第三单元 人类对原子结构的认识
第1课时 人类认识原子结构的历程 原子核的构成
1.在商场、办公楼等公共场所,常使用一种电离式烟雾报警器,其主体是一个放有镅Am)放射源的电离室Am原子核内中子数与核外电子数之差是( )。
A.241 B.146
C.95 D.51
2.下列说法正确的是( )。
A.14C含有14个中子
B.14C与14N含有相同的质子数
C.14C与C60互为同位素
D.14C与12C是两种不同的核素
3.金属钛对人体体液无毒且有惰性,能与肌肉和骨骼生长在一起,有“生物金属”之称。下列有关Ti和Ti的说法中正确的是( )。
A.Ti和Ti的质量数相同,互称为同位素
BTi和Ti的质子数相同,互称为同位素
CTi和Ti的质子数相同,是同一种核素
DTi与Ti核外电子数相同,中子数不同,不能互称为同位素
4.230Th和232Th是钍的两种同位素,232Th可以转化成233U。下列有关Th的说法正确的是( )。
A.Th元素的质量数是232
B.Th元素的相对原子质量是231
C.232Th转换成233U是化学变化
D.230Th和232Th的化学性质基本相同
5.H、H+、H2是( )。
A.氢的5种同位素
B.5种氢元素
C.氢的5种核素
D.氢元素的5种不同微粒
6.某元素的一种同位素X的原子质量数为A,中子数为N,它与1H+组成X,则a g X中所含质子的物质的量是( )。
A.(A-N+m) mol
B.(A-N) mol
C.(A-N) mol
D.(A-N+m) mol
7.下列各组互为同位素的是( )。
A.2H、3H B.O2、O3
C.D2O、T2O D.NO、NO2
8.有5种单核微粒,它们分别是 (“□”内元素符号未写出),则它们所属元素的种类有( )。
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
9.据报道,“火星快车”号和“金星快车”号探测器分别在火星和金星大气层中发现了一种非常特殊的气态化合物。这种化合物的存在不但会导致金星上的温室效应被成倍地放大,而且可能会在火星上也诱发温室效应。该化合物的化学式为16OC18O。下列说法正确的是( )。
A.相同条件下,16OC18O与16OC16O的密度相同
B.16OC18O与16OC16O互为同位素
C.16OC18O与NO2反应生成的氧气中没有18O(已知:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑)
D.16OC18O与16OC16O的化学性质不同
10.下列各微粒:①H3O+、N、Na+;②OH-、N、F-;③O2-、Na+、Mg2+;④CH4、NH3、H2O,具有相同质子数和电子数的一组是( )。
A.①②③ B.①②④
C.②③④ D.①③④
11.(双选)我国玉兔二号月球车是采用核能来提供能量的,它的核能电池系统主要包括两个组成部分:一个装填钚Pu)二氧化物的热源和一组固体热电偶。该装置使钚238衰变产生的核能转化为电能,其反应可以表示为PuUHe2++2e-+γ光子(γ光子是一种电磁波,它具有一定的波长和频率,静止质量为零)。下列说法不正确的是( )。
AU的中子数比钚238的中子数少4
BU与Pu互为同位素
CU与U含有相同的电子数
DHe2+与He含有相同的质子数
12．某元素的天然同位素有X和X两种，如果该元素的相对原子质量为10.8，那么元素X的天然同位素中，X和X的原子个数之比为( )
A．3?1 B．1?3
C．4?1 D．1?4
13．某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H组成HmX分子。a g HmX中所含质子的物质的量是( )
A.(A－N＋m) mol B.(A－N) mol
C.(A－N) mol D.(A－N＋m) mol
14.填表。
微粒 电子数 质子数 中子数 质量数
Cl
O
Al
S2-
15.(1)微粒“AXn-”核外有18个电子,则它的核电荷数为 ,核内中子数为 。
(2)由1O与2O所代表的物质中,共有 种元素, 种原子,互为同位素的原子有 。
16.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,则N= 。
(3)阴离子的中子数:AXn-共有x个电子,则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,则n g A2-所含电子的物质的量为 。
17.(1)质量相同的O和O所含质子数之比为 ,中子数之比为 ,电解产生的氢气在同温同压下体积之比为 ,质量之比为 。
(2)2 g A中电子数比质子数多3.01×1022个,则A的相对原子质量为 。
18．观察下列A、B、C、D、E五种粒子(原子或离子)的结构示意图，回答有关问题。
(1)与离子相对应的元素符号是 ，与原子相对应的离子的结构示意图是 、 。
(2)电子层结构相同的是 (填写代号，下同)，性质最稳定的是 ，最容易失去电子的是 ，最容易得到电子的是 。
(3)可直接相互结合形成的化合物的化学式是 。可经过得失电子后再相互结合形成的化合物的化学式是 。
(4)在核电荷数1～10的元素内，列举两个与B电子层结构相同的离子，写出离子的符号： 。
1.答案:D
解析:Am的质子数是95,中子数=241-95=146,核外电子数=质子数,中子数与核外电子数之差是146-95=51。
2.答案:D
解析:14C的中子数=质量数-质子数=14-6=8,A项错误;C的质子数为6,N的质子数为7,B项错误;C60为单质,因此两者不互为同位素,C项错误;质子数相同,质量数不同,且属于同种元素,因此两者是不同的核素,D项正确。
3.答案:B
解析:本题考查同位素的概念。互为同位素的原子质子数相同,中子数和质量数都不同,所以A项错误、B项正确Ti和Ti是两种不同的核素,C项错误;原子核外电子数等于质子数,两者互为同位素,D项错误。
4.答案:D
解析:232Th、230Th的质量数分别是232、230,A项错误;元素的相对原子质量是由各种同位素的相对原子质量取得的平均值,B项错误;C项原子核发生了变化,不属于化学变化,C项错误;同位素的物理性质可能不同,但化学性质基本相同,D项正确。
5.答案:D
6.答案:A
解析:X的相对分子质量为A+m,a g X的物质的量为n(X)= mol,X原子的质量数为A,含N个中子,则质子数为A-N,所以在a g X中含质子的物质的量= mol×(A-N+m)=(A-N+m) mol。
7.答案:A
解析:质子数相同、质量数(或中子数)不同的核素互称为同位素,A项正确。B项为两种单质,C项都是水分子,D项是不同的氧化物。
8.答案:B
解析:元素的种类由质子数决定。题给5种单核微粒中,有18、19、20共3种质子数,属于3种不同元素。
9.答案:C
解析:同温同压下,气体的密度之比等于相对分子质量之比,由于16OC18O与16OC16O的相对分子质量不同,故二者的密度不同,A错误;质子数相同、中子数不同的核素互为同位素,16OC18O与16OC16O为化合物,不互为同位素,B错误;在Na2O2与CO2的反应中,产物
O2中的氧原子来自Na2O2,故16OC18O与NO2反应生成的O2中没有18O,均为16O,C正确;16OC18O与16OC16O的组成元素完全相同且结构相同,属于同种物质,化学性质相同,D错误。
10．答案:B
解析:H3O+、N、Na+各有11个质子和10个电子;OH-、N、F-各有9个质子和10个电子;CH4、NH3、H2O各有10个质子和10个电子。
11.答案:AB
解析:根据质量数守恒和质子数守恒,钚238发生衰变时,质量数减少4,质子数减少2,则新核U的质量数m为234,质子数z为92,故U的中子数为142,而Pu中子数为144U的中子数比钚238的中子数少2,A错误U与Pu质子数不相同,为不同原子,不属于同位素关系,B错误U与U的质子数相同,所以含有相同的电子数,C正确He2+与He为氦的两种不同粒子,其中子数均为2,含有相同的质子数,D正确。
12.答案：D
解析：设元素X的天然同位素中X和X的原子个数之比为m?n，则＝10.8，解得m?n＝1?4，D项正确。
13.答案：A
解析：由质量数A和中子数N可以求得X的质子数为A－N，同位素X的近似相对原子质量与质量数A相等，则HmX的相对分子质量为A＋m,1 mol HmX含有的质子的物质的量为(A－N＋m) mol，那么，a g HmX中所含质子的物质的量为(A－N＋m) mol。
14.答案:
微粒 电子数 质子数 中子数 质量数
Cl 17 17 20 37
O 8 8 10 18
Al 13 13 14 27
S2- 18 16 18 34
解析:构成原子或离子的各微粒之间的数量关系:
(1)核内质子数=核电荷数=原子的核外电子数=原子序数
(2)质量数(A)=质子数(Z)+中子数(N)
(3)阳离子核外电子数=核内质子数-电荷数
(4)阴离子核外电子数=核内质子数+电荷数
15.答案:(1)18-n A-(18-n)
(2)2 4 1H和2H、16O和17O
16.答案:(1)A-Z
(2)A-x-n
(3)A-x+n
(4)22
(5)(m-x+2) mol
解析:(1)N=A-Z。
(2)x=Z-n,故N=A-Z=A-x-n。
(3)x=Z+n,故N=A-Z=A-x+n。
(4)N=(12-6)+2×(16-8)=22。
(5)A2-的摩尔质量近似为m g·mol-1,质子数为m-x,故所含电子数为m-x+2,含电子的物质的量为(m-x+2) mol。
17.答案:(1)10∶9 8∶9 10∶9 5∶9 (2)32
解析:(1)设质量都为1 g,O与O的质子数之比为(×10)∶(×10)=10∶9,中子数之比为(×8)∶(×10)=8∶9,电解产生的氢气在同温同压下的体积之比,即物质的量之比为=10∶9,质量之比为(×2)∶(×4)=5∶9。
(2)多出来的电子数就是离子所带的电荷数。
A ~ 电子数比质子数多的数目
[48+Ar(A)] g 2×6.02×1023
2 g 3.01×1022
得Ar(A)=32。
18.答案：(1)O、Mg，、
(2)BCE C D A
(3MgO NaCl
(4)N3－、F－
解析：(1)在五种粒子中A是Cl，B是O2－，C是Ne，D是Na，E是Mg2＋。Ne的特殊稳定性决定了它不能形成离子。
(2)电子层结构相同，即电子层数和各个电子层上的电子数目都相同。O2－、Ne、Mg2＋都具有稳定的电子层结构，但最稳定的是Ne。
(3)阳离子与阴离子可直接相互结合形成化合物；活泼金属元素的原子与活泼非金属元素的原子经过得失电子后可相互结合形成化合物；在化合物里，Na呈＋1价，Mg呈＋2价，Cl呈－1价，O呈－2价。
(4)在核电荷数1～10的元素内，N原子核外共有7个电子，其中最外层上是5个，N原子得到3个电子后形成N3－，与B的电子层结构相同；F原子核外共有9个电子，其中最外层上是7个，F原子得到1个电子后形成F－，与B的电子层结构相同。
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