Question

现有下列粒子：¹H、²H、³H、¹H⁺、²³⁴U、²³⁵U、²³⁸U、⁴⁰K、⁴⁰Ca、³⁷Cl、¹⁴N、¹⁴C，请回答下列问题：

（1）它们分属_____种元素，属于氢元素的核素有_____种，属于铀元素的核素有_____种。互为同位素的原子分别为__________。

（2）质量数相等的粒子为_______、_______、_______。

（3）氢的同位素¹H、²H、³H与氧的同位素¹⁶O、¹⁷O、¹⁸O相互结合成水，所得水分子的种数为__________；可得相对分子质量不同的水分子的种数为__________。

Answer

7 3 3 1H、2H、3H，234U、235U、238U 1H和1H+ 40K和40Ca 14N和14C 18 7

【解析】

（1）元素的种类由元素原子的质子数决定，质子数不同，元素就不同，1H、2H、3H、1H+，234U、235U、238U，40K，40Ca，37Cl，14N，14C分别属于H、U、K、Ca、Cl、N、C 7种元素，氢元素的核素有3种，分别为1H、2H、3H，三者互为同位素，234U、235U、238U互为同位素。

（2）1H、1H+的质量数都是1，40K、40Ca的质量数都是40，14N、14C的质量数都是14。

（3）氧的同位素有16O、17O、18O，氢的同位素有1H、2H、3H，1个水分子中含有2个氢原子和1个氧原子。若水分子中的2个氢原子相同，16O可分别与2个1H、2H、3H构成水，即存在三种水；17O可分别与2个1H、2H、3H构成水，即存在三种水；18O可分别与2个1H、2H、3H构成水，即存在三种水。若水分子中的2个氢原子不同，16O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水，即存在三种水；17O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水，即存在三种水；18O可分别与1H2H、2H3H、1H3H构成水，即存在三种水。所以共形成3×6=18种水。16O与2个1H、16O与2个2H、16O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为18、20、22；17O与2个1H、17O与2个2H、17O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为19、21、23；18O与2个1H、18O与2个2H、18O与2个3H构成的H2O的相对分子质量分别为20、22、24；16O与1H和2H、17O与1H和2H、18O与1H和2H构成的H2O的相对分子质量分别为19、20、21；16O与1H和3H、17O与1H和3H、18O与1H和3H构成的H2O的相对分子质量分别为20、21、22；16O与2H和3H、17O与2H和3H、18O与2H和3H构成的H2O的相对分子质量分别为21、22、23。所以水分子的相对分子质量可以为18、19、20、21、22、23、24，共7种。