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学案1 原子核的组成与核力
[学习目标定位] 1.知道原子核的组成，学会正确书写原子核的符号.2.了解质子和中子的发觉过程.3.把握核反应方程的特点，学会书写核反应方程．
1．原子的中心有一个原子核，核外有电子，原子核所带正电的电荷量和核外电子所带负电的电荷量相等．
2．原子直径的数量级是10－10 m，原子核直径是原子直径的.
3．原子核的组成
(1)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发觉了氢原子核，即质子从氮原子核中被打出来．
(2)卢瑟福在1920年提出猜想：核内可能还存在一种电中性的粒子．
(3)1932年，英国物理学家查德威克用α粒子轰击铍时，得到了一种不带电的粒子，它的质量几乎与质子相等，这就是卢瑟福预言的中性粒子，也就是中子．
(4)核子：质子和中子统称为核子．
4．原子核的符号
(1)原子核的电荷数：等于原子核的质子数即原子的原子序数．
(2)原子核的质量数：等于质子数和中子数的总和．
(3)原子核的符号：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．
(4)同位素：原子序数相同而中子数不同的原子核互称为同位素，例如氢的同位素H、H、H.
5．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，核力几乎完全消逝；
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．
6．核反应
(1)人类历史上第一次实现原子核结构的人工转变的方程式：He＋N→O＋H.
(2)核反应：用确定能量的粒子轰击原子核，转变了核的结构，这样的过程叫做核反应．在核反应中，质量数和电荷数守恒.
一、原子核的组成
[要点提炼]
1．原子核中的三个整数
(1)核子数：质子和中子质量差别格外微小，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)：原子核所带电荷总是质子所带电荷的整数倍，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，这个整数叫做原子核的质量数．
2．原子核中的两个等式
(1)核电荷数(Z)＝质子数＝元素的原子序数＝核外电子数．
(2)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，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？
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N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量分别是
Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 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)88 1.41×10－17 C (3)88
针对训练 元素除自然 元素外，还可以通过合成的方法获得新的人造元素，如1996年德国的达姆施特重离子争辩所就合成了一种新的人造元素，它是由Zn撞入一个Pb的原子核，并马上释放出一个中子后而合成的，则该新元素的( )
A．原子序数为112 B．核子数为278
C．原子序数为113 D．中子数为165
答案 AD
二、原子核中质子和中子的比例
[问题设计]
1．一些较轻的原子核如He、O、C、N中质子数和中子数有什么关系？
答案 质子数与中子数大致相等．
2.U、Th中各有多少个中子、多少个质子？较重的原子核中中子数和质子数有什么关系？
答案 U中含有92个质子、146个中子；Th中含有90个质子，144个中子．较重的原子核中中子数大于质子数，而且越重的原子核，两者相差越多．
3．试从核力的特点对上述现象做出解释，并说明原子核能无限地增大吗？
答案 由于核力是短程力，原子核大到确定程度时，相距较远的质子间的核力格外小．较多的质子集聚在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，假如不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，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，所以较重的原子核内中子数较多．
由于核力是短程力，假如连续增大原子核，一些核子间距离会大到其间根本没有核力作用，这时即使再增加中子，形成的核也确定是不稳定的，所以原子核的大小是受限制的．
[要点提炼]
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．
例2 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确定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是格外稳定的
D．对于较重的原子核，由于核力的作用范围是有限的，假如连续增大原子核，形成的核也确定是不稳定的
解析 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，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．因此正确答案选D.
答案 D
三、核反应
[要点提炼]
1．原子核人工转变的两大发觉
(1)1919年卢瑟福发觉质子的核反应：
N＋He→8O＋H
(2)1932年查德威克发觉中子的核反应：
Be＋He→C＋n
2．核反应的条件：用确定能量的粒子，如α粒子、质子、中子甚至用光子去轰击原子核．
3．核反应的实质：以基本粒子(α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，生成新原子核(Y)，并放出某一粒子．
4．核反应遵从的守恒定律：在核反应中，质量数和电荷数守恒．
例3 完成下列各核反应方程，并指出哪个核反应是首次发觉质子和中子的．
(1)B＋He→N＋( )
(2)Be＋( )→C＋n
(3)Al＋( )→Mg＋H
(4)N＋He→O＋( )
(5)Na＋( )→Na＋H
解析 (1)B＋He→N＋n
(2)Be＋He→C＋n
此核反应使查德威克首次发觉了中子．
(3)Al＋n→Mg＋H
(4)N＋He→O＋H
此核反应使卢瑟福首次发觉了质子．
(5)Na＋H→Na＋H
答案 见解析
例4 1993年，中国科学院上海原子核争辩所制得了一种新的铂元素的同位素Pt，制取过程如下：(1)用质子轰击铍靶Be产生快中子；(2)用快中子轰击汞Hg，反应过程可能有两种：①生成Pt，放出氦原子核；②生成Pt，同时放出质子、中子．(3)生成的铂Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核汞Hg.写出上述核反应方程．
答案 (1)Be＋H→B＋n
(2)①Hg＋n→Pt＋He
②Hg＋n→Pt＋2H＋n
(3)Pt→Au＋e；Au→Hg＋e
原子核的组成
与核力
1．对核子结合成原子核的下列说法正确的是( )
A．原子核内的核子间均存在核力
B．原子核内的质子间均存在核力和库仑力
C．稳定原子核的质子数总是与中子数相等
D．对质子数较多的原子核，其中的中子数起到增加核力、维系原子核稳定的作用
答案 D
解析 核力是短程力，只会发生在相邻的核子之间，由此知A、B错误；核力只作用于相邻的核子，随着质子数增加，为使原子核保持稳定，必需靠中子数的增多来抵消库仑力的作用，故C错误，D正确．
2．α粒子轰击氮14核后放出一个质子，转变为氧17核(O)．在这个氧原子核中有( )
A．8个正电子 B．17个电子
C．9个中子 D．8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17－8＝9，答案为C、D.
3．在下列核反应方程中，x代表质子的方程是( )
A.Al＋He→P＋x
B.N＋He→O＋x
C.H＋γ→n＋x
D.H＋x→He＋n
答案 BC
解析 核反应过程中质量数、电荷数守恒．题中所涉及的四个核反应方程分别为：Al＋He→P＋n，N＋He→O＋H，H＋γ→n＋H，H＋H→He＋n.
4．氢有三种同位素，分别是氕H、氘H、氚H，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，由于它们是同位素，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，故中子数不相等，所以A、B选项正确．
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