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第十九章原子核1原子核的组成课前预习导学目标导航学习目标重点难点1.明白放射性和放射性元素的概念。2.能说出原子核的组成,能记住三种射线的特性。3.会正确书写原子核符号。重点:三种射线的性质和原子核的组成。难点:三种射线的性质。预习导引一、天然放射现象1.贝可勒尔的发现铀和含铀的矿物都能发出一种看不见的射线,这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光。物质发射射线的性质称为放射性,具有放射性的元素称为放射性元素。2.玛丽·居里和皮埃尔·居里夫妇的发现他们发现了两种放射性更强的元素,为了纪念她的国家波兰,一种元素命名为钋(Po),另一种元素命名为镭(Ra)。3.天然放射现象自然界中原子序数大于或等于83的元素都能自发地放出射线,这种能自发地发出射线的现象叫做天然放射现象。二、射线到底是什么1.三种射线在射线经过的空间施加磁场,射线分成三束,其中两束在磁场中向不同的方向偏转,说明这两束是带电粒子流,另一束在磁场中不偏转,说明这一束不带电,这三束射线分别叫做α射线、β射线、γ射线。2.三种射线的比较射线种类实质速度贯穿本领电离本领α射线氦核24He达到光速的110差,不能穿透一层纸强β射线电子-10e可达到光速的99%较强,容易穿透黑纸,能穿透几毫米厚的铝板较弱γ射线电磁波;光子光速强,能穿透几厘米厚的铅板很弱预习交流1若在射线经过的空间施加电场(方向与射线的出射方向垂直),射线能分成三束吗?答案:能分成三束,三种射线的带电情况各不相同,它们在电场中受力情况不同,故可偏转为三束。三、原子核的组成1.质子的发现卢瑟福用α粒子轰击氮原子核,发现了质子,质子的实质是氢原子核。2.中子的发现卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了中子的存在。3.原子核的组成原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。4.原子核的电荷数原子核所带的电荷量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。5.原子核的质量数质子和中子的总数目叫做原子核的质量数。6.原子核的符号ZAX,其中X表示元素的符号,A表示核的质量数,Z表示核的电荷数。7.同位素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,它们互称为同位素。预习交流2原子核(除氢核外)只是由带电粒子组成的吗?答案:原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成的。课堂合作探究问题导学一、天然放射性活动与探究11.如图所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图。请简述自动控制的原理。答案:放射线具有穿透本领,如果向前移动的铝板的厚度有变化,则探测器接收到的放射线的强度就会随之变化,将这种变化转变为电信号输入相应的装置,使之自动地控制图中右侧的两个轮间的距离,达到自动控制铝板厚度的目的。2.阴极射线和β射线都是电子流,它们的区别是什么?答案:阴极射线和β射线都是电子流,但它们的来源不同,阴极射线来自于阴极原子的外层电子,β射线是原子核内中子衰变为质子和电子时,电子被放出形成的。迁移与应用1一放射源放射出某种或多种射线,当用一张薄纸放在放射源前面时,射线的强度减为原来的13,而当用1cm厚的铝板放在放射源前面时,射线的强度减小到几乎为零。由此可知,该放射源所放射出的()A.仅是α射线B.仅是β射线C.是α射线和β射线D.是α射线和γ射线答案:C解析:三种射线中,γ射线贯穿本领最强,能穿透几厘米厚的铅板。本题中用1cm厚的铝板即能挡住射线,说明射线中不含γ射线,用薄纸便可挡住部分射线,说明射线中含有贯穿本领较小的α射线,同时有大部分射线穿过薄纸,说明含有β射线。利用三种射线的贯穿能力大小分析问题。三种射线的比较方法1.α射线是α、β、γ三种射线中贯穿本领最弱的一种,它穿不过白纸。2.要知道三种射线的成分、贯穿本领和电离本领。3.要知道α、β、γ三种射线,α、β是实物粒子,γ射线是电磁波谱中的一员。二、原子核的组成活动与探究21.卢瑟福的α粒子散射实验揭开了原子的神秘面纱,他又用α粒子作“子弹”轰击氮原子发现了质子,因此他提出原子核是由质子和中子组成的。那么他是怎么样推测原子核由质子和中子组成的呢?铀235的原子核答案:卢瑟福考虑到电子是原子里带负电的粒子,而原子是中性的,那么原子核必然是由带正电的粒子组成的。这种粒子的特征是怎样的呢?他又想到氢原子是最轻的原子,那么氢原子核也许就是组成一切原子核的更小微粒,它带1个单位正电荷,质量是1个氧单位(一个氧单位是氧原子质量的116),卢瑟福把它叫做“质子”。这就是卢瑟福的质子假说。后来卢瑟福用α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核,结果都发现有一种微粒产生,电荷量是1,质量是1,这样的微粒正好就是质子,这就证明了卢瑟福自己的质子假说是正确的。卢瑟福考虑到原子核如果完全由质子组成,那么某种元素的原子核所带的正电荷,在数值上一定等于那种元素的相对原子质量,因为元素的相对原子质量主要是由原子核决定的,核外电子的质量是微不足道的。但是事实并不是这样,元素的相对原子质量总是比它的核所带的正电荷数大一倍或一倍以上,这说明原子核里除了质子之外,必然还有一种质量和质子相仿,但却不带电的粒子存在。所以在1920年,他提出了中子假说:原子核里存在一种“中子”微粒,它不带电,质量是1个氧单位。这就预言了中子的存在。2.一个铅原子质量数为207,其核外电子有多少个?中子数又有多少个?答案:在元素周期表中查到铅的原子序数为82,即一个铅原子中有82个质子,由于原子是电中性的,则核外电子数为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207-82=125个。迁移与应用2一个原子核为83210Bi,关于这个原子核,下列说法中正确的是()A.核外有83个电子,核内有127个质子B.核外有83个电子,核内有83个质子C.核内有83个质子,127个中子D.核内有210个核子答案:CD解析:根据原子核的表示方法得质子数为83,质量数为210,故中子数为210-83=127,而质子和中子统称核子,故核子数为210,因此选项C、D正确。由于不知道原子的电性,就不能判断核外电子数,故选项A、B错误。1.质子数、中子数、核电荷数、原子序数、核外电子数、质量数存在着定量关系,即质子数=核电荷数=原子序数=核外电子数,质量数=质子数+中子数,解题时要注意应用。2.原子核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,同种元素质子数一定相同,但中子数不一定相同,这样的原子核互称同位素。3.原子核的电荷数不是它所带的电荷量,质量数也不是它的质量。当堂检测1.最早发现天然放射现象的科学家为()A.卢瑟福B.贝可勒尔C.爱因斯坦D.查德威克答案:B解析:卢瑟福发现质子,查德威克发现中子,爱因斯坦发现了光电效应,贝可勒尔发现天然放射现象,故选项B正确,选项A、C、D错误。2.已知88228Ra是88226Ra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答案:AC解析:同位素是同一种元素,故质子数相同,但中子数不同。3.在天然放射性物质附近放置一带电体,带电体所带的电荷很快消失的根本原因是()A.γ射线的贯穿作用B.α射线的电离作用C.β射线的贯穿作用D.β射线的中和作用答案:B解析:由于α粒子电离作用较强,能使空气分子电离,电离产生的电荷会与带电体上的电荷中和,所以选项B正确。4.下面关于β射线的说法正确的是()A.它是高速电子流B.β粒子是放射出来的原子内层电子C.β粒子是从原子核中放射出来的D.它的电离作用比较弱,但它的穿透能力很强,能穿透几厘米厚的铅板答案:AC解析:β射线是高速的电子流,它是原子核内部放射出来的,电离作用较弱,穿透能力较强,能穿透几毫米的铝板,故选项A、C正确。5.如图中P为放在匀强电场中的天然放射源,其放出的射线在电场的作用下分成a、b、c三束,以下判断正确的是()A.a为α射线、b为β射线B.a为β射线、b为γ射线C.b为γ射线、c为α射线D.b为α射线、c为γ射线答案:BC解析:由于γ射线不带电,所以在电场中不偏转,所以b为γ射线;由α射线为氦核流,带正电,在图示电场中受电场力向右,则应向右偏,故c为α射线,同理a为β射线,故选项B、C正确。