基础课2 原子结构 原子核
知识排查
原子结构
1.电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
2.原子的核式结构
(1)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α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。(如图1所示)
图1
(2)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
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
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1λ＝R ? ??
??
122－1n 2，(n ＝3，4，5，…，R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1)。
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。
氢原子的能级、能级公式
1.理尔理论
(1)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。
(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hν＝E m－E n。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)
(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。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
2.氢原子的能级、能级公式
(1)氢原子的能级
能级图如图2所示
图2
(2)氢原子的能级和轨道半径
①氢原子的能级公式：E n＝1
n2E1 (n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。
②氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。
原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素
1.原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。
2.天然放射现象
元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。
3.放射性同位素的应用与防护
(1)放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。
(2)应用：消除静电、工业探伤、做示踪原子等。
(3)防护：防止放射性对人体组织的伤害。
4.原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。
(2)分类
α衰变：A Z X→A－4
Y＋42He如：238 92U→234 90Th＋42He；
Z－2
β衰变：A Z X→A Z＋1Y＋0－1e如：234 90Th→234 91Pa＋0－1e；
(3)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。
核力和核能
1.核力
原子核内部，核子间所特有的相互作用力。
2.核能
(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其对应的能量ΔE＝Δmc2。
(2)原子核分解成核子时要吸收一定的能量，相应的质量增加Δm，吸收的能量为ΔE＝Δmc2。
裂变反应和聚变反应、裂变反应堆核反应方程
1.重核裂变
(1)定义：质量数较大的原子核受到高能粒子的轰击而分裂成几个质量数较小的原子核的过程。
(2)典型的裂变反应方程：
235
U＋10n→8936Kr＋144 56Ba＋310n。
92
(3)链式反应：重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程。
(4)临界体积和临界质量：裂变物质能够发生链式反应的最小体积及其相应的质量。
(5)裂变的应用：原子弹、核反应堆。
(6)反应堆构造：核燃料、减速剂、镉棒、防护层。
2.轻核聚变
(1)定义：两个轻核结合成质量较大的核的反应过程。轻核聚变反应必须在高温下进行，因此又叫热核反应。
(2)典型的聚变反应方程：
2
H＋31H→42He＋10n＋17.6 MeV
1
小题速练
1.(多选)从α粒子散射实验结果出发推出的结论，其中正确的是()
A.金原子内部大部分都是空的
B.金原子是一个球体
C.汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况
D.原子核的半径的数量级是10－15 m
解析α粒子散射实验结果表明，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大角度的偏转，并有极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至几乎被反弹回来，则从α粒子散射实验结果出发推出的结论有金原子内部大部分都是空的，汤姆孙的原子模型不符合原子结构的实际情况，原子核的半径的数量级是10－15 m，不能说明金原子是球体，选项A、C、D正确。答案ACD
2.(2018·湖南衡阳模拟)下列有关氢原子光谱的说法正确的是()
A.氢原子的发射光谱是连续谱
B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C.氢原子光谱说明氢原子能量是连续的
D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
解析由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m＝1
n2E1－
1
m2E1＝
m2－n2
n2m2E1，所以
发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特定频率的谱线，故选项A错误，B正确；由于氢原子的轨道是不连续的，根据玻尔原子理论知氢原子的能级也是不连续的，即是分立的，故选项C错误；当氢原子从较高轨道第n能级跃迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝E n－E m＝hν，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，选项D错误。
答案 B
3.(2017·上海单科)由放射性元素放出的氦核流被称为()
A.阴极射线
B.α射线
C.β射线
D.γ射线
解析本题考查天然放射现象。在天然放射现象中，放出α、β、γ三种射线，其中α射线属于氦核流，选项B正确。
答案 B
4.(2017·上海单科)在同位素氢、氘、氚的核内具有相同的()
A.核子数
B.电子数
C.中子数
D.质子数
解析本题考查对同位素的认识。同位素是指在原子核中的质子数相同而中子数不同的元素，故氢、氘、氚的核内具有相同的质子数，选项D正确。
答案 D
5.(多选)关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的是()
A.238 92U→234 90Th＋42He是α衰变
B.14 7N＋42He→17 8O＋11H是β衰变
C.21H＋31H→42He＋10n是轻核聚变
D.8234Se→8236Kr＋20－1e是重核裂变
答案AC
6.(2018·高考领航冲刺卷)已知真空中的光速c＝3.0×108m/s，下列说法正确的是()
A.铋210的半衰期是5天，经过10天，32个铋210衰变后还剩下8个
B.用中子轰击铀核的核反应方程为235 92U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n，属于原子核的衰变
C.若核反应10n＋11H―→21H释放出2.2 MeV能量，该过程质量亏损为3.9×10－30 kg
D.某原子核A Z X吸收一个中子后，放出一个电子，最后分裂为两个α粒子，则A ＝7，Z＝2
解析半衰期是针对大量原子核的衰变行为的统计规律，少数原子核不适用此规律，选项A错误；235 92U＋10n―→144 56Ba＋8936Kr＋310n是原子核的裂变，选项B错误；根据ΔE＝Δmc2，可得Δm＝3.9×10－30kg，选项C正确；根据质量数和电荷数守恒可知A＋1＝8，Z＋1＝4，则A＝7，Z＝3，选项D错误。
答案 C
7.根据所给图片结合课本相关知识，下列说法正确的是()
图3
A.图3甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有粒子性
B.图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级
不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同
C .图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，最有可能使用的射线是β射线
D .图丁是原子核的比结合能与质量数A 的关系图象，由图可知中等大小的核的比结合能最大，即(核反应中)平均每个核子的质量亏损最小
解析 题图甲是电子束穿过铝箔后的衍射图样，证明电子具有波动性，选项A 错
误；题图乙是利用不同气体制成的五颜六色的霓虹灯，原因是各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量不同，光子的频率不同，选项B 正确；题图丙是工业上使用的用射线检测金属板厚度的装置，在α、β、γ三种射线中，由于γ射线穿透能力最强，最有可能使用的射线是γ射线，选项C 错误；题图丁是原子核的比结合能与质量数A 的关系图象，可知中等大小的核的比结合能最大，即在核子结合成原子核时平均每个核子释放的能量最大，平均每个核子的质量亏损最大，选项D 错误。
答案 B
原子的核式结构 玻尔理论
1.定态间的跃迁——满足能级差
(1)从低能级(n 小)――→跃迁
高能级(n 大)―→吸收能量。 hν＝E n 大－E n 小
(2)从高能级(n 大)――→跃迁 低能级(n 小)―→放出能量。 hν＝E n 大－E n 小 2．电离
电离态：n ＝∞，E ＝0
基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV 电离能。 n ＝2→电离态：E 吸＝0－E 2＝3.4 eV
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。
1.一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()
A.放出光子，能量增加
B.放出光子，能量减少
C.吸收光子，能量增加
D.吸收光子，能量减少
解析氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子，能量减少，故选项B正确，A、C、D错误。
答案 B
2.如图4所示为氢原子的能级图，图中a、b、c、d对应氢原子的四次跃迁，已知可见光光子的能量范围为 1.61～
3.10 eV，关于四次跃迁，下列说法正确的是()
图4
A.经历a跃迁，氢原子吸收的光子能量为0.66 eV
B.经历b跃迁，氢原子的轨道半径增大，原子核外电子的动能增大
C.经历c跃迁，氢原子放出的光子是可见光光子
D.经历d跃迁后，再用可见光照射跃迁后的氢原子，可使氢原子发生电离
解析经历a跃迁，氢原子从高能级向低能级跃迁时辐射出的光子的能量为
0.66 eV，选项A错误；经历b跃迁，氢原子吸收能量，轨道半径增大，但核外电子的动能会减小，选项B错误；经历c跃迁，氢原子辐射出的光子的能量为
0.97 eV，则该光子不是可见光光子，选项C错误；经历d跃迁后，跃迁后的氢原子的电离能为1.51 eV，因此用可见光光子照射可使其电离，选项D正确。
答案 D
3.(2018·北京东城区一模)如图5是氢原子的能级图。一个氢原子从n＝4的能级向低能级跃迁，则以下判断正确的是()
图5
A.该氢原子最多可辐射出6种不同频率的光子
B.该氢原子跃迁到基态时需要吸收12.75 eV的能量
C.该氢原子只有吸收0.85 eV的光子时才能电离
D.该氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量是特定值
解析本题研究的是单个氢原子，单个处于n能级的氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出n－1条不同频率的光子，故该氢原子向低能级跃迁时最多可辐射出3种不同频率的光子，选项A错误；该氢原子跃迁到基态时需要释放－0.85 eV－( －13.6 eV)＝12.75 eV的能量，选项B错误；只要吸收的光子的能量大于0.85 eV，该氢原子就能电离，选项C错误；氢原子向低能级跃迁时，向外辐射的光子的能量等于两能级的能量差，此能量差为一特定值，选项D正确。
答案 D
解答氢原子能级图与原子跃迁问题应注意
(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝E m－E n求得。若求波长可由公式c＝λν求得。
(2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n－1)。
(3)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法。
①用数学中的组合知识求解：N＝C2n＝n（n－1）
2
。
②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，然后相加。
原子核的衰变、半衰期
1.衰变规律及实质
(1)α衰变和β衰变的比较
衰变类型α衰变β衰变
Y＋42He M Z X→M Z＋1Y＋0－1e
衰变方程M Z X→M－4
Z－2
2个质子和2个中子结合成一个整体射出中子转化为质子和电子衰变实质
211H＋210n→42He 10n→11H＋0－1e
匀强磁场中
轨迹形状
衰变规律电荷数守恒、质量数守恒
(2)γ射线：γ射线经常是伴随着α衰变或β衰变同时产生的。
2.三种射线的成分和性质
名称构成
符号电荷量质量电离能力贯穿本领
α射线氦核42He＋2e 4 u最强最弱
β射线电子0－1e－e
1
1 837u
较强较强
γ射线光子γ00最弱最强3.半衰期的理解
半衰期的公式：N
余＝N
原?
?
?
?
?1
2
t
τ，m余＝m原? ????
1
2
t
τ。式中N
原
、m
原
表示衰变前的放射性
元素的原子数和质量，N
余、m
余
表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数
和质量，t表示衰变时间，τ表示半衰期。
1.(多选)关于天然放射性，下列说法正确的是()
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.α、β和γ三种射线中，γ射线的穿透能力最强
解析原子序号大于等于83的元素都能发生衰变，原子序数小于83的有的也能发生衰变，选项A错误；半衰期由原子核内部的结构决定，与外界温度无关，选项B正确；放射性来自于原子核内部，与其形成的化合物无关，选项C正确；α、β、γ三种射线中，γ射线能量最高，穿透能力最强，选项D正确。
答案BCD
2.(2017·全国卷Ⅱ，15)一静止的铀核放出一个α粒子衰变成钍核，衰变方程为238
92
U→234 90Th＋42He，下列说法正确的是()
A.衰变后钍核的动能等于α粒子的动能
B.衰变后钍核的动量大小等于α粒子的动量大小
C.铀核的半衰期等于其放出一个α粒子所经历的时间
D.衰变后α粒子与钍核的质量之和等于衰变前铀核的质量
解析静止的铀核在α衰变过程中，满足动量守恒的条件，根据动量守恒定律得p Th＋pα＝0，即钍核的动量和α粒子的动量大小相等，方向相反，选项B正确；
可知，选项A错误；半衰期的定义是统计规律，对于一个α粒子不根据E k＝p2
2m
适用，选项C错误；铀核在衰变过程中，伴随着一定的能量放出，即衰变过程中有一定的质量亏损，故衰变后α粒子与钍核的质量之和小于衰变前铀核的质量，选项D错误。
答案 B
3.某核电站遭受严重破坏，产生了严重的核泄漏，从核电站周围一定范围内的空气中和核电站排出的废水中分别检测出了放射性物质碘131和钚239，严重危及
U(铀)吸收中子后了人们的生命安全。已知该核电站采用的是重水反应堆，用238
92
Pu(钚)，碘131的半衰期为8天，下列说法正确的是()
生成239
94
A.排出的废水中的钚239是铀核裂变的生成物
B.若238 92U吸收中子后变成239 92U，239 92U很不稳定，则经过2次β衰变后变成23994Pu
C.核电站的核废料可直接堆放在露天垃圾场
D.碘131的半衰期只有8天，因此16天后会全部消失
解析裂变是重核生成几个中等质量原子核的过程，铀238的质量数比钚239的小，因此钚不是铀核裂变的生成物，选项A错误；发生β衰变时质量数不发生改变，根据电荷数守恒可知239 92U发生2次β衰变后变成239 94Pu，选项B正确；核电站的核废料中具有很多的放射性物质，不可以直接堆在露天垃圾场，选项C错误；碘131的半衰期是8天，它是一个统计规律，大量的碘131在8天后会剩一半，16天后会剩四分之一，因此选项D错误。
答案 B
4.(2018·湖北省襄阳市调研)(多选)静止在匀强磁场中的238 92U核发生α衰变，产生一个未知粒子X，它们在磁场中的运动径迹如图6所示，下列说法正确的是()
图6
A.该核反应方程为238 92U―→234 90X＋42He
B.α粒子和粒子X在磁场中做圆周运动时转动方向相同
C.轨迹1、2分别是α粒子、X粒子的运动径迹
D.α粒子、X粒子运动径迹半径之比为45∶1
解析显然选项A中核反应方程正确，A正确；238
92
U核静止，根据动量守恒可知α粒子和X新核速度方向相反，又都带正电，则转动方向相同，选项B正确；根据动量守恒可知α粒子和X新核的动量大小p相等，由带电粒子在磁场中运动半
径公式R＝p
qB
可知轨道半径R与其所带电荷量成反比，半径之比为45∶1，选项C错误，D正确。
答案ABD
核反应方程与核能的计算
1.核反应的四种类型
类型可控性核反应方程典例
衰变α衰变自发238 92U→234 90Th＋42He β衰变自发234 90Th→234 91Pa＋0－1e
人工转变人工控制
14
7
N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)
4
2
He＋94Be→12 6C＋10n(查德威克发现中子)
27
13
Al＋42He→3015P＋10n 约里奥·居里夫妇发
现放射性同位素，
同时发现正电子30
15
P→3014Si＋0＋1e
重核裂变比较容易进行
人工控制
235
92
U＋10n→144 56Ba＋8936Kr＋310n
235
92
U＋10n→136 54Xe＋9038Sr＋1010n
轻核聚变很难控制21H＋31H→42He＋10n 2.核能的计算方法
(1)根据ΔE＝Δmc2计算时，Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”。
(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算时，Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”。
(3)根据核子比结合能来计算核能：
原子核的结合能＝核子比结合能×核子数。
1.(2018·山西省重点中学联考)四个核反应方程分别为：①235 92U＋10n→9038Sr＋136 54Xe ＋1010n；②238 92U→234 90Th＋42He；③63Li＋10n→42He＋31H＋4.9 MeV；④21H＋31H→42He＋1
n＋17.6 MeV。下列说法正确的是()
A.①②都是重核铀的同位素的核反应，故都是重核的裂变反应
B.①③反应前都有一个中子，故都是原子核的人工转变
C.②③④生成物中都有氦核，故都是α衰变反应
D.③比④放出的能量少，说明③比④质量亏损得少
解析①是重核的裂变反应，②是α衰变反应，选项A错误；③是原子核的人工转变，④是轻核的聚变反应，选项B、C错误；③比④放出的能量少，根据爱因斯坦质能方程可知，③比④质量亏损得少，故选项D正确。
答案 D
2.[2017·江苏单科，12C(1)](多选)原子核的比结合能曲线如图7所示。根据该曲线，下列判断正确的有()
图7
A.42He核的结合能约为14 MeV
B.42He核比63Li核更稳定
C.两个21H核结合成42He核时释放能量
D.23592U核中核子的平均结合能比8936Kr核中的大
解析由图象可知42He核的结合能约为28 MeV，选项A错误；42He核比63Li核的比结合能大，故42He核比63Li核稳定，选项B正确；两个21H核结合成42He核时比结合能增大，释放能量，选项C正确；235 92U的平均结合能比8936Kr核中的小，选项D 错误。
答案BC
3.(2017·全国卷Ⅰ，17)大科学工程“人造太阳”主要是将氘核聚变反应释放的能量
用来发电。氘核聚变反应方程是：21H＋21H→32He＋10n。已知21H的质量为2.013 6
u，32He的质量为3.015 0 u，10n的质量为1.008 7 u，1 u＝931 MeV/c2。氘核聚变反
应中释放的核能约为()
A.3.7 MeV
B.3.3 MeV
C.2.7 MeV
D.0.93 MeV
解析根据质能方程，释放的核能ΔE＝Δmc2，Δm＝2m H－m He－m n＝0.003 5 u，则ΔE＝0.003 5×931 MeV＝3.258 5 MeV≈3.3 MeV，故选项B正确，A、C、D错误。
答案 B
4.现有两动能均为E0＝0.35 MeV的21H在一条直线上相向运动，两个21H发生对撞
后能发生核反应，得到32He和新粒子，且在核反应过程中释放的能量完全转化为3
He和新粒子的动能。已知21H的质量为2.014 1 u，32He的质量为3.016 0 u，新粒2
子的质量为1.008 7 u，核反应时质量亏损1 u释放的核能约为931 MeV(如果涉及计算，结果保留整数)。则下列说法正确的是()
A.核反应方程为21H＋21H→32He＋11H
B.核反应前后不满足能量守恒定律
C.新粒子的动能约为3 MeV
D.32He的动能约为4 MeV
解析由核反应过程中的质量数和电荷数守恒可知21H＋21H→32He＋10n，则新粒子为中子10n，所以A错误；核反应过程中质量亏损，释放能量，亏损的质量转变为
能量，仍然满足能量守恒定律，B错误；由题意可知ΔE＝(2.014 1 u×2－3.016 0 u－1.008 7 u)×931 MeV/u＝3.3 MeV，根据核反应中系统的能量守恒有E kHe＋E kn
＝2E0＋ΔE，根据核反应中系统的动量守恒有p He－p n＝0，由E k＝p2
2m ，可知E kHe
E kn
＝m n m He ，解得E kHe＝m n
m n＋m He
(2E0＋ΔE)＝1 MeV，E kn＝
m He
m n＋m He
(2E0＋ΔE)＝3
MeV，所以C正确，D错误。答案 C
高中物理-《原子结构》单元测试题 一、选择题 1．卢瑟福粒子散射实验的结果是 A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组成的 C．说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D．说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 2．英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔,发现了α粒子的散射现象。图中O 表示金原子核的位置,则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是( ) 3．氢原子辐射出一个光子后,根据玻尔理论,下述说法中正确的是( ) A．电子绕核旋转的半径增大B．氢原子的能量增大 C．氢原子的电势能增大D．氢原子核外电子的速率增大 4．下列氢原子的线系中波长最短波进行比较,其值最大的是 ( ) A．巴耳末系B．莱曼系C．帕邢系D．布喇开系 5．关于光谱的产生,下列说法正确的是( ) A．正常发光的霓虹灯属稀薄气体发光,产生的是明线光谱 B．白光通过某种温度较低的蒸气后将产生吸收光谱 C．撒上食盐的酒精灯火焰发出的光是明线光谱 D．炽热高压气体发光产生的是明线光谱 6．仔细观察氢原子的光谱,发现它只有几条分离的不连续的亮线,其原因是( ) A．观察时氢原子有时发光,有时不发光 B．氢原子只能发出平行光 C．氢原子辐射的光子的能量是不连续的,所以对应的光的频率也是不连续的 D．氢原子发出的光互相干涉的结果 7．氢原子第三能级的能量为 ( ) A．－13.6eV B．－10.2eV C．－3.4eV D．－1.51eV 8．下列叙述中,符合玻尔氢原子的理论的是
1 2 3 4 5 ∞ ( ) A ．电子的可能轨道的分布只能是不连续的 B ．大量原子发光的光谱应该是包含一切频率的连续光谱 C ．电子绕核做加速运动,不向外辐射能量 D ．与地球附近的人造卫星相似,绕核运行,电子的轨道半径也要逐渐减小 9．氦原子被电离一个核外电子后,形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E 1=－54.4 eV,氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是 ( ) A ．40.8 eV B ．43.2 eV C ．51.0 eV D ．54.4 eV 10．μ子与氢原子核（质子）构成的原子称为μ氢原子,它在原子核物理的研究中有重要作用。图为μ氢原子的能级示意图。假定光子能量为E 的一束光照射容器中大量处于n =2能级的μ氢原子,μ氢原子吸收光子后,发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光,且频率依次增 大 , 则E 等 于 ( ) A ．h (ν3－ν1) B ．h (ν5＋ν6) C ．h ν3 D ．h ν4 11．已知氢原子基态能量为－13.6eV,下列说法中正确的有 ( ) A ．用波长为600nm 的光照射时,可使稳定的氢原子电离 B ．用光子能量为10.2eV 的光照射时,可能使处于基态的氢原子电离 C ．氢原子可能向外辐射出11eV 的光子 D ．氢原子可能吸收能量为1.89eV 的光子 12．红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。铬离子的能级如图所示,E 1是基态,E 2是亚稳态,E 3是激发态,若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体,处于基态的铬离子受激发跃迁到E 3,然后自发跃迁到E 2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E 2的离子跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长为( ) A ．122 1λλλλ- B ．2121λλλλ- C ．2121λλλλ- D ．2 11 2λλλλ-
4月12日学科高中化学年级高二作者 课题1-1-1 原子结构（1）课时 1 课型新授【学习目标】 1.了解原子核外电子的运动状态 2.了解原子结构的构造原理 3.知道原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素（1~36号）原子核外电子的排布 【知识链接】 原子模型的发展史： 不同时期的原子结构模型: 古希腊原子论道尔顿原子模型(1803年)汤姆生原子模型(1904年) ___________________ (1911年)玻尔原子模型(1913年)_______ ___________(1926年) 【自主学习】 一、原子的诞生 ________是宇宙中最丰富的元素。地球上的元素大多数是________，非金属(包括稀有气体)仅有________种。 二、能层与能级 1．多电子原子的核外电子的能量是________的，按________________可以将电子分成不同的________，用符号___________________分别表示相应的1～7能层。各能层最多可容纳的电子数分别为________。 2．多电子的原子中，同一能层的电子，能量也可能________，还可以分成________。在第n能层中，能级符号的顺序是________。 能层… 符号… 电子离 核远近 电子能 量高低 能级… 最多容纳电子……
数 1．原子核外电子的每一个能层最多可容纳的电子数与能层的序数(n)间存在什么关系？ 2．不同的能层分别有多少个能级，与能层的序数(n)间存在什么关系？ 3．不同层中，符号相同的能级中所能容纳的最多电子数是否相同？ 三、构造原理 即电子排布的能级顺序 1.比较同一能层的不同能级间的能量关系 2.比较不同能层的相同能级间的能量关系 3.是不是能层越高，能级的能量一定越高？ 4.观察构造原理图示,原子核外电子排布应遵循的顺序是： 四、电子排布式 1.电子排布式表示方法：用数字在能级符号右上角表明该能级上的排布的电子数。
高中物理原子与原子核知识点总结 1.汤姆生模型(枣糕模型) （）发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开人们认识原子的大门. 2.核式结构模型：（）通过α粒子散射实验,总结出核式结构学说。由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出（）大小的数量级是（）。 核式结构与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)，辐射(吸收)光子的能量为（） 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子从n激发态原子跃迁到基态时可能辐射的光谱线条数为（）。 ⑶能量和轨道量子化----定态不连续,能量和轨道也不连续; 氢原子的激发态和基态的能量(最小)与核外电子轨道半径间的关系是:（） 【说明】氢原子跃迁 ① 轨道量子化r n=n2r1(n＝1,2.3…)r1=0.53×10-10m
能量量子化：E1=－13.6eV ② ③氢原子跃迁时应明确： 一个氢原子直接跃迁向高（低）能级跃迁，吸收（放出）光子 ( 某一频率光子 ) 一群氢原子各种可能跃迁向低（高）能级跃迁放出（吸收）光子 (一系列频率光子) ④氢原子吸收光子时——要么全部吸收光子能量，要么不吸收光子 A光子能量大于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时，该光子可被吸收。(即：光子和原子作用而使原子电离) B光子能量小于电子跃迁到无穷远处(电离)需要的能量时,则只有能量等于两个能级差的光子才能被吸收。 ⑤氢原子吸收外来电子能量时——可以部分吸收外来碰撞电子的能量因此，能量大于某两个能级差的电子均可被氢原子吸收，从而使氢原子跃迁。 ⑶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。
原子的结构（1）导学案 学习目标 1、了解原子的构成情况。 2、知道原子及原子中各微粒的带电情况。 3、知道在原子中，核电荷数、质子数、核外电子数之间的关系。 学习过程 一、自学导航： 阅读第53、56页，回答下列问题： 1、科学实验证明，原子是由居于原子中心的和核外的构成。原子核由和构成。 2、什么是相对原子质量? 3、相对原子质量标准是什么?标准是多少?相对原子质量的单位是什么? 二、互动冲浪： 1、构成原子的各种粒子是否带电?若带电，是带正电荷，还是带负电荷? 2、为什么整个原子不显电性? 3、不同的原子，其核内的质子数和中子数是否相同? 4、已知下列原子的质量，计算其相对原子质量 O原子质量为2.657x10-26千克Fe原子质量为9.288x10-26千克
三、总结提升 1、用框图形式表示原子的构成情况，并标明各微粒的带电情况： 原子 2、原子不显电性：核电荷数=__ _____ =_____________ 3、相对原子质量的计算公式 A、相对原子质量= B、相对原子质量 4.分析表可获得的信息有： 原子种类质子数中子数核外电子数 氢101 碳666 氧888 钠111211 氯171817 (1) (2) (3) 四、达标检测： 1.下列有关原子结构的说法中正确的是( ) A.构成原子核必不可少的粒子是质子 B.原子核都是由质子和中子构成的 C.原子中不存在带电粒子，因而整个原子不显电性
D.原子的空间主要被原子核所占据 2.下列有关原子结构的说法中错误的是( ) A.构成原子核必不可少的粒子是质子 B.在原子中，核电荷数一定等于质子数或核外电子数 C.原子核都是由质子和中子构成的 D.同类原子核中的质子数一定相同 3.硫原子的相对原子质量为32，质子数是16，则中子数是______，核外电子数是______，核电荷数是______。 4.原子中决定相对原子质量大小的是( ) A.质子数和中子数 B.质子数和电子数 C.中子数和电子数 D.核电荷数和电子数 5.下列有关相对原子质量的说法中正确的是( ) A.相对原子质量就是一个原子的真实质量 B.相对原子质量决定了原子的种类 C.氧原子的相对原子质量是16g D.相对原子质量是一个比值，单位不是g或kg
第三讲原子结构与原子核 ——课后自测诊断卷 1．[多选](2019·江苏七市三模)中微子是一种不带电、质量很小的粒子。早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(74Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子，新核处于激发态，放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量，可间接证明中微子的存在。则( ) A．产生的新核是锂核(73Li) B．反应过程吸收能量 C．中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D．中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 解析：选AC 根据题意可知发生的核反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋νe，所以产生的新核是锂核，反应过程放出能量，故A正确，B错误；根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，方向相反，故C正确； 因为中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，质量不等，根据E k＝p2 2m ，可知中微子的动能与处于激发态新核 的动能不相等，故D错误。 2．[多选](2019·武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍232不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用，铀233的一种典型裂变方程是233 92U＋10n→142 56Ba＋8936Kr＋310n。已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则( ) A．铀233比钍232少一个中子 B．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大 C．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大 D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E3 解析：选AB 设钍核的电荷数为a，则钍232俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233，则a＝92－2＝90，则钍232中含有中子数为232－90＝142，铀233含有中子数为233－92＝141，则铀233比钍232少一个中子，选项A正确；铀233、钡142、氪89三个核中氪89质量数最小，结合能最小，因核子数较小，则比结合能却最大，选项B 正确，C错误；铀233的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项D错误。 3．[多选](2019·南京、盐城三模)下列对物理知识的理解正确的有( ) A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住 B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 C．放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2 解析：选AC γ射线电离最弱，穿透最强，α射线电离最强，穿透最弱，用厚纸板就能挡住，故A正确；动能相同的质子和电子，它们的动量大小可以用公式p＝2m·E k判断，质子与电子的质量不同，所以动能相等的电子与
高中物理原子与原子核知识点总结(必修三) 载自：搜高考网https://www.doczj.com/doc/9a5688281.html, 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对大家有所帮助. 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、粒子、光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.汤姆生模型(枣糕模型) 汤姆生发现电子，使人们认识到原子有复杂结构。从而打开原子的大门. 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说 α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，实验现象：结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大的偏转.这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m。 而核式结构又与经典的电磁理论发生矛盾：①原子是否稳定,②其发出的光谱是否连续 3.玻尔模型(引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数)玻尔补充三条假设 ⑴定态--原子只能处于一系列不连续的能量状态(称为定态),电子虽然绕核运转,但不会向外辐射能量。 (本假设是针对原子稳定性提出的) ⑵跃迁--原子从一种定态跃迁到另一种定态,要辐射(或吸收)一定频率的光子(其能量由两定态的能量差决定)(本假设针对线状谱提出) ( ) 辐射(吸收)光子的能量为hf＝E初-E末 氢原子跃迁的光谱线问题[一群氢原子可能辐射的光谱线条数为 ]。
第4节 玻尔的原子模型__能级 (对应学生用书页码P26) 一、波尔的原子结构理论 (1)电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道，当电子在这些轨道上运动时，原子是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态。 (2)当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，才发射或吸收一个光子，其光子的能量hν＝E n －E m ，其中E n 、E m 分别是原子的高能级和低能级。 (3)以上两点说明玻尔的原子结构模型主要是指轨道量子化和能量量子化。 [特别提醒] “跃迁”可以理解为电子从一种能量状态到另一种能量状态的瞬间过渡。 二、用玻尔的原子结构理论解释氢光谱 1．玻尔的氢原子能级公式 E n ＝E 1n 2(n ＝1,2,3，…)，其中E 1＝－13.6 eV ，称基态。 2．玻尔的氢原子中电子轨道半径公式 r n ＝n 2r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1＝0.53×10 －10 m 。 3．玻尔理论对氢光谱解释 按照玻尔理论，从理论上求出里德伯常量R H 的值，且与实验符合得很好。同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。 三、玻尔原子结构理论的意义 1．玻尔理论的成功之处 第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。 2．玻尔理论的局限性 不能说明谱线的强度和偏振情况；不能解释有两个以上电子的原子的复杂光谱。 1．判断： (1)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。( ) (2)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。( ) (3)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。( ) (4)玻尔理论只能解释氢光谱的巴尔末系。( ) 答案：(1)√ (2)√ (3)× (4)× 2．思考：卢瑟福的原子模型与玻尔的原子模型有哪些相同点和不同点？ 提示：(1)相同点：
第1节原子结构模型 学习目标 1.了解氢原子光谱的特点及玻尔原子结构模型的基本观点。 2.了解原子核外电子在一定条件下发生跃迁与光谱的联系。 3.理解原子轨道和电子云的含义。 自主学习 知识点一氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1.原子结构理论的发展史 道尔顿―→实心球原子模型 汤姆逊―→“葡萄干布丁”模型 卢瑟福― 玻尔―→核外电子分层排布模型 现代― 2．光谱 (1)连续光谱：由各种波长的光组成，且相近的波长差别极小而不能分辨。如阳光形成的光谱即为连续光谱。 (2)线状光谱：由具有特定波长、彼此分立的谱线组成。如氢原子光谱为线状光谱。 3．玻尔原子模型的基本观点
(2)贡献 ①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。 ②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，而电子所处的轨道的能量是量子化的。 思考交流 1．电子跃迁时只吸收能量吗？ 知识点二量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1．原子轨道 (1)电子层：在多电子原子中，根据电子离核的平均距离远近、能量的高低分为多个电子层；用n表示，n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，……，对应符号K，L，M，N，O，P等。 (2)能级：当n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。如n＝2时，有1个s能级和1个p能级。 (3)原子轨道：用来描述原子中的单个电子的空间运动状态。 (4)n值所对应的能级和原子轨道的情况。 思考交流 2．多电子原子中，电子的运动区域与其能量的高低之间有何关系？2．原子轨道的图形描述 3．电子云
(1)定义：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形称为电子云图。 (2)含义：用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。点密的地方，表示在那里电子在单位体积内出现的概率大；点疏的地方，表示在那里电子在单位体积内出现的概率小。 探究学习 探究一 基态、激发态与原子光谱 【问题导思】 ①原子光谱形成的原因是什么？ 【提示】 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成原子光谱。②霓虹灯的发光原理与氢原子光谱相同吗？ 【提示】 基本相同，都是气体在高电压激发下发生电子跃迁产生的。 1．基态原子与激发态原子 2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 3．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 4．玻尔原子结构模型 (1)基本观点：①电子在确定的轨道上运动 ②轨道能量是量子化的 ③电子跃迁产生能量变化 (2)意义：①成功解释了氢原子的线状光谱 ②说明核外电子是分层排布的 (3)不足：无法解释复杂光谱问题 【例1】可见光光子的能量在1.61 ～3.10 eV 范围内。若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为( )
第十八章原子结构 新课标要求 1．内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。 例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。 2．活动建议 观看有关原子结构的科普影片。 新课程学习 18．4 玻尔的原子模型 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．了解玻尔原子理论的主要内容。 2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 （二）过程与方法 通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 （三）情感、态度与价值观 培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 ★教学重点 玻尔原子理论的基本假设。 ★教学难点 玻尔理论对氢光谱的解释。 ★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。 ★教学用具： 投影片，多媒体辅助教学设备 ★课时安排 1 课时 ★教学过程 （一）引入新课 复习提问： 1．α粒子散射实验的现象是什么？ 2．原子核式结构学说的内容是什么？ 3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾 教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。 （二）进行新课 1．玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些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。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量） （本假设针对线状谱提出） （3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可
第2节原子结构与元素周期表（第1课时）导学案 学习目标： 1、能描述并理解能量最低原则、泡利不相容原则、洪特规则及特例。 2、能根据基态原子核外电子排布原则和基态原子的核外电子排布顺序图书写 1～36号元素基态原子的核外电子排布式、和价电子排布式。 3、体会基态原子的核外电子排布的变化规律。 重点：1～36号元素基态原子的核外电子排布式的书写。 难点：认识能量最低原则、泡利不相容原则、洪特规则及特例。 自主预习提纲 一、基态原子的电子排布 1．基态原子核外电子排布要遵循的三个原则 是、、。 2．画出基态原子核外电子在原子轨道上的排布顺序图，说出画图方法并尝试多 种画法。 3．角量子数l相同的能级，其能量次序由主量子数n决定，n值越，其能 量越。如E2p E3p E4p E5p。主量子数n相同，角量子数 不同的能级，其能量随l的增大而，即发生“能级分裂”现象。如E4s E4p E4d E4f。主量子数和角量子数同时变化时，情况较复杂。如E4s E3d E4p,这种现象称为“能级交错”。 4．泡利不相容原理可简单描述为：一个原子轨道中最多只能容纳______个电子， 并且这_____个电子的自旋方向相_____。
5．洪特规则：电子在能量相同的轨道上排布时，将尽可能分占 _____ 的轨道，且自旋方向 _____。 6.洪特规则的特例：能级相同的原子轨道中，电子处于、 或状态时，体系的能量较低，原子较稳定。 二、19～36号元素的基态原子的核外电子排布 1、熟练写出元素周期表中前36号元素的名称、元素符号和用电子排布式表示1～36号元素原子核外电子的排布并填表。 2．价电子层：能级上的电子数可在化学反应中发生变化的能层。价电子指的是，元素的化学性质与＿＿＿的数目密切相关。基态铁原子的价电子排布为＿＿＿。 思考：价电子数一定是最外层电子数吗？ 填 表， 并思 考为 什么 每个 电子 层最 多容 纳2n2个电子？
第1课时 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 [学习目标定位] 1.知道原子结构模型的演变历程和玻尔的原子结构模型的内容。2.知道基态、激发态和原子光谱等概念，认识原子光谱分析的应用。 一 原子结构模型的演变 1．阅读教材，将下列各原子结构模型的名称及相关科学家的名字填入表中： 中在原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。卢瑟福因此被誉为“原子之父”。 [归纳总结] 1．由于道尔顿最早提出了原子论，合理地解释了当时的一些化学现象和规律，给化学奠定了唯物主义理论基石，所以道尔顿被誉为近代化学之父。 2．从原子结构模型的演变过程可以看出，人类对原子结构的认识过程是逐步深入的。虽然很多科学家得到了一些错误的结论，但对当时发现真相作出了一定的贡献。 3．随着现代科学技术的发展，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行“搬迁”。 [活学活用] 1．自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出了原子假说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断地完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中，正确的是( ) A ．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题 B ．汤姆逊“葡萄干布丁”原子结构模型成功地解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的 C ．卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体
积的关系 D ．玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱 答案 C 解析 道尔顿的原子理论成功地解释了质量守恒定律等规律，故A 选项是错误的；汤姆逊“葡萄干布丁”原子结构模型提出了正负电荷的共存问题，但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力，存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核心上这样的问题，故B 选项是错误的；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子结构模型，散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系，故C 选项是正确的；玻尔电子分层排布原子结构模型只引入了一个量子化的概念，只能够解释氢原子光谱，而不能解释比较复杂的原子光谱，故D 选项是错误的。 2．道尔顿的原子学说曾起了很大的作用。他的学说包含下列三个论点： ①原子是不能再分的粒子； ②同种元素的原子的各种性质和质量都相同； ③原子是微小的实心球体。 从现代的观点考虑，你认为三个论点中不确切的是___________________________。 答案 ①②③ 解析 根据现代物质结构的观点可知原子是由原子核和核外电子构成的，因此可以再分；由于存在同位素，因此质子数相同的同种原子也会因中子数不同而导致其质量和物理性质不同，但其化学性质相同；原子核的体积很小，原子中大部分为空隙，电子在核外作 高速运动。 二 氢原子光谱和波尔的原子结构模型 1．阅读教材，回答下列问题： (1)处于最低能量状态的原子称为基态原子。若基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至能量较高轨道成为激发态原子。 (2)原子基态与激发态相互转化间的能量变化 基态原子 吸收能量释放能量激发态原子 2．光是电子释放能量的重要形式之一。在日常生活中，大家看到的许多可见光(如灯光、霓虹灯光、激光)和节日燃放的焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 (1)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为谱学分析。 (2)氢原子光谱是线状光谱而不是连续光谱，是由于氢原子光谱源自核外电子在能量不
高中物理-原子结构章末复习 【知识网络梳理】 【知识要点与方法指导】 一、重点、难点、方法 1．原子核式结构的提出与α粒子散射实验的关系 卢瑟福设计的α粒子散射实验是为了探究原子内电荷的分布,并非为了验证汤姆孙模型的正与误,他在做了α粒子散射实验后,根据实验现象的分析提出了原子的“核式结构”模型。 2．对氢原子能级跃迁的理解 （1）原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子,当一个光子的能量满足 hv E E =-末初时,才能被某一个原子吸收,使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁,而当光子能量hv 大于或小于E E -末初时都不能被原子吸收。 （2）原子从高能级向低能级跃迁,以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差。 （3）当光子能量大于或等于13.6eV 时,也可以被氢原子吸收,使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV 。氢原子电离后,电子具有一定的初动能。 一群氢原子处于量子数为n 的激发态时,可能辐射出的光谱线条数为2 (1)2 n n n N C -= =。 （4）原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发,由于实物粒子的动能 原 子结构 ?? ? ? ? ? ??? ?? 电子的发现原子模型????? ????光谱光谱分析：用明线光谱和吸收光谱分析物质的化学组成 ?? ???吸收光谱发射光谱???连续谱 线状谱?? ?汤姆孙的发现：阴极射线为电子流 电子发现的意义：原子可以再分??????????? ???? 汤姆孙枣糕式模型卢瑟福核式结构模型玻尔原子结构模型氢原子光谱和光谱分析?? ???能量量子化轨道量子化能级跃迁
章节： 3.2 课题： 原子的结构 课型：新授 课时：1课时 主备人：_________ 审核：初三化学组 授课人：______________ 学习目标：1 . 初步了解原子的构成；了解原子核外电子的分层排布；了解原子结构的表示 方法；会认1—18号元素的原子结构示意图；了解原子结构与元素化学性质的关系。 2.了解离子的形成过程，认识离子是构成物质的一种微粒；认识原子与离子之间的区别与联系。 3.初步了解相对原子质量的概念，并会查相对原子质量表。 学习重点：构成原子的粒子间的关系；离子的形成过程、核外电子排布。 学习难点：核外电子运动的特点，离子的形成过程；相对原子质量的概念的形成。 学习过程：【课前复习】 1、分子和原子的含义：分子是_______________________原子是__________________________。 2、在化学变化中, 可分, 不可分。 【自主探究】 一、原子的构成 看课本图3-9和50页内容，填空：⑴原子是由哪些粒子构成的? 原子是由居于原子中心的带 电 和核外带 电的 构成的。 ⑵原子核又是由哪些粒子构成的? 原子核是由 和 构成的。 ⑶原子核和核外电子都带电，为什么整个原子不显电性? 原子核带 电，核外电子带 电，它们所带的电荷 ，电性 ，所以整个原子不显电性。 ⑷原子核所带的正电荷从何而来？质子数与原子核所带的正电荷数（即核电荷数）有何关系？ 质子数与核外电子数有何关系？ 核电荷数= = ⑸不同类原子的内部构成有什么不同?也就是原子的种类由 决定。 注意：①原子中质子数 等于中子数 ②不是所有原子的原子核中都有 ，一般的氢原子无 ⑹质子、中子、电子的质量，你有什么发现？ 每个质子（中子）的质量都 电子的质量(填“大于”“等于”或“小于”),因此,原子的质量主要集中在 上。 二、原子核外电子的排布 I 初步认识核外电子的分层运动 1． 阅读下列材料，填写下图空格。 我是一个小小的电子，我在原子里围绕着原子核不停地转动，虽然空间很大，但我和我的同伴总想挣脱原子核的吸引。可是原子核这个小老头很有能耐，虽然只占原子的一丁点空间，里面却由质子和中子构成，中子不带电，质子带正电，正好把我身上的负电深深吸引。 2．了解核外电子的分层运动。 阅读课本第54页，讨论下列问题。 ①电子为何不会被原子核吸引到核内？__________________________________ ②它的运动的是否有如卫星一样有特定的轨道？__________________________ ③原子核外电子的运动特征有哪些？____________________________________ ④第一电子层，第二电子层，最外层分别最多能容纳多少个电子？____________________ 3．阅读课本P54，了解原子结构示意图。 选择适当的序号，填写在下图括号里： ①核电荷数 ②原子核 ③电子层 ④该电子层上电子数 ⑤中子数 ⑥相对原子质量 练习：画出碳、硫、钙及氧四种原子的结构示意图。 II 感悟原子结构与元素化学性质的关系 资料1．元素周期表是学习和研究化学的重要工具，它 的内容十分丰富。下表是依据元素周期表画出的1—18号元素的原子结构示意图。请同学们找出其中的金属元素、非金属元素、稀有气体元素，并讨论它们的结构有什么规律。 ⑴根据资料1，填空： ①此表纵行排列的依据是 ；此表横行排列的依据是 ； ②稀有气体原子中电子排布的特点是_________________________________________； ③金属元素原子中电子排布的特点是________________________________________； ④非金属元素原子中电子排布的特点是______________________________________； ③元素的化学性质取决与_____________________________。 III 了解离子的形成 1．通过氯化钠的形成，了解离子 阅读课本第55页图3-13，了解钠离子与氯离子的形成过程。 装 订 线
重难点10 原子结构和原子核 【知识梳理】 一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 （1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 （2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α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。 （3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 （1）光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 （2）光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。 （3）氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R ???? 122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。 3．玻尔理论 （1）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。 （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hν＝E m －E n 。（h 是普朗克常量，h ＝6.63× 10－34 J·s ） （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。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 4．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示
高中物理原子与原子核知识点总结(选修3－5) 原子、原子核这一章虽然不是重点,但是高考选择题也会涉及到,其实只要记住模型和方程式,就不会在做题上出错,下面的一些总结希望对同学们有所帮助. 一波粒二象性 1光电效应的研究思路 (1)两条线索： h为普朗克常数 h=6.63×34 10 J·S ν为光子频率 2．三个关系 (1)爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0。 (2)光电子的最大初动能E k可以利用光电管实验的方法测得，即E k＝eU c，其中U c是遏止电压。 (3)光电效应方程中的W0为逸出功，它与极限频率νc的关系是W0＝hνc。 3波粒二象性 波动性和粒子性的对立与统一 (1)大量光子易显示出波动性，而少量光子易显示出粒子性。 (2)波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强。 (3)光子说并未否定波动说，E＝hν＝hc λ 中，ν（频率）和λ就是波的概念。 光速C=λν (4)波和粒子在宏观世界是不能统一的，而在微观世界却是统一的。 3．物质波 (1)定义：任何运动着的物体都有一种波与之对应，这种波叫做物质波，也
叫德布罗意波。 (2)物质波的波长：λ＝h p ＝h mv ，h 是普朗克常量。 二 原子结构与原子核 （1）卢瑟福的核式结构模型 卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。 整个知识体系，可归结为：两模型(原子的核式结构模型、波尔原子模型)；六子(电子、质子、中子、正电子、 粒子、 光子)；四变(衰变、人工转变、裂变、聚变)；两方程(核反应方程、质能方程)。 4条守恒定律(电荷数守恒、质量数守恒、能量守恒、动量守恒)贯串全章。 1.(1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。电子的发现证明了原子是可再分的。 (2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在球内。 2.卢瑟福的核式结构模型(行星式模型)卢瑟福α粒子散射实验装置,现象,从而总结出核式结构学说
第八章原子结构 一、电子的发现： （一）电子的发现： 1．电子是怎样发现的： 汤姆生用测定粒子的荷质比的方法发现了电子。 汤姆生发现阴极射线在电场和磁场中的偏转现象，根据偏转方向，确认阴极射线是带负电的粒子流。当他测定阴线射线粒子的荷质比时发现，不同物质做成的阴极发出的射极（粒子）都有相同的荷质比，这表明它们都能发射相同的带电粒子，因此这种带电粒子是构成物质的共同成份，这就是电子。 2．电子的发现对人类认识原子结构的重要性。 ①电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也具有结构。 ②由于原子含有带负电的电子，从物质的电中性出发，推想到原子中还有带正电的部分，这就提出了进一步探索原子结构、探索原子模型的问题。 （二）汤姆生的原子模型（枣糕模型） 葡萄干面包模型 二、原子的核式结构的发现 （一）原子核式结构的发现： 1．什么叫散射实验？ 用各种粒子——x射线、电子和α粒子轰击很薄的物质层，通过观察这些粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，这种实验叫做散射实验。 2．为什么用α粒子的散射（实验）现象可以研究原子的结构？ 原子的结构非常紧密，用一般的方法无法探测它内部的结构，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。 ①由于α粒子具有足够的能量可以接近原子的中心， ②α粒子可以使荧光物质发光，如果α粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动的方向，荧光屏便能够显示出它的方向变化。 3．α粒子散射装置 ①放射源（Pa“坡”）玛丽·居里的祖国波兰。 ②金箔：1μm，能透光，有3000多层原子厚。 ③荧光屏荧光屏和显微镜能够围绕金箔在一个 ④显微镜圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后 ⑤转动圆盘偏转角度不同的α粒子 4．实验过程：实验室建在地下，通道大拐角（防光进入）
第十三章 物质结构与性质(选考) 学案63 原子结构与性质 [考纲要求] 1.了解原子核外电子的能级分布，能用电子排布式表示常见元素(1－36号)原子核外电子的排布。了解原子核外电子的运动状态。2.了解元素电离能的含义，并能用以说明元素的某些性质。3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。4.了解电负性的概念，知道元素的性质与电负性的关系。 知识点一 原子核外电子排布及表示方法 第1电子层：只有s 第2电子层：有s 、p 两种轨道。 第3电子层：有s 、p 、d 三种轨道。 3．构造原理 构造原理：多电子原子的核外电子排布遵循构造原理，根据构造原理可以写出元素基态 原子的电子排布式。 随着__________的递增，基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布，即1s,2s,2p ，____，____，____，____，____，____，4d,5p ……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。 4．原子核外电子排布规律
(1)能量最低原理 ①原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态。 ②基态原子：______________。当基态原子________能量后，电子会______________，变成__________原子。 (2)泡利原理 一个原子轨道最多容纳____个电子，并且____________相反。 (3)洪特规则 当电子排布在同一能级的不同轨道时，基态原子中的电子总是优先________________，并且__________相同。 问题思考 1．电子按构造原理排布时，先排在4s轨道，再排3d轨道，为什么？而失电子时，是先失4s轨道上的，还是先失3d轨道上的？ 知识点二元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律 1．电离能 (1)第一电离能：气态电中性基态原子____________转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。 (2)元素第一电离能的意义：元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。第一电离能数值越小，原子越易失去一个电子，该元素的金属性越强；反之，第一电离能数值越大，原子越难失去一个电子。 (3)变化规律： ①同一周期从左到右元素的第一电离能呈________的趋势，但某些地方出现曲折变化，如____>____，____>____，____>____，____>____。 ②同一族从上到下元素的第一电离能__________。 2．电负性 (1)成键电子：原子中用于形成________的电子。 (2)电负性：用来描述不同元素的原子对________吸引力的大小。 (3)意义：电负性越大的原子，对成键电子的吸引力越大，非金属性越强。故电负性的大小可用来衡量元素非金属性和金属性的大小。 (4)变化规律 ①同周期从__________元素的电负性逐渐增大。 ②同主族从上到下元素的电负性逐渐________。 (5)应用 ①判断元素的金属性和非金属性的强弱：非金属的电负性>1.8；金属的电负性<1.8；类金属的电负性在1.8左右，它们既有金属性又有非金属性。 ②判断化学键的类型：两元素的电负性差值大于1.7，它们之间通常形成离子键；两元素的电负性差值小于1.7，它们之间通常形成共价键。 问题思考 2．为什么同周期的ⅡA族元素的第一电离能大于ⅢA族元素的，ⅤA族的大于ⅥA族的？如I1(Al)
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