人教版 (2019)必修 第一册第四章 物质结构 元素周期律第一节 原子结构与元素周期表第1课时一课一练

第四章　物质结构　元素周期律

第一节　原子结构与元素周期表

第1课时　原子结构　核素

基础过关练

题组一　认识原子结构、核素、同位素

1.(2020江苏如皋中学教学质量调研)工业焊接钢管时常用Cs进行“无损探伤”,这里的“137”是指该原子的(　　)

A.质子数 B.中子数 C.电子数 D.质量数

2.(2020陕西延安高一上期中He可以作为核聚变材料。下列关于He的叙述中,正确的是(　　)

A.质子数为2 B.电子数为3

C.中子数为2 D.质量数为2

3.(2019山东济南高三上期末)2016年国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)公布了118号元素符号为Og,至此元素周期表的七个周期均已填满。下列关于Og的说法错误的是(　　)

A.原子序数为118

B.中子数为179

C.核外电子数为118

D.Og元素的相对原子质量为297

4.有六种微粒,它们分别是MNXQ+Y2+Z-,它们所属元素的种类为(　　)

A.3种 B.4种 C.5种 D.6种

5Ne是最早发现的氖元素的稳定核素,汤姆孙(J.J.Thomson)和阿斯通(F.W.Aston)在1913年发现了Ne。下列有关说法正确的是(　　)

ANe和Ne互为同素异形体

BNe和Ne属于不同的核素

CNe和Ne的性质完全相同

DNe转变为Ne为化学变化

6.简单原子的原子结构可用下图形象地表示:

其中表示质子或核外电子,表示中子,则下列有关①②③的叙述正确的是(　　)

A.①②③互为同位素

B.①②③属于不同的元素

C.①②③是三种化学性质不同的粒子

D.①②③具有相同的质量数

7.(2019河北辛集中学高一下第一次阶段考试)硒是人体必需的微量元素,如图是硒在周期表中的信息,下列关于硒元素的说法错误的是(　　)

A.原子核中有34个质子

B.质量数为34

C.原子最外层有6个电子

D.相对原子质量为78.96

8.(2020浙江杭州长征中学高一期中)下列说法中正确的是(　　)

A.40K与40Ca中的中子数相等

B.人们发现了118种元素,即共有118种核素

C.互为同位素的两种核素,它们原子核内的质子数一定相等

D.原子结构模型演变历史可以表示为:

9.(2019浙江杭州八校联盟高一上期中)现有碳元素的12C、14C两种核素,氧元素的16O、18O两种核素,则它们所形成的二氧化碳分子共有(　　)

A.2种 B.4种 C.6种 D.12种

10.(2019浙江温州十五校联合体高一上期中)下列说法不正确的是(　　)

A.14C的放射性可用于考古判断年代

B.1H2、2H2、3H2互为同位素

C.1 mol T2O中含中子数为12NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)

D.氢有三种同位素,氧有三种同位素,组成的水分子有18种

11.2011年3月30日日本东京电力公司宣布,在福岛第一核电站区域内的5处地点采集的土壤样本中检测出了放射性元素钚。国家核事故应急协调委员会2011年4月8日权威发布:我国从日本核事故释放出的空气中检出极微量的人工放射性核素碘-131,同时还监测到更加微量的人工放射性核素铯-137和铯-134。

根据要求回答下列相关问题。

(1)科学家用Ca轰击Bk(锫)生成Ts和Ts,下列关于Ca、Ts和Ts的说法中不正确的是(　　)

A.117号元素的相对原子质量为293.5

BTs和Ts互为同位素

CCaBk表示两种核素

DCaBkTs和Ts属于四种元素

(2)下列关于ICs和Cs的说法中,正确的是(　　)

ACs和Cs的质子数相同,电子数不同

BCs和Cs的质量数相同,中子数不同

CCs和Cs的质子数相同,质量数不同

DICs和Cs的化学性质基本相同

(3)钚的元素符号为Pu,质子数为94。

①用原子符号表示:钚-238、钚-239和钚-240分别为　　　　　　　　。 

②钚-244的中子数为　　　　　　　　　。 

题组二　原子核外电子排布

12.(2020北京顺义高一期末)某元素的原子结构示意图为,下列关于该元素的说法中不正确的是(　　)

A.它的阳离子带3个单位正电荷

B.它是一种金属元素

C.它的阳离子有10个质子

D.原子核外有13个电子

13.下列叙述中,正确的是(　　)

A.在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核近的区域内活动

B.核外电子总是先排在能量低的电子层上,例如只有排满了L层后才排M层

C.两种微粒,若核外电子排布完全相同,则其化学性质一定相同

D.微粒的最外层只能是8个电子才稳定

14.已知一般情况下原子核外最外层电子数相等的元素具有相似的化学性质。氟元素原子的核外电子排布示意图为。下列原子中,与氟原子的化学性质相似的是(　　)

15.原子的核电荷数小于18的某元素X,其原子的电子层数为n,最外层电子数为2n+1,原子核内质子数为2n2-1。下列有关X的说法中不正确的是(　　)

A.X能形成化学式为X(OH)3的碱

B.X能与某些金属元素形成化合物

C.X原子的最外层电子数和核电荷数肯定为奇数

D.X可能形成化学式为KXO3的盐

16.下列叙述不符合原子核外电子排布基本规律的是(　　)

A.核外电子总是优先排在能量最低的电子层上

B.K层是能量最低的电子层

C.N电子层为次外层时,最多可容纳的电子数为18

D.原子核外第n层最多可容纳的电子数为n2

17.短周期元素中,A元素原子最外层电子数是次外层电子数的2倍;B元素原子最外层电子数是其内层电子总数的3倍;C元素原子M层电子数等于其L层电子数的一半;D元素原子最外层有1个电子,D的阳离子与B的阴离子电子层结构相同,则4种元素原子序数关系中正确的是(　　)

A.C>D>B>A B.D>B>A>C

C.A>D>C>B D.B>A>C>D

题组三　分子或离子中微粒数目的判断与计算

18.(2020北京顺义高一期末)铯Cs)可用于医学、工业测量仪器以及水文学。下列关于Cs的说法正确的是(　　)

A.核外电子数为55 　　B.质子数为82

C.质量数为192 　　D.中子数为137

19.N的质量数为14,在粒子NH3T+中,电子数、质子数、中子数之比为(　　)

A.10∶7∶11 B.10∶11∶8

C.10∶11∶9 D.11∶9∶10

20.(2019山西大学附属中学高一下月考)某元素的一种核素X的质量数为A,含N个中子,它与2H原子组成2HmX分子。在a g 2HmX中所含质子的物质的量是(　　)

A.(A-N+2m) mol B.(A-N) mol

C.(A-N) mol D.(A-N+m) mol

21.用X表示原子:

(1)中性原子的中子数:N=　　　　。 

(2)阳离子AXn+共有x个中子,则电子数=　　　　。 

(3)AX2-原子核外有x个电子,则n g AX2-所含中子的物质的量为　　　　　　。 

题组四　“10电子”“18电子”的等电子粒子

22.(2019浙江嘉兴一中高一上期中)和Na+都具有相同质子数和电子数的一组微粒是(　　)

A.CH4　N   B.CH4　H2O  C.N　H3O+ D.OH-　NH3

23.用A+、B-、C2-、D分别表示含有18个电子的四种微粒(离子或分子),请回答:

(1)A元素是　　　(用元素符号表示,下同),B元素是　　　,C元素是　　　。 

(2)D是由两种元素组成的双原子分子,其化学式是　　　　。 

能力提升练

题组一　原子的构成及微粒数量关系

1.(2020北京朝阳高一期末,)铟(In)是一种非常贴近我们生活的主族元素,手机、电脑、电视屏幕使用的导电玻璃中含有铟。In的最外层电子数是3,下列说法不正确的是(　　)

A.In的原子核外有49个电子

BIn与In互为同位素

C.In与Al处于同一主族

DIn的中子数为113

2.(原创,)含铱元素的小行星撞击地球可能是造成恐龙灭绝的原因。铱的密度仅次于锇,化学性质与铂相似,其有多种天然同位素Ir是最稳定的一种放射性同位素。下列有关叙述中正确的是(　　)

AIr中的质子数比中子数少115

BIr的核外电子数为77

C.铱单质能与稀盐酸反应生成H2

D.Ir元素的相对原子质量为192

3.(双选)(原创,)关于月球有许多不解之谜,月球与地球年龄的差别只是其中之一,科学家根据Hf和W两种核素的含量比例精确确定了地球平均年龄为46亿年,月球平均年龄为45亿年,但月球部分地区岩石年龄超过50亿年。这就否定了“月球与地球同时诞生”的说法。下列有关Hf和W关系的说法正确的是(　　)

A.中子数相等 B.原子质量几乎相同

C.互为同位素 D.二者都是过渡元素

4.(2019河北辛集中学高一下第一次阶段考试,)1919年,科学家实现了人类多年的梦想——人工转变元素。这个核反应如下NHe OH,下列有关叙述正确的是(　易错　)

AO原子核内有9个质子

B.通常情况下,He和N2化学性质都较稳定

CH原子核内有1个中子

D.O2和O3互为同位素

5.(原创,)同辐技术(同位素与辐射技术)广泛应用于工农业、医学等领域。其中一种Co同位素放射源辐射时的衰变方程为Co Nie。下列说法错误的是(深度解析)

ACo和Ni互为同位素

BCo和Ni的质子数和中子数均相差1

C.一个Co和一个Ni的质量近似相等

D.利用粒子轰击原子核的方法可人工合成新元素

6.()下列说法不正确的是(　　)

①质子数相同的粒子一定是同种元素

②同位素的性质几乎完全相同

③质子数相同,电子数也相同的两种粒子,不可能是一种分子和一种离子

④电子数相同的粒子不一定是同一种元素

⑤一种元素的原子只能有一种质量数

⑥某种元素的相对原子质量取整数,就是其质量数

A.②③⑤⑥   B.①②④⑤  C.①②⑤⑥ D.③④⑤⑥

7.()(1)写出表示含有8个质子、10个中子的原子的化学符号:　　　。 

(2)根据下列微粒回答问题HHH、14C、14N、16O。

①以上6种微粒共有　　　　种核素,共　　　　种元素。 

②互为同位素的是　　　　　、　　　　、　　　　。 

③质量数相等的是　　　和　　　,中子数相等的是　　　　　和　　　　。 

(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量之比为　　　　;中子数之比为　　　　;电子数之比为　　　　。 

题组二　核外电子排布规律及其应用

8.(2020山东临沂高一月考,)根据中学化学教材所附元素周期表判断,下列叙述不正确的是(　　)

A.K层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等

B.L层电子数为奇数的所有元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

C.L层电子数为偶数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的L层电子数相等

D.M层电子数为奇数的所有主族元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等

9.()粒子结构示意图是表示原子核电荷数和电子层排布的图示形式。根据粒子结构示意图:、、,下列判断正确的是(　　)

A.它们都带有电荷           B.它们原子的核外电子数相同

C.它们都具有稳定结构       D.它们表示同一种元素

10.(2019山东潍坊高一检测,)若元素X和Y的核电荷数都小于18,最外层电子数分别为n和(m-5),次外层分别有(n+2)个和m个电子。

(1)对于元素X,n　8,(n+2)个电子所在电子层为　　　　层,n+2=　　,n=　　。 

(2)对于元素Y,0<m-5　　　8;次外层有m个电子,则m=　　　　;m个电子所在电子层为　　　层。 

(3)据此推断元素X和Y,其元素名称为:X　　　　,Y　　　　。 

答案全解全析

基础过关练

1.D　原子符号左下角的数字为质子数,左上角的数字为质量数,所以137表示质量数,D正确。

2.AHe的质子数为2,质量数为3,中子数=3-2=1,故选A。

3.D　原子序数等于元素原子核内质子数,A正确;Og的质子数是118,质量数是297,所以中子数=297-118=179,B正确;原子核内质子数等于原子核外电子数,C正确;该元素有几种同位素不清楚,每种核素在该元素中所占比例也不知道,因此不能确定Og元素的相对原子质量,D错误。

4.BMQ+表示K元素形成的微粒NY2+表示Ca元素形成的微粒X表示Ar原子Z-表示Cl元素形成的微粒。

5.BNe和Ne的质子数相同,中子数不同,互为同位素,A错误;Ne和Ne的质子数相同,中子数不同,属于不同的核素,B正确;Ne和Ne的化学性质几乎完全相同,物理性质不同,C错误Ne转变为Ne过程中没有新物质生成,不是化学变化,D错误。

6.A　由题图可知①表示H,②表示H,③表示H,三者互为同位素,化学性质几乎完全相同。

7.B　Se是34号元素,原子核中有34个质子,Se原子最外层有6个电子,A、C正确;根据原子中,原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数,则该元素原子的原子核内质子数和核外电子数为34,而不是质量数为34,B错误;最下面的数字表示相对原子质量,该元素的相对原子质量为78.96,D正确。

8.C　40K的中子数是21,40Ca的中子数是20,故A错误;同种元素可能有多种核素,元素有118种,核素种类大于118种,故B错误;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C正确;原子结构模型演变历史应为:①道尔顿实心球模型、②汤姆孙枣糕模型、③卢瑟福行星模型、④玻尔轨道模型、⑤现代电子云模型,故D错误。

9.C　一个CO2分子中含有一个碳原子和两个氧原子,可以是12C16O18O、12C16O2、12C18O2、14C16O18O、14C16O2、14C18O2,故共6种。

10.B　14C的放射性可用于考古判断年代,A正确;1H2、2H2、3H2均表示氢气分子,不互为同位素,同位素的研究对象是核素,B错误;1分子T2O中含有的中子数是(3-1)×2+16-8=12,所以1 mol T2O中含中子数为12NA,C正确;氢有三种同位素,氧有三种同位素,1个水分子是由2个氢原子和1个氧原子组成的,则根据排列组合可知组成的水分子有18种,D正确。

11.答案　(1)AD　(2)C　(3)PuPuPu　②150

解析　(1)A项,元素的相对原子质量是按照该元素各种核素所占的百分比算出的平均值,由于117号元素的各种同位素原子个数百分含量不确定,故其相对原子质量不确定,A项错误;B项Ts和Ts表示同种元素的两种原子,互为同位素,B项正确;C项,一定质子数和一定中子数组成一种核素,即几种原子就有几种核素,C项正确;D项CaBk(锫)Ts和Ts属于四种原子、三种元素,D项错误。(2Cs和Cs的质子数都是55,质量数分别为134、137,质量数(A)=中子数(N)+质子数(Z),中子数分别为79、82,同位素的化学性质基本相同,但ICs和Cs属于两种元素的三种原子,碘与铯的化学性质不同。(3)原子的表示方法:元素符号左上角数字表示质量数,左下角数字表示质子数。质子数与中子数之和等于质量数。钚-244的中子数=244-94=150。

12.C　题给原子有13个质子,原子核外有13个电子,最外层上有3个电子,易失去最外层上的3个电子,形成带3个单位正电荷的阳离子,A、D正确;该元素为Al,属于金属元素,B正确;该元素失去电子形成阳离子时,质子数不变,C错误。

13.B　原子核外区域能量不同,离核越近能量越低,离核越远能量越高,所以在多电子的原子里,能量高的电子通常在离核远的区域内活动,A错误;核外电子总是先排在能量低的、离核近的轨道电子层里,例如一般先排满了L层后才排M层,B正确;两种微粒,若核外电子排布完全相同,其性质不一定相同,如Na+和Ne核外都有10个电子,电子排布相同,但是二者性质不同,C错误;通常认为最外层有8个电子的结构是一种稳定结构,最外层为K层时有2个电子为稳定结构,D错误。

14.D　氟原子核外最外层电子数为7,D项所给元素原子核外最外层电子数也为7,故两种原子的化学性质相似。

15.A　符合题意的元素X可能是氮或氯元素,故A项不正确。

16.D　核外电子总是优先排在能量最低的电子层上,A正确;K层离核最近,能量最低,B正确;次外层电子数不超过18,N电子层为次外层时最多可容纳18个电子,C正确;原子核外第n层最多可容纳的电子数为2n2,D错误。

17.A　根据题意可知,A是C元素,B是O元素,C是Si元素,D是Na元素,则这4种元素原子序数关系为C>D>B>A。

18.ACs的质子数是55,质量数是137,中子数是137-55=82,核外电子数=质子数=55,故A项正确。

19.C　N的质量数为14,质子数为7,核外电子数为7,中子数=14-7=7,H的质子数为1,不含中子,核外电子数为1,T的质子数为1,中子数为2,核外电子数为1,所以NH3T+的质子数=7+1×3+1=11,由于带有一个单位正电荷,所含电子数=11-1=10,中子数=7+2=9,则电子数、质子数、中子数之比为10∶11∶9,故选C。

20.D　每个2HmX中含有的质子数为m+A-N,a g 2HmX的物质的量为 mol,故a g 2HmX中所含质子的物质的量是(A-N+m) mol。

21.答案　(1)A-Z　(2)A-x-n　(3)(A-x+2) mol

解析　(1)中性原子X的质量数为A,质子数为Z,则中子数N=A-Z。(2)阳离子AXn+共有x个中子,则AX原子含有(A-x)个质子,AX原子失去n个电子生成阳离子AXn+,则AXn+的电子数为A-x-n。(3)AX2-原子核外有x个电子,则AX2-核内有(x-2)个质子,含有A-(x-2)=(A-x+2)个中子,n g AX2-的物质的量为= mol,因此n g AX2-所含中子的物质的量为(A-x+2) mol。

22.C　如果两种微粒具有相同质子数和电子数,则这两种微粒一定带有同种、同量的电荷数,与Na+具有相同质子数和电子数的微粒一定也带一个单位正电荷,符合要求的只有C项。

23.答案　(1)K　Cl　S　(2)HCl

解析　常见的18e-微粒:阳离子有K+、Ca2+;阴离子有P3-、S2-、HS-、Cl-;分子有Ar、HCl、H2S、PH3、SiH4、F2、H2O2等。结合题目所给条件,不难确定答案。

能力提升练

1.D　In的质子数为49,对原子来说,质子数等于核外电子数,即In的核外有49个电子,故A说法正确In与In质子数相同,质量数不同,互为同位素,故B说法正确;铟元素属于主族元素,主族元素中最外层电子数等于主族序数,In的最外层电子数是3,即In与Al处于同一主族,故C说法正确;根据质量数=质子数+中子数,可知In的中子数=113-49=64,故D说法错误。

2.B　根据核素的表示方法可知Ir的质量数为192,质子数为77,中子数为192-77=115,所以质子数比中子数少38,A项错误;原子中,核电荷数=质子数=核外电子数=元素的原子序数,所以Ir的核外电子数为77,B项正确;铂的性质稳定,与强酸不发生反应,铱单质化学性质与铂相似,不能与强酸反应,C项错误;元素的相对原子质量取决于各天然同位素在自然界的丰度,Ir元素有多种天然同位素,其相对原子质量不等于192,D项错误。

3.BD　因为质子数和中子数之和等于质量数Hf和W的中子数分别为110、108,故A错误;二者的质量数相等,所以原子质量几乎相同,故B正确;质子数相同,中子数不同的同一种元素的不同核素互称为同位素,两种核素的质子数不同,不互为同位素,故C错误;二者都是副族元素,属于过渡元素,故D正确。

4.BO原子核内有8个质子,9个中子,A错误;He和N2的结构都满足最外层稳定结构,通常情况下,He和N2化学性质都很稳定,B正确H原子核内的中子数为1-1=0,C错误;同位素的研究对象为原子,O2和O3为单质,互为同素异形体,D错误。

易混辨析

“四素”辨析

元素、核素、同位素和同素异形体是既有联系、又有区别的四个概念,相互关系如下图所示:

以碳元素的相关概念为例:

5.A　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,Ni的质子数不同,不互为同位素,A项错误Co的质子数为27,中子数为33Ni的质子数为28,中子数为32,质子数和中子数均相差1,B项正确Co和Ni的质量数相等,其原子质量应近似相等,C项正确;95~118号元素,都是通过人工合成的新元素,D项正确。

归纳总结

元素、核素、同位素的辨析

①元素:具有相同核电荷数(质子数)的同一类原子的总称。元素是宏观概念,如H2和HCl中的H都属于氢元素。

②核素:具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。如HHH是氢元素的三种不同的核素。

③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,在周期表中占据相同的位置。如H元素的三种核素HHH互称为同位素。

6.C　①粒子是一个非常宽泛的概念,可以是分子、原子、离子、中子、电子等,质子数相同的粒子不一定属于同种元素,错误;②同位素的物理性质往往不同,化学性质几乎完全相同,错误;③两种粒子,质子数相同,电子数也相同,所以二者的差值也一定相同,两种粒子要么都带相同电荷,要么都不带电,不可能一个为不带电的分子,一个为带电的离子,正确;④电子数相同的粒子可能是同种元素,也可能是不同的分子、离子等,如CH4与H2O,Na+与Mg2+,正确;⑤一种元素往往具有多种核素,其质量数也因此有多种,错误;⑥元素的相对原子质量是该元素所有核素的相对原子质量的平均值,而质量数是针对核素而言的,错误。

7.答案　(1O

(2)①6　4　HHH　③14C　14N　 14C　16O

(3)23∶34　2∶3　11∶16

解析　(3)相同物质的量的14CO2与S18O2的质量比为其摩尔质量之比,即46∶68=23∶34;1个14CO2中含24个中子,1个S18O2中含36个中子,相同物质的量的14CO2与S18O2的中子数之比为24∶36=2∶3;分子中电子数等于质子数,所以两者电子数之比为22∶32=11∶16。

8.C　K层电子数为奇数的只有氢原子,氢原子所在族的序数与该元素原子的K层电子数相等,故A正确;L层电子数为奇数的元素为锂、硼、氮、氟,元素所在族的序数与这些元素原子的L层电子数相等,故B正确;钠原子所在的族为第ⅠA族,该元素原子的L层电子数为8,不相等,故C错误;M层电子数为奇数的主族元素有钠、铝、磷、氯,元素所在族的序数与该元素原子的M层电子数相等,故D正确。

9.C　分析比较三种粒子结构示意图可知,的核内质子数等于核外电子数,表示氖原子,A错误;它们的原子核内质子数不同,所以它们的元素种类不同,元素原子的核外电子数也不相同,故B、D错误;它们的最外层电子数都是8,所以它们都具有稳定结构,C正确。

10.答案　(1)<　L　8　6　(2) <　8　L　(3)硫　铝

解析　元素X和Y的核电荷数都小于18,元素X的次外层有(n+2)个电子,此电子层为L层,n+2=8,n=6,元素X为S;元素Y的最外层电子数为(m-5),m大于或等于5,而次外层有m个电子,则m等于8,元素Y为Al。