1、第第2講原子結構原子核講原子結構原子核知識排查知識排查原子結構原子結構1.電子的發現：電子的發現：英國物理學家英國物理學家_發現了電子。發現了電子。2.原子的核式結構原子的核式結構(1)粒子散射實驗：粒子散射實驗：19091911年，英國物理學家年，英國物理學家_和他的助手和他的助手進行了用進行了用粒子轟擊金箔的實驗，實驗結果表明，絕大多數粒子轟擊金箔的實驗，實驗結果表明，絕大多數粒子穿過粒子穿過金箔后仍沿金箔后仍沿_的方向前進，但是有少數的方向前進，但是有少數粒子發生了較大的偏轉，粒子發生了較大的偏轉，有極少數有極少數粒子偏轉角超過了粒子偏轉角超過了90，有的甚至被原路彈回。，有的甚至被原路

2、彈回。(如圖如圖1所示所示)湯姆孫湯姆孫(2)原子的核式結構模型：原子內部有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部原子的核式結構模型：原子內部有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部_以及幾乎全部的以及幾乎全部的_都集中在原子核內，帶負電的電子繞核運動。都集中在原子核內，帶負電的電子繞核運動。盧瑟福盧瑟福原來原來正電荷正電荷質量質量氫原子光譜氫原子光譜1.光譜：光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的_(頻率頻率)和強度和強度分布的記錄，即光譜。分布的記錄，即光譜。2.光譜分類光譜分類波長波長連續連續吸收吸收特征特征4.光譜分析：光

3、譜分析：利用每種原子都有自己的利用每種原子都有自己的_可以用來鑒別物質和確定物質的可以用來鑒別物質和確定物質的組成成分，且靈敏度很高。在發現和鑒別化學元素上有著重大的意義。組成成分，且靈敏度很高。在發現和鑒別化學元素上有著重大的意義。特征譜線特征譜線氫原子的能級、能級公式氫原子的能級、能級公式1.玻爾理論玻爾理論(1)定態：原子只能處于一系列能量定態：原子只能處于一系列能量_的狀態中。在這些狀態中，原子是的狀態中。在這些狀態中，原子是_的，電子雖然做加速運動，但并不向外輻射能量。的，電子雖然做加速運動，但并不向外輻射能量。(2)躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子

4、，躍遷：原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即h_。(h是普朗克常量，是普朗克常量，h6.631034 Js)(3)軌道：原子的不同能量狀態對應于電子的不同運行軌道，原子的能量狀態是軌道：原子的不同能量狀態對應于電子的不同運行軌道，原子的能量狀態是_的，電子不能在任意半徑的軌道上運行。的，電子不能在任意半徑的軌道上運行。不連續不連續EmEn不連續不連續穩定穩定2.氫原子的能級、能級公式氫原子的能級、能級公式(1)氫原子的能級氫原子的能級能級圖如圖能級圖如圖2所示所示1.原子核的組成：原子核的組成

5、：原子核是由原子核是由_和中子組成的，原子核的電荷數等于核內的和中子組成的，原子核的電荷數等于核內的_。2.天然放射現象天然放射現象物質能物質能_地放出射線的現象，首先由地放出射線的現象，首先由_發現。天然放射現象的發現，發現。天然放射現象的發現，說明原子核具有說明原子核具有_的結構。的結構。原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期、放射性同位素3.放射性同位素的應用與防護放射性同位素的應用與防護(1)放射性同位素：有放射性同位素：有_放射性同位素和放射性同位素和_放射性同位素兩類，放射性同放射性同位素兩類，放射性同位素的化學性質相同。

6、位素的化學性質相同。(2)應用：消除靜電、工業探傷、做應用：消除靜電、工業探傷、做_等。等。(3)防護：防止放射性對人體組織的傷害。防護：防止放射性對人體組織的傷害。質子質子質子數質子數自發自發貝可勒爾貝可勒爾復雜復雜天然天然人工人工示蹤原子示蹤原子4.原子核的衰變原子核的衰變(1)衰變：原子核由于釋放出像衰變：原子核由于釋放出像、這樣的射線這樣的射線(粒子流粒子流)而轉變成而轉變成_的變化叫做的變化叫做_的衰變。的衰變。(2)分類分類(3)半衰期：放射性元素的原子核有半衰期：放射性元素的原子核有_發生衰變需要的時間。半衰期的長短由發生衰變需要的時間。半衰期的長短由原子核自身因素決定，一般與原

7、子所處的原子核自身因素決定，一般與原子所處的_、_以及周圍環境、溫度以及周圍環境、溫度無關。無關。新核新核原子核原子核半數半數物理物理化學狀態化學狀態1.核力核力把原子核中的把原子核中的_維系在一起的力。維系在一起的力。核力和核能核力和核能2.核能核能(1)核子在結合成原子核時出現質量虧損核子在結合成原子核時出現質量虧損m，其對應的能量，其對應的能量E_。(2)原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加原子核分解成核子時要吸收一定的能量，相應的質量增加m，吸收的能量為，吸收的能量為E_。核子核子mc2mc21.重核裂變重核裂變(1)定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個

8、質量數較小的原定義：質量數較大的原子核受到高能粒子的轟擊而分裂成幾個質量數較小的原子核的過程。子核的過程。(2)典型的裂變反應方程：典型的裂變反應方程：裂變反應和聚變反應、裂變反應堆裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 核反應方程核反應方程(3)鏈式反應：重核裂變產生的鏈式反應：重核裂變產生的_使裂變反應一代接一代繼續下去的過程。使裂變反應一代接一代繼續下去的過程。(4)臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發生臨界體積和臨界質量：裂變物質能夠發生_的最小體積及其相應的質量。的最小體積及其相應的質量。(5)裂變的應用：裂變的應用：_、核反應堆。、核反應堆。(6)反應堆構造：核燃料、減速劑、反應堆構造：核燃

9、料、減速劑、_、防護層。、防護層。中子中子鏈式反應鏈式反應原子彈原子彈鎘棒鎘棒2.輕核聚變輕核聚變(1)定義：兩個輕核結合成定義：兩個輕核結合成_的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下的核的反應過程。輕核聚變反應必須在高溫下進行，因此又叫進行，因此又叫_。(2)典型的聚變反應方程：典型的聚變反應方程：質量較大質量較大熱核反應熱核反應小題速練小題速練1.如圖如圖3是盧瑟福的是盧瑟福的粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，粒子散射實驗裝置，在一個小鉛盒里放有少量的放射性元素釙，它發出的它發出的粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒粒子從鉛盒的小孔射出，

10、形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產生閃爍的光點。下列說法正確的是光屏上產生閃爍的光點。下列說法正確的是()圖圖3A.該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據該實驗是盧瑟福建立原子核式結構模型的重要依據B.該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C.粒子與原子中的電子碰撞會發生大角度偏轉粒子與原子中的電子碰撞會發生大角度偏轉D.絕大多數的絕大多數的粒子發生大角度偏轉粒子發生大角度偏轉解析解析盧瑟福根據盧瑟福根據粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項粒子散射實驗，提出了原子核式結構模型，選項A正確；盧瑟正確；盧瑟福提出了原子核式結構模型的假設，從

11、而否定了湯姆孫原子模型的正確性，選項福提出了原子核式結構模型的假設，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，選項B錯誤；電子質量太小，對錯誤；電子質量太小，對粒子的影響不大，選項粒子的影響不大，選項C錯誤；絕大多數錯誤；絕大多數粒子穿過金箔粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，選項后，幾乎仍沿原方向前進，選項D錯誤。錯誤。答案答案A2.下列有關氫原子光譜的說法正確的是下列有關氫原子光譜的說法正確的是()A.氫原子的發射光譜是連續譜氫原子的發射光譜是連續譜B.氫原子光譜說明氫原子只發出特定頻率的光氫原子光譜說明氫原子只發出特定頻率的光C.氫原子光譜說明氫原子能量是連續的氫原子光譜說明氫原子能量是連續的D

12、.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關B3.(多選多選)如圖如圖4是氫原子的能級圖，一群氫原子處于是氫原子的能級圖，一群氫原子處于n3能級，下列能級，下列說法中正確的是說法中正確的是 ()A.這群氫原子躍遷時能夠發出這群氫原子躍遷時能夠發出3種不同頻率的波種不同頻率的波B.這群氫原子發出的光子中，能量最大為這群氫原子發出的光子中，能量最大為10.2 eVC.從從n3能級躍遷到能級躍遷到n2能級時發出的光波長最長能級時發出的光波長最長D.這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷這群氫原子能夠吸收任意光子的能量而向更高能級躍遷 AC4.(20

13、17上海單科上海單科)由放射性元素放出的氦核流被稱為由放射性元素放出的氦核流被稱為()A.陰極射線陰極射線B.射線射線C.射線射線 D.射線射線解析解析在天然放射現象中，放出在天然放射現象中，放出、三種射線，其中三種射線，其中射線屬于氦核流，選項射線屬于氦核流，選項B正確。正確。答案答案B5.(2017上海單科上海單科)在同位素氫、氘、氚的核內具有相同的在同位素氫、氘、氚的核內具有相同的()A.核子數核子數 B.電子數電子數C.中子數中子數 D.質子數質子數解析解析同位素是指在原子核中的質子數相同而中子數不同的元素，故氫、氘、氚同位素是指在原子核中的質子數相同而中子數不同的元素，故氫、氘、氚的

14、核內具有相同的質子數，選項的核內具有相同的質子數，選項D正確。正確。答案答案D6.(多選多選)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的是關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的是()答案答案AC答案答案B7.下列有關原子結構和原子核的認識，其中正確的是下列有關原子結構和原子核的認識，其中正確的是()A.射線是高速運動的電子流射線是高速運動的電子流B.氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大氫原子輻射光子后，其繞核運動的電子動能增大C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的重核裂變太陽輻射能量的主要來源是太陽中發生的重核裂變D氫原子的能級及能級躍遷氫原子的能級及能級躍遷1.定態間的躍遷定態間的躍

15、遷滿足能級差滿足能級差2.電離電離電離態：電離態：n，E0基態基態電離態：電離態：E吸吸0(13.6 eV)13.6 eV電離能。電離能。n2電離態：電離態：E吸吸0E23.4 eV如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。如吸收能量足夠大，克服電離能后，獲得自由的電子還攜帶動能。3.氫原子躍遷時能量的變化氫原子躍遷時能量的變化(3)電勢能：通過庫侖力做功判斷電勢能的增減，當軌道半徑減小時，庫侖力做正電勢能：通過庫侖力做功判斷電勢能的增減，當軌道半徑減小時，庫侖力做正功，電勢能減小；反之，軌道半徑增大時，電勢能增加。功，電勢能減小；反之，軌道半徑增大時，電勢能增加。【例【例1】

16、(多選多選)氫原子各個能級的能量如圖氫原子各個能級的能量如圖4所示，氫原子由所示，氫原子由n1能級躍遷到能級躍遷到n4能級，在它回到能級，在它回到n1能級過程中，下列說能級過程中，下列說法中正確的是法中正確的是()A.可能激發出頻率不同的光子只有可能激發出頻率不同的光子只有6種種B.可能激發出頻率不同的光子只有可能激發出頻率不同的光子只有3種種C.可能激發出的光子的最大能量為可能激發出的光子的最大能量為12.75 eVD.可能激發出的光子的最大能量為可能激發出的光子的最大能量為0.66 eV答案答案AC解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧解決氫原子能級躍遷問題的四點技巧 (1)原子躍遷時，所吸收或

17、釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。原子躍遷時，所吸收或釋放的光子能量只能等于兩能級之間的能量差。(2)原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。原子電離時，所吸收的能量可以大于或等于某一能級能量的絕對值。(3)一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為一個氫原子躍遷發出可能的光譜線條數最多為(n1)。(4)一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法。一群氫原子躍遷發出可能的光譜線條數的兩種求解方法。利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加。畫出，然后相加。(5)計算能

18、級能量時應注意：因一般取無限遠處為零電勢參考平面，故各能計算能級能量時應注意：因一般取無限遠處為零電勢參考平面，故各能級的能量值均為負值；能量單位級的能量值均為負值；能量單位1 eV1.61019 J。1.一個氫原子從一個氫原子從n3能級躍遷到能級躍遷到n2能級，該氫原子能級，該氫原子()A.放出光子，能量增加放出光子，能量增加 B.放出光子，能量減少放出光子，能量減少C.吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加 D.吸收光子，能量減少吸收光子，能量減少解析解析 氫原子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，能量減少，故選項氫原子從高能級向低能級躍遷時，放出光子，能量減少，故選項B正確，正確，A、C、D

19、錯誤。錯誤。答案答案B2.如圖如圖5所示為氫原子的能級圖，圖中所示為氫原子的能級圖，圖中a、b、c、d對應氫原子的對應氫原子的四次躍遷，已知可見光光子的能量范圍為四次躍遷，已知可見光光子的能量范圍為1.613.10 eV，關于，關于四次躍遷，下列說法正確的是四次躍遷，下列說法正確的是()A.經歷經歷a躍遷，氫原子吸收的光子能量為躍遷，氫原子吸收的光子能量為0.66 eVB.經歷經歷b躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動能躍遷，氫原子的軌道半徑增大，原子核外電子的動能增大增大C.經歷經歷c躍遷，氫原子放出的光子是可見光光子躍遷，氫原子放出的光子是可見光光子D.經歷經歷d躍遷后，再用可見光

20、照射躍遷后的氫原子，可使氫原躍遷后，再用可見光照射躍遷后的氫原子，可使氫原子發生電離子發生電離解析解析經歷經歷a躍遷，氫原子從高能級向低能級躍遷時輻射出的光子的能量為躍遷，氫原子從高能級向低能級躍遷時輻射出的光子的能量為0.66 eV，選項選項A錯誤；經歷錯誤；經歷b躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，但核外電子的動能會躍遷，氫原子吸收能量，軌道半徑增大，但核外電子的動能會減小，選項減小，選項B錯誤；經歷錯誤；經歷c躍遷，氫原子輻射出的光子的能量為躍遷，氫原子輻射出的光子的能量為0.97 eV，則該光子，則該光子不是可見光光子，選項不是可見光光子，選項C錯誤；經歷錯誤；經歷d躍遷后，躍遷后的氫

21、原子的電離能為躍遷后，躍遷后的氫原子的電離能為1.51 eV，因此用可見光光子照射可使其電離，選項因此用可見光光子照射可使其電離，選項D正確。正確。答案答案D原子核的衰變、半衰期原子核的衰變、半衰期1.衰變規律及實質衰變規律及實質(1)衰變和衰變和衰變的比較衰變的比較衰變類型衰變類型衰變衰變衰變衰變衰變方程衰變方程衰變實質衰變實質2個質子和個質子和2個中子結合成一個整體射出個中子結合成一個整體射出中子轉化為質子和電子中子轉化為質子和電子勻強磁場中勻強磁場中軌跡形狀軌跡形狀衰變規律衰變規律電荷數守恒、質量數守恒電荷數守恒、質量數守恒(2)射線：射線：射線經常是伴隨著射線經常是伴隨著衰變或衰變或衰

22、變同時產生的。衰變同時產生的。2.三種射線的成分和性質三種射線的成分和性質名稱名稱構成構成符號符號電荷量電荷量質量質量電離能力電離能力貫穿本領貫穿本領射線射線氦核氦核2e4 u最強最強最弱最弱射線射線電子電子e較強較強較強較強射線射線光子光子00最弱最弱最強最強3.半衰期的理解半衰期的理解A. 衰變后釷核的動能等于衰變后釷核的動能等于粒子的動能粒子的動能B. 衰變后釷核的動量大小等于衰變后釷核的動量大小等于粒子的動量大小粒子的動量大小C. 鈾核的半衰期等于其放出一個鈾核的半衰期等于其放出一個粒子所經歷的時間粒子所經歷的時間D. 衰變后衰變后粒子與釷核的質量之和等于衰變前鈾核的質量粒子與釷核的質

23、量之和等于衰變前鈾核的質量答案答案B1.(2019湖南常德模擬湖南常德模擬)某一放射性物質發生衰變時放出某一放射性物質發生衰變時放出、三種射線，讓這三種射線進入磁場，運動情況如圖三種射線，讓這三種射線進入磁場，運動情況如圖6所示，下所示，下列說法中正確的是列說法中正確的是()A.該放射性物質的半衰期隨溫度的升高會增大該放射性物質的半衰期隨溫度的升高會增大B.C粒子是原子核的重要組成部分粒子是原子核的重要組成部分C.A粒子一定帶正電粒子一定帶正電D.B粒子的穿透性最弱粒子的穿透性最弱解析解析半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，故半衰期由原子核本身決定，與外界因素無關，故A錯誤；由圖可知錯誤；

24、由圖可知C粒子為粒子為電子，故電子，故B錯誤；由左手定則可知錯誤；由左手定則可知A粒子一定帶正電，故粒子一定帶正電，故C正確；正確；B粒子為粒子為射線，射線，穿透性最強，故穿透性最強，故D錯誤。錯誤。答案答案CA.一塊純凈的釷一塊純凈的釷234礦石經過礦石經過24天，礦石的質量僅剩下原來質量的一半天，礦石的質量僅剩下原來質量的一半B.X是釷核中的一個中子轉化成一個質子時產生的是釷核中的一個中子轉化成一個質子時產生的C.射線是釷原子核發生衰變后產生的鏷射線是釷原子核發生衰變后產生的鏷234的原子核釋放的的原子核釋放的D.射線具有很強的電離作用，對人體細胞破壞能力較大射線具有很強的電離作用，對人體

25、細胞破壞能力較大解析解析一塊純凈的一塊純凈的234礦石經過礦石經過24天，釷核有半數發生衰變，不是礦石的質量僅剩天，釷核有半數發生衰變，不是礦石的質量僅剩下原來質量的一半，故下原來質量的一半，故A錯誤；根據質量數、電荷數守恒得出錯誤；根據質量數、電荷數守恒得出X是電子，其產生的是電子，其產生的本質是釷核中的一個中子轉化成一個質子時產生的，故本質是釷核中的一個中子轉化成一個質子時產生的，故B正確；釷原子核發生衰變正確；釷原子核發生衰變后產生的鏷后產生的鏷234的原子處于激發態，不穩定，向基態躍遷的過程以的原子處于激發態，不穩定，向基態躍遷的過程以射線向外釋放能射線向外釋放能量，故量，故C正確；正確；射線具有很強的穿透能力，電離作用很弱，故射線具有很強的穿透能力，電離作用很弱，故D錯誤。錯誤。答案答案BC答案答案BC核反應方程與核能計算核反應方程與核能計算1.核反應的四種類型核反應的四種類型類型類型可控性可控性核反應方程典例核反應方程典例衰變衰變衰變衰變自發自發衰變衰變自發自發人工轉變人工轉變人工控制人工控制(盧瑟福發現質子盧瑟福發現質子)(查德威克發現中子查德威克發現中子)人工轉變人工轉變人工控制人工控制約里奧約里奧居里夫婦發現居里夫婦發現放射性同位素，同時放射性同位素，同時發現正電子發現正電子重核裂變重核裂變比較容易進比較容易進行人工控制行人工控制輕核聚變輕核聚