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4．1原子核结构探秘核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4．1课标定位课标定位学习目标：1.了解质子和中子的发现．2．知道原子核是由质子和中子组成的，知道原子序数、核电荷数、质量数之间的关系．3．掌握原子核反应方程式，并体会守恒定律在核反应中的应用．重点难点：原子核的组成；核反应方程式．课前自主学案一、“点金术”梦想成真卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发生了核反应，释放出了___核．人们对多种物质进行了类似的实验，发现硼、氟、钠、铝、磷等原子核在受到α粒子轰击后也会射出___核．人们把氢核叫做____，并认为质子是原子核的组成部分．氢氢质子二、发现中子的艰难历程卢瑟福预言了中子的存在，居里夫妇的女儿、女婿约里奥·居里夫妇利用α粒子轰击铍时，发现了一种穿透力极强的射线，他们误认为是一种γ射线，与中子的发现失之交臂．卢瑟福的学生查德威克对约里奥·居里夫妇的实验进行了更仔细的研究，发现这种射线在磁场中______偏转，不带电，又测定了它的速度不到____的十分之一，排除了γ射线，还测定了它的质量跟氢核差不多，查德威克在实验中发现，从各种元素的原子核里都能打出这种粒子，可见它就是卢瑟福所预言的中子——原子核的又一组成部分．不发生光速三、原子核的组成1．原子核的组成原子核由__________组成，质子和中子统称为____．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________；而质子和中子的总数目叫做原子核的______．质子和中子核子核电荷数质量数2．同位素具有相同______和不同______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．质子数中子数四、核反应方程1．核反应方程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．发现质子的方程42He＋147N―→178O＋11H3．发现中子的方程42He＋94Be―→126C＋10n思考感悟卢瑟福依据什么猜想原子核中存在着中子？提示：元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或更少一些．核心要点突破一、原子核及人类对其结构认识的历程1．原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．同位素原子核内质子和中子的个数并不相同．(1)原子核中的三个整数核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数．电荷数(Z)：原子核所带的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．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，而一个质子与一个中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．(2)原子核中的两个等式核电荷数＝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．2．对原子核结构的认识历程(1)卢瑟福发现质子1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷量与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子(p)，后来人们又从其他原子核中打出了质子，故确定质子是原子核的组成部分．(2)卢瑟福预言中子的存在1920年卢瑟福提出了一种大胆的猜想：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．(3)查德威克发现中子1932年查德威克验证了他的老师卢瑟福12年前的预言，原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子，并把它叫做中子(n)．特别提醒：元素的化学性质是由原子核外面的电子数决定的，所以同位素具有相同的化学性质，但其物理性质一般是不同的．即时应用(即时突破，小试牛刀)1．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．它们的中子数相等解析：选AB.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．二、核反应方程1．核反应利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应．在核反应过程中，所放出或吸收的能量叫做反应能．2．核反应方程的书写原则(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，原子核符号是在元素左上角写明质量数，左下角写明电荷数．由于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，反应物写在箭头的左边，生成物写在箭头的右边；(2)书写核反应方程时，遵守电荷数守恒、质量数守恒．特别提醒：(1)书写核反应方程的依据是客观实验，因此不能认为只要配平质量数和电荷数，就可杜撰核反应方程式．(2)在书写过程中可利用质量数守恒和电荷数守恒来检查，核反应方程式书写的正确性．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．1919年卢瑟福通过如图4－1－1所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现________．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．完成该实验的核反应方程：________＋________→178O＋________.图4－1－1解析：图示为α粒子轰击N原子核生成质子的实验装置，放射源A发出的是α粒子，B为氮气，其核反应方程为：42He＋147N→178O＋11H答案：质子α氮42He147N11H课堂互动讲练原子核的组成已知镭的原子序数是88，原子核质量数是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？(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？例1【思路点拨】原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的，原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．【精讲精析】(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，故核外电子数为88.【答案】(1)88138(2)1.41×10－17C(3)88【易误警示】电荷数误认为是原子核的电荷量．质量数误认为是原子核的质量．核反应方程在下列4个核反应方程中，x表示质子的是()A.3015P―→3014Si＋xB.23892U―→23490Th＋xC.2713Al＋10n―→2712Mg＋xD.2713Al＋42He―→3015P＋x例2【思路点拨】首先由核反应中电荷数和质量数守恒判断未知粒子的核电荷数及质量数，然后正确写出粒子的符号，并正确标出其质量数与核电荷数．【答案】C【自主解答】在核反应中，质量数和电荷数守恒，由此可知，3015P→3014Si＋01e，23892U→23490Th＋42He，2713Al＋10n→2712Mg＋11H，2713Al＋42He→3015P＋10n，综上知C对．变式训练一个原子核X，用一个中子轰击它后，生成Y核并放出一个质子，写出核反应方程．对于原子核X，原子序数是多少？核内有多少个质子？多少个中子？核外有多少个电子？解析：核反应方程为：ab＋1X＋10n→11H＋abY.所以这个原子核X的：原子序数＝质子数＝核外电子数＝b＋1.由于核子数＝质量数＝中子数＋质子数＝a，故中子数＝核子数－质子数＝a－(b＋1)．答案：ab＋1X＋10n→11H＋abYb＋1b＋1a－(b＋1)b＋1