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1、专题 37 原子结构原子核教学目标： 1了解氢原子光谱，了解氢原子的能级结构、能级公式2了解原子核的组成、放射性、原子核衰变、半衰期，放射性同位素3了解核力、核反应方程，结合能、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆。本讲重点： 原子核的人工转变、原子核的 组成及核能的开发与利用本讲难点： 1原子核的组成和核能2原子核的人工转变、原子核的组成及核能考点点拨： 1原子结构、氢原子能级2原子核的组成3核能第一课时一、考点扫描4氢原子能级及氢光谱（ 1）氢原子能级：（ 2）氢光谱在氢光谱中， n=2，3，4，5，向 n=1 跃迁发光形成赖曼线系； n=3，4，5，6 向 n=2 跃进迁发光形成马尔末线系；
2、n=4，5，6，7向 n=3 跃迁发光形成帕邢线系； n=5，6，7，8向 n=4 跃迁发光形成布喇开线系，其中只有马尔末线生活费的前 4 条谱线 落在可见光区域内。5天然放射现象（ 1）天然放射现象中三种射线及其物质微粒的有关特性的比较。nE /eV04-0.8533-1.51E22-3.4E1E31-13.6氢原子的能级图射线射线射线射线物质微粒氦核 24 He电子 10 e光子带电情况带正电（ 2e）带负电（ - e）不带电速度约为 1 c接近 c10贯穿本领小（空气中飞行几厘米）中（穿透几毫米铝板）大（穿透几厘米铅板）电离作用强次弱三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情
3、况比较：6半衰期（1）定义：放射性元素的原子核有_ _发生衰变所需要的时间。（2）意义：反映了核衰变过程的统计快慢程度。（3）特征：只由核本身的因素所决定，而与原子所处的 _状态或 _状态无 关。（4）理解： N0（大量）个某种放射性元素的核，经过时间t 后剩下的这种核的个数为11TT，衰变了一N N 0。常见错误是： N（大量）个放射性元素的核，经过一个半衰期20半，再经过一个半衰期T，全部衰变完。第二种错误是：若有10 个放射性元素的核，经过一个半衰期 T，将衰变5 个。事实上， 而对于少量的核（如10 个），是无法确定其衰变所需要的时间的。7原子核的人工转变和原子核的组成用高速运动的粒子
4、去轰击原子核，是揭开原子核内部奥秘的要本方法。轰击结果产生了另一种新核，其核反应方程的一般形式为ZA Xx ZAY y,8核能（ 1）核反应中放出的能叫 _。（ 2）质量亏损：核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做 _ 。（二）重难点阐释1 粒子散射的简单解释。首先， 由于质量的悬殊便可判定，粒子的偏转不会是因为电子的影响，而只能是因为原子中除电子外的带正电的物质的作用而引起的；其次，原子中除电子外的带正电的物质不应是均匀分布的（否则对所有的粒子来说散射情况应该是一样的），而“绝大多数” “少数”和“极少数”粒子的行为的差异，充分地说明这部分带正电的
5、物质只能高度地集中在在一个很小的区域内；再次，从这三部分行为不同的粒子数量的差别的统计，不难理解卢瑟福为什么能估算出这个区域的直径约为10-15 m。2玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。3从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大
6、于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态， 可以吸收 E 13.6eV 的任何光子， 所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。二、高考要点精析（一）原子结构、氢原子能级考点点拨氢原子从一个能级向另一个能级跃迁时， 要吸收或放出光子， 吸收或放出的光子能量等于两个能级的差值。【例 1】用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为1、2、3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：h； h； h（ +）； h1312（ 1+ 2+ 3）以上表示式中A只有正确B只 有正确C只有
7、正确D只有正确31解析：该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，说明这时氢原2子处于第三能级。根据玻尔理论应该有h 3=E3- E 1， h 1=E3- E2， h 3 22= 2-1，可见3=h1+h2=h（ 1+ 2），所以照射光子能量可以1EEh表示为或，答案选C。考点精炼1卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）A原子的中心有个核，叫做原子核B原子的正电荷均匀分布在整个原子中C原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D带负电的电子在校外绕着核旋转2原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某条件下，铬原子的 n=2 能级上的电子跃迁到n=1 能级上时并不发射光
8、子，而是将相应的能量转交给n=4能级上的电子， 使之脱离原子， 这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电子叫做俄歇电子， 已知铬原子的能级公式可简化表示为EnA=n2 ，式中 n=1,2,3, 表示不同能级，A是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是（）A 3A/16B 7A/16C 11A/16D 13A/16（二）原子核的组成考点点拨天然放射现象说明原子核具有复杂结构。要了解三种天然放射线的特性及其物质微粒的构成，了解衰变方程和半衰期的概念。卢瑟福首先做了用粒子轰击氮原子核的实验。反应方程式147 N 142He178O 11H ，发现质子。 1930 年查德威克发现中子，核反应方程49
9、 Be 24He126 C 01n ，发现中子。原子核是由质子和中子组成的。【例 4】 关于放射性同位素应用的下列说法中正确的有A放射线改变了布料的性质使其不再因摩擦而生电，因此达到消除有害静电的目的B利用 射线的贯穿性可以为金属探伤，也能进行人体的透视C用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定是成为更优秀的品种D用 射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常组织造成太大的危害解析： 利用放射线消除有害静电是利用放射线的电离性，使空气分子电离成为导体，将静电泄出。 射线对人体细胞伤害太大，不能用来进行人体透视。作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的， 还要经过筛选才能培育出
10、优秀品种。用 射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量。本题选D。考点精炼3近年来科学家在超重元素的探测方面取得了重大进展。科学家们在观察某两个重离子结合成超重元素的反应时，发现所生成的超重元素的核ZA X 经过 6 次 衰变后成为100253 Fm，由此可以判定该超重元素的原子序数和质量数依次是A.124 ， 259B.124， 265C.112， 265D.112， 2774完成下列核反应方程，并指出其中哪个是发现质子的核反应方程，哪个是发现中子的核反应方程。 147 N+01 n 146 C+_ 147 N+24 He 178 O+_ 105 B+01 n _+ 24He
11、 49 Be+ 24 He _+ 01 n 5626 Fe+ 21 H 5727 Co+_第二课时（三）核能考点点拨计算核能的依据是爱因斯坦的质能联系方程。2E= mc。1 原子质量单位的质量跟931MeV的能量相对应。凡是释放核能的核反应都有质量亏损。重核裂变和轻核聚变都会释放核能。【例 6 】一个氢原子的质量为1.6736 10-27 kg，一个锂原子的质量为11.6505 10-27 kg，一个氦原子的质量为6.6467 10-27 kg。一个锂核受到一个质子轰击变为2 个 粒子， 写出核反应方程， 并计算该反应释放的核能是多少？1mg锂原子发生这样的反应共释放多少核能？解析： 1 H+7 Li2 4He反应前一个氢原子和一个锂原子共有
