第3章 第1節(jié) 原子核結(jié)構(gòu)

1、.第1節(jié)原子核構(gòu)造學 習 目 標知 識 脈 絡(luò)1.理解質(zhì)子和中子的發(fā)現(xiàn)過程重點2知道原子核的組成，理解核子、同位素的概念重點3理解核反響的概念，會書寫核反響方程難點質(zhì) 子 和 中 子 的 發(fā) 現(xiàn)1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1實驗：為探測原子核的構(gòu)造，盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子2結(jié)論：質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)1盧瑟福的料想盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，料想核內(nèi)還有一種不帶電的中性粒子，并給這種“粒子起名為中子2中子的發(fā)現(xiàn)是許多科學家研究的結(jié)晶1930年，用釙發(fā)出的射線轟擊鈹時，會產(chǎn)生一種不受電場和磁場影響、穿透才能很強的射線1932年，約里奧·居里夫婦用這種射線轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子193

2、2年，查德威克對云室中這種射線進展研究，發(fā)現(xiàn)這種射線是一種不帶電、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即為中子1盧瑟福在粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子×2盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在3玻爾在實驗中發(fā)現(xiàn)了中子×盧瑟福是如何證明粒子轟擊氮原子核產(chǎn)生的新核是質(zhì)子的？【提示】盧瑟福把這種粒子分別引進電場和磁場，根據(jù)該粒子在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)，測出了其質(zhì)量和電量，確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子1質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)1實驗背景電子的發(fā)現(xiàn)使人們認識到，原子不再是構(gòu)成物質(zhì)的根本單位，進一步研究發(fā)現(xiàn)，原子的中心有一個原子核，原子核集中了原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量原子核的構(gòu)造如何？1919年，盧瑟福做了用粒子轟

3、擊氮原子核的實驗2實驗裝置如圖3­1­1所示圖3­1­1T進氣孔、A放射源、F鋁箔、S熒光屏、M顯微鏡，C真空容器3實驗過程容器C里放有放射性物質(zhì)A，從A放射出的粒子射到鋁箔F上，適中選取鋁箔的厚度，使粒子恰好被它完全吸收，而不能透過在F的后面放一熒光屏S，M是顯微鏡，通過M可以觀察到S是否有閃光4實驗現(xiàn)象開場，S上無閃光因為粒子沒有穿過鋁箔翻開進氣孔T的閥門，通入氮氣，可以觀察到S上有閃光5實驗分析容器C中通入氮氣后，用顯微鏡觀察到熒光屏上有閃光，閃光一定是粒子擊中氮核后產(chǎn)生的新粒子透過鋁箔引起的6新粒子性質(zhì)研究把這種粒子引進電磁場中，根據(jù)它在電磁場中

4、的偏轉(zhuǎn)，測出了它的質(zhì)量和電量，進而確定它就是氫原子核，又叫質(zhì)子用符號表示為H或p.人們用同樣的方法從其他元素的原子核中也轟擊出了質(zhì)子7實驗結(jié)論質(zhì)子是原子核的組成部分2中子的發(fā)現(xiàn)1科學家在1930年利用Po放出的射線轟擊鈹原子核時，產(chǎn)生了一種看不見的貫穿才能很強、不受電場和磁場影響的射線21932年，約里奧·居里夫婦發(fā)現(xiàn)假如用來自鈹?shù)纳渚€去轟擊石蠟，能從石蠟中打出質(zhì)子，如圖3­1­2所示圖3­1­231932年，查德威克進一步研究這種射線時發(fā)現(xiàn)，這種射線是一種不帶電的、質(zhì)量接近質(zhì)子的粒子流，即是盧瑟福猜測的中子4結(jié)論：中子是原子核的組成部分1盧瑟

5、福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子后，料想到原子核中還有中子的存在，其判斷根據(jù)與以下事實相符的是A電子數(shù)與質(zhì)子數(shù)相等B原子核的質(zhì)量大約是質(zhì)子質(zhì)量的整數(shù)倍C原子核的核電荷數(shù)只是質(zhì)量數(shù)的一半或少一些D質(zhì)子和中子的質(zhì)量幾乎相等【解析】盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核的核電荷數(shù)與原子核的質(zhì)量數(shù)不相等，大約是原子核質(zhì)量數(shù)的一半或少一些，因此料想到在原子核內(nèi)還存在有質(zhì)量而不帶電的中性粒子，即中子，故符合事實的是C.【答案】C2如圖3­1­3所示為查德威克研究原子核內(nèi)部構(gòu)造的實驗示意圖，由天然放射性元素釙Po放出射線轟擊鈹時會產(chǎn)生粒子流a，用粒子流a轟擊石蠟后會打出粒子流b，那么粒子流a為_，粒子流b為_圖3­1&#

6、173;3【解析】不可見的粒子轟擊石蠟時打出的應(yīng)是質(zhì)子，因為質(zhì)子就是氫核，而石蠟中含有大量氫原子，轟擊石蠟的不可見粒子應(yīng)該是中子，故a為中子，b為質(zhì)子【答案】中子質(zhì)子31919年盧瑟福通過如圖3­1­4所示的實驗裝置，第一次完成了原子核的人工轉(zhuǎn)變，并由此發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子圖中A為放射源發(fā)出的_粒子，B為_氣寫出該實驗的核反響方程：_. 【導學號：64772039】圖3­1­4【解析】題圖為粒子轟擊氮原子核生成質(zhì)子的實驗裝置，放射源A發(fā)出的是粒子，B為氮氣，其核反響方程為：HeNOH.【答案】氮HeNOH(1)盧瑟福通過原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子并預(yù)言了中子的存在

7、.(2)查德威克首先從實驗中發(fā)現(xiàn)了中子，證實了盧瑟福的預(yù)言.(3)在盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實驗裝置中，穿過鋁箔到達熒光屏的不可能是放射源放出的粒子.原 子 核 的 組 成1原子核的組成1組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，并將質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子2原子核的符號：X，其中X為元素符號；A表示原子核的質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)3兩個根本關(guān)系：核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)原子序數(shù)質(zhì)量數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)核子數(shù)2同位素具有一樣質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子，如氫的三種同位素H、H、H.3核反響與核反響方程1核反響：原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程2核反響方程：用原子核符號描繪核反響過程的式子3核反響規(guī)律：在核反響中，質(zhì)量數(shù)和核電荷數(shù)

8、守恒1原子核內(nèi)只有質(zhì)子而沒有中子×2同位素具有一樣的物理、化學性質(zhì)×3核反響方程只要滿足質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒可以隨意寫×鉛的原子序數(shù)為82，一個鉛原子質(zhì)量數(shù)為207，其核外電子有多少個？中子數(shù)又是多少？【提示】鉛的原子序數(shù)為82，即一個鉛原子中有82個質(zhì)子，由于原子是電中性的，質(zhì)子與電子電性相反、電量一樣，故核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)一樣為82個，根據(jù)質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和的關(guān)系，鉛原子核的中子數(shù)為20782125個1原子核的大小和組成2對核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解1核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差異非常微小，二者統(tǒng)稱為核子，所以質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和叫核子數(shù)2電荷數(shù)Z：原

9、子核所帶的電荷等于質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，通常用這個數(shù)表示原子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)3質(zhì)量數(shù)A：原子核的質(zhì)量等于核內(nèi)質(zhì)子和中子的質(zhì)量總和，而質(zhì)子與中子質(zhì)量幾乎相等，所以原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍數(shù)叫作原子核的質(zhì)量數(shù)3同位素：原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子的數(shù)目，進而也決定了元素的化學性質(zhì)，同種元素的質(zhì)子數(shù)一樣，核外電子數(shù)也一樣，所以有一樣的化學性質(zhì)，但它們的中子數(shù)可以不同，所以它們的物理性質(zhì)不同把具有一樣質(zhì)子數(shù)、不同中子數(shù)的原子互稱為同位素4多項選擇Ra是Ra的一種同位素，那么以下說法正確的選項是A它們具有一樣的質(zhì)子數(shù)和不同的質(zhì)量數(shù)B它們具有一樣的中子數(shù)和不同的原子序數(shù)

10、C它們具有一樣的核電荷數(shù)和不同的中子數(shù)D它們具有一樣的核外電子數(shù)和不同的化學性質(zhì)【解析】原子核的原子序數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)、核電荷數(shù)、核外電子數(shù)都是相等的，且原子核內(nèi)的質(zhì)量數(shù)核子數(shù)等于核內(nèi)質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)之和由此知這兩種鐳的同位素核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)均為88，核子數(shù)分別為228和226，中子數(shù)分別為140和138；原子的化學性質(zhì)由核外電子數(shù)決定，因為它們的核外電子數(shù)一樣，所以它們的化學性質(zhì)也一樣故正確答案為A、C.【答案】AC5完成以下各核反響方程，并指出哪個核反響是首次發(fā)現(xiàn)質(zhì)子、中子的A.BHeNB.BeCnC.AlMgHD.NHeOE.UThF.NaNaH【解析】A.BHeNnB.BeHeCn此核反響使查

11、德威克首次發(fā)現(xiàn)了中子C.AlnMgHD.NHeOH此核反響使盧瑟福首次發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子E.UThHeF.NaHNaH【答案】見解析6鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：1鐳核中有多少個質(zhì)子？多少個中子？2鐳核所帶的電荷量是多少？3呈中性的鐳原子，核外有多少個電子？【解析】1鐳核中的質(zhì)子數(shù)等于其原子序數(shù)，故質(zhì)子數(shù)為88，中子數(shù)N等于原子核的質(zhì)量數(shù)A與質(zhì)子數(shù)Z之差，即NAZ22688138.2鐳核所帶電荷量：QZe88×1.6×1019 C1.41×1017 C.3核外電子數(shù)等于核電荷數(shù)，故核外電子數(shù)為88.【答案】18813821.41×1017 C

12、388原子核的“數(shù)與“量辨析技巧1核電荷數(shù)與原子核的電荷量是不同的，組成原子核的質(zhì)子的電荷量都是一樣的，所以原子核的電荷量一定是質(zhì)子電荷量的整數(shù)倍，我們把核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)叫核電荷數(shù)，而這些質(zhì)子所帶電荷量的總和才是原子核的電荷量2原子核的質(zhì)量數(shù)與質(zhì)量是不同的，也與元素的原子量不同原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫作核的質(zhì)量數(shù)，原子核的質(zhì)量等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量的總和學業(yè)分層測評八建議用時：45分鐘學業(yè)達標1多項選擇關(guān)于質(zhì)子與中子，以下說法正確的選項是A原子核除氫核外由質(zhì)子和中子構(gòu)成B質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子C盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在D盧瑟福發(fā)現(xiàn)了中子，并預(yù)言了質(zhì)子的存在【解析】原子核除氫核外由質(zhì)子和中

13、子構(gòu)成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子，盧瑟福發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，并預(yù)言了中子的存在，查德威克用粒子轟擊鈹發(fā)現(xiàn)了中子，故A、B、C正確，D錯誤【答案】ABC2人類探測月球發(fā)現(xiàn)，月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可以作為將來核聚變的重要原料之一，氦的這種同位素應(yīng)表示為 【導學號：64772102】A.HeB.HeC.He D.He【解析】氦的同位素質(zhì)子數(shù)一定一樣，質(zhì)量數(shù)為3，故可寫作He，因此B正確，A、C、D錯誤【答案】B3多項選擇粒子擊中氮14核后放出一個質(zhì)子，轉(zhuǎn)變?yōu)檠?7核O在這個氧原子核中有A17個電子B9個中子C8個質(zhì)子D這個氧原子核中不可能存在處于游離態(tài)的電子或正電子【解析】根據(jù)原子核的構(gòu)成，

14、核電荷數(shù)為8，即質(zhì)子數(shù)為8，核外電子數(shù)為8，質(zhì)量數(shù)為17，所以中子數(shù)為1789，原子核內(nèi)沒有游離的正電子，所以答案為B、C、D.【答案】BCD4多項選擇三個原子核X、Y、Z，X核放出一個正電子后變?yōu)閅核，Y核與質(zhì)子發(fā)生核反響后生成Z核并放出一個氦42He，那么下面說法正確的選項是AX核比Z核少一個中子BX核的質(zhì)量數(shù)比Z核的質(zhì)量數(shù)大3CX核與Z核的總電荷是Y核電荷的2倍DX核的電荷數(shù)比Z核的電荷數(shù)大2【解析】設(shè)原子核X的核電荷數(shù)為n，質(zhì)量數(shù)為m，那么由可得兩個核反響方程式分別為：X01emn1Ymn1Y11H42Hem3n2Z因此比較X、Y、Z的質(zhì)量數(shù)與核電荷數(shù)，可斷定B、C、D均正確【答案】B

15、CD5有些元素的原子核可以從很靠近它的核外電子中“俘獲一個電子形成一個新原子如從離原子核最近的K層電子中俘獲電子，叫“K俘獲，當發(fā)生這一過程時 【導學號：64772040】A新原子是原來原子的同位素B新原子核比原來的原子核少一個質(zhì)子C新原子核將帶負電D新原子核比原來的原子核少一個中子【解析】原子核“俘獲一個電子后，帶負電的電子與原子核內(nèi)帶正電的質(zhì)子中和，原子核的質(zhì)子數(shù)減少1，中子數(shù)增加1，形成一個新原子，新原子與原來的原子相比，質(zhì)子數(shù)不同，中子數(shù)也不同，但核子數(shù)一樣，不是同位素，所以B正確【答案】B6多項選擇以下說法中正確的選項是A原子中含有帶負電的電子，所以原子帶負電B原子核中的中子數(shù)一定跟

16、核外電子數(shù)相等C用粒子轟擊氮、氟、鈉、鋁等元素的原子核都可以打出質(zhì)子，因此人們斷定質(zhì)子是原子核的組成部分D絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，因此原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子【解析】原子中除了有帶負電的電子外，還有帶正電的原子核，故A錯；原子核中的中子數(shù)不一定跟核外電子數(shù)相等，故B錯；正是用粒子轟擊原子核的實驗才發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，故C正確；因為絕大多數(shù)原子核的質(zhì)量跟質(zhì)子質(zhì)量之比都大于原子核的電荷量跟質(zhì)子的電荷量之比，才確定原子核內(nèi)還有別的中性粒子，故D正確【答案】CD7以下是物理學史上3個著名的核反響方程xLi2yyNxOyBezCx、y和z是3種不同的粒

17、子，其中z是_【解析】把前兩個方程化簡，消去x，即NLiyO，可見y是He，結(jié)合第三個方程，根據(jù)電荷數(shù)守恒、質(zhì)量數(shù)守恒可知z是中子n.【答案】n8一個靜止的氮核N俘獲了一個速度為2.3×107m/s的中子，生成一個復(fù)核A，A又衰變成B、C兩個新核設(shè)B、C的速度方向與中子速度方向一樣，B的質(zhì)量是中子的11倍，速度是106 m/s，B、C在同一勻強磁場中做圓周運動的半徑之比RBRC1130，求：1C核的速度大??；2根據(jù)計算判斷C核是什么；3寫出核反響方程【解析】氮核吸收了一個中子變成的復(fù)核不穩(wěn)定，將發(fā)生衰變整個過程中，中子、氮核以及兩個新核組成一個系統(tǒng)，過程前后都不受外界的任何干擾，所以

18、整個系統(tǒng)在俘獲與衰變過程中動量均守恒利用這一點，可以求出C核的速度然后根據(jù)粒子在磁場中的運動情況就可以判斷核的種類，寫出核反響方程1氮核從俘獲中子到衰變成B、C兩個新核的過程動量守恒，有mnvnmBvBmCvC根據(jù)質(zhì)量數(shù)守恒規(guī)律，可知C核的質(zhì)量數(shù)為141114.由此解得vC3×106 m/s.2由帶電粒子在洛倫茲力的作用下做圓周運動時R，可得qBqC7將式聯(lián)立求解得qC2，而AC4，那么C核是氦原子核3核反響方程式是NnBHe.【答案】見解析才能提升9多項選擇有兩束均由質(zhì)子和氘核混合組成的粒子流，第一束中的質(zhì)子和氘核具有一樣的動量，第二束中的質(zhì)子和氘核具有一樣的動能現(xiàn)打算將質(zhì)子和氘核

19、分開，有以下一些做法，這些方法中可行的是A讓第一束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出B讓第二束粒子流垂直電場方向進入勻強電場后穿出C讓第二束粒子流垂直磁場方向進入勻強磁場后穿出D讓粒子流垂直于電場方向進入速度選擇器，適當調(diào)節(jié)兩板間電場強度大小，讓粒子流從板間穿出【解析】在電場中，電場方向上的偏移量為yat2在磁場中，軌道半徑為R所以，以一樣的動量進入電場和以一樣的動能進入磁場能分開適當調(diào)節(jié)速度選擇器兩板間電場強度，可使質(zhì)子滿足EqBvq，沿直線飛出，那么氘核將沿電場方向偏轉(zhuǎn)，傾斜穿出，故A、C、D正確【答案】ACD10多項選擇鋁箔被粒子轟擊后發(fā)生了以下核反響：AlHeXn.以下判斷正確的選項是A.n是質(zhì)子B.n是中子CX是Si的同位素 DX是P的同位素【解析】n表示質(zhì)量數(shù)為1，電荷數(shù)為0，是中子的表示符號，B對根據(jù)核反響的質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒可推得產(chǎn)生的