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1、. . . 第68课时原子结构与原子核(双基落实课)命题者说本课时主要包括原子的核式结构、原子的跃迁、氢原子光谱、原子核的衰变、核反应方程的书写、核能的计算等。高考对本课时知识点的考查一般为单独命题，有时会把原子核的衰变和动量结合进行综合命题。对本课时的学习，应侧重理解和识记。一、原子的核式结构1.电子的发现英国物理学家汤姆在研究阴极射线时发现了电子，提出了原子的“枣糕模型”。2粒子散射实验(1)粒子散射实验装置(2)粒子散射实验的结果：绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数粒子甚至被“撞了回来”。3原子的核式结构模型(1)粒子散射实验结果
2、分析核外电子不会使粒子的速度发生明显改变。汤姆模型不能解释粒子的大角度散射。绝大多数粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数粒子发生较大角度偏转，反映了原子部集中存在着对粒子有斥力的正电荷；极少数粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别粒子正对着质量比粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用。(2)原子的核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。(3)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。小题练通1(2013高考)在卢
3、瑟福粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是()解析：选C粒子与原子核均带正电荷，所以粒子受到原子核的作用力为斥力，据此可排除选项A、D；粒子不可能先受到吸引力，再受到排斥力，B错误。2(2016高考)卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析，提出了原子部存在()A电子B中子C质子 D原子核解析：选D卢瑟福在粒子散射实验中观察到绝大多数粒子穿过金箔后几乎不改变运动方向，只有极少数的粒子发生了大角度的偏转，说明在原子的中央存在一个体积很小的带正电的物质，将其称为原子核。故选项D正确。3如图是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里
4、放有少量的放射性元素钋，它发出的粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线，射到金箔上，最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说确的是()A该实验是卢瑟立原子核式结构模型的重要依据B该实验证实了汤姆原子模型的正确性C粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D绝大多数的粒子发生大角度偏转解析：选A卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核式结构模型，选项A正确，B错误；电子质量太小，对粒子的影响不大，选项C错误；绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原方向前进，D错误。二、能级跃迁1.氢原子光谱(1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。(2)光谱分类 (
5、3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式R(n3,4,5，R是里德伯常量，R1.10107 m1)。(4)光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高。在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。2氢原子的能级结构、能级公式(1)玻尔理论定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。跃迁：电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hEmEn。(h是普朗克常量，h6.631034 Js)
6、轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。(2)几个概念能级：在玻尔理论中，原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值，叫做能级。基态：原子能量最低的状态。激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他的状态。量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。(3)氢原子的能级公式：EnE1(n1,2,3，)，其中E1为基态能量，其数值为E113.6 eV。(4)氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1 0.531010 m。3氢原子的能级图能级图如图所示小题练通1.
7、 (2016高考)处于n3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有()A1种 B2种C3种 D4种解析：选C大量氢原子从n3能级向低能级跃迁时，能级跃迁图如图所示，有3种跃迁情况，故辐射光的频率有3种，选项C正确。2氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为1，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为2，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()A吸收光子的能量为h1h2B辐射光子的能量为h1h2C吸收光子的能量为h2h1D辐射光子的能量为h2h1解析：选D氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光，说明能级m高于能级n，而从能级n跃迁到能级k时吸收紫光，说明能级k也比能级n高
8、，而紫光的频率2大于红光的频率1，所以h2h1，因此能级k比能级m高，所以若氢原子从能级k跃迁到能级m，应辐射光子，且光子能量应为h2h1。故选项D正确。3(多选)(2014高考)氢原子能级图如图，当氢原子从n3跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为656 nm。以下判断正确的是()A氢原子从n2跃迁到n1的能级时，辐射光的波长大于656 nmB用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁到n2的能级C一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线D用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃迁到n3的能级解析：选CD根据氢原子的能级图和能级跃迁规律，当氢原子从n2能级跃迁到
9、n1的能级时，辐射光的波长一定小于656 nm，因此A选项错误；根据发生跃迁只能吸收和辐射一定频率的光子，可知B选项错误，D选项正确；一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时可以产生3种频率的光子，所以C选项正确。解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项(1)能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的。(2)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hEmEn求得，若求波长可由公式c求得。(3)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n1。(4)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：用数学中的组合知识求解：NCn2。利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然
10、后相加。三、原子核的衰变规律1.原子核的组成(1)原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。质子带正电，中子不带电。(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)X元素的原子核的符号为ZAX，其中A表示质量数，Z表示核电荷数。2天然放射现象(1)天然放射现象放射性元素自发地发出射线的现象，首先由贝可勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。(2)三种射线构成符号电荷量质量电离能力贯穿本领射线氦核24He2e4 u最强最弱射线电子10ee较强较强射线光子00最弱最强(3)放射性同位素的应用与防护放射性同位素：有天然放射性同位素
11、和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。防护：防止放射性对人体组织的伤害。3原子核的衰变、半衰期(1)原子核的衰变定义：原子核放出粒子或粒子，变成另一种原子核。三类衰变衰变：XYHe，典型方程：UThHe衰变：XYe，典型方程：ThPae衰变：当放射性物质连续发生衰变时，原子核中有的发生衰变，有的发生衰变，同时伴随着辐射。(2)半衰期定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。影响因素：放射性元素衰变的快慢是由核部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。公式：N余N原，m余m原(t表示衰变时间，表示半衰期)小题练通1(
12、2016高考) 放射性元素A经过2次衰变和1次衰变后生成一新元素B，则元素B在元素周期表中的位置较元素A的位置向前移动了()A1位 B2位C3位 D4位解析：选C粒子是He，粒子是e，因此发生一次衰变电荷数减少2，发生一次衰变电荷数增加1，据题意，电荷数变化为：2213，所以新元素在元素周期表中的位置向前移动了3位。故选项C正确。2(多选)(2014全国卷)关于天然放射性，下列说确的是()A所有元素都可能发生衰变B放射性元素的半衰期与外界的温度无关C放射性元素与别的元素形成化合物时仍具有放射性D、和三种射线中，射线的穿透能力最强E一个原子核在一次衰变中可同时放出、和三种射线解析：选BCD并不是
13、所有的元素都可能发生衰变，原子序数越大，越易发生，A错误；放射性元素的半衰期与元素本身部结构有关，与外界的温度无关，B正确；放射性元素无论单质还是化合物都具有放射性， C正确；在、射线中，射线的穿透能力最强，D正确；一个原子核在一次衰变过程中，可以是衰变或衰变，同时伴随射线放出，E错误。3(2015高考)实验观察到，静止在匀强磁场中A点的原子核发生衰变，衰变产生的新核与电子恰在纸面做匀速圆周运动，运动方向和轨迹示意图如图，则()A轨迹1是电子的，磁场方向垂直纸面向外B轨迹2是电子的，磁场方向垂直纸面向外C轨迹1是新核的，磁场方向垂直纸面向里D轨迹2是新核的，磁场方向垂直纸面向里解析：选D根据动
14、量守恒定律，原子核发生衰变后产生的新核与电子的动量大小相等，设为p。根据qvB，得轨道半径r，故电子的轨迹半径较大，即轨迹1是电子的，轨迹2是新核的。根据左手定则，可知磁场方向垂直纸面向里。选项D正确。4(1)(多选)Th(钍)经过一系列衰变和衰变，变成Pb(铅)。以下说法中正确的是()A铅核比钍核少8个质子B铅核比钍核少16个中子C共经过4次衰变和6次衰变D共经过6次衰变和4次衰变(2)约里奥居里夫妇因发现人工放射性元素而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他们发现的放射性元素P衰变成Si的同时放出另一种粒子，这种粒子是_。P是P的同位素，被广泛应用于生物示踪技术，1 mg P随时间衰变的关系如图所示，请估算4 mg的P经多少天的衰变后还剩0.25 mg?解析：(1)设衰变次数为x，衰变次数为y，由质量数守恒和电荷数守恒得2322084x9
