选修3 5第3讲原子结构原子核

第3讲原子结构原子核梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式(考纲要求Ⅰ)1．原子的核式结构汤姆孙发现了电子．(1)电子的发现：英国物理学家_______卢瑟福(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家_______和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝原来方向前进，但有大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿_____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．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，正电荷和几乎全部_____质量都集中在核里，带原子全部的_______负电的电子在核外空间绕核旋转．2．光谱(1)光谱波长频用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的_____(率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类亮线，这样的光谱叫做线状谱．有些光谱是一条条的_____光带，这样的光谱叫做连续谱．有的光谱是连在一起的_____梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破(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?11?1R?2－2?n?，(n＝3，4，5，…)，R是里德伯常量，R?2＝_________λ－17＝1.10×10m，n为量子数．3．玻尔理论不连续的能量状态中，在(1)定态：原子只能处于一系列_______稳定的，电子虽然绕核运动，但这些能量状态中原子是_____并不向外辐射能量．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破(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Em－En．(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34J·定，即hν＝________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不连续的，因此电子的可能轨道运动相对应．原子的定态是_______不连续的．也是_______梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图3－1所示图3－1梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破(2)氢原子的能级和轨道半径1①氢原子的能级公式：En＝2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1n为基态能量，其数值为E1＝－13.6eV.2②氢原子的半径公式：rn＝nr1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基－10态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10m.梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．()(1)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过只有少数发生大角度偏转．(2)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上．的光子能量为hν＝En.()(3)氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子辐射(4)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁．()答案(1)√(2)√(3)×(4)×梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素(考纲要求Ⅰ)质子和中子组成的，原子核1．原子核的组成：原子核是由_____质子数．的电荷数等于核内的_______2．天然放射现象(1)天然放射现象自发地放出射线的现象，首先由贝可勒尔发现．天元素_____然放射现象的发现，说明_______原子核具有复杂的结构．(2)放射性和放射性元素放射性．具有放射物质发射某种看不见的射线的性质叫_______放射性元素．性的元素叫_______梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破(3)三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是β射线、_______γ射线．α射线、______________(4)放射性同位素的应用与防护人工放射性同天然放射性同位素和_____①放射性同位素：有_____位素两类，放射性同位素的化学性质相同．示踪原子等．②应用：消除静电、工业探伤、作_________③防护：防止放射性对人体组织的伤害．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破3．原子核的衰变原子核(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种_______原子核的衰变．的变化称为_______(2)分类4AA－4衰变：ZX→Z－2Y＋____2He0AA－1e衰变：ZX→Z＋1Y＋____αβ半数发生衰变所需的(3)半衰期：放射性元素的原子核有_____时间．半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的化学状态无关．物理、______________梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破核力、结合能、质量亏损(考纲要求Ⅰ)1.核力(1)定义：原子核内部，核子间所特有的相互作用力．(2)特点：①核力是强相互作用的一种MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1713871203539_0现；②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内；③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用．释放的能量或原子核分解为核子时核子结合为原子核时_____吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能．_____梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破2．结合能3．比结合能(1)定义：核子数之比，称做比结合能，也叫平原子核的结合能与_______均结合能．(2)特点：不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，稳定．表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越_____4．质能方程、质量亏损爱因斯坦质能方程E＝____mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损．由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝_____Δmc2．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破裂变反应和聚变反应、链式反应核反应方程(考纲要求Ⅰ)1．裂变反应和聚变反应(1)重核裂变：是重核分裂成中等质量的核的反应过程．如：235114489130n.92U＋0n―→56Ba＋36Kr＋__由重核裂变产生的中子使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应，发生链式反应的条件是：裂变物质的体大于等于临界体积．积_________裂变的应用：原子弹、核反应堆．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破质量较大的核的反(2)轻核聚变：聚变是两个轻核结合成_________应过程．如：13240n＋17.6MeV1H＋1H―→2He＋___使核发生聚变需要几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应．_________2．核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例α衰变衰变β衰变自发自发234423890Th＋2He92U―→__________0234234Pa＋－1e91__________Th―→90梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破171144817N＋2He―→________O＋H(卢瑟福发现质子)12149________602He＋4Be―→C＋n(查德威克发现中子)人工转变人工控制27413Al＋2He―→30115P＋0n3015P―→03014Si＋＋1e约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破比较容易进重核裂变行人工控制123511448930n92U＋0n―→56Ba＋36Kr＋____1235113690100n92U＋0n―→54Xe＋38Sr＋_____轻核聚变很难控制12340n1H＋1H―→2He＋___梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”．()()()()(1)发生β衰变时，新核的核电荷数不变．()(2)核力是弱相互作用，作用力很小．下一个原子核了．恒．(3)氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经7.6天后就剩(4)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒；遵循电荷数守(5)爱因斯坦质能方程反映了物体的质量就是能量，它们之间可以相互转化．答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破放射性应用和防护(考纲要求Ⅰ)污染与举例与措施防护核爆炸说明核爆炸的最初几秒钟辐射出来的主要是强烈的γ射线和中子流，长期存在放射性污染核工业生产和核科学研究中使用放射性原材料，一旦泄露就会造成严重污染污染核泄漏医疗中如果放射线的剂量过医疗照射大，也会导致病人受到损害，甚至造成病人的死亡梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破把放射源密封在特殊的包壳里，或密封防护者用特殊的方法覆盖，以防止射线泄漏距放射源越远，人体吸收的剂量就距离防护越少，受到的危害就越轻防护时间防护尽量减少受辐射的时间在放射源与人体之间加屏蔽物能起屏蔽防护到防护作用．铅的屏蔽作用最好梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破基础自测1．[2013·福建理综，30(1)]在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是________．(填选图下方的字母)梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破解析金箔中的原子核与α粒子都带正电，α粒子接近原子核过程中受到斥力而不是引力作用，A、D错误；由原子核对α粒子的斥力作用，及物体做曲线运动的条件，知曲线轨迹的凹侧应指向受力一方，选项B错、C对．答案C梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破2．对于原子光谱，下列说法正确的是A．原子光谱是不连续的()．B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的谱也不相同C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析原子光谱为线状谱，选项A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故选项B错误，选项C正确；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质的组成，选项D正确．答案ACD梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破3．根据玻尔理论，下列说法正确的是()．A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波B．处于定态的原子，其电子绕核运动，但它并不向外辐射能量C．原子内电子的可能轨道是不连续的D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破解析根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故A错误，B正确．玻尔理论中的第二条假设，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的，不连续的，C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子能量取决于两个能级之差，故D正确．答案BCD梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破4．在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中；②密封于铅盒中；③与轻核元素结合成化合物．则()．A．措施①可减缓放射性元素衰变B．措施②可减缓放射性元素衰变C．措施③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定，与外界因素无关，所以A、B、C错误，D正确．解析放射性元素的衰变快慢由其原子核内部结构决答案D梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破5．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4×1026J，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近()．A．1036kgC．1013kgB．1018kgD．109kg26解析根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，得ΔE4×109Δm＝2＝82kg≈10kg.c（3×10）答案D梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破6．下列说法正确的是()．151124A.7N＋1H―→6C＋2He是α衰变方程123B.1H＋1H―→2He＋γ是核聚变反应方程2382344C.92U―→90Th＋2He是核裂变反应方程427301D.2He＋13A1―→15P＋0n是原子核的人工转变方程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α或β粒子．聚变方程的左边是两个轻核反应，右边是中等原子核．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梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破对应“高考题组”见PPT课件，供参考热点一氢原子能级及能级跃迁1．能级图中相关量意义的说明相关量能级图中的横线横线左端的数字“1，2，3…”横线右端的数字“－13.6，－3.4…”意义表示氢原子可能的能量状态——定态表示量子数表示氢原子的能量梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破表示相邻的能量差，量子数越大相邻相邻横线间的距离的能量差越小，距离越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为hν＝Em－En2.定态间的跃迁——满足能级差．n小→n大吸收能量hν＝En大－En小．n大→n小放出能量hν＝En大－En小．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破3．电离电离态与电离能电离态：n＝∞，E＝0基态→电离态：E吸＝0－(－13.6eV)＝13.6eV电离能．n＝2→电离态：E吸＝0－E2＝3.4eV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．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【典例1】[2013·江苏单科，12C(2)]根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图3－2所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离______(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．图3－2解析量子数小的轨道半径小，因此n＝3的轨道比n＝5的轨道离核近；能级跃迁发射的谱线条数为C＝C＝6条．答案近6梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破如果是一群氢原子，向低能级跃迁时最多发出的光谱线条数的求解方法(1)采用画图法，原子在两个不同能级间跃迁能产生一条频率不同的光谱线n（n－1）(2)用数学组合公式求解：N＝2梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【跟踪短训】1．已知金属钙的逸出功为2.7eV，氢原子的能级图如图3－3所示，一群氢原子处于量子数为n＝4的能级状态，则下列说法中正确的是()．图3－3梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破A．氢原子可能辐射6种频率的光子B．氢原子可能辐射5种频率的光子C．有3种频率的辐射光子能使钙发生光电效应D．有4种频率的辐射光子能使钙发生光电效应解析从n＝4能级跃迁可能产生的光子为6种；若产生光电效应，则光子的能量需要大于2.7eV，此时只有第4能级跃迁到第1能级、第3能级跃迁到第1能级、第2能级跃迁到第1能级，这3种频率的光子能使钙发生光电效应．答案AC梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破热点二原子核的衰变及半衰期1．衰变规律及实质(1)α衰变和β衰变的比较衰变类型衰变方程α衰变MM－44ZX→Z－2Y＋2Heβ衰变MM0ZX→Z＋1Y＋－1e2个质子和2个中子转化为质子和中子结合成一个电子衰变实质整体射出11421H＋20n→2He1100n→1H＋－1e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．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破2．衰变次数的确定方法因为β衰变对质量数无影响，可先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数．3．半衰期半衰期的计算：根据半衰期的概念，可 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 出公式．N余＝N?1?t/τ原???2??1?t/τ原???2?，m余＝m.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．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【典例2】恒星向外辐射的能量来自于其内部发生的各种热核反应，当温度达到108K时，可以发生“氦燃烧”．48完成“氦燃烧”的核反应方程：2He＋________→4Be＋γ.解析由质量数、电荷数守恒4482He＋2He→4Be＋γ答案42He(或α)梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【跟踪短训】2382062．(2013·上海单科，7)在一个92U原子核衰变为一个82Pb原子核的过程中，发生β衰变的次数为()．A．6次B．10次C．22次D．32次解析设原子核衰变过程中发生了n次α衰变，m次β衰变，由核衰变规律及衰变前后质量数守恒与电荷数守恒得4n＝238－206，2n－m＝92－82，解得n＝8，m＝6，故A正确．答案A梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破热点三核反应方程及核反应类型的判断核反应方程的书写方法(1)熟记常见基本粒子的符号是正确书写核反应方程的基114础．如质子(1H)、中子(0n)、α粒子(2He)、β粒子(0－1e)、023正电子(1e)、氘核(1H)、氚核(1H)等．(2)掌握核反应方程遵守的规律：质量数守恒和电荷数守恒的规律．(3)熟悉核反应的四种基本类型：衰变、人工转变、裂变和聚变．可以帮助我们理清思路，很快写出正确的核反应方程．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【典例3】(2013·重庆理综，2)铀是常用的一种核燃料，若它23511的原子核发生了如下的裂变反应；92U＋0n―→a＋b＋20n则a＋b可能是()．1409314193A.54Xe＋36KrB.56Ba＋36Kr1419314094C.56Ba＋38SrD.54Xe＋38Sr解析根据核反应中的质量数守恒可知，a＋b的质量数应为235＋1－2＝234，质子数应为92，A项中的质量数为140＋93＝233，B项中质量数是141＋92＝233，C项中质量数为141＋93＝234，质子数为56＋38＝94，D项中质量数为140＋94＝234，质子数为54＋38＝92，综上可知，答案为D.答案D梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破对书写核反应方程式的理解(1)核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头连接并表示反应方向，不能用等号连接．(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒规律杜撰出生成物来写核反应方程．(3)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化．(4)核反应遵循电荷数守恒．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【跟踪短训】3．(2012·广东卷，18)能源是社会发展的基础，发展核能是解决能源问题的途径之一．下列释放核能的反应方程，表述正确的有()．3241A.1H＋1H→2He＋0n是核聚变反应3241B.1H＋1H→2He＋0n是β衰变2351144891C.92U＋0n→56Ba＋36Kr＋30n是核裂变反应2351140941D.92U＋0n→54Xe＋38Sr＋20n是α衰变梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破解析β衰变时释放出电子(0－1e)，α衰变时释放出氦原子4核(2He)，可知选项B、D错误；选项A中一个氚核和一个氘核结合成一个氦核并释放出一个中子是典型的核聚变反应；选项C中一个U235原子核吸收一个中子，生成一个Ba原子核和一个Kr原子核并释放出三个中子是核裂变反应，A、C正确．答案AC梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破热点四质量亏损及核能的计算1．核能(1)核子在结合成原子核时出现质量亏损Δm，其能量也要相应减少，即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＝Δmc2.2．核能释放的两种途径的理解(1)使较重的核分裂成中等大小的核．(2)较小的核结合成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，都可以释放能量．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【典例4】[2012·课标，35(1)]氘核和氚核可发生热核聚变而释234放出巨大的能量，该反应方程为：1H＋1H→2He＋X，式中234X是某种粒子．已知：1H、1H、2He和粒子X的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u＝931.52MeV/c，c是真空中的光速．由上述反应方程和数据可知，粒子X是________，该反应释放出的能量为______MeV(结果保留三位有效数字)．解析1X为0n(或中子)．2ΔE＝Δmc＝(2.0141u＋3.0161u－4.0026u－1.0087u)×931.5MeV＝17.6MeV.2341热核聚变的核反应方程为：所以1H＋1H→2He＋0n，答案10n(或中子)17.6梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破解有关核能问题的技巧(1)根据质量亏损计算：ΔE＝Δmc2及1u相当于931.5MeV.(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．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破【跟踪短训】2394．(2012·浙江自选，14)一个静止的钚核94Pu自发衰变成一个235铀核92U和另一个原子核X，并释放出一定的能量．其核衰239235变方程为：94Pu―→92U＋X.(1)方程中的“X”核符号为________；(2)钚核的质量为239.0522u，铀核的质量为235.0439u，X核的质量为4.0026u，已知1u相当于931MeV，则该衰变过程放出的能量是________MeV；(3)假设钚核衰变释放的能量全部转变为铀核和X核的动能，则X核与铀核的动能之比是________．梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破解析(1)根据质量数、电荷数守恒，得X核的质量数为239－235＝4，核电核数为94－92＝2，故“X”核为氦核，符号4为2He.(2)钚核衰变过程中的质量亏损Δm＝239.0522u－235.0439u－4.0026u＝0.0057u，根据爱因斯坦质能方程，得出衰变过程中放出的能量E＝0.0057×931MeV≈5.31MeV.(3)钚核衰变成铀核和X核，根据动量守恒定律，两者动量大212pEkm小相等，根据Ek＝mv＝，得X核和铀核的动能之比22mEkMM＝≈58.7.m答案4(1)2He(2)5.31(3)58.7梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书)梳理深化·强基固本多维课堂·热点突破