原子和原子核練習(xí)和習(xí)題解答

1、第九章 原子和原子核練習(xí)和習(xí)題解答.練習(xí)一（1）盧瑟福的原子模型與湯姆生的原子模型的主要區(qū)別是什么？盧瑟福實驗中少數(shù)粒子大角度偏轉(zhuǎn)的原因是什么？答：湯姆生原子模型認(rèn)為原子是一個球體，正電荷均勻分布在整個球內(nèi)，電子像棗糕里的棗子那樣鑲嵌在原子里面而盧瑟福的原子模型認(rèn)為在原子的中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)湯姆生原子模型是“均勻”結(jié)構(gòu)，而盧瑟福原子模型是“核式”結(jié)構(gòu)，這是他們的主要區(qū)別根據(jù)盧瑟福模型，由于原子的全部正電荷都集中在原子核中，所以當(dāng)粒子與核十分接近時，會受到很大的庫侖斥力，使它發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)但是因為原

2、子核很小，粒子穿過原子時十分接近核的機(jī)會很少，絕大多數(shù)粒子離核較遠(yuǎn)，受到的庫侖斥力小，所以基本上仍按直線方向前進(jìn)；只有極少數(shù)十分接近核的粒子才能發(fā)生大角度的偏轉(zhuǎn)（2）氫原子核的半徑是1.5×10-15m，核外電子繞核旋轉(zhuǎn)的軌道半徑是0.53×10-10m如果把原子放大，使核的半徑為0.1mm（塵粒大?。娮与x核該有多遠(yuǎn)？解：練習(xí)二（1）為了使基態(tài)氫原子電離，要用波長多長的電磁波照射氫原子，這個波長屬于電磁波譜中的哪個波段？如果氫原子處于n=5的激發(fā)態(tài)時，情況又會怎樣？解：從基態(tài)躍遷到n，氫原子吸收的能量E=13.6eV=2.18× =91.2nm，紫外線區(qū)由第五

3、激發(fā)態(tài)躍遷到n，E=0.54eV=8.64×10-20J2.3×10-6m=2.3m此波長屬紅外區(qū)（2）已知氫的電子在第1條軌道上運動時的能量是13.6eV，那么在第4條軌道上運動時的能量應(yīng)該是：答：是正確的*（3）計算氫原子從第六能級躍遷到第二能級時輻射的光子的能量、頻率和波長它屬于哪個光譜線系？解：=4.84×10-19J=0.411m它屬于可見光的范圍巴耳末系*（4）根據(jù)氫原子的能級，計算氫原子巴耳末線系第五條譜線和賴曼線系第一條譜線的波長解：巴耳末系第五條譜線應(yīng)是從n=7躍遷到n=2=5.00×10-19J3.98×10-7m=0.39

4、8m=1.22×10-7m=0.122m練習(xí)三（1）鐳自發(fā)衰變?yōu)楹ず碗睘槭裁磋D被認(rèn)為是一種元素而不是氦和氡的一種化合物？答：如果鐳是氦和氡的化合物，鐳衰變?yōu)楹ず碗笔且环N化合物的分解反應(yīng)，我們就可以用改變反應(yīng)條件的辦法來改變衰變進(jìn)行的速度，或者反過來用化學(xué)合成的方法使氦和氡化合成鐳但這都是辦不到的所以鐳不可能是氦和氡的化合物，而是一種元素6.25g；1.25g；0.625g；2.5g答：是正確的（3）釷230是放射性的，它放出一個粒子后變成了什么？寫出衰變方程鈁223是放射性的，它放出一個粒子后變成了什么？寫出衰變方程長？練習(xí)四（1）用粒子轟擊氬40時，產(chǎn)生一個中子和一個新的核這新的核

5、是什么？寫出核反應(yīng)方程（2）用粒子轟擊硼10，產(chǎn)生一個中子和一個具有放射性的核它是什么？這個核能放出正電子，它衰變后變成什么？寫出核反應(yīng)方程（3）用中子轟擊氮14，產(chǎn)生碳14，碳14具有放射性，它放出一個粒子后衰變成什么？寫出核反應(yīng)方程（4）用中子轟擊鋁27，產(chǎn)生鈉24，寫出核反應(yīng)方程鈉24是具有放射性的，衰變后變成鎂24，寫出核反應(yīng)方程（5）帶電的驗電器在放射線照射下電荷會很快消失說明它的原因答：放射線具有電離本領(lǐng)，它可以使氣體電離，從而靠電離后出現(xiàn)的離子把驗電器上的靜電中和掉練習(xí)五（1）試證明，1原子質(zhì)量單位u相當(dāng)于931.50 MeV的能量1u=1.6606×10-27kg，光

6、速c=2.9979×108ms，leV=1.6022×10-19J證：1u=1.6606×10-27kg，根據(jù)E=mc2可得E=1u×c2=1.6606×10-27×（2.9979×108）2J9.3150×108 eV=931.50 MeV（2）碳原子的質(zhì)量是12.000 000u，可以看做是由6個氫原子（質(zhì)量是1.007 825 u）和6個中子組成的求核子結(jié)合成碳原子核時釋放的能量（在計算中可以用碳原子的質(zhì)量代替碳原子核的質(zhì)量，用氫原子的質(zhì)量代替質(zhì)子的質(zhì)量，因為電子的質(zhì)量可以在相減過程中消去）解：因為6

7、5;1.007 825u=6.046 950u核子在結(jié)合成碳原子核時的質(zhì)量虧損：m=0.098 940u由前題結(jié)果，E=m×c2=0.098 940×931MeV=92.1MeV過程中釋放出多少能量衰變過程中核的質(zhì)量差m=232.0372 u-（228.0287 u4.0026 u）=0.005 9u衰變過程中釋放的能量E=m·c2=0.005 9×931 MeV=5.5MeV習(xí)題（1）如果把剝離了電子的原子核一個挨一個地疊放在一起，這種材料的密度將達(dá)到1.0×108tcm3說明為什么會有這么大的密度答：因為原子是空虛的，質(zhì)量主要集中在核上，如

8、果把核疊堆在一起，空虛的空間被填滿，密度當(dāng)然會很大的例如質(zhì)子的質(zhì)量為1.67×1.18×1017kgm31.0×108tcm3說明：應(yīng)用現(xiàn)代方法測量的結(jié)果，原子核的半徑R與核的質(zhì)量數(shù)A差異，其現(xiàn)代數(shù)值約在1.11.3×10-15m之間由此求得的原子核密度m31014gcm3 （2）許多物質(zhì)在受到紫外線照射時能發(fā)出熒光，但是發(fā)出的熒光波長總是等于或大于照射光的波長你能解釋這個現(xiàn)象嗎？答：被照射物質(zhì)吸收紫外線光子能量后躍遷到激發(fā)態(tài)，即E吸=h照處于激發(fā)狀態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，要回到基態(tài)來，這時就要發(fā)出熒光如果它是直接回到基態(tài)的，則E放=E吸，所以v放=v吸，放

9、=吸；如果它不是直接回到基態(tài)，則E放E吸，放吸，放吸亦即熒光的波長總是等于或大于照射光的波長（3）釷232經(jīng)過6次衰變和4次衰變后變成一種穩(wěn)定的元素，這種元素是_，它的質(zhì)量數(shù)是_，原子序數(shù)是_答：鉛；208；82（4）鈾238的半衰期是4.5×109年假設(shè)一塊礦石中含有1kg的鈾238，經(jīng)過45億年（相當(dāng)于地球的年齡）以后，還剩有多少鈾238？假設(shè)發(fā)生衰變的鈾238都變成了鉛206，礦石中會有多少鉛？這時鈾鉛的比例是多少？再經(jīng)過45億年，礦石中的鈾鉛比例將變成多少？根據(jù)這種鈾鉛比例能不能判斷出礦石的年齡？解：45億年為鈾的一個半衰期，所以45億年后1kg鈾就剩下0.5kg了即有0.5kg的鈾發(fā)生衰變衰變的最后產(chǎn)物鉛206與鈾的核質(zhì)量比為206238所以這時礦石中的含鉛量為再經(jīng)過45億年，礦石中的鈾只剩下0.25kg了即有0.75kg的鈾發(fā)生了衰變，所以這時礦石中的含鉛量為根據(jù)鈾鉛的比例，可推算出礦石中鈾經(jīng)歷了多少個半衰期，從而判斷出礦石的年齡是多少億年（5）下面是4種元素的同位素的原子核：請將X改為元素符號，并說明每個原子核中的中子數(shù)答：解：3個粒子質(zhì)量總和為3×4.0026u=12.0078u；所以，m=0.0078u，相應(yīng)的放出能量E=m·c2=0.0078×931