4.1原子核结构探秘 学案（2020年沪科版高中物理选修3-5）

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1、41 原子核结构探秘原子核结构探秘 学习目标 1.了解质子和中子的发现过程.2.知道原子核的组成，会正确书写原子核的符号.3. 掌握核反应方程的特点，会书写核反应方程 一、原子核的组成 导学探究 1919 年，卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发现了质子，如图 1 所示为 粒子轰击 氮原子核示意图 图 1 (1)人们用 粒子轰击多种原子核，都打出了质子，说明了什么问题？ (2)绝大多数原子核的质量数都大于其质子数，说明了什么问题？ 答案 (1)说明质子是原子核的组成部分 (2)说明原子核中除了质子外还有其他粒子 知识梳理 1质子的发现 从 1917 年起，卢瑟福就开始进行 射线轰击氮原子核的实验，并从

2、氮原子核中打出了氢核， 这就是质子，用 p 或11H 表示，质子是原子核的组成部分 2中子的发现 (1)卢瑟福的猜想 1920 年，卢瑟福提出：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带 电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的 (2)查德威克的发现 1932 年，查德威克对 粒子轰击铍的实验进行研究，发现产生的射线是中性粒子流，质量跟 氢核质量差不多，查德威克将这种粒子称为中子，用 n 表示中子也是原子核的组成部分 3原子核的组成 (1)核子数： 质子和中子质量几乎相等， 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

3、电荷总是质子电荷的整数倍， 通常用这个整数表示原子核的电荷 量，叫做原子核的电荷数 (3)质量数(A)： 原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和， 而质子与中子的质量几乎相 等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数 (4)原子核的符号 4同位素 具有相同质子数而不同中子数的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位 素例如：氢有三种同位素，分别是11H、21H、31H. 即学即用 判断下列说法的正误 (1)质子和中子都不带电，是原子核的组成成分，统称为核子( ) (2)原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数( ) (3)同位素具

4、有不同的化学性质( ) (4)原子核内的核子数与它的核电荷数不可能相等( ) 二、核反应方程 导学探究 核反应的实质是什么？它符合哪些规律？ 答案 (1)核反应的实质是以基本粒子( 粒子、质子、中子等)为“炮弹”去轰击原子核(靶核 X)，从而促使原子核发生变化，生成了新原子核(Y)，并放出某一粒子 (2)在转变过程中符合质量数和电荷数守恒规律 知识梳理 1核反应方程定义： 用原子核的符号来表示核反应前后各原子核变化情况的式子 2规律：核反应遵守质量守恒定律和电荷守恒定律，即核反应方程两边的质量数和电荷数均 是守恒的 3原子核人工转变的两大发现 (1)1919 年卢瑟福发现质子的核反应方程： 1

5、4 7N 4 2He 17 8O 1 1H (2)1932 年查德威克发现中子的核反应方程： 9 4Be 4 2He 12 6C 1 0n 一、原子核的组成 1原子核(符号A ZX) 原子核 组成 质子：p11H 中子：n10n 同位素：质子数相同，中子数不同的原子核 2基本关系 核电荷数质子数(Z)元素的原子序数核外电子数，质量数(A)核子数质子数中子 数 例 1 已知镭的原子序数是 88，原子核的质量数是 226.试问： (1)镭核中有几个质子？几个中子？ (2)镭核所带电荷量是多少？(保留三位有效数字) (3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？ 答案 (1)88 138 (2)1.411

6、0 17 C (3)88 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 QZe881.610 19 C1.411017 C. (3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为 88. 针对训练 1 在 粒子轰击金箔的散射实验中， 粒子可以表示为42He，42He 中的 4 和 2 分别 表示( ) A4 为核子数，2 为中子数 B4 为质子数和中子数之和，2 为质子数 C4 为核外电子数，2 为中子数 D4 为中子数，2 为质子数 答案 B 解析 根据A ZX 所表示的物理

7、意义，原子核的质子数决定核外电子数，原子核的核电荷数就是 核内质子数，也就是这种元素的原子序数原子核的质量数就是核内质子数和中子数之和， 即为核内的核子数.42He 符号的左下角表示的是质子数或核外电子数， 即为 2， 4 2He 符号左上角 表示的是核子数，即为 4，故选项 B 正确 二、核反应方程 1核反应的条件 用 粒子、质子、中子，甚至用 光子轰击原子核使原子核发生转变 2核反应的实质 用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了 转变 3核反应方程书写原则 (1)核反应方程反映的是原子核的变化，反应物和生成物都必须用原子核的符号或基本粒子的 符号表

8、示 (2)核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头()把反应物和生成物联系起来，反应物要全 部写在箭头的左边，生成物写在箭头的右边 例 2 完成下列核反应方程，并指出其中_是发现质子的核反应方程，_是发 现中子的核反应方程 (1)14 7N 1 0n 14 6C_ (2)14 7N 4 2He 17 8O_ (3)10 5B 1 0n_ 4 2He (4)94Be42He_10n (5)56 26Fe 2 1H 57 27Co_ 答案 见解析 解析 (1)14 7N 1 0n 14 6C 1 1H (2)14 7N 4 2He 17 8O 1 1H (3)10 5B 1 0n 7 3Li 4 2

9、He (4)94Be42He12 6C10n (5)56 26Fe 2 1H 57 27Co 1 0n 其中发现质子的核反应方程是(2)，发现中子的核反应方程是(4) 书写核反应方程时要注意： (1)质量数守恒和电荷数守恒； (2)中间用箭头，不能写成等号； (3)核反应方程遵守质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中，一般会发生质量的变化 针对训练 2 (多选)下面的各核反应中能产生中子的是( ) A用 光子轰击26 12Mg，生成物之一为 26 11Na B用氘核轰击94Be，生成物之一为10 5B C用质子轰击73Li，生成物之一为84Be D用 粒子轰击73Li，生成物之一为10 5B

10、答案 BD 解析 写出各选项对应的核反应方程，根据核反应成立的必要条件：质量数和电荷数守恒， 逐个验证每个选项经验证，选项 A 中产生 0 1e，选项 B 中产生10n，选项 C 中没有产生其他 粒子，选项 D 中产生10n，故选 B、D. 1(原子核的组成及同位素)(多选)氢有三种同位素，分别是氕11H，氘21H，氚31H，则( ) A它们的质子数相等 B它们的核外电子数相等 C它们的核子数相等 D它们的中子数相等 答案 AB 解析 氕、氘、氚的核子数分别为 1、2、3，因为它们是同位素，所以它们的质子数和核外 电子数相等，都为 1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相等，所以 A、B

11、 选项 正确 2(原子核的组成及同位素)以下说法正确的是( ) A.234 90Th 为钍核，由此可知，钍核的质量数为 90，钍核的质子数为 234 B.94Be 为铍核，由此可知，铍核的质量数为 9，铍核的中子数为 4 C同一元素的两种同位素具有相同的质量数 D同一元素的两种同位素具有不同的中子数 答案 D 解析 钍核的质量数为 234，质子数为 90，所以 A 错；铍核的质量数为 9，中子数为 5，所 以 B 错；由于同位素是指质子数相同而中子数不同的原子核，即质量数不同而质子数相同的 原子核，因而 C 错，D 对 3(核反应方程)(多选) 粒子轰击氮 14 核后放出一个质子，转变为氧 1

12、7 核(17 8O)在这个氧 原子核中有( ) A8 个正电子 B17 个电子 C9 个中子 D8 个质子 答案 CD 解析 核电荷数为 8，即质子数为 8，质量数为 17，所以中子数为 1789，故选 C、D. 4(核反应方程)在下列 4 个核反应方程中，X 表示质子的是( ) A.30 15P 30 14SiX B.238 92U234 90ThX C.27 13Al 1 0n 27 12MgX D.27 13Al 4 2He 30 15PX 答案 C 解析 由质量数守恒和电荷数守恒知，A 中 X 为正电子 0 1e，B 中 X 为42He，C 中 X 为质子11 H，D 中 X 为中子10n.C 对