．R 6．某元素的一个原子形成的离子可表示为 Xn－，下列说法正确的是( ) A．Xn－含有的中子数为a＋b B．Xn－含有的电子数为a－n C．X原子的质量数为a＋b＋n D．1个X原子的质量约为 g 7．考古学上常利用146C测定一些文物年代，下列关于碳元素说法不正确的( ) A．碳元素有126C、136C和146C等核素 B．126C、136C和146C互为同位素 C．126C、136C和146C含有不同的电子数 D．金刚石、石墨和C60都是碳元素的同素异形体 8．下列有关C、C、C的说法正确的是( ) A．三者与C60互为同位素 B．三者是碳元素三种不同的核素 C．三者中子数相等 D．C和14N所含的质量数相等，所以是同一种元素 9．下列各组物质中，互为同位素的一组是( ) A．CO与CO2 B．12C与14C C．O2和O3 D．H2O与D2O 10．同位素示踪技术已广泛应用在农业、工业、医学、地质及考古等领域。下列有关叙述，不正确的是( ) A．14C与12C是两种不同的核素 B．通过化学变化可以实现16O与18O之间的相互转化 C．17O的相对原子质量约为17 D．铯元素的两种同位素中137Cs比133Cs多4个中子 11．神舟载人飞船使用了砷化镓太阳能电池。砷(As)、镓(Ga)的原子结构示意图和砷元素在元素周期表中的信息如图所示。下列说法中，不正确的是( ) A．镓元素的原子核外有31个电子 B．砷的相对原子质量为74．92 C．化学反应中镓原子容易得电子 D．砷化镓的化学式为GaAs 12．2023年8月24日，日本政府和东京电力公司强行推进福岛第一核电站核污染水排海，并将核废水主要辐射物质“氚(T)”做成卡通形象，以合理化将放射性核废水排入太平洋的行为。据统计，至今已有超过6万吨的核污染水被排放到海洋中。此举引发日本民众和国际社会强烈反对。 (1)下列有关氚的说法正确的是_______。 A．卡通形象中标“+”号的小球表示质子 B．氚的核素符号为21H C．氚及其同位素性质完全相同 D．11g氚水(T216O)所含中子数为6NA (2)有关H2和T2的说法正确的是_______。 A．互为同位素 B．互为同素异形体 C．电子数不同 D．是同一种物质 (3)16O的质量数常被当作氧元素的近似相对原子质量。这里“近似”不包括的含义_______。 A．氧的其它同位素的丰度太低，被忽略了 B．质子和中子的相对质量都很接近于1 C．元素的近似相对原子质量总是取整数 D．电子的质量太小 (4)氢元素存在三种天然核素，相关数据如表所示： 核素 氕(1H) 氘(2H) 氚(3H) 丰度 99.98% 0.016% 0.004% 氢元素的近似相对原子质量为 。(计算结果不近似) (5)在离子NH3T+中，电子数：质子数= 。 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 ( 9 / 11 )学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $