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1、,第2讲 原子结构 原子核,【思维驱动】 已知金属钾的逸出功为2.22 eV， 氢原子的能级如图13-2-1所示， 一群处在n3能级的氢原子向低能级跃迁时，能够从金属钾的表面打出光电子的光波共有 ( ) A一种 B两种 C三种 D四种,氢原子光谱 氢原子的能级结构、能级公式 (考纲要求),图13-2-1,解析 要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处在n3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向1能级、2能级向1能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选B. 答案 B,【知识存盘】 一、原子的核式结构 1电子的发现：英国物理学家 发现了电子 2粒子散射实验：1909
2、1911年，英国物理学家 和他的助手进行了用粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿 方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90，也就是说它们几乎被“撞”了回来,汤姆孙,卢瑟福,原来,3原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的 和几乎全部 都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转 二、氢原子光谱及能级 1光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的 (频率)和强度分布的记录，即光谱 (2)光谱分类 有些光谱是一条条的 ，这样的光谱叫做线状谱 有的光谱是连在一起的 ，这样的光谱叫做连续谱,正电荷,质量,波长,亮线,光带,2
3、玻尔理论 (1)定态：原子只能处于一系列 的能量状态中，在这些能量状态中原子是 的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h .(h是普朗克常量，h6.631034 Js) (3)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 的，因此电子的可能轨道也是 的,不连续,稳定,EmEn,不连续,不连续,3氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图13-2-2所示,图13-2-2,原子物理知识结构,原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半 衰期 放射性同
4、位素 (考纲要求),解析 衰变释放出电子e，根据质量数守恒和电荷数守恒可进一步确定选项B正确 答案 B,【知识存盘】 1原子核的组成：原子核是由 和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的 .,质子,质子数,2天然放射现象 (1)天然放射现象 元素 地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现天然放射现象的发现，说明 具有复杂的结构 (2)放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫 .具有放射性的元素叫 元素 (3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是 、 、 ,自发,原子核,放射性,放射性,射线,射线,射线,(4)放射性同位素的应用与防护 放射性同位素：有 放射性同位素和 放射性同
5、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、作 等 防护：防止放射性对人体组织的伤害,天然,人工,示踪原子,原子,核,原子核,半数,物,理,化学状态,1天然放射及特点,原子核衰变过程，电荷数、质量数守恒.,2.人造放射性同位素的优点 (1)放射强度容易控制； (2)可以制成各种所需的形状； (3)半衰期很短，废料容易处理,【思维驱动】 (2010北京卷，15)太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少太阳每秒钟辐射出的能量约为41026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近( ) A1036 kg B1018 kg C1013 kg D109 kg,核力
6、、结合能、质量亏损 (考纲要求),【知识存盘】 1核力 核子间的作用力核力是 强引力，作用范围在1.51015 m之内，只在 的核子间发生作用 2核能 结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的 能，亦称核能,短程,相邻,核子,结合,3质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E ，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小m，这就是质量亏损由质量亏损可求出释放的核能E .,mc2,mc2,裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 核反应方程 (考纲要求),解析 核反应类型分四种，方程特点各有不同，衰变方程的左边只有一个原子核，右边出现或粒子聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原
7、子核裂变方程的左边是重核与中子反应，右边是中等原子核人工核转变方程的左边是氦核与常见元素的原子核反应，右边也是常见元素的原子核，由此可知B、D两选项正确 答案 BD,大于,等于,3,质量较大,热,核反应,2核反应的四种类型,【思维驱动】 (2011上海卷，7)在存放放射性元素时，若把放射性元素置于大量水中；密封于铅盒中；与轻核元素结合成化合物则 ( ) A措施可减缓放射性元素衰变 B措施可减缓放射性元素衰变 C措施可减缓放射性元素衰变 D上述措施均无法减缓放射性元素衰变 解析 放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确 答案 D,射线的危害和防护 (
8、考纲要求),【知识存盘】,考点一 能级跃迁问题 【典例1】 (2012江苏，12C)如图13-2-3 所示是某原子的能级图，a、b、c为原子 跃迁所发出的三种波长的光在下列该 原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 ( ),图13-2-3,【变式跟踪1】 图13-2-5所示为氢原子 的四个能级，其中E1为基态，若氢原 子A处于激发态E2，氢原子B处于激发 态E3，则下列说法正确的是( ) A原子A可能辐射出3种频率的光子 B原子B可能辐射出3种频率的光子 C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4 D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4,图13-2-5,解析
9、 原子A从激发态E2跃迁到E1，只辐射一种频率的光子，A错原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子，B对由原子能级跃迁理论可知，原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3，但不能跃迁到E4，C错A原子发出的光子能量EE2E1大于E4E3，故原子B不可能跃迁到能级E4，D错 答案 B,借题发挥 能级跃迁的规律 如图13-2-4所示 1定态间的跃迁满足能级差 n小n大吸收能量 hEn大En小 n大n小放出能量 hEn大En小,图13-2-4,2电离态与电离能 电离态：n，E0 基态电离态：E吸0(13.6 eV)13.6 eV电离能 n2电离态：E吸0E23.4 e
10、V 3如吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还携带动能 4如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光谱线条数的,解析 衰变过程中原子核的质量数守恒，但是会出现质量亏损，则选项A错误；给钍加热，钍的半衰期不变，故选项C错误 答案 BD,借题发挥 衰变规律及实质,备课札记,借题发挥 核反应方程的书写 1核反应过程一般都不是可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接 2核反应的生成物一定要以实验为基础，不能只依据两个守恒规律凭空杜撰出生成物来写核反应方程 3核反应遵循质量数守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)且释放出核能 4核反应遵循电荷数守恒
11、,备课札记,解析 (1)根据质量数、电荷数守恒，得X核的质量数为2392354，核电核数为94922，故“X”核为氦核，符号为He. (2)钚核衰变过程中的质量亏损m239.052 2 u235.043 9 u4.002 6 u0.005 7 u，根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能量E0.005 7931 MeV5.31 MeV.,【变式跟踪4】 已知氦原子的质量为MHe u，电子的质量为me u，质子的质量为mp u，中子的质量为mn u，u为原子质量单位，且由爱因斯坦质能方程Emc2可知：1 u对应于931.5 MeV的能量，若取光速c3108 m/s，则两个质子和两个中子聚变成
12、一个氦核，释放的能量为( ) A2(mpmn)MHe931.5 MeV B2(mpmnme)MHe931.5 MeV C2(mpmnme)MHec2 J D2(mpmn)MHec2 J,借题发挥 解有关核能问题的方法 1根据质量亏损计算：Emc2及1 u相当于931.5 MeV.,2根据能量守恒和动量守恒计算 3在计算具有宏观质量的物质中所有原子核发生核反应所释放能量时用阿伏加德罗常数来计算核能,备课札记,一、能级跃迁问题 1(2012四川卷，17)如图13-2-6所示为氢 原子能级示意图的一部分，则氢原子( ) A从n4能级跃迁到n3能级比从n3 能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长 B从
13、n5能级跃迁到n1能级比从n5能级跃迁到n4能级辐射出电磁波的速度大 C处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量,图13-2-6,解析 因为E4E30.66 eVE3E21.89 eV，根据c和hEnEm得从n4能级跃迁到n3能级比从n3能级跃迁到n2能级辐射出电磁波的波长长，选项A正确；电磁波在真空中的传播速度都相等，与光子的频率无关，选项B错误；氢原子的核外电子处于不同能级时在各处出现的概率是不同的，能级越低，在靠近原子核较近的地方出现的频率越大，选项C错误；氢原子从高能级跃迁到低能级时，是氢原子核外的电子从高能级跃迁到了低能级向
14、外放出能量，选项D错误 答案 A,二、对原子结构的考查 3(2013福建质检)如图13-2-7所示是卢瑟福的粒子散射实验装置，在一个小铅盒里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法正确的是 ( ),图13-2-7,A该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据 B该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 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 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 答案 A,5(2013吉林一模)据央视报道，中科院 等离子体物理研究所经过八年的艰苦努力， 终于率先建成了世界上第一个全超导的托克 马克试验装置并调试成功，这种装置被称 为“人造太阳”(如图13-2-8所示)，它能够承 受上亿摄氏度高温且能够控制等离子态的核子发生聚变并稳定持续地输出能量，就像太阳一样为人类提供无限清洁的能源在下列核反应方程中有可能是该装置内部所进行的核反应的是 ( ),图13-2-8,解析 A项是发现质子的核反应方程，C项是铀238的衰变方
