第1節(jié)原子核的組成與核力

第1節(jié) 原子核的組成與核力學(xué)習(xí)目標(biāo)知道質(zhì)子、中子的覺察。會寫核反響方程。

核心提煉2 個覺察質(zhì)子、中子的覺察2 個概念核子、核力一、原子核的組成組成：質(zhì)子和中子(統(tǒng)稱為核子)。(1)1919α粒子轟擊氮核覺察了質(zhì)子。(2)1932年，查德威克用α粒子轟擊鈹核覺察了中子。2.原子核的表示方法3.同位素例如：氫有三種同位素，分別是1H、2H、3H。思考推斷

1 1 1質(zhì)子和中子都不帶電，是原子核的組成成分，統(tǒng)稱為核子。( )原子核的電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。( (3)同位素具有不同的化學(xué)性質(zhì)。( )(4)原子核內(nèi)的核子數(shù)與它的核電荷數(shù)不行能相等。( )答案 (1)× (2)√(3)× (4)×二、核力定義：核子之間的相互作用力，稱為核力，也稱強(qiáng)力。核力的特征在核的線度內(nèi)，核力比庫侖力大得多；的。思考推斷(1)原子核中的質(zhì)子是靠自身的萬有引力聚在一起的。( (2)在原子核的線度內(nèi)，核力比庫侖力大得多。( )(3)核力與電荷有關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子之間的核力是不相等的。( (4)只要原子核中的質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)相等，原子核就可以無限地增大。( )答案 (1)× (2)√(3)× (4)×三、核反響核反響：用肯定能量的粒子轟擊原子核，轉(zhuǎn)變了核的構(gòu)造，我們把這樣的過程叫做核反響。(Y)，并放出某種粒子。常見的人工轉(zhuǎn)變的核反響有7 2 8 14 2 6 0

2 0e。

0 1515

14 ＋1遵循規(guī)律：質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。思考推斷在核反響中，質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。( )核反響過程是不行逆的，核反響方程中只能用單向箭頭表示反響方向。( )質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒能寫出的核反響方程，都是實際存在的。( )答案 (1)√ (2)√(3)×原子核的組成[要點(diǎn)歸納]原子核的組成Z(符號AX)Z大?。汉苄?，半徑為10－15～10－14m質(zhì)子：電荷量e＝＋1.6×10－19C原子核組質(zhì)量mp＝1.6726231×10－27kg成中子：電荷量e＝0

質(zhì)量mn＝1.6749286×10－27kg同位素：質(zhì)子數(shù)一樣、中子數(shù)不同的原子核(Z)＝元素的原子序數(shù)＝(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)。對核子數(shù)、電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)的理解和叫核子數(shù)。子核的電荷量，叫作原子核的電荷數(shù)。原子核的質(zhì)量數(shù)。特別提示原子核的質(zhì)量幾乎等于單個核子質(zhì)量的整數(shù)倍，這個倍數(shù)稱為原子核如質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)一樣均為1，但它們的質(zhì)量不同，中子的質(zhì)量比質(zhì)子的質(zhì)量約大一千八百分之一。[精典例如][例1]117其中一種有176個中子，而另一種有177個中子，則：少？該元素兩種同位素的原子核的質(zhì)量數(shù)各為多少？示？審題指導(dǎo) 解答此題應(yīng)留意以下三點(diǎn)：原子核的質(zhì)子數(shù)與原子序數(shù)相等。解析(1)117號元素的核電荷數(shù)和核內(nèi)質(zhì)子數(shù)均為117，原子呈中性，故核外電子數(shù)等于核內(nèi)117。176的原子核的117＋176＝293177117＋177＝294。Z117元素符號一般用AX表示，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z該元素的兩種同位素的原子核符號，中子數(shù)為176的原子核的符號為293X，中子Z117177的原子核的符號為117答案 均為117 均為117 (2)293 294 (3)293X 294X117 1171]α粒子轟擊金箔的散射試驗中，α粒子可以表示為4He，4He中的2 24和2分別表示( )A.4為核子數(shù)，2為中子數(shù)B.4為質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，2為質(zhì)子數(shù)C.4為核外電子數(shù)，2為中子數(shù)D.4為中子數(shù)，2為質(zhì)子數(shù)Z解析 依據(jù)AX所表示的物理意義原子核的質(zhì)子數(shù)打算核外電子數(shù)原子核的核Z電荷數(shù)就是核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，也就是這種元素的原子序數(shù)。原子核的質(zhì)量數(shù)就是核22內(nèi)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和，即為核內(nèi)的核子數(shù)。4He符號的左下角表示的是質(zhì)子數(shù)B22答案 B核力及原子核中質(zhì)子和中子的比例[要點(diǎn)歸納]核力及原子核中質(zhì)子和中子的比例1.核力的性質(zhì)核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。10－15m0.8×10－15m時為引0.8×10－15m10×10－15m時核力幾乎消逝。核子發(fā)生作用。2.原子核中質(zhì)子與中子的比例關(guān)系越重的原子核，兩者相差越多。形成緣由①假設(shè)質(zhì)子與中子成對地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到肯定程度時，以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。是不穩(wěn)定的。特別提示 核力是短程力，只有相鄰核子間才存在核力。大小也受到限制。[精典例如][例2]關(guān)于核力的說法正確的選項是( )B.核力就是電磁力C.1.5×1015m之內(nèi)D.核力與電荷有關(guān)解析1.5×10－15m。核力急劇下降幾乎消逝，應(yīng)選項C正A、B錯誤；核力與電荷無關(guān)。應(yīng)選D錯誤。答案C[例3]對核子結(jié)合成原子核的以下說法正確的選項是( A.原子核內(nèi)的核子間均存在核力原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力穩(wěn)定原子核的質(zhì)子數(shù)總是與中子數(shù)相等D.對質(zhì)子數(shù)較多的原子核，其中的中子數(shù)起到增加核力、維持原子核穩(wěn)定的作用思路點(diǎn)撥：解答此題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：輕核中質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，重核中中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。多的中子來維持核的穩(wěn)定。解析核力是短程力，只會發(fā)生在相鄰核子之間，由此知選項A、B錯誤；核力C錯誤，D正確。答案D[針對訓(xùn)練2]關(guān)于質(zhì)子和中子的說法，正確的選項是( A.原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)肯定相等C.原子核都是格外穩(wěn)定的連續(xù)增大原子核，形成的核也肯定是不穩(wěn)定的解析 自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，對于較重的原子核，D。答案 D對核反響方程的生疏[要點(diǎn)歸納]對核反響方程的生疏常見的幾個核反響方程14N＋4He→17O＋1H(覺察質(zhì)子)7 2 8 19Be＋4He→12C＋1n(覺察中子)4 2 6 027Al＋4He→30P＋1n 30P→30Si0e(覺察正電子)13 2 15 0 15 14 ＋1寫核反響方程時應(yīng)留意的問題表示反響方向。核反響方程應(yīng)以試驗事實為根底，不能憑空杜撰。的變化。[精典例如][例4]完成以下各核反響方程，并指出哪個核反響是首次覺察質(zhì)子和中子的。(1)10B＋4He→13N＋( )5 2 7(2)9Be＋( )→12C＋1n4 6 0(3)27Al＋( )→27Mg＋1H13 12 1(4)14N＋4He→17O＋( )7 2 8(5)23Na＋( )→24Na＋1H11 11 1解析 (1)10B＋4He→13N＋1n5 2 7 0(2)9Be＋4He→12C＋1n4 2 6 0此核反響使查德威克首次覺察了中子。(3)27Al＋1n→27Mg＋1H13 0 12 1(4)14N＋4He→17O＋1H7 2 8 1此核反響使盧瑟福首次覺察了質(zhì)子。(5)23Na＋2H→24Na＋1H11 1 11 1答案 見解析書寫核反響方程四條重要原則(1)質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒；能量守恒(中學(xué)階段不做要求)；核反響必需是試驗中能夠發(fā)生的。[3]3個著名的核反響方程x＋7Li―→2y y＋14N―→x＋17O3 7 8y＋9Be―→z＋12C4 6x、y和z是3種不同的粒子，其中z是( )粒子 B.質(zhì)子C.中子 D.電子解析 把前兩個方程化簡，消去x，即14N＋7Li―→y＋17O，可見y是4He，結(jié)合第7 3 8 20z是中子1nC正確。0答案 C1.(原子核的組成及同位素)以下說法正確的選項是( A.質(zhì)子和中子的質(zhì)量不等，但質(zhì)量數(shù)相等C.同一種元素的原子核有一樣的質(zhì)量數(shù)，但中子數(shù)可以不同D.中子不帶電，所以原子核的總電荷量等于質(zhì)子和電子的總電荷量之和解析質(zhì)子和中子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量數(shù)一樣，選項A正確；質(zhì)子和中子構(gòu)成原子核，原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子和中子的質(zhì)量數(shù)總和，選項B錯誤；同一種元素的原子核有一樣的質(zhì)子數(shù)，但中子數(shù)可以不同，選項C錯誤；中子不帶電，所以D錯誤。答案A2.(原子核的組成及同位素)(多項選擇)(1H)(2H)(3H)，1 1 1則( )它們的質(zhì)子數(shù)相等C.它們的核子數(shù)相等D.它們的化學(xué)性質(zhì)一樣解析氕、氘、氚的核子數(shù)分別為1、2、3，質(zhì)子數(shù)和中性原子狀態(tài)核外電子數(shù)均一樣，都是1，中子數(shù)等于核子數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，故中子數(shù)各不一樣，選項A、B正確，CD正確。答案ABD3.(對核力的理解)以下對核力的生疏，正確的選項是( A.核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，比庫侖力大得多C.核力是核子間相互吸引的力，是短程力D.核力只存在于相鄰的核子之間，具有飽和性解析在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多，但當(dāng)原子核大到肯定程度時，核力將缺乏以平衡庫侖力，選項A錯誤；相鄰核子間都存在核力作用，具有飽和B錯誤，D0.8×10－15m時核力表現(xiàn)為斥力，0.8×10－15m時表現(xiàn)為吸引力，選項C錯誤。答案 D子核中質(zhì)子與中子的比例的理解)在自然界中對于較重的原子核的中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)的比例關(guān)系，以下說法正確的選項是( )中子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)B.中子數(shù)小于質(zhì)子數(shù)C.中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)D.無法確定解析 原子核越重，原子間庫侖斥力就越大，而中子數(shù)多于質(zhì)子數(shù)，因中子與其C。答案 C13135.(核反響方程)一質(zhì)子束入射到靜止靶核27Al上，產(chǎn)生如下核反響：式中P代表質(zhì)子代表中子代表核反響產(chǎn)生的核。由式可知，核X的質(zhì)子數(shù)為 ，中子數(shù)為 。1313解析 依據(jù)核反響過程電荷數(shù)守恒和質(zhì)量數(shù)守恒，核X的質(zhì)子數(shù)為1＋13－0＝141＋27－1＝27，所以中子數(shù)＝27－14＝13。答案 14 13以下對核力的生疏正確的選項是( A.任何物體之間均存在核力C.核力只存在于質(zhì)子之間m0.8×10－15m為吸引力，0.8×10－15m為斥力解析 由核力的特點(diǎn)知道，只有相距1.5×10－15m內(nèi)的核子之間才存在核力，核D正確，A、B、C錯誤。答案 D成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化，這是由于( )B.核子具有質(zhì)量且相距很近，存在很大的萬有引力C.核子間存在著強(qiáng)大的核力解析 核子之間存在核力作用，核子結(jié)合成原子核或原子核分解為核子時，都有C正確。答案 C2以下關(guān)于3He的表達(dá)正確的選項是( )23He與3H互為同位素2 1222222223個中子的氦原子核2解析 3He核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為2，3H核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為1。兩者質(zhì)子數(shù)不等，不是同位素，2 1A錯誤；3He原子核內(nèi)中子數(shù)為1B錯誤；3He2個2 212C正確，D錯誤。答案 C月球的土壤中含有較豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為將來核聚變的重要原料之一。氦的該種同位素應(yīng)表示為( )4He B.3He32C.4He2

23D.3He32解析 氦的同位素養(yǎng)子數(shù)肯定一樣，質(zhì)量數(shù)為3，故應(yīng)表示為3He，選項B正確。2答案 B5.(多項選擇)以下說法中正確的選項是( )B.原子核中的中子數(shù)肯定跟核外電子數(shù)相等質(zhì)子是原子核的組成局部之比，因而原子核內(nèi)還存在一種不帶電的中性粒子解析原子中除了有帶負(fù)電的電子外，還有帶正電的原子核，應(yīng)選項A錯誤；原子核中的中子數(shù)不肯定跟核外電子數(shù)相等，應(yīng)選項B錯誤；正是用α粒子轟擊原子核的試驗才覺察了質(zhì)子，應(yīng)選項C正確；由于絕大多數(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D正確。答案CDm/s的速度撞一個靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原2728倍，則以下說法正確的選項是()核反響方程為27Al＋1H→28Si13 1 14核反響方程為27Al＋1n→28Si13 0 14107m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向全都105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向全都解析 由核反響中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒可知，選項A正確，B錯誤；由動量守恒定律求得硅原子核速度的數(shù)量級為105m/s，選項D正確，C錯誤。答案 AD16O＋1n→aN＋0XX、a、b的判8 0 7 b斷正確的選項是( )A.X代表中子，a＝17，b＝1B.X代表電子，a＝17，b＝－1C.X代表正電子，a＝17，b＝1D.X代表質(zhì)子，a＝17，b＝1解析 依據(jù)質(zhì)量數(shù)電荷數(shù)守恒可知a＝17b＝8＋0－7＝1所以X可表示為＋1eC正確。答案 Cx代表一個中性原子中核外的電子數(shù)，y代表此原子的原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)，z代表此原子的原子核內(nèi)的中子數(shù)，則對23592U的原子來說( )A.x＝92y＝92z＝235B.x＝92y＝92z＝143C.x＝143y＝143z＝92D.x＝235y＝235z＝325解析 在23592U中，左下標(biāo)為質(zhì)子數(shù)，左上標(biāo)為質(zhì)量數(shù)，則y＝92；中性原子的核外電子數(shù)等于質(zhì)子數(shù)，所以x＝92；中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減去質(zhì)子數(shù)，z＝235－92＝143B選項正確。答案 B在以下四個核反響方程中，X1、X2、X3和X4各代表某種粒子1 1 2 0②14N＋4He―→17O＋X7 2 8 2③9Be＋4He―→12C＋X4 2 6 3④24Mg＋4He―→27Al＋X12 2 13 4則以下推斷中正確的選項是( A.X1是質(zhì)子 B.X2是中子C.X3是電子 D.X4是質(zhì)子解析 依據(jù)核反響的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒知，X1為2H，選項A錯誤；X

為1H，B錯誤；X

為1nC錯誤；X

1 2 1為1HD正確。3 0 4 1答案 D10.(多項選擇)下面是四個核反響方程，X表示質(zhì)子的是( )A.9Be＋4He→12C＋X B.14N＋4He→17O＋X4 2 6 7 2 8C.27Al＋1n→27Mg＋X D.27Al