【www.shanpow.com--化学试题】
一：[原子核由什么组成]原子组成与结构
学科：化学
教学内容：原子组成与结构
【复习指导】
本部分内容为教材的第一自然节和第三自然节的核素、同位素等内容．其主要考点有：①原子组成符号的意义．构成原子或离子三种基本粒子（质子、中子、电子）之间的数量关系．②同位素的概念、特性及平均相对原子质量的计算．③核外电子运动状态、核外电子能量高低与电子层的关系．核外电子排布规律及1～20号元素原子结构示意图．④粒子半径大小比较．
在复习时．首先指导学生理清本部分的“知识网络”．结合“要点萃取”以突出本节内容的三块重点知识．然后提出问题．启发学生思考．使网络知识具体化．
（1）分别指出①Cl和Cl ②Al3＋和S2－两组中四种粒子的质子数、中子数、电子数、核电荷数．并总结归纳出原子、阳离子、阴离子构成中质子、中子、电子三种基本粒子之间的数量关系．明确元素符号周围数字的含义．
原子：核外电子数＝核电荷数＝核内质子数
阳离子：核外电子数＝核电荷数（核内质子数）－离子电荷数
阴离子：核外电子数＝核电荷数（核内质子数）＋离子电荷数
（2）通过比较Cl和Cl两种原子组成粒子的相同点和不同点．得出同位素的概念．结合两种同位素原子的丰度．求算氯元素的近似相对原子质量．并指出与氯元素的相对原子质量的区别．然后进行逆向思维：结合氯元素的相对原子质量（35.5）．求算两种同位素原子的百分含量．
（3）依据核外电子排布的规律．结合教材中1～20号元素原子和离子的结构简图．分析总结电子排布、最高化合价与该元素所在周期、族之间的关系．为元素推断打下基础．
本部分内容复习可安排一课时．
【本节知识框架】
【要点指导】
1．构成原子的三种粒子比较规律
粒子种类
质子
中子
电子
电性
带正电
不带电
带负电
电量
1
0
1
相对质量
1.007
1.008
1／1836
数量关系
核电荷数＝核内质子数＝核外电子数
质子数＋中子数＝质量数＝原子的近似相对原子质量
元素的相对原子质量＝A×a％＋B×b％＋C×c％＋
2．核外电子排布规律
（1）每一电子层所容纳的电子数最多为2n2．
（2）最外层电子数最多不超过8．若最外层为K层．电子数最多不超过2．
①若最外层已排满8电子（He排满2个电子）．则该原子结构为稳定结构．形成的原子为稀有气体原子．
②若最外层电子数小于4．它一般易失去最外层较少的电子而使次外层暴露．达8电子稳定结构．形成的单质大部分为金属单质．表现还原性．
③若最外层电子数大于4．一般易得到电子或形成共用电子对来形成最外层8电子的稳定结构．形成的单质一般为非金属单质．大部分表现氧化性．
（3）次外层电子数最多不超过18．
（4）电子能量低的离原子核近．能量高的离原子核远．
3．原子结构的表示方式
（1）原子结构示意图：表示原子的核电荷数和核外电子在各电子层上排布的图示．
（2）原子组成表示式：若某一原子X的质量数为A．质子数为Z．该原子组成符号可表示为“X”．
4．元素与同位素
元素
同位素
概念
具有相同核电荷数（质子数）的同类原子的总称．与核外电子数无关
质子数相同而中子数不同的同一元素的原子（即两同一不同）
范围
宏观概念．对同类原子而言．既有游离态．又有化合态
微观概念．对某种元素的原子而言．因同位素的存在．所以原子种类多于元素种类
特性
主要通过形成的单质或化合物来
体现
同位素的质量数不同．化学性质相同．天然存在的各种同位素所占原子百分比一般不变
5．1～18号元素粒子结构的特点
（1）稀有气体原子的电子层结构与同周期的非金属元素形成的阴离子的电子层结构相同．与下一周期的金属元素形成的阳离子的电子层结构相同．
a．与He原子电子层结构相同的离子有：H－、Li＋、Be2＋
b．与Ne原子电子层结构相同的离子有：F－、O2－、N3－、Na＋、Mg2＋、Al3＋
c．与Ar原子电子层结构相同的离子有： Cl－、S2－、P3－、K＋、Ca2＋．
（2）核外有10个电子的粒子：
a．分子：Ne、HF、H2O、NH3、CH4．
b．阳离子：Mg2＋、Na＋、Al3＋、、H3O＋．
c．阴离子：N3－、O2－、F－、OH－、NH．
（3）元素的原子结构的特殊性：
a．原子核中无中子的原子：H．
b．最外层有1个电子的元素：H、Li、Na．
c．最外层有2个电子的元素：Be、Mg、He．
d．最外层电子数等于次外层电子数的元素：Be、Ar．
e．最外层电子数是次外层电子数2倍的元素：C；是次外层电子数3倍的元素：O；是次外层电子数4倍的元素：Ne．
f．电子层数与最外层电子数相等的元素：H、Be、Al．
g．电子总数为最外层电子数2倍的元素：Be．
h．次外层电子数是最外层电子数2倍的元素：Si．
i．内层电子数是最外层电子数2倍的元素：Li、P．
6．根据原子结构判断元素性质的规律
（1）判断元素的金属性和非金属性：①最外层有8个电子的结构是相对稳定结构（K层若为最外层是2个电子）．②最外层电子数少于4个．或最外层电子数小于电子层数．则一般为金属元素．③原子最外层电子数大于4个．或最外层电子数大于电子层数．一般为非金属元素．④最外层电子数等于电子层数．一般为两性元素．
（2）判断元素的化合价：①原子的最外层电子数等于元素的最高正价．②只有非金属元素才有负价．其绝对值等于8与最外层电子数之差．③若原子的最外层电子数为奇数（m）．则元素的正常化合价为一系列连续的奇数．从＋1到＋m．若出现偶数则为非正常化合价．其氧化物是不成盐氧化物．例如NO2、NO．④若原子的最外层电子数为偶数（m）．则正常化合价为一系列连续的偶数．从－2价到＋m．例如：、、．⑤所有元素都有零价．
7．比较粒子半径大小的规律
（1）同一主族各元素．半径大小看电子层数
（2）同一周期各元素．原子半径随原子序数递增而递减．阴离子半径一定大于阳离子半径
（3）核外电子排布相同的离子．原子序数越大．离子半径越小
（4）阴离子半径大于相应原子半径．阳离子半径小于相应原子半径
【典型例题精讲】
本部分共设四个典型例题．均选自近几年的高考试题．题目具有一定的典型性．［例1］旨在考查学生对非金属元素有关知识的掌握情况．在教学时注意引导学生掌握概念的内涵和外延．并能区分易混淆的概念．解题的思路方法是：先判断各选项所给结论的正误并作出标记．然后根据题干要求作出答案．［例2］旨在要求学生掌握构成原子和离子的各基本粒子之间的数量关系．复习时要重点引导学生掌握几个量之间的关系．［例3］旨在引导学生掌握由元素的原子结构推断元素的思路和方法．要求熟记原子结构再直接迁移应用．［例4］旨在引导学生掌握元素周期表中前三周期元素的核外电子排布情况．以此知识点为依托考查考生思维的灵敏性和严密性．教学时应重视基础知识的复习掌握及归纳整理、强化提高．
［例1］（2003年春全国．8）下列说法正确的是
A．非金属元素R所形成的含氧酸盐（MaROb）中的R元素必定呈现正价
B．只有非金属能形成含氧酸或含氧酸盐
C．除稀有气体外的非金属元素都能生成不同价态的含氧酸
D．非金属的最高价含氧酸都具有强氧化性
【解析】 在含氧酸根中R与O原子之间形成共用电子对必定偏离R．R呈正价．A正确．有些金属元素．如锰等也能形成含氧酸或含氧酸盐．B不正确．有些非金属元素如Si等．在含氧酸中只能呈现一种价态．非金属的最高价含氧酸不一定有强氧化性．如碳酸等．
【答案】 A
【思维启迪】 下列说法：①若一种元素在化合中可能呈正价或负价．该元素一定是非金属元素；②由某金属元素的阳离子和某非金属元素的阴离子组成的物质一定是纯净物；
③非金属元素的原子间不可能形成离子化合物．其中正确的是_________________________．
【答案】 ①
［例2］某元素一种同位素的原子的质子数为m．中子数为n．则下列说法正确的是
A．不能由此确定该元素的相对原子质量
B．这种元素的相对原子质量为（m＋n）
C．若碳原子质量为W g．此原子的质量为（m＋n）W
g
D．核内中子的总质量小于质子的总质量
【解析】 元素的相对原子质量＝A×a%＋B×b%＋C×c%＋……
A、B、C为各种同位素的相对原子质量．
a%、b%、c%为各种天然同位素的原子分数．若A、B、C为各种同位素的质量数时．按上式计算出来的是元素的近似相对原子质量．
同位素的相对原子质量即某一种原子的相对原子质量．
由上述可知：A正确．B不正确．C不正确．此原子的质量应为：（m＋n） g．D不正确．因为此题无法确定质子数与中子数的相对大小．
【答案】 A
【思维启迪】 （1）元素的种类由哪种粒子决定？
（2）核素的种类由谁决定？
（3）原子的相对原子质量由谁决定？
（4）原子的化学性质由谁决定？
【答案】 （1）质子数
（2）质子数和中子数
（3）质子数和中子数
（4）最外层电子数
［例3］（2003年春季全国．11）短周期的三种元素分别为X、Y和Z．已知X元素的原子最外层只有一个电子．Y元素原子的M电子层上的电子数是它的K层和L层电子总数的一半．Z元素原子的L电子层上的电子数比Y元素原子的L电子层上的电子数少2个．则这三种元素所组成的化合物的分子式不可能是
A．X2YZ4 B．XYZ3 C．X3YZ4 D．X4Y2Z7
【解析】 由题意知X为H或碱金属．价态为＋1价．Y为P元素．Z为O元素．
【答案】 A
【思维启迪】 按核电荷数递增的短周期元素A、B、C．原子序数之和为15．原子最外层电子数之和为11．周期数之和为5．则A、B、C不可能形成的化合物为
A．A2BC3 B．A2BC2 C．A2BC D．ABC3
【答案】 D
［例4］（2002年理科综合．11）两种元素原子的核外电子层数之比与它们的最外层电子数之比相等．在周期表的前10号元素中．满足上述关系的元素共有
A．1对 B．2对 C．3对 D．4对
【解析】 前10号元素处在前两周期中．核外电子层数只有1、2两种可能．因此核外电子层数之比只能是1∶2．对于第一周期也只有两种．即H
1个．He 2个．因此符合题设要求的．最外层电子数是它们两倍的．只能是2个（Be）、4个（C）．结论符合题设条件的只有H—He、He—C两对．
【答案】 B
【思维启迪】 如将上题“前10号”改为“前三周期”答案是什么？
【答案】 6对
【典例扩充】
［例1］元素R的质量数为A．Rn－的核外电子数为x．则W
g Rn－所含中子的物质的量为
A．（A－x＋n） mol
B．（A－x－n） mol
C．（A－x＋n）mol
D． （A－x－n） mol
【解析】 本题考查质量数＝中子数＋质子数这一重要关系式．及粒子间物质的量的换算．巩固有关物质的量的计算．R原子所含电子数为（x－n）．所含中子数为A－（x－n）．W g所含Rn－的物质的量为： mol．故中子为（A－x＋n） mol．故选C．
【答案】 C
［例2］科学家最近制造出第112号新元素．其原子的质量数为277．这是迄今已知元素中最重的原子．关于该新元素的下列叙述正确的是
A．其原子核内中子数和质子数都是112
B．其原子核内中子数为165．核外电子数为112
C．其原子质量是12C原子质量的277倍
D．其原子质量与12C的原子质量之比为277∶12
【解析】 根据质量数＝质子数＋中子数的关系．即可得出B项符合题意；原子质量之比即为质量数之比．故该新元素的原子质量与12C原子质量之比为277∶12．因此D项也是正确的答案．
【答案】 BD
［例3］下列四组物质中．两种分子不具有相同核外电子总数的是
A．H2O2和CH3OH B．HNO2和HClO
C．H2O和CH4 D．H2S和F2
【解析】 考查上述四组物质中．只有HNO2和HClO两种分子不具有相同核外电子总数．A项中H2O2和CH3OH电子总数都为18；C项中H2O和CH4电子总数都为10；D项中H2S和F2电子总数都为18．
【答案】 B
［例4］下列说法中不正确的是
A．质子数相同的粒子一定属于同一种元素
B．同位素的性质几乎相同
C．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
D．电子数相同的粒子不一定是同一种元素
【解析】 粒子的概念是很广泛的．分子、原子、离子、电子、质子、中子等可通称为粒子．如H2O与Ne电子数、质子数均相同．H2O与Ne不可称为同一元素．而H、H粒子显然是同一元素．A说法错误．D正确；分子是中性的．质子数等于电子数．而离子的质子数不等于电子数．离子与分子的电子数与质子数不可能同时相等．所以C正确．
【答案】 AB
［例5］（2001年上海．21）已知短周期元素的离子aA2＋、bB＋、cC3－、dD－都具有相同的电子层结构．则下列叙述正确的是
A．原子半径 A＞B＞D＞C
B．原子序数 d＞c＞b＞a
C．离子半径 C＞D＞B＞A
D．单质的还原性 A＞B＞D＞C
【解析】 据题意．四种元素在周期表中的相对位置为：
所以．原子半径B＞A＞C＞D．A错；原子序数a＞b＞d＞c．B错；离子半径C＞D＞B＞A．C对；单质还原性B＞A＞C＞D．D错．
【答案】 C
［例6］（2002年上海．11）已知自然界氧的同位素有16O、17O、18O．氢的同位素有H、D．从水分子的原子组成来看．自然界的水一共有
A．3种 B．6种 C．9种 D．12种
【解析】 从水分子的原子组成来看．每个H原子分别与16O、17O、18O形成H216O、H217O、H218O
3种分子；同理每个D原子分别与之形成D216O、D217O、D218O3种分子；而H、D两原子也可分别形成H16OD、H17OD、H18OD
3种分子；故自然界的水一共有9种．
【答案】 C
［例7］美国等国家发射的航天器将我国研制的磁谱仪带入太空．其目的是探索反物质．反物质的主要特征是电子带正电荷．质子带负电荷．以下表示反物质酸碱中和反应的通式是
A．H－＋OH＋＝＝＝H2O
B．H＋＋OH＋＝＝＝H2O
C．H－＋OH－＝＝＝H2O
D．H＋＋OH－＝＝＝H2O
【答案】 A
［例8］下列说法正确的是
A．原子核内的质子数决定原子种类
B．原子核内的中子数决定核素种类
C．原子核内的中子数决定同位素种类
D．同位素是质子数相同的核素
【解析】 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H、H、H就各为一种核素．同一元素的不同核素之间互称为同位素．所以D正确．原子种类、核素种类及同位素种类应由质子数和中子数共同决定．所以A、B、C都不正确．
【答案】 D
【重点强化】
原子结构和同位素的考点．常以重大科技成果为题材．寓教于考．突出教育性与实践性．试题大多以选择题形式出现．模式也较为稳定．由于原子结构的发现源于物理学中α粒子的运动实验．因此原子结构与核裂变反应、核聚变反应有密切的联系．无疑．原子结构成了理化学科间综合的素材．预计这一知识会成为“3＋X”综合试题的依据．
［例题］一种物质的“放射性”强弱可用放射性活度来加以表示．任何量的放射性元素在1 s内发射3.70×1010个α粒子或β粒子（相当1
g Ra在1 s内放出的α粒子的数目）．其放射性活度为1居里（G）．利用放射性同位素进行标记原子的应用范围非常广泛．例如．化学反应的微观过程的研究、医学检验、辐射育种等等．
试回答以下问题：
（1）现有n mol镭（Ra）．它的放射性活度为4.52 G．则n的值为__________．
（2）已知：Ra．则一个Rn含有__________个中子．
（3）如何证明溶解于苯的HCl分子与苯分子中的H原子之间不断地发生着氢交换．
（4）在植物的光合作用中．若用HO和CO2为原料．此过程中所生成的O2相对分子质量为__________．
（5）次磷酸钾（KH2PO2）和D2O作用．发现产物中含磷元素的粒子只有DH2PO2和H2PO．则KH2PO2属于__________（选填：正盐、酸式盐）
【答案】 （1）0.02 mol （2）136
或用重氢标记在苯环上与HCl相互反应．亦为正确
（4）36
（5）正盐
【知识拓展】
（1）“中子不带电．电子带一个单位的负电荷”的说法正确吗？
在20世纪50年代前．科学界普遍认为“中子是不带电的粒子”．但近年来科学家通过高能物理实验发现．中子并不是完全不带电荷．而是其所带负电荷与正电荷的电量相等．电性相反．刚好抵消．所以中子呈电中性．中子不带电的说法不科学．
科学家们发现不仅有带负电荷的负电子．还有带正电荷的正电子．负电子和正电子的质量相等．所带的电荷量也相等．但电性恰好相反．所以．我们所说的电子实际上是负电子．因此“电子带一个单位的负电荷”的说法应该改成“带一个负电荷的电子”．
（2）原子核的组成秘密只是初现端倪．人们还在继续探寻．现代科学家们又知道了许多新的基本粒子．如正电子、中微子、介子和反质子等．
同位素．特别是放射性同位素的发现．在人们生活、生产、高科技领域．发挥着巨大作用．放射性元素铀发生原子核裂变时放出巨大能量．1 kg铀释放出来的热量相当于2000 t优质煤燃烧时放出的热量．海水中铀的贮量在4.5×1010t左右．和平利用原子能．前景多么诱人！放射性同位素碳－14在地底下默默地记载着地质年龄．让地质和考古工作者较准确地知道出土文物的年代．人们把碳－14喻为考古钟与地质钟．农业上农民利用放射性同位素作为示踪原子、标记农药残留的多少和残留在植物的什么部位；指导合理施肥；运用放射的射线进行辐射育种．医药上．利用同位素作为与癌症作斗争的武器．诊断肿瘤．控制肿瘤．并作为筛选药物的工具．此外还在工业部门有更多用途．
（3）放射性同位素C被誉为“自然界的时钟”．可用于考古．
20世纪50年代．利比（W．F．Libby）教授等提出可用C来测定古代有机物生存的年代．为什么C可以起这个作用呢？原来宇宙辐射中的中子和大气中的N作用能形成C．
N＋n ＝＝＝C＋H
C和C一样．会进入碳的循环．一般情况下．大气CO2中的C和C之比为1012∶1．CO2经光合作用后的产物被动物食用进入动、植物体内．当动、植物死亡后．就不再参与CO2的循环．即不会再摄入C．只发生C的衰变．
C释放电子衰变为N．其半衰期为5720年
C＝＝＝N＋e－
放射性元素的衰变为一级反应．一级反应速率常数和放射性元素半衰期（T1/2）的关系式为：
K＝．T1/2＝5720年
如在死海考古时发现一经卷．估计是公元1世纪成书的．纸张中C/C（x）值为活着的动、植物的（x0）0.795．
把T1/2代入．得K＝1.21×10－4年－1．
又lg．
把x＝0.795x0及K值代入．解得
t＝1900年．
即“经卷”成书于距今1900年．与原估计相符．
【达标训练】
1．具有相同电子层结构的三种粒子An＋、Bn－、C．下列分析正确的是
A．原子序数关系是C＞B＞A
B．粒子半径关系是Bn－＜An＋
C．C一定是稀有气体元素的一种原子
D．原子半径关系是A＜C＜B
【解析】 设C的原子序数为m．则A为m＋n．B为m－n．所以原子序数为A＞C＞B．粒子半径：Bn－＞An＋．Bn－为稀有气体电子层结构．而C又与之相同．所以C为稀有气体．又B与C在同一周期半径为C＞B．
【答案】 C
2．（2003年新课程．8）人类探测月球发现．在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦．它可以作为未来核聚变的重要原料之一．氦的该种同位素应表示为
A．He B．He
C．He D．He
【解析】 He的原子序数2．质量数3．根据原子构成的表示方法要求．应表示为He．
【答案】 B
3．X元素原子的最外层电子数与次外层电子数的差值等于电子层数；Y元素的原子比X元素的最外层电子多2个原子．则X与Y所形成的化合物为
A．X3Ｙ2 B．X2Y
C．XY2 D．XY3
【解析】 因原子最外层电子数≤8．所以．X原子的次外层只能为2．即X原子有两个电子层．设最外层电子数为m．则m－2＝2．m＝４；由此可知．Y原子最外层有6个电子．二者只能形成选项C中的化合物XY2．
【答案】 C
4．氡是放射性稀有元素．氡气吸入体内有害健康．氡的原子序数是86．相对原子质量是222．科学家还发现某些放射性矿物分解放出的“锕射气”．是由质子数86、质量数219的原子组成．下列有关氡的说法正确的是
A．氡气在标准状况下密度约是9.91 g·L－1
B．氡气化学性质较活泼．因此对人体有害
C．氡原子核外有7个电子层．最外层有8个电子
D．“锕射气”是氡的同素异形体
【解析】 1 mol氡气质量为222 g．标准状况下密度为＝9.91 g·L－1．“锕射气”的质子数也为86．而质量数为219．一定是氡的一种同位素单质．其化学性质应与氡相同．比较稳定．其核外也应有6个电子层．最外层为8个电子．
【答案】 A
5．（2003年上海．10）13C－NMR（核磁共振）、15N－NMR可用于测定蛋白质、核酸等生物大分子的空间结构．Kurt
Wu thrich等人为此获得2002年诺贝尔化学奖．下面有关13C、15N叙述正确的是
A．13C与15N有相同的中子数
B．13C与C60互为同素异形体
C．15N与14N互为同位素
D．15N的核外电子数与中子数相同
【解析】 13C、15N中子数分别为7.8．根据质量数（A）＝质子数（Z）＋中子数（N）．同素异形体由同一元素形成性质不同的单质．13C是原子．15N的核外电子数与中子数分别为：7和8．
【答案】 C
6．在离子化合物AB中．A离子和B离子的电子层结构相同．从原子的最外层电子数看．A比B少4．而次外层电子数A比B多6．则AB是______________________．
【解析】 由于次外层电子数A比B多6．则B的次外层为2．B有两个电子层．A的次外层则为8．A有3层电子．又因为最外层电子数A比B少4．且二者形成离子化合物．
结合选项．则A必为
【答案】 MgO
7．短周期的元素A、B．A原子最外层电子数为a个．次外层电子数为b个；B原子M层电子为（a－b）个．L层为（a＋b）个．则A为______________．B为__________．
【解析】 短周期元素最多有三个电子层K、L、M．则A元素的次外层只可能为K层或L层．b只可能是2或8．又因B元素L层电子数为（a＋b）．而L层最多容纳8个电子．所以b只可能等于2．由a＋b＝8．得a＝6．故A元素核外电子排布为 ．A为O．B元素核外电子排布为 ．B为Si．
【答案】 O Si
8．已知某元素的阴离子Ｒn－的原子核中的中子数为（Ａ－ｘ＋n）．其中A为原子的质量数．则w
gＲn－中的电子总数为________________________（用ＮＡ表示阿伏加德罗常数）．
【解析】 由题意知．中子数Ｎ＝Ａ－Ｚ＝Ａ－（x－n）．则质子数Ｚ＝ｘ－n．Rn－的核外电子数为（x－n）＋n＝x．所以w
gＲn－中含有电子数为ｘＮＡ．
【答案】
9．设X、Y、Z代表3种元素．已知：
①X＋和Y－两种离子具有相同的电子层结构；
②Z元素原子核内质子数比Y元素原子核内质子数少9个；
③Y和Z两元素可以形成四核42个电子的负一价阴离子．
据此．请填空：
（1）Y元素是__________．Z元素是__________．
（2）由X、Y、Z三元素所形成的含68个电子的盐类化合物的分子式（即化学式）是__________．
【解析】 依题意．假设元素Y的原子序数为y．则元素Z的原子序数为（y－9）．若以（YmZn）－表示由这两种元素所形成的4核42个电子的负一价离子．则下列关系式成立：
解得y＝
因n为整数．讨论得n＝3．y＝17．元素Y为Cl．Z为O．X为K．盐为KClO4．
【答案】 （1）氯 氧 （2）KClO4
10．放射性原子在人类的生活中的很多地方都有着特殊的作用．对人类的科学研究有着很大的帮助．其中最主要的的作用是作为示踪原子．最近医学界通过用簇射14C来标记．发现一种C60的羧酸衍生物在特定条件下可通过断裂DNA来杀死细胞．从而抑制艾滋病．
（1）下面有关14C的叙述错误的是
A．14C与14N含有相同的中子数
B．14C与C60是同分异构体
C．14C与C60中普通碳原子的化学性质不同
D．14C与12C互为同位素
（2）自然界中存在很多像14C的放射性原子．这些天然放射现象的发现说明了什么问题_________________________________．
A．原子不可以再分
B．原子的核式结构
C．原子核还可以再分
D．原子核是由质子和中子构成
（3）用含同位素14C的CO2来追踪光合作用碳原子的转移．最可能的途径是
A．14CO2叶绿体ADP
B．14CO2ADPATP
C．14CO2三碳化合物葡萄糖
D．14CO2酒精（或乳酸）葡萄糖
（4）已知碳元素有12C和14C两种同位素．从相对原子质量表可查得C的相对原子质量为12.01．求自然界中12C与14C的个数百分比．
（5）在有生命的植物体内．由于不断的新陈代谢．放射性14C与植物内含C总量的百分比是固定不变的．如果植物死亡．新陈代谢终止．则14C以5.7×103年的半衰期衰变而使上述百分比减少．假如在地下出土一只古木船．测得它所含放射性14C只是活树中14C的倍．则可推测这只古船约在__________________年前制造的．
【解析】_（1）14C和14N的14表示质量数．而C和N的质子数分别为6和7．因此它们的中子数不可能相等．A错．14C是原子．C60是化合物．二者怎么会是同分异构体，B错．自然界中．同一种元素的化学性质是一样的．14C和C60中的C原子都是碳元素．故化学性质是一样的．C错．剩下D是正确的．
（2）天然放射现象．原子核发生衰变．生成新核．同时有中子产生．因此说明了原子核可以再分．
（3）光合作用包括光反应和暗反应两个过程．要弄清二者明显的区别．进一步考虑两个过程的反应物不同．
（4）元素的近似相对原子质量是按各天然同位素原子占有的百分比计算出来的平均值．根据这一定义．可很容易求得．
（5）理解题意．将其基本内容抽象出来．即可得到．
【答案】 （1）D
（2）C
（3）C
（4）12C占99.5% 14C占0.5%
（5）2.85×103
二：[原子核由什么组成]物质是由什么构成的？
物质是由分子、离子、原子构成.分子是原子通过共价键结合而形成的；离子是原子通过离子键结合而形成的.所以归根结底，物质是有原子构成的。而原子又由原子核和核外电子构成的，除氢（氕）原子的原子核是由一个质子构成，其它原子的原子核都是由质子和中子构成，中子、质子这一类强子是由更基本的单元——夸克组成的，那么夸克和电子又是由什么组成的呢？
到底有没有构成物质的最小微粒呢？如果有，则这个微粒绝对是一个不可再分割的整体，那它又是由什么构成的呢？或者说，假设我们得到了这么一颗微粒，再以适当的比例将它放大或将自己缩小，我们就可以再将这颗微粒加工成粉末，那么每一颗粉末是不是都是一颗比最小微粒更小的微粒呢？那何来最小微粒之说呢？所以我认为，物质世界中没有最小微粒。
于是，我想到了能量，也只有能量这种无形无态、虚无缥缈的东西才能解释物质的构成吧。能量能否构成物质呢？不知道，但至少能量与质量能相互转化。爱因斯坦的相对论里有一个理论：对于任何物体，速度增大，质量也随之增大。这个理论的具体公式是：“m=m0/｛√￣〔1－(v/c)2〕”。其中“m”为物体目前的质量，“m0”为物体原本的质量，“v”为物体的速度，“c”为光速。
速度变化的原因是什么？是由于力作用于物体之上而产生加速度，使物体随时间变化而改变速度的。而既然物体具有速度，那么他就是运动的，在运动过程中就会有位移，那么力就有对物体做功，意味着物体得到能量。物体在得到能量的过程中，质量增加，那么能量与质量不就相互转化了吗？那能量为什么不能转化成物质呢？
因此我猜想：微粒是由能量凝聚而成，从而构成物质。宇宙中原本只有能量，物质是由能量转化而来的。
三：[原子核由什么组成]原子核
原子核
一. 教学内容：
.
（2）核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转. 原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的. 电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.
（3）从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15-10－14 m，原子大小的数量级为 10?D10 m。
（二）天然放射性现象
1. 放射性现象：贝克勒耳发现天然放射现象，使人们认识到原子核也有复杂的结构，揭开了人类研究原子核结构的序幕. 通过对天然放射现象的研究，人们发现原子序数大于83的所有天然存在的元素都有放射性，原子序数小于83的天然存在的元素有些也具有放射性，它们放射出来的射线共有三种：α射线、β射线、γ射线.
2. 三种射线的本质和特性
（1）α射线：速度约为光速1／10的氦核流，贯穿作用很弱，电离作用很强.
（2）β射线：速度约为光速十分之几的电子流，贯穿作用很强，电离作用较弱.
（3）γ射线：波长极短的电磁波，贯穿作用最强，电离作用最弱.
种 类
本 质
质 量（u）
电 荷（
速 度（
电 离 性
贯 穿 性
α射线
氦核
4
2
0.1
最强
最弱，纸能挡住
β射线
电子
1/1840
-1
0.99
较强
较强，穿几mm铝板
γ射线
光子
0
0
1
最弱
最强，穿几cm铅版
三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较：
3. 原子核的衰变规律
（1）α衰变的一般方程为 → He?每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减小2，质量数减少4. α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）. （核内 ＋ ）
（3）γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、γ射线不改变原子核的电荷数和质量数. 其实质是放射性原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子.
（4）半衰期
A. 意义：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间. 用希腊字母τ表示
公式： 。
式中 为入射粒子的符号， 是新生核符号， 是放射出的粒子的符号。
① 卢瑟福发现质子的核反应方程为： 。
③ 约里奥?居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：
其中， P是放射性同位素， e为正电子.
3. 放射性同位素的应用
⑴利用其射线：α射线电离性强，用于使空气电离，将静电泄出，从而消除有害静电。γ射线贯穿性强，可用于金属探伤，也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变，可用于生物工程，基因工程。
⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况，诊断甲状腺疾病的类型，研究生物大分子结构及其功能。
⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14，判定出土木质文物的产生年代。
一般都使用人工制造的放射性同位素（种类齐全，半衰期短，可制成各种形状，强度容易控制）。
（四）核力与核能
1. 核力：原子核的半径很小，其中的质子之间的库仑力很大，受到这么大的库仑斥力却处于稳定状态，一定还有另外一种力把各核子紧紧地拉在一起. 这种力叫做核力
①核力是很强的力
②核力作用范围小，只在2. 0×10－15 m短距离内起作用
③每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用
2. 核能
（1）结合能：核子结合成原子核时放出一定的能量，原子核分解成核子时吸收一定的能量，这种能量叫结合能.
（2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。
也可以认为，在核反应中，参加核反应的总质量m和核反应后生成的核总质量m/之差： Δm=m-m/
（3）爱因斯坦质能方程：爱因斯坦的相对论指出：物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们的关系是：ΔΔ
铀235核裂变时，同时放出2?D3个中子，如果这些中子再引起其他铀235核裂变，就可使裂变反应不断地进行下去，这种反应叫链式反应. 铀235核能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做它的临界体积.
③核反应堆的构造：
A.核燃料?D?D用铀棒（含 只吸收慢中子）。
C. 控制棒?D?D用镉做成（镉吸收中子的能力很强）。
D. 冷却剂?D?D用水或液态钠（把反应堆内的热量传递出去）
2. 轻核的聚变
①所谓轻核是指质量数很小的原子核，如氢核、氘核等.
②某些轻核结合成质量数较大的原子核的反应过程叫做轻核的聚变，同时放出大量的能量.
轻核聚变方程列举He＋ n
轻核聚变只能发生在超高温（需要几百万度高温）条件下，故轻核聚变也叫做热核反应.
（六）粒子物理学
到19世纪末，人们认识到物质由分子组成，分子由原子组成，原子由原子核和电子组成，原子核由质子和中子组成。
20世纪30年代以来，人们认识了正电子、μ子、K介子、π介子等粒子。后来又发现了各种粒子的反粒子（质量相同而电荷及其它一些物理量相反）。
现在已经发现的粒子达400多种，形成了粒子物理学。按照粒子物理理论，可以将粒子分成三大类：媒介子、轻子和强子，其中强子是由更基本的粒子?D?D夸克组成。从目前的观点看，媒介子、轻子和夸克是没有内部结构的“点状”粒子。
用粒子物理学可以较好地解释宇宙的演化。
【典型例题】
掌握典型的反应方程
⑴衰变： α衰变： ）
β衰变： （核内 ）
γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
⑵人工转变： （发现质子的核反应）
（发现中子的核反应）
（人工制造放射性同位素）
⑶重核的裂变：（需要几百万度高温，所以又叫热核反应）
【例1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B. 正电荷在原子中是均匀分布的
C. 原子中存在着带负电的电子
D. 原子只能处于一系列不连续的能量状态中
，这说明了这些α粒子受到很大的库仑力，施力体应是体积甚小的带电实体。根据碰撞知识，我们知道只有质量非常小的轻球与质量非常大的物体发生碰撞时，较小的球才被弹回去，这说明被反弹回去的α粒子碰上了质量比它大得多的物质实体，即集中了全部质量和正电荷的原子核.
Pb（铅），下列说法正确的是（ ）
A. 铅核比钍核少8个质子 B. 铅核比钍核少16个中子
C. 共经过4次α衰变和6次β衰变 D. 共经过6次α衰变和4次β衰变
＝6（次）
再结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判定β衰变的次数y应满足：
2x－ y＝90－ 82= 8 所以y＝2x?D8＝4（次） 即D也是正确的.
A. 原子核发生了α衰变 B. 原子核发生了β衰变
C. 原子核放出了一个正电子 D. 原子核放出了一个中子；
点评：本题仅仅只是判断衰变的种类，而没有判断轨迹是属于哪种粒子的. 处于静止状态时的原子核发生的衰变，它们的动量大小相等，而新核的电量一般远大于粒子（α、β）的电量，又在同一磁场中，由洛仑兹力提供向心力时，其圆运动的半径R＝mv／qB，此式的分子是相等的，分母中电量大的半径小，电量小的半径大，所以，一般情况下，半径小的是新核的轨迹，半径大的是粒子（α、β 或正电子）的轨迹.
【例4】下面是一核反应方程 表示光速，则（ ）
A. X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘C2
B. X是中子，核反应放出的能量等于质子质量乘C2
C. X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘C2
D. X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘C2
解：根据在核反应中，质量数和电荷数都守恒，可知核反应方程中的X为中子，根据爱因斯坦质能方程ΔE=Δmc2知，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘以C2，答案为D。
【例5】 静止的氡核 ，α粒子动能为c，则该反应中的质量亏损为
A.B. 0 C.D.
，它们的动能之比为4∶218，因此衰变释放的总能量是 ，由质能方程得质量亏损是 。
答案：C
）经过α、β衰变形成稳定的铅（u夸克和u夸克带电量为 d夸克带电量 e为基元电荷。下列论断可能正确的是
A. 质子由1个u夸克和1个u夸克和2个u夸克和1个u夸克和2个u夸克和2个u夸克和1个u夸克和1个u夸克和1个⑵_____
⑶→_____→_____
⑸ → 经过6次 。由此，可以判定生成的超重元素的原子序数和质量数分别是
A. 124、259 B. 124、265 C. 112、265 D. 112、277
【试题答案
1. 解析：“由于原子核很小，α粒子十分接近它的机会很少，所以绝大多数α粒子基本上仍按直线方向前进，只有极少数发生大角度的偏转”。故选项A错误。
用极端法，设α粒子在向重金属核射去，如图所示，所知α粒子接近核时，克服电场力做功. 其动能减小，势能增加；当α粒子远离原子核时，电场力做功，其动能增加，势能减小，故选项B、C是错误的。
答案：D
2. 解析： ，需经过 8 次α衰变和 6次β衰变，每经过一次β衰变就会有一个中子转变为质子，同时放出一个电子，所以共有6个中子转化为质子.
答案：A
3. 解析 原子 带电量为 的带电量为 ，⑵ ，⑷ ，从而可知 ，选项D正确。
