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第3课时 核素
一、选择题
1．以下互为同位素的是( )
A．氕和氘 B．CO和CO2
C．金刚石和石墨 D．H2和D2
答案：A
点拨：同位素是指质子数相同，中子数不同的原子，而不是指物质，B、C、D都是物质。
2．以下几种核素中，a、b、c不相等，其中互为同位素的一组是( )
A.X与W B.Z与A
C.W与Z D.X与Y
答案：D
点拨：只有D中两种原子质子数相同，中子数不同，互为同位素。
3．以下表达中，正确的选项是( )
A．氢有三种同位素，即有三种氢原子
B．所有元素的原子核均由质子和中子构成
C．具有相同核外电子数的粒子，总称为元素
D．相对原子质量相同的原子都是同一种元素的原子
答案：A
点拨：H中就没有中子，B错；具有相同质子数的同一类原子总称为元素，C错；相对原子质量相同的原子，其质子数不一定相同，故不一定是同一种元素的原子，故D错。
4．氯的原子序数为17，37Cl和35Cl是氯的两种同位素，以下说法正确的选项是( )
A．35Cl原子所含质子数为18
B. mol的H35Cl分子所含中子数约为6.02×1023
C．3.5 g的35Cl2气体的体积为2.24 L
D．35Cl2气体的摩尔质量为70 g· mol－1
答案：BD
点拨：A明显错误，D明显正确。B中1 mol 1H35Cl分子中所含中子数为18 mol，故 mol的1H35Cl分子中所含中子数为6.02×1023，故B正确；C项中未指明状况，故错误。
5．(2022·试题调研)以下表达错误的选项是( )
A．13C和14C属于同一种元素，它们互为同位素
B．1H和H是不同的核素，它们的质子数相等
C．14C和14N的质量数相等，它们的中子数不等
D．6Li和7Li的电子数相等，中子数也相等
答案：D
点拨：13C、14C互为同位素；14C、14N质量数都为14，中子数分别为8、7；1H、2H互为同位素，质子数相等；6Li、7Li互为同位素，质子数和电子数都对应相等，但中子数不相等。
6．(2022·经典习题选萃)以下说法错误的选项是( )
A.H、H、H＋和H2是氢元素的四种不同粒子
B.Ca和 Ca、石墨和金刚石均为同位素
C.H和 H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
点拨：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；H和H是质子数均为1，中子数不等的不同氢原子，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，其物理性质不同但化学性质却相同；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。
7．(2022·试题调研)以下说法不正确的选项是( )
①质子数相同的不同微粒一定是由同一元素组成 ②质子数和电子数均相同的两种微粒，不可能一种是分子，一种是离子 ③电子数相同的微粒，不一定由同种元素构成 ④一种元素不可以形成不同单质 ⑤某元素的相对原子质量取整数值就是质量数
A．②④⑤B．①④⑤
C．②③④D．①②③④⑤
答案：B
点拨：理清元素、质量数的概念及原子构成与微粒间的关系。
8．(2022·试题调研)以下说法正确的选项是( )
①氘和氚是质量数不同、质子数相同的氢的两种元素原子；②氢元素是指H；③H、H、H是氢的三种同位素，是同一元素的三种原子；④H和H的化学性质几乎完全相同；⑤H2、D2、T2的摩尔质量相等
A．②③B．③④
C．①③④⑤D．②③④⑤
答案：B
点拨：
同位素
9．(2022·经典习题选萃)某元素(X)构成的双原子单质分子有三种，其相对分子质量分别为158,160,162。在天然单质中，这三种单质的物质的量之比为1:1:1，由此推断以下结论中，正确的选项是( )
A．此元素有3种不同的同位素
B．其中一种同位素质量数为80
C．同位素79X占原子总数的1/2
D．X2的平均相对分子质量为160
答案：CD
点拨：假设此元素有两种核素aX、bX，那么构成的双原子单质分子有aX2、aXbX、bX2三种。假设a＜b，那么2a＝158,2b＝162，求得两种同位素的质量数分别为79,81。由三种单质的物质的量之比为1：1：1可求得aX、bX原子的物质的量之比为1：1。平均相对分子质量可由下式求得＝158×1/3＋160×1/3＋162×1/3＝160。
10．(2022·经典习题选萃)诺贝尔化学奖得主Gerhard Ertl对金属Pt外表催化CO氧化反响的模型进行了深入研究。以下关于Pt和Pt的说法正确的选项是( )
A.Pt和Pt的质子数相同，互称为同位素
B.Pt和Pt的中子数相同，互称为同位素
C.Pt和Pt的核外电子数相同，是同一种核素
D.Pt和Pt的质量数不同，不能互称为同位素
答案：A
点拨：主要考查同位素的定义。同位素定义：质子数相同，中子数不同的核素称为同位素。故A项正确，B、D项错。Pt和Pt是Pt元素的不同种核素，C项错。
11．(2022·经典习题选萃)某元素只存在两种天然同位素，且在自然界它们的含量相近，其相对原子质量为152.0，原子核外的电子数为63。以下表达中错误的选项是( )
A．它是副族元素
B．它是第六周期元素
C．它的原子核内有63个质子
D．它的一种同位素的核内有89个中子
答案：D
点拨：根据题意，用质子数分别减去各周期所含有的元素种类，63－2－8－8－18－18＝9，属于第六周期从左到右的第9种元素，而第六周期中包含镧系，所以它属于副族，A、B均正确；因原子核外电子数等于质子数，C正确；因其两种同位素的百分含量相同，且平均相对原子质量为152.0，所以两种同位素的相对原子质量一个比152.0大，一个比152.0小，即中子数一个比89大，一个比89小，D错误。
12．(2022·试题调研)碳有两种常见的同位素12C、13C；氧有三种常见的同位素18O、17O、16O。由这五种微粒构成的CO2分子中，相对分子质量最多可能有( )
A．6种 B．10种
C．11种 D．12种
答案：A
点拨：经分析会发现，形成的CO2相对分子质最最大的是49(13C18O2)，最小的是44(12C16O2)，显然从44～49最多有6种。
二、非选择题
13．(2022·经典习题选萃)(1)以下原子：C、7N、Na、H、U、K、H、U中共有______种元素，______种核素，________互为同位素。
(2)填写以下表格：
原子组成
Z
N
A
19
39
8O
18
22
答案：(1)6 9 H、H和H，U和U
(2)
原子组成
Z
N
A
K
20
8
8
16
Ar
40
点拨：元素的种类取决于质子数，核素种类取决于质子数和中子数，同种元素的不同核素互称为同位素。
14．(2022·试题调研)用X表示原子：
(1)中性原子的中子数：N＝________。
(2)阳离子的中子数：AXn＋共有x个电子，那么N＝____________。
(3)阴离子的中子数：AXn－共有x个电子，那么N＝____________。
(4)中性分子或原子团的中子数：12C16O2分子中，N＝____________。
(5)A2－原子核内有x个中子，其质量数为m，那么n g A2－所含电子的物质的量为____________。
答案：(1)A－Z (2)A－x－n (3)A－x＋n
(4)22 (5)n(m－x＋2)/m
点拨：根据“质子数＋中子数＝质量数〞的关系；
(1)N＝A－Z。
(2)AXn＋共有x个电子，中性原子X的电子数为x＋n，那么N＝A－x－n。
(3)AXn－共有x个电子，中性原子X电子数为x－n那么
N＝A－x＋n。
(4)12C16O2分子中的N＝6＋8＋8＝22。
(5)A2－所含电子数为m－x＋2，那么n g A2－所含电子的物质的量为：n(m－x＋2)/m。
15．(2022·试题调研)有A、B、C、D、E 5种短周期元素，A与B可形成BA型化合物，且A元素是卤族元素中非金属性最强的元素；金属B的原子核内质子数比它前一周期同主族元素原子的质子数多8；C元素有3种同位素C1、C2、C3，自然界里含量最多的是C1，C3原子的质量数是C1的3倍，C2原子的质量数是C1的2倍；D的气态氢化物的水溶液呈碱性，而其最高价氧化物对应的水化物为强酸；E元素原子的最外层电子数比次外层电子数多4。
(1)写出以下元素的元素符号：A________，B________，C________，D________，E________。
(2)写出C1、C2、C33种原子的符号：
C1________，C2________，C3________。
(3)A与B形成的化合物的化学式是__________________。
最常见的E原子与C2形成的分子中含________个中子。
答案：(1)F Na H N O
(2)H H H
(3)NaF 10
点拨：A是卤素中非金属性最强的元素，那么A为F；由B与A形成BA及B的质子数特点可知，B为Na；有3种同位素原子的元素为H；由D的气态氢化物呈碱性及其最高价氧化物对应的水化物呈强酸性可知，D为N；由E的电子排布情况可知，E为O。
16．(2022·山东省实验中学第二学期期中考试)R元素的单质4.5 g，跟足量的硫酸反响生成R2(SO4)3并放出5.6 L的H2(标准状况)。试求：
(1)R的相对原子质量为________；
(2)假设R原子中质子数比中子数少1，那么R是______(填元素符号)，它在元素周期表中的位置为第________周期第________族。
答案：(1)27 (2)Al 三 ⅢA
点拨：由金属单质R与硫酸反响的产物R2(SO4)3，可知该金属元素反响后呈现＋3价，故可写出反响的化学方程式：2R＋3H2SO4===R2(SO4)3＋3H2↑，然后，依据方程式列比例式求出其相对原子质量(即约等于质量数)，进而确定该元素为Al。
17．(2022·经典习题选萃)核素6C的质量为w g。某元素有两种核素X和X，其原子质量分别为a g和b g，它们在自然界中的原子个数百分比分别为n%和m%。
(1)X的相对原子质量为_____________________________。
(2)X的中子数为___________________________________。
(3)元素X的相对原子质量为_________________________。
(4)元素X的近似相对原子质量为_________________。
答案：(1) (2)B－Z (3)×n%＋×m% (4)A·n%＋B·m%
点拨：(1)X的相对原子质量为：＝
(2)中子数＝质量数－质子数＝B－Z
(3)元素X的相对原子质量等于各核素的相对原子质量与原子个数百分比的乘积之和。故元素X的相对原子质量＝×n%＋×m%。
(4)元素X的近似相对原子质量等于各核素的质量数与原子个数百分比的乘积之和。那么元素X的近似相对原子质量＝A·n%＋B·m%。
18．(2022·经典习题选萃)假设某氧原子的质量是a g，12C原子的质量是b g，用NA表示阿伏加德罗常数。试答复：(说明：以下四个未知量，如果不能解出结果，请在横线上简述理由。)
(1)该氧原子的相对原子质量________；
(2)W g该氧原子的物质的量________；
(3)W g该氧原子所含的质子数________；
(4)氧元素的摩尔质量________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________
_________________________________________________。
答案：(1)aNA或 (2) mol或 mol (3)或
(4)该未知量不能求出。 原因是元素的相对原子质量是根据各种天然同位素的原子百分比计算出来的平均值，仅知道一种同位素的相对原子质量，是无法计算元素的相对原子质量的
一、C——考古断代的神手
1949年，美国芝加哥大学W·F·利比教授创造了6C测定年代的技术。6C测定年代技术的创造开辟了史前考古的新纪元。利比因此创立了6C断代法，而于1950年获得了诺贝尔化学奖。
6C是碳元素的放射性同位素，半衰期(原子数目减少一半所需的平均时间间隔，称为半衰期)是5730年，相对于碳的另外两种同位素6C和6C而言，6C的含量极少。环境中6C和另外两种同位素的比例几乎不变，因为6C在上层空间由高能宇宙射线以不变的比例产生并分布在生物圈中。因为它们与周围的环境不断地交换成分，所以活的有机体中6C与稳定的碳原子的比例相同。然而，当一个有机体死去以后，它就停止了与环境交换碳元素。有机体中残存的放射性6C没有被交换掉，而是以6C的特定衰变速度进行衰变。因此，生物体死后，6C与稳定碳原子的比例开始以一种规律性、可预计性的方式变化。
为了测定已死生物的年龄，科学家们测定残存物中6C与稳定碳原子的比例，并把它与现在有机体的比例进行比较。例如，如果已死的有机体中的比例值为活有机体比例值的一半，那么它的年龄就是6C的半衰期——5730年。
6C半衰期法可以精确测定40000年前物质的准确年代。如果物质的年代更古老一些，那6C的含量太小以至于半衰期法无法使用。
二、同位素的性质及特点
1．大多数元素都有同位素。例如：氧元素的同位素有8O、8O和8O，碳元素的同位素有6C、6C、6C等。
2．同位素在元素周期表中处于同一个方格内，因为它们的质子数相同，即原子序数相同，这就是“同位〞的意义。
3．同位素原子的化学性质根本相同，因为它们的质子数相同，核外电子数相同，核外电子排布相同。
5．天然、稳定存在的同位素，无论是游离态还是化合态，各种同位素所占的原子数目百分比一般是不变的。
6．同位素所属的元素种类相同(即属同一元素的原子)，但原子的种类不同(即属于不同种原子)，每一种原子也称为一种核素。
7．不同同位素构成的化合物是不同的化合物，如H2O、D2O、T2O的物理性质不同，化学性质几乎相同。
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