2022年高中物理第章原子核与放射性第节原子核结构教师用书鲁科版选修- .pdf

1 第 1 节原子核结构学 习 目 标知 识 脉 络1.了解质子和中子的发现过程(重点)2知道原子核的组成，理解核子、同位素的概念(重点)3了解核反应的概念，会书写核反应方程(难点)质 子 和 中 子 的 发 现 先填空 1质子的发现(1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发现了质子(2)结论：质子是原子核的组成部分2中子的发现(1)卢瑟福的预想卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子(2)中子的发现是许多科学家研究的结晶1930 年，用钋发出的 射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线1932 年，约里奥居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子1932 年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子 再判断 1卢瑟福在 粒子散射实验中发现了质子()2卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在()3玻尔在实验中发现了中子()后思考 卢瑟福是如何证明 粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 7 页 -2 核心点击 1质子的发现(1)实验背景电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量原子核的结构如何？1919 年，卢瑟福做了用 粒子轰击氮原子核的实验(2)实验装置(如图 3-1-1 所示)图 3-1-1T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器(3)实验过程容器C里放有放射性物质A，从A放射出的 粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使 粒子恰好被它完全吸收，而不能透过在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光(4)实验现象开始，S上无闪光(因为 粒子没有穿过铝箔)打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是 粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的(6)新粒子性质研究把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子用符号表示为11H或11p.人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子(7)实验结论质子是原子核的组成部分2中子的发现(1)科学家在 1930 年利用 Po 放出的 射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线(2)1932 年，约里奥居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图3-1-2所示名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 7 页 -3 图 3-1-2(3)1932 年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子(4)结论：中子是原子核的组成部分1卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下列事实不相符的是()A电子数与质子数相等B原子核的质量大约是质子质量的整数倍C原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D质子和中子的质量几乎相等E原子核中存在不带电且质量与质子相近的中性粒子【解析】卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故不符合事实的是A、B、D.【答案】ABD 2如图 3-1-3 所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出 射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，则粒子流a为_，粒子流b为_图 3-1-3【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故a为中子，b为质子【答案】中子质子31919 年卢瑟福通过如图3-1-4所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子图中A为放射源发出的_粒子，B为_气写出该实验的核反应方程：_.【导学号：18850039】名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 7 页 -4 图 3-1-4【解析】题图为 粒子轰击氮原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是 粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He14 7N17 8O 11H.【答案】氮42He14 7N17 8O11H(1)卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子并预言了中子的存在(2)查德威克首先从实验中发现了中子，证实了卢瑟福的预言(3)在卢瑟福发现质子的实验装置中，穿过铝箔到达荧光屏的不可能是放射源放出的粒子原 子 核 的 组 成 先填空 1原子核的组成(1)组成：原子核由质子和中子组成，并将质子和中子统称为核子(2)原子核的符号：AZX，其中 X为元素符号；A表示原子核的质量数，Z表示核电荷数(3)两个基本关系：核电荷数质子数原子序数质量数质子数中子数核子数2同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H.3核反应与核反应方程(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程(2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子(3)核反应规律：在核反应中，质量数和核电荷数守恒 再判断 1原子核内只有质子而没有中子()2同位素具有相同的物理、化学性质()3核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写()名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 7 页 -5 后思考 铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】铅的原子序数为82，即一个铅原子中有82 个质子，由于原子是电中性的，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为82 个，根据质量数等于质子数与中子数之和的关系，铅原子核的中子数为20782125(个)核心点击 1原子核的大小和组成原子核半径：10 15 m1014 m组成质子：电量e1.6 1019 C质量mp1.672 623 1 1027 kg中子：电量e0质量mn1.674 928 6 1027 kg同位素：质子数相同中子数不同的原子2对核子数、电荷数、质量数的理解(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫作原子核的质量数3同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同把具有相同质子数、不同中子数的原子互称为同位素4已知228 88Ra是226 88Ra的一种同位素，则下列说法正确的是()A它们具有相同的质子数和不同的质量数B它们具有相同的中子数和不同的原子序数C它们具有相同的核电荷数和不同的中子数D它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质E它们具有相同的核外电子数和相同的化学性质名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 7 页 -6【解析】原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228 和 226，中子数分别为140 和 138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同故正确答案为A、C、E.【答案】ACE 5完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发现质子、中子的()A.10 5B42He 13 7N()B.94Be()12 6C10n C.2713Al ()2712Mg 11H D.14 7N42He 17 8O()E.238 92U234 90Th()F.2311Na()2411Na11H【解析】A.10 5B42He 13 7N10n B.94Be42He 12 6C10n 此核反应使查德威克首次发现了中子C.2713Al 10n2712Mg 11H D.14 7N42He 17 8O11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子E.238 92U234 90Th42He F.2311Na21H2411Na 11H【答案】见解析6已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？【解析】(1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即NAZ22688138.(2)镭核所带电荷量：QZe881.6 1019 C1.411017 C.(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.【答案】(1)88 138(2)1.41 1017 C(3)88 原子核的“数”与“量”辨析技巧(1)核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 7 页 -7 子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量(2)原子核的质量数与质量是不同的，也与元素的原子量不同原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 7 页 -