第1节原子核结构[先填空]1．质子的发现(1)实验：为探测原子核的结构，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现了质子．(2)结论：质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)卢瑟福的预想卢瑟福发现质子后，预想核内还有一种不带电的中性粒子，并给这种“粒子”起名为中子．(2)中子的发现是许多科学家研究的结晶．①1930年，用钋发出的α射线轰击铍时，会产生一种不受电场和磁场影响、穿透能力很强的射线．②1932年，约里奥·居里夫妇用这种射线轰击石蜡，能从石蜡中打出质子．③1932年，查德威克对云室中这种射线进行研究，发现这种射线是一种不带电、质量接近质子的粒子流，即为中子．[再判断]1．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了质子．(×)2．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在．(√)3．玻尔在实验中发现了中子．(×)[后思考]卢瑟福是如何证明α粒子轰击氮原子核产生的新核是质子的？【提示】卢瑟福把这种粒子分别引进电场和磁场，根据该粒子在电场和磁场中的偏转，测出了其质量和电量，确定它就是氢原子核，又叫质子．[核心点击]1．质子的发现(1)实验背景电子的发现使人们认识到，原子不再是构成物质的基本单位，进一步研究发现，原子的中心有一个原子核，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部的质量．原子核的结构如何？1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验．(2)实验装置(如图3­1­1所示)图3­1­1T进气孔、A放射源、F铝箔、S荧光屏、M显微镜，C真空容器．(3)实验过程容器C里放有放射性物质A，从A放射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收，而不能透过．在F的后面放一荧光屏S，M是显微镜，通过M可以观察到S是否有闪光．(4)实验现象开始，S上无闪光(因为α粒子没有穿过铝箔)．打开进气孔T的阀门，通入氮气，可以观察到S上有闪光．(5)实验分析容器C中通入氮气后，用显微镜观察到荧光屏上有闪光，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．(6)新粒子性质研究①把这种粒子引进电磁场中，根据它在电磁场中的偏转，测出了它的质量和电量，进而确定它就是氢原子核，又叫质子．用符号表示为11H或11p.②人们用同样的办法从其他元素的原子核中也轰击出了质子．(7)实验结论质子是原子核的组成部分．2．中子的发现(1)科学家在1930年利用Po放出的α射线轰击铍原子核时，产生了一种看不见的贯穿能力很强、不受电场和磁场影响的射线．(2)1932年，约里奥·居里夫妇发现如果用来自铍的射线去轰击石蜡，能从石蜡中打出质子，如图3­1­2所示．图3­1­2(3)1932年，查德威克进一步研究这种射线时发现，这种射线是一种不带电的、质量接近质子的粒子流，即是卢瑟福猜想的中子．(4)结论：中子是原子核的组成部分．1．卢瑟福发现质子后，预想到原子核中还有中子的存在，其判断依据与下列事实不相符的是( )A．电子数与质子数相等B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些D．质子和中子的质量几乎相等E．原子核中存在不带电且质量与质子相近的中性粒子【解析】卢瑟福发现原子核的核电荷数与原子核的质量数不相等，大约是原子核质量数的一半或少一些，因此预想到在原子核内还存在有质量而不带电的中性粒子，即中子，故不符合事实的是A、B、D.【答案】ABD2．如图3­1­3所示为查德威克研究原子核内部结构的实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放出α射线轰击铍时会产生粒子流a，用粒子流a轰击石蜡后会打出粒子流b，则粒子流a为________，粒子流b为________．图3­1­3【解析】不可见的粒子轰击石蜡时打出的应是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见粒子应该是中子，故a为中子，b为质子．【答案】中子质子3．1919年卢瑟福通过如图3­1­4所示的实验装置，第一次完成了原子核的人工转变，并由此发现了质子．图中A为放射源发出的________粒子，B为________气．写出该实验的核反应方程：__________________________.【导学号：18850039】图3­1­4【解析】题图为α粒子轰击氮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＋14 7N→17 8O＋11H.【答案】α氮42He＋14 7N→17 8O＋11H(1)卢瑟福通过原子核的人工转变发现了质子并预言了中子的存在．(2)查德威克首先从实验中发现了中子，证实了卢瑟福的预言．(3)在卢瑟福发现质子的实验装置中，穿过铝箔到达荧光屏的不可能是放射源放出的α粒子．[先填空]1．原子核的组成(1)组成：原子核由质子和中子组成，并将质子和中子统称为核子．(2)原子核的符号：A Z X，其中X为元素符号；A表示原子核的质量数，Z表示核电荷数．(3)两个基本关系：①核电荷数＝质子数＝原子序数．②质量数＝质子数＋中子数＝核子数．2．同位素具有相同质子数、不同中子数的原子，如氢的三种同位素11H、21H、31H.3．核反应与核反应方程(1)核反应：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．(2)核反应方程：用原子核符号描述核反应过程的式子．(3)核反应规律：在核反应中，质量数和核电荷数守恒．[再判断]1．原子核内只有质子而没有中子．(×)2．同位素具有相同的物理、化学性质．(×)3．核反应方程只要满足质量数、电荷数守恒可以随便写．(×)[后思考]铅的原子序数为82，一个铅原子质量数为207，其核外电子有多少个？中子数又是多少？【提示】 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，质子与电子电性相反、电量相同，故核外电子数与核内质子数相同为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)．[核心点击]1．原子核的大小和组成原子核⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧半径：10－15m ～10－14m组成⎩⎪⎨⎪⎧质子：电量e ＝＋1.6×10－19C质量m p ＝1.672 623 1×10－27kg 中子：电量e ＝0质量m n＝1.674 928 6×10－27kg同位素：质子数相同中子数不同的原子2．对核子数、电荷数、质量数的理解(1)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．(2)电荷数(Z )：原子核所带的电荷等于质子电荷的整数倍，通常用这个数表示原子核的电荷量，叫作原子核的电荷数．(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，这个倍数叫作原子核的质量数．3．同位素：原子核内的质子数决定了核外电子的数目，进而也决定了元素的化学性质，同种元素的质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同，所以它们的物理性质不同．把具有相同质子数、不同中子数的原子互称为同位素．4．已知22888Ra 是22688Ra 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 E ．它们具有相同的核外电子数和相同的化学性质【解析】原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这两种镭的同位素核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因为它们的核外电子数相同，所以它们的化学性质也相同．故正确答案为A、C、E.【答案】ACE5．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、中子的( )A.10 5B＋42He→13 7N＋( )B.94Be＋( )→12 6C＋10nC.2713Al＋( )→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋( )E.238 92U→234 90Th＋( )F.2311Na＋( )→2411Na＋11H【解析】 A.10 5B＋42He→13 7N＋10nB.94Be＋42He→12 6C＋10n此核反应使查德威克首次发现了中子C.2713Al＋10n→2712Mg＋11HD.14 7N＋42He→17 8O＋11H此核反应使卢瑟福首次发现了质子E.238 92U→234 90Th＋42HeF.2311Na＋21H→2411Na＋11H【答案】见解析6．已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：(1)镭核中有多少个质子？多少个中子？(2)镭核所带的电荷量是多少？(3)呈中性的镭原子，核外有多少个电子？【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)镭核所带电荷量：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)1.41×10－17 C (3)88原子核的“数”与“量”辨析技巧(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，也与元素的原子量不同．原子核内质子和中子的总数叫作核的质量数，原子核的质量等于质子和中子的质量的总和．。