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第3课时核素[目标导航]1.了解质量数和AZX的含义。2.了解核素、同位素的概念、并了解同位素的重要作用。3.了解原子的结构以及各种微粒数的关系。一、原子的构成质量数1．原子的构成及表示方法(1)构成原子(AZX)原子核质子（带正电）中子（不带电）核外电子（带负电）(2)表示方法AZX表示一个质量数为A、质子数为Z的X原子，如168O表示一个质量数为16，质子数为8的氧原子。2．质量数由于原子的质量集中在原子核上，把质子和中子的相对质量分别取其近似整数值1，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量的近似整数值相加，所得的数值叫做质量数，符号为A。质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)点拨原子或离子中各微粒间的数目关系①原子的质子数＝核电荷数＝原子序数＝核外电子数；②阳离子所带电荷数＝质子数－核外电子数；阴离子所带电荷数＝核外电子数－质子数；③质子数(Z)＝阳离子的核外电子数＋阳离子所带的电荷数；④质子数(Z)＝阴离子的核外电子数－阴离子所带的电荷数。【议一议】1．判断下列说法是否正确(1)所有原子都由质子、中子和核外电子构成。()(2)原子的种类大于元素的种类。()(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。()答案(1)×(2)√(3)√二、核素同位素1．核素把具有一定数目的质子和一定数目的中子的一种原子叫做核素。如12C、13C、14C就是碳元素的三种不同核素。2．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。即同一元素的不同核素之间互为同位素，如1H、2H、3H三种核素均是氢元素的同位素。3．同位素的两个特征(1)同一种元素的各种同位素的化学性质几乎完全相同；(2)在天然存在的某种元素里，不论是游离态还是化合态，同位素相互之间保持一定的比率，即各种同位素所占的原子个数百分比是相同的。4．同位素的用途(1)146C在考古工作中用于测定文物的年代；(2)21H、31H用于制造氢弹；(3)利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤等。警示(1)同位素中“同位”指几种核素的质子数相同，在元素周期表中占据同一个位置。同位素属于同一种元素，但不是同种原子。例如：11H、21H、31H是三种不同的原子，但都是氢元素。(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数远小于原子的种类数。【议一议】2．(1)146C与147N的质量数相等，是否互为同位素？(2)核素种类与质子数、中子数和质量数有何关系？答案(1)质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素。146C与147N的质量数相等，但质子数分别为6和7，属于不同的元素，故不是同位素。(2)核素是具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子，因此核素种类由质子数、中子数共同决定。质量数＝质子数＋中子数，故不同的核素也可能具有相同的质量数，如146C和147N，故核素种类与质量数无直接关系。一、元素、核素、同位素、同素异形体的区别和联系【例1】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.4020Ca和4220Ca、石墨和金刚石均为同素异形体C.11H和21H是不同的核素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解析元素的存在形式有游离态和化合态两种，A项中的四种微粒是氢元素的四种不同粒子，11H和21H是质子数均为1，中子数不等的不同的氢原子，它们是不同的核素；12C和14C由于其质子数均为6，而中子数分别为6和8，故它们互为同位素，同理，4020Ca和4220Ca互为同位素其物理性质不同但化学性质几乎完全相同；金刚石与石墨是由碳元素组成的不同的单质，它们互为同素异形体。要点归纳1．区别名称内容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的总称质子数、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微粒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、中子质子数、中子组成元素、结数数构举例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2.联系特别提醒(1)在辨析核素和同素异形体时，通常只根据二者研究范畴不同即可作出判断。(2)同种元素可以有多种不同的同位素原子，所以元素的种类数目远少于原子种类的数目。(3)自然界中，元素的各种同位素的含量基本保持不变。变式训练1下列互为同位素的是()A．H2D2B．14N14CC．16O17OD．金刚石石墨答案C解析同位素是指原子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素的互称，只有C项符合。二、原子的相对原子质量与元素的相对原子质量的区别【例2】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127.760，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同位素，则127.760是()A．按照锑的各种天然同位素的质量数与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值B．按照锑的各种天然同位素的相对原子质量与这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值C．一个锑原子的质量与12C原子质量的112的比值D．锑元素的质量与12C原子质量的112的比值答案B解析元素的相对原子质量是根据各种天然同位素的相对原子质量和这些同位素所占的原子百分比计算出来的平均值。要点归纳1．原子的相对原子质量(1)含义原子的相对原子质量是该同位素的一个原子的质量与12C质量的112的比值。(2)计算公式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(3)常用关系原子的近似相对原子质量＝质量数2．元素的相对原子质量(1)元素的平均相对原子质量①含义：根据各种核素的相对原子质量和它们在原子总数中所占的组成分数计算的平均值。②计算公式Mr－＝A·a%＋B·b%＋C·c%＋……其中A、B、C分别为各同位素的相对原子质量：a%、b%、c%分别为自然界中各同位素所占的原子的含量或原子个数的组成分数，Mr－是元素的平均相对原子质量。③实例如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量(即原子个数百分比)的数据分别为：168O15.99599.759%178O16.9990.037%188O17.9990.204%则氧元素的相对原子质量为：Mr－＝15.995×99.759%＋16.999×0.037%＋17.999×0.204%＝15.999。(2)元素的近似相对原子质量可根据各种核素(同位素)的质量数按上法计算。特别提醒①元素周期表中的相对原子质量是指元素的平均相对原子质量，而不是该元素的某种核素的相对原子质量。②已知某元素的一种核素的相对原子质量无法求解该元素的平均相对原子质量。变式训练2氧元素有三种核素16O、17O、18O，它们在自然界中所占的原子个数百分比分别为a%、b%、c%，则下列说法正确的是()A．一个16O原子的质量为16gB．17O的相对原子质量约为17C．氧元素的相对原子质量为16＋17＋183D．氧元素的相对原子质量为(16a%＋17b%＋18c%)答案B解析1mol16O原子的质量近似等于16g，A项错误；某一核素原子的相对原子质量在数值上近似等于其质量数，所以B项正确；氧元素的相对原子质量为16O、17O、18O的相对原子质量的平均值，而“16a%＋17b%＋18c%”是氧元素的近似相对原子质量，C、D两项错误。1．下列有关钯原子(10646Pd)的说法错误的是()A．原子序数为46B．质子数为46C．电子数为46D．中子数为46答案D解析由10646Pd可知，钯的原子序数为46，核外电子数＝原子序数＝质子数＝46；核内中子数为106－46＝60，D选项错误。2．有六种微粒，它们分别是4019M、4020N、4018X、4019Q＋、4020Y2＋、4017Z－，它们所属元素的种类为()A．3种B．4种C．5种D．6种答案B解析质子数决定元素的种类，4019M、4019Q＋是K元素形成的微粒，4020N、4020Y2＋表示Ca元素形成的微粒；4018X表示Ar原子，4017Z－表示Cl－。3．医学界通过用放射性14C标记的C60，发现C60的羧酸衍生物在特定条件下可断裂DNA杀死细胞，抑制艾滋病。关于14C的下列说法中正确的是()A．14C原子与C60中普通碳原子的化学性质不同B．14C原子与14N原子所含中子数相同C．是C60的同素异形体D．与12C、13C是碳元素的三种同位素答案D解析C60中普通的碳原子为12C，12C、13C、14C互为同位素，它们的化学性质几乎完全相同，故A选项错误，D选项正确；14C中含有8个中子，14N中含有7个中子，B选项错误；14C是一种核素，C60是碳元素的一种单质，二者不是同素异形体，C选项错误。4．氯元素在自然界有35Cl和37Cl两种同位素，在计算式34.969×75.77%＋36.966×24.23%＝35.453中()A．75.77%表示35Cl的质量分数B．24.23%表示35Cl的丰度C．35.453表示氯元素的相对原子质量D．36.966表示37Cl的质量数答案C解析元素的相对原子质量是按该元素的各种天然同位素的相对原子质量和所占的丰度计算出的平均值。本题中34.969、36.966表示两种核素的相对原子质量，75.77%表示35Cl的丰度，24.23%表示37Cl的丰度。5．在63Li、147N、2311Na、2412Mg、73Li、146C中：(1)________和________互为同位素。(2)________和________质量数相等，但不能互称同位素。(3)________和________的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。答案(1)63Li73Li(2)147N146C(3)2311Na2412Mg解析质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，故63Li与73Li互为同位素；147N与146C质量数相等，但因质子数不同，不能互称同位素；2311Na和2412Mg的中子数均是12，但质子数不相等，所以不是同一种元素。[经典基础题]题组1同位素及其性质1．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互为同素异形体B．①②③互为同位素C．①②③是三种化学性质不同的粒子D．①②③具有相同的质量数答案B解析由题图可知三个原子的质子数、核外电子数相同，而中子数不同，所以应为同位素，同位素的化学性质相同。2．下列各组中属于同位素关系的是()A．金刚石与石墨B．T2O与H2OC．40K与39KD．16O与16O2－答案C解析A中金刚石与石墨都是碳元素形成的不同的单质，属于同素异形体；B中T2O与H2O是化合物；D中16O2－是离子，16O与16O2－的关系为同一种元素形成的不同的微粒。故只有C正确。3．据科学家预测，月球的土壤中吸附着数百万吨的32He，每百吨32He核聚变所释放出的能量相当于目前人类一年消耗的能量。在地球上，氦元素主要以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和42He互为同位素C.32He原子核内含有3个中子D.42He的最外层电子数为2，所以42He具有较强的金属性答案B解析本题的解题关键在于熟悉原子的表示符号AZX，A表示质量数，Z表示质子数，所以可判断A、C错误；又42He的最外层电子数为2，虽然少于8个，但属于稳定结构，因此D选项错误。4．下列关于12C和13C说法正确的是()A．两者互为同位素B．两者属于不同的元素C．两者属于同一种核素D．两者互为同素异形体答案A5．有关H、D、T、HD、H2、D＋、H－这七种微粒的说法正确的是()A．互为同位素B．是七种氢元素C．电子数相同D．HD和H2均是单质答案D6．下列说法正确的是()A．同一元素各核素的质量数不同，但它们的化学性质