第二講　原子結(jié)構(gòu)　原子核

第二講原子結(jié)構(gòu)原子核綱舉目張·主干系統(tǒng)[微點判斷](1)原子中絕大部分是空的，原子核很小。

(

)(2)按照玻爾理論，核外電子均勻分布在各個不連續(xù)的軌道上。

(

)(3)如果某放射性元素的原子核有100個，經(jīng)過一個半衰期后還剩50個。

(

)(4)質(zhì)能方程表明在一定條件下，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化為能量。

(

)(5)核式結(jié)構(gòu)學(xué)說是盧瑟福在α粒子散射實驗的基礎(chǔ)上提出的。

(

)(6)人們認(rèn)識原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子開始的。

(

)(7)人們認(rèn)識原子具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)是從英國物理學(xué)家湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子開始的。

(

)√×××√×√關(guān)鍵知能·逐點清障提能點(一)原子的核式結(jié)構(gòu)[題點自主盤查]

α粒子散射實驗現(xiàn)象1．如圖是盧瑟福的α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(fā)出的α粒子從鉛盒的小孔射出，形成很細的一束射線，射到金箔上，最后打在熒光屏上產(chǎn)生閃爍的光點。下列說法正確的是

(

)A．該實驗是盧瑟福建立原子核式結(jié)構(gòu)模型的重要依據(jù)B．該實驗證實了湯姆孫原子模型的正確性C．α粒子與原子中的電子碰撞會發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D．絕大多數(shù)的α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)解析：盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型，A正確；盧瑟福提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型的假設(shè)，從而否定了湯姆孫原子模型的正確性，B錯誤；電子質(zhì)量太小，對α粒子的影響不大，C錯誤；絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，幾乎仍沿原方向前進，D錯誤。答案：A

α粒子散射實驗分析解析：α粒子在靠近金原子核的過程中，庫侖力做負功，電勢能逐漸增加，A錯誤；α粒子散射實驗是原子的核式結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)，并不能說明原子核是由質(zhì)子和中子組成的，B錯誤；α粒子散射實驗說明帶正電的物質(zhì)分布在原子內(nèi)部很小的區(qū)域內(nèi)，即原子的內(nèi)部有一個很小的原子核，C錯誤；α粒子在靠近金原子核的過程中，系統(tǒng)動量守恒，當(dāng)它們的距離最小時，兩者的速度相等，則α粒子與金原子核的動量大小之比等于質(zhì)量之比，即為4∶197，D正確。答案：D

答案：B

原子的核式結(jié)構(gòu)4．盧瑟福通過對α粒子散射實驗結(jié)果的分析，提出了原子內(nèi)部存在

(

)A．電子

B．中子

C．質(zhì)子

D．原子核解析：盧瑟福在α粒子散射實驗中觀察到絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后幾乎不改變運動方向，只有極少數(shù)的α粒子發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，說明在原子的中央存在一個體積很小的帶正電荷的物質(zhì)，將其稱為原子核，故D正確。答案：D[知能自主落實]1．α粒子散射實驗實驗裝置α粒子源、金箔、熒光屏和放大鏡。實驗現(xiàn)象①絕大多數(shù)的α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進。②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)。③極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至有極個別α粒子幾乎被“撞了回來”。實驗意義盧瑟福通過α粒子散射實驗，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型。2．原子的核式結(jié)構(gòu)模型(1)α粒子散射實驗結(jié)果分析①絕大多數(shù)α粒子沿直線穿過金箔，說明原子中絕大部分是空的；②少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，反映了原子內(nèi)部集中存在著對α粒子有斥力的正電荷；③極少數(shù)α粒子甚至被“撞了回來”，反映了個別α粒子正對著質(zhì)量比α粒子大得多的物體運動時，受到該物體很大的斥力作用。(2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個很小的核，叫原子核，原子的所有正電荷和幾乎所有質(zhì)量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外繞核旋轉(zhuǎn)。提能點(二)氫原子能級及能級躍遷[題點自主盤查]1.

(多選)由玻爾原子模型求得氫原子能級如圖所示，已知可見光的光子能量在1.62eV到3.11eV之間，則

(

)A．氫原子從高能級向低能級躍遷時可能輻射出γ射線B．氫原子從n＝3的能級向n＝2的能級躍遷時會輻射出紅外線C．處于n＝3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線并發(fā)生電離D．大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時可輻射出2種頻率的可見光解析：γ射線來自原子核輻射，氫原子的能級躍遷不可能輻射出γ射線，A錯誤；氫原子從n＝3能級向n＝2能級躍遷時輻射出可見光，B錯誤；紫外線的光子最低的能量大于3.11eV，而n＝3能級的氫原子發(fā)生電離只需要1.51eV，因此C正確；大量氫原子從n＝4能級向低能級躍遷時可以輻射出6種光子，只有2種屬于可見光，因此D正確。答案：CD2.

(2023·成都檢測)如圖所示是氫原子的能級圖，現(xiàn)有大量處于n＝4

激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷，所輻射的光子中，只有一種能使

某金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)。以下判斷不正確的是

(

)A．這些氫原子最多可輻射6種不同頻率的光子B．這些氫原子輻射出光子后核外電子的動能將減小C．若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝5躍遷到基態(tài)，輻射出的光子一定能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)D．若氫原子從激發(fā)態(tài)n＝4躍遷到n＝3，輻射出的光子一定不能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)答案：B

3．(2022·重慶高考)如圖為氫原子的能級示意圖。已知藍光光子

的能量范圍為2.53～2.76eV，紫光光子的能量范圍為2.76～

3.10eV。若使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍光，

不輻射紫光，則激發(fā)氫原子的光子能量為(

)A．10.20eV B．12.09eVC．12.75eV D．13.06eV解析：由題知使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)后，可輻射藍光，不輻射紫光，則由藍光光子能量范圍可知氫原子從n

＝4能級向低能級躍遷可輻射藍光，不輻射紫光(即從n＝4能級躍遷到n＝2能級輻射藍光)，則需激發(fā)氫原子到n＝4能級，則激發(fā)氫原子的光子能量為ΔE＝E4－E1＝

12.75eV，故選C。答案：C[知能自主落實]1．兩類能級躍遷(1)自發(fā)躍遷：由高能級躍遷到低能級，釋放能量，發(fā)出光子。光子的頻率ν＝

＝

。(2)受激躍遷：由低能級躍遷到高能級，吸收能量。①光照(吸收光子)：光子的能量必須恰等于能級差hν＝ΔE。②碰撞、加熱等：只要入射粒子能量大于或等于能級差即可，E外≥ΔE。③大于電離能的光子被吸收，將原子電離。2．電離(1)基態(tài)→電離態(tài)：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV電離能。(2)n＝2→電離態(tài)：E吸＝0－E2＝3.4eV。(3)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．譜線條數(shù)的確定方法(1)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n－1)。(2)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法：①用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：N＝C＝

。②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。4．氫原子躍遷時能量的變化規(guī)律(1)電子動能隨r增大而減小。(2)當(dāng)軌道半徑增大時，庫侖引力做負功，原子的電勢能增大。反之，當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小。提能點(三)原子核的衰變及半衰期[題點自主盤查]

三種射線的性質(zhì)和特點1.

如圖所示，某放射性元素衰變過程中釋放出α、β、γ三種射線，分別進入勻強磁場和勻強電場中，關(guān)于三種射線，下列說法正確的是

(

)A．①④表示α射線，其速度最慢、電離能力最弱B．②⑤表示γ射線，其穿透能力和電離能力都很強C．②⑤表示γ射線，是原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波D．③⑥表示β射線，是高速電子流，可以穿透幾毫米厚的鋁板解析：α射線是高速粒子流，粒子帶正電，β射線為高速電子流，帶負電，γ射線為高頻電磁波，根據(jù)電荷所受電場力特點及左手定則可知：①④為β射線，②⑤為γ射線，③⑥為α射線。α射線的速度最小但電離能力最強，γ射線是由原子核內(nèi)釋放出的高頻電磁波，其穿透能力很強，但電離能力很弱，故C正確，A、B、D錯誤。答案：C

半衰期的理解及應(yīng)用2．(2021·湖南高考)核廢料具有很強的放射性，需要妥善處理。下列說法正確的是

(

)A．放射性元素經(jīng)過兩個完整的半衰期后，將完全衰變殆盡B．原子核衰變時電荷數(shù)守恒，質(zhì)量數(shù)不守恒C．改變壓力、溫度或濃度，將改變放射性元素的半衰期D．過量放射性輻射對人體組織有破壞作用，但輻射強度在安全劑量內(nèi)則沒有傷害答案：D

衰變次數(shù)的確定3．(2021·全國甲卷)如圖，一個原子核X經(jīng)圖中所示的一系列α、β衰變后，生成穩(wěn)定的原子核Y，在此過程中放射出電子的總個數(shù)為

(

)A．6

B．8

C．10

D．14解析：X的中子數(shù)為146，質(zhì)子數(shù)為92，質(zhì)量數(shù)為146＋92＝238，Y的中子數(shù)為124，質(zhì)子數(shù)為82，質(zhì)量數(shù)為124＋82＝206，質(zhì)量數(shù)減少238－206＝32，發(fā)生α衰變的次數(shù)為32÷4＝8，發(fā)生β衰變的次數(shù)為82－(92－2×8)＝6，即在此過程中放射出電子的總個數(shù)為6，A正確。答案：A答案：C答案：BC答案：ABD[知能自主落實]1．三種射線的成分和性質(zhì)3．α衰變、β衰變的比較解析：(1)式是α衰變，(2)式是β衰變，均有能量放出，故A錯誤；(3)式是人工核轉(zhuǎn)變，故B錯誤；(3)式是人類第一次實現(xiàn)原子核轉(zhuǎn)變的方程，故C正確；利用激光引發(fā)可控的(4)式核聚變是正在嘗試的技術(shù)之一，故D正確。答案：CD

答案：A答案：B

[知能自主落實]1．核反應(yīng)的四種類型續(xù)表2．核反應(yīng)方程的書寫(1)掌握核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(2)掌握常見的主要核反應(yīng)方程式，并知道其意義。(3)熟記常見的基本粒子的符號，如質(zhì)子、中子、α