（精品讲义）原子核1word版含答案2

10/1111/11/1原子核的组成与核力[学习目标]1.了解质子、中子的发现.2.知道原子核的组成，知道核子和同位素的概念.3.会写核反应方程.4.了解原子核里的核子间存在着相互作用的核力．一、质子、中子的发现1．质子的发现1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，从氮原子核中打出了氢原子核即质子，并且证实质子是原子核的组成部分，质子符号eq\o\al(1,1)p或eq\o\al(1,1)H.2．中子的发现(1)卢瑟福的预言：1920年，卢瑟福提出原子核内可能还有一种电中性的粒子，即中子．(2)查德威克的发现：用实验证实了中子的存在，中子符号用eq\o\al(1,0)n表示，中子的质量非常接近质子的质量．二、原子核的组成1．原子核的组成：由质子和中子组成，因此它们统称为核子．2．原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．3．原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．4．原子核的符号：eq\o\al(A,Z)X其中X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为原子核的电荷数．5．同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称为同位素，例如氢的同位素eq\o\al(1,1)H、eq\o\al(2,1)H、eq\o\al(3,1)H.三、核力1．核力(1)核力：核子之间的相互作用力，称为核力，也称强力．(2)核力的特征①在核的线度内，核力比库仑力大得多；②核力是短程力，当两核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失；③核力与电荷无关，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是相等的．2．原子核中质子和中子的比例由于核力是短程力，自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．四、核反应方程1．核反应方程的定义：在核反应中，参与反应的原子核内的核子(质子和中子)将重新排列或发生转化．用原子核的符号来表示核反应过程的式子称为核反应方程．2．核反应遵从的规律：核反应遵从电荷数守恒和质量数守恒，即核反应方程两边的质量数和质子数均是守恒的．如卢瑟福发现质子的人工核反应方程可表示为：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(14,7)N→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H.[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)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．(√)(2)同位素具有不同的化学性质．(×)(3)原子核中的质子是靠自身的万有引力聚在一起的．(×)(4)在原子核的线度内，核力比库仑力大得多．(√)(5)在核反应中，质量数守恒，电荷数守恒．(√)(6)核反应过程是不可逆的，核反应方程中只能用单向箭头表示反应方向．(√)2．有关eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O三种同位素的比较，试回答下列问题：(1)三种同位素中哪一种粒子数是不相同的？______.A．质子B．中子C．核外电子(2)三种同位素中，哪一个质量最大？__________.(3)三种同位素的化学性质是否相同？__________.答案(1)B(2)eq\o\al(18,8)O(3)相同解析(1)同位素质子数相同、中子数不同，核外电子数与质子数相同，故粒子数不相同的是中子．(2)eq\o\al(16,8)O、eq\o\al(17,8)O、eq\o\al(18,8)O的质量数分别是16、17、18，故eq\o\al(18,8)O质量最大．(3)三种同位素质子数相同，故化学性质相同．一、原子核的组成1．原子核(符号eq\o\al(A,Z)X)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．3．同位素(1)定义：具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置．(2)化学性质的决定因素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，也决定了电子在核外分布的情况，进而决定了这种元素的化学性质．(3)氢的同位素：氕(eq\o\al(1,1)H)，氘(eq\o\al(2,1)H)，氚(eq\o\al(3,1)H)．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？(结果保留三位有效数字)(3)呈电中性的镭原子，核外有几个电子？答案(1)88138(2)1.41×10－17C(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N＝A－Z＝226－88＝138.(2)镭核所带电荷量Q＝Ze＝88×1.6×10－19C≈1.41×10－17C.(3)核外电子数等于核电荷数，即等于质子数故核外电子数为88.例2人类探测月球时发现，在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核聚变的重要原料之一，氦的该种同位素应表示为()A.eq\o\al(4,3)HeB.eq\o\al(3,2)HeC.eq\o\al(4,2)HeD.eq\o\al(3,3)He答案B解析氦的同位素质子数一定相同，质量数为3，故应表示为eq\o\al(3,2)He，因此B正确．原子核的“数”与“量”辨析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，原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．针对训练1在α粒子轰击金箔的散射实验中，α粒子可以表示为eq\o\al(4,2)He，eq\o\al(4,2)He中的4和2分别表示()A．4为核子数，2为中子数B．4为质子数和中子数之和，2为质子数C．4为核外电子数，2为中子数D．4为中子数，2为质子数答案B解析根据eq\o\al(A,Z)X所表示的物理意义，原子核的质子数决定核外电子数，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．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.eq\o\al(4,2)He符号的左下角“2”表示的是质子数或核外电子数，eq\o\al(4,2)He符号的左上角“4”表示的是核子数，故选项B正确．二、核力特点原子核中质子与中子的比例[导学探究]如图1为eq\o\al(3,1)H和eq\o\al(3,2)He的原子核结构示意图．图1(1)质子都带正电，质子与质子之间存在着库仑斥力，为什么eq\o\al(3,2)He还能稳定地存在？(2)自然界中存在的元素是有限的，为什么质子与中子不能随意地组合从而形成无数不同的原子核？答案(1)核子之间还存在着核力作用．(2)当核子增多时，原子核增大，核子间的距离也增大，当距离较大时，一些核子间可能就没有核力的作用了，这样形成的核不稳定，最终会瓦解．因此质子与中子不能随意地组合形成无数不同的原子核．[知识深化]1．核力特点(1)短程：只发生在相邻的核子之间(又叫饱和性)．(2)与核子电性无关．(3)属于强相互作用．2．原子核中质子与中子的比例关系(1)较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．(2)形成原因：①若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和库仑力都会减小，但核力减小得更快．所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了．②若只增加中子，因为中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多．③由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时候即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．例3下列关于原子核中质子和中子的说法，正确的是()A．原子核中质子数和中子数一定相等B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多C．原子核都是非常稳定的D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制地增大原子核而仍稳定存在答案D解析原子核中质子数和中子数不一定相等，特别是在原子序数较大的原子核中，中子数比质子数多，且原子序数大的和原子序数小的都没有中等质量的原子核稳定，故A、B、C错误．又由于核力是短程力及其饱和性的特点，原子核不可能无节制地增大，故D正确．针对训练2(多选)关于核力，下列说法中正确的是()A．核力是一种特殊的万有引力B．原子核内只有质子和质子间有核力作用，而中子和中子之间、质子和中子之间则没有核力作用C．核力是原子核稳定存在的原因D．核力是一种短程强力作用答案CD解析核力与万有引力、库仑力的性质不同，核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内，原子核的半径数量级在10－15m之内，所以核力只存在于相邻的核子之间，核力是原子核稳定存在的原因，故选C、D.三、核反应及核反应方程[导学探究]1．核反应的实质是什么？它遵从哪些规律？答案核反应的实质就是将一种原子核在粒子的轰击之下转变成另一种新的原子核，并产生新的粒子．在转变过程中遵从质量数守恒和电荷数守恒规律．2．如何实现原子核的人工转变？常见的人工转变的核反应有哪些？答案人为地用一定能量的粒子去轰击一些原子核，可以实现原子核的转变．常见的人工转变的核反应有：①卢瑟福发现质子：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H②查德威克发现中子：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n③约里奥—居里夫妇人工制造同位素：eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(27,13)Al→eq\o\al(1,0)n＋eq\o\al(30,15)Peq\o\al(30,15)P具有放射性：eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,+1)e.[知识深化]1．核反应的条件用一定能量的粒子轰击原子核使原子核发生转变．2．核反应的规律质量数守恒，电荷数守恒．3．原子核人工转变的三大发现(1)1919年卢瑟福发现质子的核反应方程：eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(2)1932年查德威克发现中子的核反应方程：eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(3)1934年约里奥—居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程：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(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋eq\o\al(0,＋1)e.例4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(均填序号)．(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋________(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋________(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→________＋eq\o\al(4,2)He(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→________＋eq\o\al(1,0)n(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋________答案见解析解析(1)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(14,6)C＋eq\o\al(1,1)H(2)eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋eq\o\al(1,1)H(3)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(7,3)Li＋eq\o\al(4,2)He(4)eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋eq\o\al(1,0)n(5)eq\o\al(56,26)Fe＋eq\o\al(2,1)H→eq\o\al(57,27)Co＋eq\o\al(1,0)n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)．

书写核反应方程四条重要原则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．能量守恒(中学阶段不作要求)；4．核反应必须是实验中能够发生的.1．(原子核的组成及同位素)下列说法正确的是()A．同位素具有相同的质子数，不同的质量数B．质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子和中子的质量总和C．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D．中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子和电子的总电荷量之和答案A解析同位素具有相同的质子数，不同的质量数，A对；质子和中子构成原子核，原子核的质量数等于质子数和中子数的总和，B错；同一种元素的原子核有相同的质子数，但中子数可以不同，C错；中子不带电，所以原子核的总电荷量等于质子总电荷量之和，D错．2．(原子核中质子与中子比例的理解)在自然界中，对于较重的原子核的中子数和质子数的比例关系，下列说法正确的是()A．中子数等于质子数 B．中子数小于质子数C．中子数大于质子数 D．无法确定答案C3．(核反应方程的理解)以下是物理学史上3个着名的核反应方程：x＋eq\o\al(7,3)Li→2y；y＋eq\o\al(14,7)N→x＋eq\o\al(17,8)O；y＋eq\o\al(9,4)Be→z＋eq\o\al(12,6)Cx、y和z是3种不同的粒子，其中z是()A．α粒子 B．质子C．中子 D．电子答案C解析把前两个方程化简，消去x，可知y是eq\o\al(4,2)He，结合第三个方程，根据电荷数守恒、质量数守恒可知z是中子eq\o\al(1,0)n.因此选项C正确．

4．(核反应方程的书写)1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素eq\o\al(202,78)Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶eq\o\al(9,4)Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞eq\o\al(204,80)Hg，反应过程可能有两种：①生成eq\o\al(202,78)Pt，放出氦原子核；②生成eq\o\al(202,78)Pt，同时放出质子、中子．写出制取过程中涉及到的核反应方程．答案见解析解析根据电荷数守恒、质量数守恒，确定新生核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程，如下：(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一、选择题考点一原子核的组成和同位素1．下列关于eq\o\al(3,2)He的叙述正确的是()A.eq\o\al(3,2)He与eq\o\al(3,1)H互为同位素B.eq\o\al(3,2)He原子核内中子数为2C.eq\o\al(3,2)He原子核内质子数为2D.eq\o\al(3,2)He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子核答案C解析eq\o\al(3,2)He核内质子数为2，eq\o\al(3,1)H核内质子数为1.两者质子数不等，不是同位素，A错误；eq\o\al(3,2)He原子核内中子数为1，B错误；eq\o\al(3,2)He代表原子核内有2个质子和1个中子的氦原子核，故C正确，D错误．2．某种元素的原子核用eq\o\al(A,Z)X表示，下列说法中正确的是()A．原子核的质子数为Z，中子数为AB．原子核的质子数为Z，中子数为A－ZC．原子核的质子数为A，中子数为ZD．原子核的质子数为A－Z，中子数为Z答案B解析根据原子核符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确．3．(多选)下列说法正确的是()A.eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n,m－1)Y互为同位素B.eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－1,m)Y互为同位素C.eq\o\al(n,m)X与eq\o\al(n－2,m－2)Y中子数相同D.eq\o\al(235,92)U核内有92个质子，235个中子答案BC解析eq\o\al(n,m)X核与eq\o\al(n,m－1)Y核的质子数不同，不能互为同位素，A错误；eq\o\al(n,m)X核与eq\o\al(n－1,m)Y核质子数都为m，而质量数不同，则中子数不同，所以互为同位素，B正确；eq\o\al(n,m)X核内中子数为n－m，eq\o\al(n－2,m－2)Y核内中子数为(n－2)－(m－2)＝n－m，所以中子数相同，C正确；eq\o\al(235,92)U核内有143个中子，而不是235个中子，D错误．4．若用x代表一个中性原子中核外的电子数，y代表此原子的原子核内的质子数，z代表此原子的原子核内的中子数，则对eq\o\al(234,90)Th的原子来说()A．x＝90y＝90z＝234B．x＝90y＝90z＝144C．x＝144y＝144z＝90D．x＝234y＝234z＝324答案B解析质量数＝质子数＋中子数，中性原子中质子数＝核外电子数，所以选B.考点二核力及原子核中质子与中子的比例5．下列对核力的认识正确的是()A．任何物体之间均存在核力B．核力广泛存在于自然界中的核子之间C．核力只存在于质子之间D．核力只发生在相距10－15m内的核子之间答案D解析由核力的特点知道，只有相距10－15m内的核子之间才存在核力，核力发生在质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间，由此知D正确，A、B、C错误．6．对原子核的组成，下列说法正确的是()A．核力可使一些中子组成原子核B．核力可使较多的质子组成原子核C．不存在只有质子的原子核D．质量较大的原子核内一定有中子答案D解析由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把较多的质子聚集在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，A、B错误；自然界中存在一个质子的原子核eq\o\al(1,1)H，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．考点三核反应方程7．(多选)下列核反应方程中，符号“X”表示中子的是()A.eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋XB.eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋XC.eq\o\al(204,80)Hg＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(202,78)Pt＋2eq\o\al(1,1)H＋XD.eq\o\al(239,92)U→eq\o\al(239,93)Np＋X答案AC解析根据核反应方程质量数守恒和电荷数守恒可得A、C选项正确．8．在下列四个核反应方程中，X1、X2、X3和X4各代表某种粒子①eq\o\al(3,1)H＋X1→eq\o\al(4,2)He＋eq\o\al(1,0)n②eq\o\al(14,7)N＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(17,8)O＋X2③eq\o\al(9,4)Be＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(12,6)C＋X3④eq\o\al(24,12)Mg＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(27,13)Al＋X4则以下判断中正确的是()A．X1是质子 B．X2是中子C．X3是电子 D．X4是质子答案D解析根据核反应的质量数守恒和电荷数守恒知，X1为eq\o\al(2,1)H，A错；X2为eq\o\al(1,1)H，B错；X3为eq\o\al(1,0)n，C错；X4为eq\o\al(1,1)H，D对．9．用中子轰击氧原子核的核反应方程式为eq\o\al(16,8)O＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(a,7)N＋eq\o\al(0,b)X，对式中X、a、b的判断正确的是()A．X代表中子，a＝17，b＝1B．X代表电子，a＝17，b＝－1C．X代表正电子，a＝17，b＝1D．X代表质子，a＝17，b＝1答案C解析根据质量数守恒、电荷数守恒可知a＝17，b＝8＋0－7＝1，所以X可表示为0＋1e，为正电子，故C项正确．10．(多选)一个质子以1.0×107m/s的速度撞一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变成硅原子核．已知铝原子核的质量是质子的27倍，硅原子核的质量是质子的28倍，则下列说法正确的是()A．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,1)H→eq\o\al(28,14)SiB．核反应方程为eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(28,14)SiC．硅原子核速度的数量级为107m/s，方向跟质子的初速度方向一致D．硅原子核速度的数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致答案AD解析由核反应中电荷数守恒和质量数守恒可知A选项正确，B选项错误；由动量守恒定律求得硅原子核速度的数量级为105m/s，即D选项正确，C选项错误．二、非选择题11．(核反应方程)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和中子的．(1)eq\o\al(10,5)B＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(13,)7N＋()(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(238,92)U→eq\o\al(234,90)Th＋()(6)eq\o\al(23,11)Na＋()→eq\o\al(24,11)Na＋eq\o\al(1,1)H(7)eq\o\al(27,13)Al＋eq\o\al(4,2)He→eq\o\al(1,0)n＋()；eq\o\al(30,15)P→eq\o\al(30,14)Si＋()答案见解析解析(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此核反应使查德威克首次发现了中子．(3)eq\o\al(27,13)Al＋e