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1新情境·激趣引航科学家们发现有3种氢原子：氕、氘、氚，这3种氢原子中质子、中子和电子的数量关系如下图所示：氕、氘、氚的原子结构有什么异同？它们是同一种元素吗？北京王府井古人类文化遗址博物馆向世人展示“北京人”狩猎、烧火、制造工具的痕迹。博物馆300多平方米的展厅里，将陈列在原址发掘出土的石砧、石锤、石片，还有原始牛、斑鹿、鸵鸟、鱼类等古生物的骨骼及古人类制成的骨铲、骨片等工具，再现25000年前斑鹿跳跃、鸵鸟欢腾、望山听水、野猪生息景象。那么“25000年”是怎样测出来的呢？“25000年”是通过测定遗迹里的一种碳原子——碳－14(14C)原子的数量来推断出的。那么碳－14原子和作为相对原子质量标准的碳－12原子(12C)在原子结构上有什么异同？这与我们要学习的核素、同位素两概念有何密切的关系呢？同学们，下面就让我们一块走进丰富多彩的化学世界，寻找它们的内在规律吧！2新知识·预习探索学习目标1．了解质量数和AZX的含义。2．了解核素、同位素的概念。3．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，以及质量数与质子数、中子数之间的相互关系。新知预习1.核素(1)具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子叫做核素。(2)氢有三种核素：氕，原子符号为11H；氘，原子符号为21H或D；氚，原子符号为31H或T。2.同位素(1)质子数相同而中子数不同的同一元素的不同原子互称同位素，即同一元素的不同核素互称为同位素。(2)天然存在的同位素，相互间保持—定的比率。(3)用途：①考古中用146C测定文物的年代。②21H和31H用于制造氢弹。③放射性同位素释放的射线可用于育种、治疗癌症和肿瘤等。问题探索1．下列微粒中，决定元素种类的是()A．质子数B．中子数C．质量数D．核外电子数【答案】A2．决定核素种类的是()A．质子数B．中子数C．原子的最外层电子数D．质子数和中子数【答案】D3．为纪念编制了第一个元素周期表的俄国化学家门捷列夫，人们把第101号元素(人工合成元素)命名为钔。该元素最稳定的一种原子可以表示为258101Md，该原子所含中子的数目为()A．56B．157C．258D．101【答案】B4.22286Rn具有放射性，从而对人体产生伤害。该原子的中子数和质子数之差是()A．136B．50C．86D．222【答案】B5．下列互为同位素的是()A．H2D2B．14N14CC．16O17OD．金刚石石墨【答案】C6．判断下列说法的正误：(1)所有原子都由质子、中子和核外电子构成。()(2)17O表示质量数是17的一种氧元素。()(3)某种硼原子的中子数是7，则其质量数是12，核外电子数是5。()(4)11H、21H、31H互为同素异形体。()【答案】(1)×(2)×(3)√(4)×3新课堂·互动探究知识点一核素、同位素细解教材1．质量数(1)质量数的定义：原子的质量主要集中在原子核上，质子和中子的相对质量都近似为1，忽略电子的质量，将核内所有质子和中子的相对质量取近似整数值相加，所得的数值叫做质量数。质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)(2)原子的构成原子AZX原子核质子Z个——决定元素种类中子A－Z个——与质子数共同决定核素种类核外电子Z个——主族元素的最外层电子也叫价电子，决定元素的化学性质AZX的含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的X原子。如3517Cl表示一个质量数为35、质子数为17的氯原子。(3)构成原子或离子的微粒间的数量关系①原子中：质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数。②单核阳离子中：质子数＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带电荷数。如：aMm＋电子数为a－m③单核阴离子中质子数＝阴离子的核外电子数－阴离子所带电荷数。如：bNn－电子数为b＋n如果aMm＋与bNn－含有相同的电子数，则a－m＝b＋n，a－b＝m＋n。2．元素、核素与同位素(1)元素元素是具有相同核电荷数(即质子数)的同一类原子的总称。①元素的种类是由原子核内的核电荷数(即质子数)决定的。②“同一类”包括质子数相同的各种不同原子，以及各种状态下的原子或离子。如H、D、T、H＋、H－均属于氢元素。(2)核素核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。每一种核素都是一种原子，不同的核素是不同的原子。如11H、21H、31H是三种不同的核素。质子数和中子数共同决定核素的种类。只有确定了质子数和中子数，才能确定核素的种类。不能把质量数作为判断核素种类的标准，如4020Ca、4019K是两种不同的核素。(3)同位素①定义：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(即同一元素的不同核素互称为同位素)。a．“同位”即指核素的质子数相同，在元素周期表中占有相同的位置。如168O和188O互为同位素，4020K和4019Ca不互为同位素。b．同位素是同一元素不同核素间的互称，不指具体原子。c．互为同位素的原子中，中子数一定不相同，而质子数、核电荷数、核外电子数均相同。d．大多数元素都有同位素，因此核素(原子)种类比元素种类多。e．同一元素的各种同位素，虽然其质量数不同，其物理性质有所差别，但化学性质几乎完全相同。②同位素的分类许多元素存在同位素，同位素有天然存在的，也有人工制造的，有的具有放射性，叫这种元素的放射性同位素，有的没有放射性，即稳定同位素，有的元素只有一种核素，没有其他同位素原子，如2311Na。③几种重要同位素及其应用a．在氢元素的三种核素中，21H和31H可以制造氢弹。b．铀元素有23492U、23592U、23892U等多种核素，其中23592U是制造原子弹和核反应堆的燃料。c．氧元素有168O、178O、188O三种核素，其中188O常作示踪原子。d．碳元素有126C、136C、146C等几种同位素，而126C就是作相对原子质量标准的那种碳原子(通常也叫碳－12)，146C在考古中有重要应用，测定一些文物的年代。e．利用放射性同位素可以给金属制品探伤、抑制马铃薯和洋葱等发芽，延长保鲜期。在医疗方面，可以利用某些核素放射出的射线治疗癌症等。④元素、核素、同位素、同素异形体的关系⑤互为同位素的核素的3个特点a．三同：同种元素(同质子数、同核电荷数、同电子数)，相同的位置(元素周期表中)，化学性质几乎相同。b．三不同：不同种原子(中子数不同、质量数不同)，不同的物理性质，原子个数百分比不同。c．一不变：在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子个数百分比一般是不变的。例如，我们所吃的食盐中既有Na35Cl，又有Na37Cl，且保持一定的比率(35Cl与37Cl的个数比不变)。3．粒子符号周围各数字的含义(1)若X是原子，只要质子数Z相同，就是同种元素；质子数Z和质量数A均相同，就是同种核素；质子数Z相同，质量数A不同，互称同位素。(2)若X是粒子，质子数相同不一定是同种元素，也不一定是同种核素。若两种粒子的质子数与核外电子数分别相同，则可能有以下四种情况。①两种核素，如16O和18O；②两种分子，如H2O和NH3；③两种阳离子，如NH＋4和Na＋；④两种阴离子，如OH－和F－。4．元素、核素、同位素、同素异形体的区别内容名称项目元素核素同位素同素异形体本质质子数相同的一类原子质子数、中子数都一定的原子质子数相同、中子数不同的核素同种元素形成的不同单质范畴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粒子化学性质几乎完全相同元素相同、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、结构举例H、C、O三种元素11H、21H、31H三种核素11H、21H、31H互称同位素O2与O3互为同素异形体典例精析[例1](2015·西安高一检测)核内中子数为N的R2＋离子，质量数为A，则ng它的氧化物中所含质子的物质的量是()A.nA＋16(A－N＋8)molB.nA＋16(A－N＋10)molC．(A－N＋2)molD.nA(A－N＋6)mol【解析】由题意可知，它的氧化物可表示为RO,1个R原子的质子数为A－N，所以1个“RO”所含质子数为(A－N＋8)，则ngRO所含质子的物质的量为nA＋16(A－N＋8)mol。【答案】A【点拨】AZR原子与Rm－、Rn＋的质量数、质子数、中子数都相同，分别为A、Z、A－Z，而电子数不同，依次为Z、Z＋m、Z－n。[例2](2015·经典习题选萃)现有下列基本粒子：1H、2H、3H、1H＋、234U、235U、238U、48K、48Ca、Cl2、14N、14C。请据此回答下列问题：(1)它们分属________种元素，属于氢元素的核素有________种，属于铀元素的核素有________种。互为同位素的原子分别为______________________________________。(2)质量数相等的粒子为________、________、________。(可不填满，也可补充)(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O、17O、18O、相互结合为水，可得水分子的种数为________。7331H、2H、3H,234U、235U、238U1H、1H＋48K、48Ca14N、14C18【解析】质子数相同的原子就是同种元素；质子数和中子数均相同的就是同种原子，同种元素的不同核素互称同位素。答题时要认真分析原子符号：AZX，只要Z相同，就是同种元素；Z和A均相同，是同种核素；Z相同、A不相同的互称同位素；Z不相同的无论A是否相同，均不是同种元素，更不能称为同位素。(1)12种粒子分属H、U、K、Ca、Cl、N、C7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3种不同核素，且互为同位素。234U、235U、238U属于铀元素的3种不同核素，也互为同位素。(2)48K和48Ca质量数相等，都为48；14N和14C质量数相等，都为14；1H和1H＋质量数相等，都为1。(3)氢的同位素1H、2H、3H与氧的同位素16O形成的H2O有以下6种：1H162O、2H162O、3H162O、1H2H16O、1H3H16O、2H3H16O，因此氢的三种核素与氧的三种核素共形成18种水分子。跟踪练习1．(2015·广东高一检测)下列叙述正确的是()A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素B．2H和3H是不同的核素，它们的质子数不相等C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数相等D．6Li和7Li的电子数相等，中子数相等【解析】A项符合同位素的概念；B项，2H和3H的质子数都是1；C项，14C和14N的质量数相等，它们的中子数不相等，分别为8和7；D项，6Li和7Li的电子数相等，中子数不相等，中子数分别为3和4。【答案】A2．(2015·东城区高一检测)据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的32He，而在地球上氦元素则主要以42He的形式存在。下列说法正确的是()A.42He原子核内含有4个质子B.32He与42He互为同位素C.32He与42He在元素周期表中占有不同的位置D.42He的最外层电子数为2，故42He易失去最外层电子【答案】B知识点二原子的相对原子质量与元素的相对原子质量细解教材1．原子的相对原子质量(即核素的相对原子质量)原子的相对原子质量＝一个该原子的质量一个12C原子质量×112或：M(核素)＝m核素112m12C2．原子的近似相对原子质量——质量数质量数＝质子数＋中子数某核素的相对原子质量在数值上近似等于该核素的质量数。3．元素的相对原子质量该元素的各种核素的原子数百分比与其相对原子质量的乘积所得的平均值。元素周期表中提供的就是元素的相对原子质量。如A、B、C…为某元素的不同核素，其原子数百分比分别为a%、b%、c%…，则该元素的相对原子质量为MA·a%＋MB·b%＋MC·c%＋…，其中MA、MB、MC…分别表示核素A、B、C…的相对原子质量。例：氧有三种天然同位素，它们的同位素原子的相对原子质量和各同位素原子含