学案8：1.1.4 核素

第一章 物质结构 元素周期律
第一节 元素周期表
第4课时 核素
学习目标
学习重点
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
学习难点
元素、核素、同位素的含义
思维激活
始于19世纪末，历时近十年，人类为探索构成物质的基础——原子的构造，作出了巨大的努力，他们出色的实验方法及由此而建立的有关原子结构的理论，在人类科学发展史上写下了光辉的一页，其中有数十位科学家获得了相应的诺贝尔物理、化学奖。

正是前人杰出的研究成果，我们才有了对原子结构清晰的认识。

那么，原子内部结构是怎样的呢？ 知识梳理
一、原子的组成
原子(A Z X)⎩⎨⎧ 原子核⎩⎪⎨⎪⎧ 质子Z 个中子(A －Z )个
电子Z 个
原子核内和之和称为质量数。

符号A Z X n m中，A表示X原子的质量数；Z表示X原子的质子数，即核电荷数；m表示1个A Z X n m 是由m个X原子构成的；n表示离子所带电荷的正(或负)和数值，n＞0表示阳离子，n＜0表示阴离子，n＝0表示中性。

思考题1是否所有的原子中都含有中子？
二、元素、核素和同位素
1．元素：具有相同(即质子数)的同一类原子的总称。

2．核素：具有一定数目和一定数目的一种原子称为核素。

3．同位素
(1)概念：具有相同的和不同的的同一种元素的原子互称为同位素。

例如，11H、21H(或D)、31H(或T)都是氢的同位素。

思考题211H、H＋、H2、D2O、31H五种粒子中都含有氢______，其中粒子______互称为同位素。

(2)应用：
①21H和31H用于制造氢弹；
②126C用做相对原子质量计算的标准，146C用于考古学上测定文物的年代；
③23592U用于制造原子弹和核发电；
④利用放射性同位素释放的射线育种、治疗癌症和肿瘤。

三、相对原子质量
1．原子(或核素)的相对原子质量：以一个12C原子质量的1/12作为标准，X原子的质量跟它相比所得的数值即为X的相对原子质量。

M(核素)＝m(核素) 1
12m(126C)
2．元素的相对原子质量：是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。

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M A·a%＋M B·b%＋M C·c%＋…，其中M A、M B、M C…分别表示核素A、B、C…的相对原子质量。

思考题3 由11H(H)、21H(D)、31H(T)形成的氢气分子有几种？有几种不同的相对分子质量？
名师解惑
一、原子和离子结构中的数量关系
1．质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)
2．原子：核电荷数＝核内质子数＝核外电子数
3．阳离子：核电荷数＝核内质子数>核外电子数
4．阴离子：核电荷数＝核内质子数<核外电子数
二、元素、核素和同位素概念的辨析
1．元素
(1)确定元素种类的唯一标准是原子的核电荷数(即质子数)，与中子数没有任何关系。

(2)“同一类”指质子数相同的各种不同原子及相同原子的不同状态(即游离态和化合态)。

2．核素
核素是确定的一种原子，这个概念有两个要素：原子核内的质子数和中子数，只有这两个要素都确定了才能称为核素。

3．同位素
同位素是把质子数相同的不同核素联系在一起。

大多数元素都有同位素，同一种元素的各种同位素虽然中子数和质量数各不相同，但因为它们的核电荷数相同，所以它们的物理性质不同，但化学性质几乎完全相同。

同位素在元素周期表中占据相同的位置，同位素也因此而得名。

4．元素、核素、同位素的相互关系：
典例导析
知识点1：有关粒子的质量数、质子数、中子数和核外电子数的关系
例123592U是重要的核工业原料，在自然界的丰度很低。

23592U的浓缩一直为国际社会所关注。

下列有关23592U的说法中正确的是()
A．23592U原子核中含有92个中子
B．23592U原子核外有143个电子
C．23592U与23892U互为同位素
D．23592U与23892U互为同素异形体
跟踪练习1 石材的放射性常用镭(22688Ra)作为标准，居里夫人(Marie Curie)因对Ra元素的研
究曾两度获得诺贝尔奖。

下列有关镭(22688Ra)的叙述中不正确
．．．的是()
A．22688Ra原子核内有138个中子
B．22688Ra原子核外有88个电子
C．22688Ra原子核内有88个质子
D．Ra元素位于第三周期
知识点2：有关元素、核素和同位素概念
例2下列说法中正确的是()
A．质子数相同的粒子一定属于同种元素
B．质量数相同的原子一定是同一种核素
C．不同元素的核素质量数可能相同
D．镧系中15种元素在元素周期表中占同一格，所以互称为同位素
跟踪练习2简单原子的原子结构可用下图表示方法形象表示：
其中表示质子或电子，表示中子，则下列有关①②③的叙述中正确的是()
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
当堂检测
1．我国成功研制的铯(133Cs)原子喷泉钟，使我国时间频率基准的精度从30万年不差1秒提高到600万年不差1秒。

已知该铯原子的核外电子数为55，则该原子的中子数为() A．23B．55C．78D．133
2．在化学变化过程中，原子中的下列粒子数可能发生改变的是()
A．质子数B．中子数C．质量数D．电子数
3．下列粒子：①质子②中子③电子，在所有原子中均含有的粒子是()
A．①②③B．仅①
C．①和③D．①和②
4．若两种微粒的核外电子数相同，核电荷数不同，则它们可能是()
A．两种不同元素的原子和离子
B．同一元素的两种离子
C．同一元素的原子和离子
D．两种不同元素的原子
5．下列叙述中正确的是()
A．发生化学反应时，失去电子越多的金属原子，其还原能力越强
B．目前已发现113种元素，即已发现113种原子
C．核外电子总数不同的原子，可能是同种元素的原子
D．同一元素的各种同位素的化学性质基本相同
6．在146C、147N、168O、3517Cl、23592U、23892U中：
(1)________和________互为同位素。

(2)________和________的质量数相等，但不能互称为同位素。

(3)________和________的中子数相等，但质子数不相等，所以不是同一种元素。

以上所列共有________种元素。

参考答案
知识梳理
一、
质子数中子数
思考题1
【答案】不是，如11H中就没有中子。

二、
1. 核电荷数
2. 质子中子
3.（1）质子数中子数
思考题2
【答案】元素；11H和31H
三、
思考题3
【答案】6种；5种
典例导析
例1. 【解析】23592U原子核中含有的中子数＝235－92＝143，选项A错；核外电子数＝质子数＝92，选项B错；23592U与23892U是U元素的两种不同的核素，二者互为同位素，而不是同素异形体，选项C正确，选项D错误。

【答案】C
跟踪练习1 【答案】D
例2. 【解析】A中粒子可以是原子、分子或离子，所以不正确，B中质量数相同并不一定质子数和中子数都相同，如14C和14N等，故不正确；不同元素的核素质子数不同，但质量数可能相同，如146C与147N，C正确；D中镧系15种元素质子数互不相同，不是同位素。

【答案】C
跟踪练习2【答案】A
当堂检测
1.【答案】C
2.【解析】化学变化的过程是原子间重新排列的过程，故原子的质子数、中子数及质量数均不变，当反应过程中发生了电子转移时，则电子数会发生变化。

【答案】D
3.【答案】C
4.【答案】A
5.【解析】金属的还原性大小只与金属失去电子的难易有关，与失去的电子数目无关，A项错误；同一元素可能存在几种不同的原子，如氢元素含有11H、21H、31H三种不同的原子，故B项错误；原子的核外电子数等于其核内质子数，核外电子数不同，则质子数不同，其不可能为同一元素的原子，C项错误；D项正确。

【答案】D
6.【答案】(1)23592U；23892U
(2)146C；147N
(3)146C；168O 5。