學(xué)案1原子核的組成與核力[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.知道原子核的組成，學(xué)會正確書寫原子核的符號.2.了解質(zhì)子和中子的發(fā)覺過程.3.把握核反應(yīng)方程的特點，學(xué)會書寫核反應(yīng)方程．1．原子的中心有一個原子核，核外有電子，原子核所帶正電的電荷量和核外電子所帶負電的電荷量相等．2．原子直徑的數(shù)量級是10－10m，原子核直徑是原子直徑的eq\f(1,100000).3．原子核的組成(1)1919年，盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核，發(fā)覺了氫原子核，即質(zhì)子從氮原子核中被打出來．(2)盧瑟福在1920年提出猜想：核內(nèi)可能還存在一種電中性的粒子．(3)1932年，英國物理學(xué)家查德威克用α粒子轟擊鈹時，得到了一種不帶電的粒子，它的質(zhì)量幾乎與質(zhì)子相等，這就是盧瑟福預(yù)言的中性粒子，也就是中子．(4)核子：質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．4．原子核的符號(1)原子核的電荷數(shù)：等于原子核的質(zhì)子數(shù)即原子的原子序數(shù)．(2)原子核的質(zhì)量數(shù)：等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的總和．(3)原子核的符號：eq\o\al(A,Z)X其中X為元素符號，A為原子核的質(zhì)量數(shù)，Z為原子核的電荷數(shù)．(4)同位素：原子序數(shù)相同而中子數(shù)不同的原子核互稱為同位素，例如氫的同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.5．核力(1)核力：核子之間的相互作用力，稱為核力，也稱強力．(2)核力的特征①在核的線度內(nèi)，核力比庫侖力大得多；②核力是短程力，當(dāng)兩核子中心相距大于核子本身線度時，核力幾乎完全消逝；③核力與電荷無關(guān)，質(zhì)子與質(zhì)子、質(zhì)子與中子以及中子與中子之間的核力是相等的．6．核反應(yīng)(1)人類歷史上第一次實現(xiàn)原子核結(jié)構(gòu)的人工轉(zhuǎn)變的方程式：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.(2)核反應(yīng)：用確定能量的粒子轟擊原子核，轉(zhuǎn)變了核的結(jié)構(gòu)，這樣的過程叫做核反應(yīng)．在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒.一、原子核的組成[要點提煉]1．原子核中的三個整數(shù)(1)核子數(shù)：質(zhì)子和中子質(zhì)量差別格外微小，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)：原子核所帶電荷總是質(zhì)子所帶電荷的整數(shù)倍，通常用這個整數(shù)表示原子核的電荷量，叫做原子核的電荷數(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)量的總和，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，這個整數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)．2．原子核中的兩個等式(1)核電荷數(shù)(Z)＝質(zhì)子數(shù)＝元素的原子序數(shù)＝核外電子數(shù)．(2)質(zhì)量數(shù)(A)＝核子數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＋中子數(shù)．例1已知鐳的原子序數(shù)是88，原子核質(zhì)量數(shù)是226.試問：(1)鐳核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量是多少？(3)若鐳原子呈中性，它核外有多少電子？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N＝A－Z＝226－88＝138.(2)鐳核的核電荷數(shù)和所帶電荷量分別是Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17C.(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(1)88138(2)881.41×10－17C(3)88針對訓(xùn)練元素除自然?元素外，還可以通過合成的方法獲得新的人造元素，如1996年德國的達姆施特重離子爭辯所就合成了一種新的人造元素，它是由eq\o\al(70,30)Zn撞入一個eq\o\al(208,82)Pb的原子核，并馬上釋放出一個中子后而合成的，則該新元素的()A．原子序數(shù)為112 B．核子數(shù)為278C．原子序數(shù)為113 D．中子數(shù)為165答案AD二、原子核中質(zhì)子和中子的比例[問題設(shè)計]1．一些較輕的原子核如eq\o\al(4,2)He、eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(12,6)C、eq\o\al(14,7)N中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有什么關(guān)系？答案質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等．2.eq\o\al(238,92)U、eq\o\al(234,90)Th中各有多少個中子、多少個質(zhì)子？較重的原子核中中子數(shù)和質(zhì)子數(shù)有什么關(guān)系？答案eq\o\al(238,92)U中含有92個質(zhì)子、146個中子；eq\o\al(234,90)Th中含有90個質(zhì)子，144個中子．較重的原子核中中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，而且越重的原子核，兩者相差越多．3．試從核力的特點對上述現(xiàn)象做出解釋，并說明原子核能無限地增大嗎？答案由于核力是短程力，原子核大到確定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力格外?。^多的質(zhì)子集聚在一起的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，原子核就不穩(wěn)定了．這時，假如不再成對地增加質(zhì)子和中子，而只增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以較重的原子核內(nèi)中子數(shù)較多．由于核力是短程力，假如連續(xù)增大原子核，一些核子間距離會大到其間根本沒有核力作用，這時即使再增加中子，形成的核也確定是不穩(wěn)定的，所以原子核的大小是受限制的．[要點提煉]由于核力是短程力，自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多．例2關(guān)于原子核中質(zhì)子和中子的說法，正確的是()A．原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)確定相等B．穩(wěn)定的重原子核里，質(zhì)子數(shù)比中子數(shù)多C．原子核都是格外穩(wěn)定的D．對于較重的原子核，由于核力的作用范圍是有限的，假如連續(xù)增大原子核，形成的核也確定是不穩(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，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的原子核，兩者相差越多．因此正確答案選D.答案D三、核反應(yīng)[要點提煉]1．原子核人工轉(zhuǎn)變的兩大發(fā)覺(1)1919年盧瑟福發(fā)覺質(zhì)子的核反應(yīng)：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)8O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克發(fā)覺中子的核反應(yīng)：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n2．核反應(yīng)的條件：用確定能量的粒子，如α粒子、質(zhì)子、中子甚至用光子去轟擊原子核．3．核反應(yīng)的實質(zhì)：以基本粒子(α粒子、質(zhì)子、中子等)為“炮彈”去轟擊原子核(靶核X)，從而促使原子核發(fā)生變化，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．4．核反應(yīng)遵從的守恒定律：在核反應(yīng)中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒．例3完成下列各核反應(yīng)方程，并指出哪個核反應(yīng)是首次發(fā)覺質(zhì)子和中子的．(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋()(2)eq\o\al(9,4)Be＋()→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(27,13)Al＋()→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋()(5)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H解析(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,7)N＋eq\o\al(1,0)n(2)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n此核反應(yīng)使查德威克首次發(fā)覺了中子．(3)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(27,12)Mg＋eq\o\al(1,1)H(4)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H此核反應(yīng)使盧瑟福首次發(fā)覺了質(zhì)子．(5)eq\o\al(23,11)Na＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H答案見解析例41993年，中國科學(xué)院上海原子核爭辯所制得了一種新的鉑元素的同位素eq\o\al(202,78)Pt，制取過程如下：(1)用質(zhì)子轟擊鈹靶eq\o\al(9,4)Be產(chǎn)生快中子；(2)用快中子轟擊汞eq\o\al(204,80)Hg，反應(yīng)過程可能有兩種：①生成eq\o\al(202,78)Pt，放出氦原子核；②生成eq\o\al(202,78)Pt，同時放出質(zhì)子、中子．(3)生成的鉑eq\o\al(202,78)Pt發(fā)生兩次衰變，變成穩(wěn)定的原子核汞eq\o\al(202,80)Hg.寫出上述核反應(yīng)方程．答案(1)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(9,5)B＋eq\o\al(1,0)n(2)①eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋eq\o\al(3,2)He②eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋eq\o\al(1,0)n(3)eq\o\al(202,78)Pt→eq\o\al(202,79)Au＋eq\o\al(0,-1)e；eq\o\al(202,79)Au→eq\o\al(202,80)Hg＋eq\o\al(0,-1)e原子核的組成與核力1．對核子結(jié)合成原子核的下列說法正確的是()A．原子核內(nèi)的核子間均存在核力B．原子核內(nèi)的質(zhì)子間均存在核力和庫侖力C．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、維系原子核穩(wěn)定的作用答案D解析核力是短程力，只會發(fā)生在相鄰的核子之間，由此知A、B錯誤；核力只作用于相鄰的核子，隨著質(zhì)子數(shù)增加，為使原子核保持穩(wěn)定，必需靠中子數(shù)的增多來抵消庫侖力的作用，故C錯誤，D正確．2．α粒子轟擊氮14核后放出一個質(zhì)子，轉(zhuǎn)變?yōu)檠?7核(eq\o\al(17,8)O)．在這個氧原子核中有()A．8個正電子 B．17個電子C．9個中子 D．8個質(zhì)子答案CD解析核電荷數(shù)為8，即質(zhì)子數(shù)為8，質(zhì)量數(shù)為17，所以中子數(shù)為17－8＝9，答案為C、D.3．在下列核反應(yīng)方程中，x代表質(zhì)子的方程是()A.eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋xB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋xC.eq\o\al(2,1)H＋γ→eq\o\al(1,0)n＋xD.eq\o\al(3,1)H＋x→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n答案BC解析核反應(yīng)過程中質(zhì)量數(shù)、電荷數(shù)守恒．題中所涉及的四個核反應(yīng)方程分別為：eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(30,15)P＋eq\o\al(1,0)n，eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H，eq\o\al(2,1)H＋γ→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(1,1)H，eq