Теоретическая справка
Нуклоны – это частицы, входящие в состав атомного ядра. Атомное ядро любого химического элемента состоит из протонов и нейтронов.
Массовое число ($A$) –количество протонов и нейтронов (нуклонов) в ядре атома. Массовое число равно округленному до целого значению массы атомного ядра в а.е.м.
Массовое число равно сумме количества протонов и нейтронов в ядре $A=Z+N$, где – количество нейтронов в ядре.
Зарядовое число ($Z$) –количество протонов в ядре. Зарядовое число равно сумме зарядов протонов, входящих в состав ядра, выраженной в элементарных электрических зарядах. Элементарный электрический заряд равен заряду электрона. Зарядовое число равно порядковому номеру химического элемента в периодической таблице Менделеева.
Измерения массы атомов показали, что практически все химические элементы имеют изотопы. Изотопы – это атомы одного и того же химического элемента, имеющие одинаковое количество протонов, но отличающиеся количеством нейтронов в ядре.
Решение заданий Открытого банка заданий ФИПИ
1. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Используя таблицу, из предложенного перечня выберите два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Ядро кислорода с массовым числом 17 содержит 8 нейтронов.
2) Ядро кислорода с массовым числом 17 содержит 9 протонов.
3) При ионизации атома заряд ядра не меняется.
4) Нейтральный атом фтора содержит 9 электронов.
5) Ядро лития с массовым числом 7 содержит 7 нейтронов.
Утверждение 1 — неверно. Порядковый номер кислорода в ПСХЭ Д.И Менделеева — 8, значит ядро кислорода содержит 8 протонов ($Z=8$). Массовое число изотопа — 17 ($A=17$). Количество нейтронов $N=17-8=9$. Утверждение 2 — неверно. См. предыдущий пункт. Утверждение 3 — верно. При ионизации состав атомного ядра не меняется, а изменяется количество электронов. Утверждение 4 — верно. Порядковый номер фтора в ПСХЭ Д.И. Менделеева 9, значит ядро атома фтора содержит 9 протонов. Это означает, что нейтральный атом фтора содержит 9 электронов. Утверждение 5 — неверно. Массовое число лития равно 7 — это означает что общее количество протонов и нейтронов равно 7. Ответ: 34
2. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Используя таблицу, выберите из предложенного перечня два верных утверждения. Укажите их номера.
1) Ядро бериллия с массовым числом 10 содержит 10 нейтронов.
2) Ядро бора с массовым числом 10 содержит 6 протонов.
3) При ионизации атома заряд ядра увеличивается.
4) Нейтральный атом азота содержит 7 электронов.
5) Ядро лития содержит 3 протона.
Утверждение 1 — неверно. Порядковый номер бериллия в ПСХЭ Д.И. Менделеева 4, значит ядро атома бериллия содержит 4 протона. Количество нейтронов: 10-4=6. Утверждение 2 — неверно. Порядковый номер бора в ПСХЭ Д.И. Менделеева 5, значит ядро атома бора содержит 5 протонов. Утверждение 3 — неверно. При ионизации состав атомного ядра не меняется, а изменяется количество электронов. Утверждение 4 — верно. Порядковый номер азота в ПСХЭ Д.И. Менделеева 7, значит ядро атома азота содержит 7 протонов. Это означает, что нейтральный атом азота содержит 7 электронов. Утверждение 5 — верно. Порядковый номер лития в ПСХЭ Д.И. Менделеева 3, значит ядро атома лития содержит 3 протона. Ответ: 45
3. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Используя данные рисунка, из предложенного перечня утверждений выберите два правильных. Укажите их номера.
1) Радиоактивный распад ядра свинца-187 в ядро ртути-183 сопровождается испусканием альфа-частицы.
2) Радиоактивный распад ядра свинца-212 в ядро висмута-212 сопровождается испусканием протона.
3) Ядро висмута содержит 83 протона.
4) Ядро ртути содержит 80 нейтронов.
5) Ядро золота содержит 197 нейтронов.
Утверждение 1 — верно. При альфа-распаде массовое число уменьшается на 4 (187-183=4), а зарядовое число уменьшается на 2 (82-80=2). Утверждение 2 — неверно. В случае испускания протона массовое число должно уменьшится на 1. Однако свинец и висмут имеют одинаковую массу ($A=212$). Утверждение 3 — верно. Порядковый номер висмута в ПСХЭ Д.И. Менделеева 83, значит ядро атома висмута содержит 83 протона. Утверждение 4 — неверно. Порядковый номер ртути в ПСХЭ Д.И. Менделеева 80, значит ядро атома ртути содержит 80 протонов. Массое число ртути — 201. Количество нейтронов: 201-80=121. Утверждение 5 — неверно. Массовое число золота равно 197 — это означает что общее количество протонов и нейтронов равно 197. Ответ: 13
4. На рисунке представлен фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева.
Используя таблицу, из предложенного перечня выберите два верных утверждения. Укажите их номера.
1) В результате бета-распада ядра висмута образуется ядро свинца.
2) В результате альфа-распада ядра полония образуется ядро висмута.
3) Ядро ртути-200 содержит 120 нейтронов.
4) Нейтральный атом свинца содержит 207 электронов.
5) При захвате ядром золота нейтрона зарядовое число ядра не изменится.
Утверждение 1 — неверно. В результате бета-распада зарядовое число увеличивается на 1, т.е. из ядра висмута должно получиться ядро полония. Утверждение 2 — неверно. В результате альфа-распада зарядовое число уменьшается на 2 единицы, т.е. в результате альфа-распада полония должен получиться свинец. Утверждение 3 — неверно. Порядковый номер ртути в ПСХЭ Д.И. Менделеева 80, значит ядро атома ртути содержит 80 протонов. Массое число ртути — 200. Количество нейтронов: 200-80=120. Утверждение 4 — неверно. Порядковый номер свинца в ПСХЭ Д.И. Менделеева 82, значит ядро атома азота содержит 82 протона. Это означает, что нейтральный атом азота содержит 82 электрона. Утверждение 5 — верно. Нейтрон — нейтральная частица, поэтому при захвате ядром нейтрона заряд едря (и его зарядовое число соответственно) не меняется. Ответ: 35
5. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько нейтронов содержит ядро кислорода с массовым числом 17.
Порядковый номер кислорода в ПСХЭ Д.И Менделеева — 8, значит ядро кислорода содержит 8 протонов ($Z=8$). Массовое число изотопа — 17 ($A=17$). Количество нейтронов $N=17-8=9$. Ответ: 9
6. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько нейтронов содержит ядро бора с массовым числом 11.
Порядковый номер бора в ПСХЭ Д.И Менделеева — 5, значит ядро бора содержит 5 протонов ($Z=5$). Массовое число изотопа — 11 ($A=11$). Количество нейтронов $N=11-5=6$. Ответ: 6
7. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, представленный на рисунке, определите, сколько протонов содержит ядро кислорода с массовым числом 16.
Порядковый номер кислорода в ПСХЭ Д.И Менделеева — 8, значит ядро кислорода содержит 8 протонов ($Z=8$). Ответ: 8
8. Ядро атома железа $_{26}^{56}\textrm{Fe}$ содержит
1) 26 протонов, 56 нейтронов
2) 26 протонов, 30 нейтронов
3) 26 нейтронов, 56 протонов
4) 26 нейтронов, 30 протонов
Ядро атома железа содержит 26 протонов ($Z=26$). Массовое число изотопа — 56 ($A=56$). Количество нейтронов $N=56-26=30$. Ответ: 2
9. Чему равно число протонов и нейтронов в ядре атома серебра $_{47}^{108}\textrm{Ag}$?
1) 108 нейтронов и 47 протонов
2) 61 нейтрон и 47 протонов
3) 47 нейтронов и 61 протон
4) 47 нейтронов и 108 протонов
Зарядовое число серебра — 47, значит ядро атома серебра содержит 47 протонов. Количество нейтронов $N=108-47=61$. Ответ: 2
10. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов, представленный на рисунке, определите состав ядра бериллия с массовым числом 10.
1) 5 протонов, 5 нейтронов
2) 9 протонов, 10 нейтронов
3) 4 протона, 5 нейтронов
4) 4 протона, 6 нейтронов
Порядковый номер бериллия в ПСХЭ Д.И Менделеева — 4, значит ядро бериллия содержит 4 протона ($Z=4$). Массовое число изотопа — 10 ($A=10$). Количество нейтронов $N=10-4=6$. Ответ: 4
11. Используя фрагмент Периодической системы химических элементов, представленный на рисунке, определите состав ядра азота с массовым числом 15.
1) 7 протонов, 7 нейтронов
2) 7 протонов, 8 нейтронов
3) 15 протонов, 7 нейтронов
4) 14 протонов, 7 нейтронов
Порядковый номер азота в ПСХЭ Д.И Менделеева — 7, значит ядро азота содержит 7 протона ($Z=7$). Массовое число изотопа — 15 ($A=15$). Количество нейтронов $N=15-7=8$. Ответ: 2
12. Сколько протонов содержит ядро изотопа кальция $_{20}^{44}\textrm{Ca}$?
Зарядовое число кальция — 20, значит ядро атома кальция содержит 20 протонов. Ответ: 20
13. Сколько нейтронов содержит ядро изотопа титана $_{22}^{50}\textrm{Ti}$?
Зарядовое число титана — 22, значит ядро атома кальция содержит 22 протона. Массовое число титана — 50. Количество нейтронов: 50-22=28. Ответ: 28
14. Сколько протонов содержит ядро изотопа углерода $_{6}^{15}\textrm{C}$?
Зарядовое число углерода — 6, значит ядро атома углерода содержит 6 протонов. Ответ: 6
15. Сколько нейтронов содержит ядро изотопа полония $_{84}^{206}\textrm{Po}$?
Зарядовое число полония — 84, значит ядро атома полония содержит 84 протона. Массовое число полония — 206. Количество нейтронов: 206-84=122. Ответ: 122