1、專題12.2原子結構 原子核課前預習自我檢測1.一個氫原子從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級，該氫原子（）A. 放出光子，能量增加B. 放出光子，能量減少C. 吸收光子，能量增加D. 吸收光子，能量減少【答案】 B【解析】 氫原子從高能級向低能級躍遷時，將以輻射光子的形式向外放出能量，故選項B 正確。2. 盧瑟福通過a粒子散射實驗，判斷出原子中心有一個很小的核，并由此提出了原子的核式結構模型。如圖所示的平面示意圖中、兩條線表示a粒子運動的軌跡，則沿所示方向射向原子核的a粒子可能的運動軌跡是（）A.軌跡 aD.軌跡 d【答案】 A【解析】口粒子帶正電，因此厘粒子靠近核時，與核間有斥力，沿方冋的

2、茁粒子比沿方向的a粒子寓核近，與核的作用強，因此口粒子沿方向進入后與核作用向外側散射的偏轉角應該比沿的大3.（多選）釷核（2904Th）具有放射性，它能放出一個電子衰變成鎂核（Pa），伴隨該過程會放出丫光子，下列說法中正確的是（）A. 因為衰變過程中原子核的質量數(shù)守恒，所以不會出現(xiàn)質量虧損234B. 丫光子是衰變過程中鎂核（91Pa）輻射的C. 給釷加熱，釷的半衰期將變短D. 原子核的天然放射現(xiàn)象說明原子核是可分的【答案】 BD【解析】 衰變過程中原子核的質量數(shù)守恒，但是會出現(xiàn)質量虧損，則選項A 錯誤；給釷加熱，釷的半衰期不變，故選項 C 錯誤。B.軌跡bC.軌跡 c說子核24.（多選）鈾核裂

3、變是核電站核能的重要來源，其一種裂變反應式是29fu+in 一 Ba+36心+ 30n。下列說法正確的有（）A. 上述裂變反應中伴隨著中子放出B. 鈾塊體積對鏈式反應的發(fā)生無影響3字），種不同的頻率?！敬?.3110【解頻率最大的光子對應于從最高能級向基態(tài)的躍遷，則有EE= 0.96E，又因為 &=4 日,n故可得n= 5,E1E因而頻率最小的光子對應于從n= 5 到n= 4 的能級躍遷，具有的能量E= &曰= 2516C.鈾核的鏈式反應可人工控制D.鈾核的半衰期會受到環(huán)境溫度的影響【答案】 AC【解析】 裂變反應式中的in 為中子，鈾塊體積大于臨界體積，才能發(fā)生鏈式反應，且鈾

4、核的鏈式反A、C 正確，選項 B 錯誤；放射性元素的半衰期不受外界壓強、溫度的影響，選項【答案】 A【解析】【解析】由動里守f旦正律，得4011218wov4反沖核的速度為V=318反沖核的動能為而耳口二+衛(wèi)?師棉二2砲訶44則左=麗衛(wèi)做訛=亓評o選項A正確。課堂講練典例分析考點一 原子結構、氫原子的能級躍遷【典例 1】氫原子基態(tài)的能量為E= 13.6 eV。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有的光子中，頻率最大的光子能量為一0.96E1，頻率最小的光子的能量為應是可控的，選項誤。5.靜止的氡核222Rn 放出a粒子變成釙核 饗 Fb時，a粒子的動能是 丘，原子核因反沖而運動，

5、它的動能是（）4A.E218B.218r 丘4D.224E0eV（保留 2 位有效數(shù)宜=亍40.31 eV，因氫原子是大量的，故由C2= 10 知可具有 10 種不同頻率的光子?！痉此伎偨Y】氫原子能級圖與原子躍遷問題的解答技巧(1) 能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的。(2) 能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸收)光子的頻率由hV=Em-曰求得。若求波長可由公式C=V求得。(3) 個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n- 1)。(4) 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，2n n-1用數(shù)學中的組合知識求解：N C2=-。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

6、一一畫出，然后相加?！靖櫠逃枴?.盧瑟福和他的學生做a粒子轟擊金箔實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)。關于a粒子散射實驗的結果，下列說法正確的是()A. 證明了質子的存在B. 證明了原子核是由質子和中子組成的C. 證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在一個很小的核里D. 說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動【答案】 C【解析】a粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質量的核，數(shù)年后盧瑟福才發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質子并預測核內(nèi)存在中子，所以選項C 對；選項 A、B 錯；玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，選項 D 錯?？键c二原子核的衰變 半衰期【典例 2】關于天然放射性，下列說法正確的是 _ 。A.

7、所有元素都可能發(fā)生衰變B. 放射性元素的半衰期與外界的溫度無關C. 放射性元素與別的元素形成化合物時仍具有放射性D.a、B和丫三種射線中，丫射線的穿透能力最強E.個原子核在一次衰變中可同時放出a、B和丫三種射線【答案】 BCD5【解析】自然界中絕大部分元素沒有放射現(xiàn)象選項A錯誤,放射性元素的半衰期只與原子核結構 有關，與其他因素無關，選項&C正屜 g 盯叮三種射線電高能力依次減弱，穿透能力依次増強，選 項D正確原子核發(fā)生衰變時，不能同時發(fā)生口和P衰變Y射線伴隨這兩種衰孌產(chǎn)生故選頂E錯誤?！痉此伎偨Y】半衰期的理解(1) 半衰期是一個統(tǒng)計規(guī)律，對少數(shù)原子核不適用；(2) 原子核質量減少一半

8、與原子核有半數(shù)發(fā)生衰變概念不同；(3) 半衰期的大小是由原子核內(nèi)部自身因素決定的，與外部條件無關?！靖櫠逃枴?.14C 發(fā)生放射性衰變成為14N，半衰期約 5 700 年。已知植物存活期間，其體內(nèi)14C 與12C 的比例不變； 生命活動結束后，14c 的比例持續(xù)減少。現(xiàn)通過測量得知，某古木樣品中14C 的比例正好是現(xiàn)代植物所制樣品的二分之一。下列說法正確的是 _ 。A.該古木的年代距今約5 700 年B.12C、13C、14C 具有相同的中子數(shù)C.14C 衰變?yōu)?4N的過程中放出3射線D.增加樣品測量環(huán)境的壓強將加速14C 的衰變【答案】AC【解析】古木樣品中叱的比例正好罡現(xiàn)代樣品的二分之一

9、，說明古木恰好經(jīng)歷了一個半衰期的時 間，故A正嬴叱、叱、叱具有相同的質子類 不同的中子數(shù)，故B錯。叱的衰變方程為：宋一憫 十9可見C正確.放射性元素的半衰期與外界因素無關，故D錯?？键c三核反應類型及核反應方程【典例 3】(多選)關于核衰變和核反應的類型，下列表述正確的有()A.238UR1?Th+2He是a衰變B.1；N+；He7o+1H 是3衰變C.2H+；He+in 是輕核聚變D.82S 尸36Kr + 2-1e 是重核裂變(2)現(xiàn)有四個核反應A.1H+?HR；He+0n235. 1891B.92U+ 0nfX+36Kr+3n24 25 26 27 28 2924240C.nNa+12Mg

10、+ -1eD.4He+4B 尸162C+0n6述，A C正確。(2)人工轉變方程的特點是箭頭的左邊是氦核與常見元素的原子核，箭頭的右邊也是常見元素的原子核。D 是查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程。B 是裂變反應，是研究原子彈的核反應方程。A 是聚變反應，是研究氫彈的核反應方程。由電荷數(shù)守恒和質量數(shù)守恒可以判定，X 質量數(shù)為 144，電荷數(shù)為 56,所以中子數(shù)為 144 56= 88。【反思總結】解答有關核反應方程問題的技巧(1)熟記常見基本粒子的符號一一是正確書寫核反應方程的基礎。如質子(!H)、中子(：n)、a粒子(4He)、3粒子(0-ie)、正電子(1e)、氘核(1H)、氚核(；H)等。(2

11、)熟悉核反應的四種基本類型衰變、人工轉變、裂變和聚變。(3)掌握核反應方程遵守的規(guī)律是正確書寫核反應方程或判斷某個核反應方程是否正確的依據(jù), 所以要理解并應用好質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律。(4)明白核反應過程是不可逆的核反應方程只能用箭頭連接并表示反應方向,不能用等號連接。 【跟蹤短訓】1_是發(fā)現(xiàn)中子的核反應方程， _ 是研究原子彈的基本核反應方程， _ 是研究氫彈的基本核反應方程。2求 B 中 X 的質量數(shù)和中子數(shù)?！敬鸢浮?1)AC (2)D B A 144 88【解析】(1)衰變是原子核自發(fā)地放出a或3粒子的核反應，衰變方程的特點是箭頭的左邊只有一個原子核，箭頭的右邊出現(xiàn)a或3粒子；聚

12、變反應的特點是箭頭的左邊是兩個輕核，箭頭的右邊是較大質量的原子核；裂變方程的特點是箭頭的左邊是重核與中子反應，箭頭右邊是中等質量的原子核。綜上所3.以下幾個原子核反應中,A.2He+ 泊尸1FC+ XX 代表a粒子的反應式是 (B.23990Th29314PaX7231CH+ 宀on + X【解折】 由蟄U+hi7姬a+ S8Kr+3An可知，會產(chǎn)生3個中子，要使裂變持續(xù)進行(璉式反應)，物 質的休積需大于它的臨界休積。(2)組成a粒子的核子與a粒子的質量差為Am=(2?n +Imu) PMQ結合能込曲代入數(shù)JS得A5=43xlO-iaT【反思總結】1 核能、質能方程常用規(guī)律(1) 核能是指核

13、子結合成原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量。(2) 質量虧損是指組成原子核的核子質量的總和與原子核質量之差。(3) 質能方程：E=mC、E=Am-c2、1 u 相當于 931.5 MeV ;揭示了質量和能量的不可分割性。(4) 釋放核能的兩種途徑：重核裂變(鏈式反應)與輕核聚變(熱核反應)。2 解有關核能問題的技巧(1) 根據(jù)質量虧損計算：AE=Am-c2及 1 u 相當于 931.5 MeV。(2) 根據(jù)能量守恒和動量守恒計算。(3) 在計算具有宏觀質量的物質中所有原子核發(fā)生核反應所釋放能量時用阿伏加德羅常數(shù)來計算核能【跟蹤短訓】4.已知氦原子的質量為MHeu，電子的質量為mu

14、，質子的質量為mu，中子的質量為mu , u 為原子 質量單位，且由愛因斯坦質能方程E=mC可知：1 u 對應于 931.5 MeV 的能量，若取光速c= 3X108m/s , 則兩個質子和兩個中子聚變成一個氦核，釋放的能量為( )A. 2x(m+m)Mex931.5 MeVB. 2x(m+m+m)Mex931.5 MeV2C. 2x(m+m+m)MexcJ2D. 2x(m+m)MexcJ【答案】B【解析】 核反應方程為質量虧損乂伽+飯-(Mie-2施尸25+甌+皿) 一砲，所嘆釋放的能量為 皿二二2%脾+師-刖“一國旳31_SMeS選項B正確課后鞏固 課時作業(yè)1.下列核反應方程中，屬于a衰變

15、的是()A.1：N+18o+!H92U 是核電站常用的核燃料。92U8B.UR10Th+；He2341C.1H+1HR2He+on2342340D.9oThf9iPa+ ie【答案】 B【解析】 A 項屬于原子核的人工轉變，B 項屬于a衰變，C 項屬于聚變反應，D 項屬于3衰變。2. （多選）能源是社會發(fā)展的基礎，發(fā)展核能是解決能源問題的途徑之一。下列釋放核能的反應方程，表述正確的有（）3241A.iH+iH2He+on 是核聚變反應B.1H+2H2He+in 是3衰變C.235U+ oni44Ba+3Kr + 3on 是核裂變反應D.92U+on 54Xe+38Sr + 2on 是a衰變【答

16、案】 AC【解析】3衰變時釋放出電子（1e） ,a衰變時釋放出氦原子核（；He），可知選項 B、D 錯誤；選項 A 中一個氚核和一個氘核結合成一個氦核并釋放出一個中子是典型的核聚變反應；選項C 中一個 U235 原子核吸收一個中子，生成一個 Ba 原子核和一個 Kr 原子核并釋放出三個中子。3.（多選）如圖所示，氫原子在不同能級間發(fā)生a、b、c三種躍遷時，釋放光子的波長分別是入a、入b、入c,則下列說法正確的是（）A. 釋放光子的波長關系為 入b=入a+入cB. 從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級時，輻射的光子頻率最小C. 從n= 3 能級躍遷到n= 2 能級時，電子的動能增加，電勢能減小，

17、氫原子的能量減小D.若用波長為 入c的光照射某金屬時恰好能發(fā)生光電效應，則用波長為入a的光照射該金屬時也一定能 發(fā)生光電效應E. 用 12.09 eV 的光子照射大量處于基態(tài)的氫原子時，可以發(fā)出三種頻率的光【答案】 BCE【解析】根E=hvr可得+B正確；由二扌得A錯誤；氫師子從高能級冋低能級紙遷，將以輻射光子的形式向外放出能崑 電子的動能増加，電勢能減小氫愿子的總能重濟卜C正確；由于Q 畑用波長為晁的光照射該金雇時一定不能發(fā)生光電效應，D錯誤；大量處于基態(tài)的氫原子 吸收12.09凸的光子后躍遷到n=3的謎為犬量處于/T=3能圾的這種原子向低能級抵遷時可以發(fā)出三種 頻率的光，E正確。94.下列

18、有關原子結構和原子核的認識，其中正確的是A. 丫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10C.太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的重核裂變【答案】B【解析】丫射線是光子流，選項 A 錯誤；氫原子輻射光子后能量減小，軌道半徑減小，其繞核運動的電子動能增大，總能量減小，選項B 正確；太陽輻射能量的主要來源是太陽中發(fā)生的氫核聚變，選項C錯誤；由 m=p,n=辛得 m=羅=普g = 25 g，選項 D 錯誤。5（多選）科學家使用核反應獲取氚，再利用氘和氚的核反應獲得能量。核反應方程分別為：X+丫宀4He+泊+ 4.9 MeV 和1H+；He+ X+ 17.6 MeV。下

19、列表述正確的有（）A. X 是中子B. Y 的質子數(shù)是 3，中子數(shù)是 6C. 兩個核反應都沒有質量虧損D. 氘和氚的核反應是核聚變反應【答案】AD【解析】 設舟&由質量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒有：丄十0=4+艮2十孑=丄+4, 2+=2+1,1+1=2+2,可得 A=lfAr=6fZ=0,了=3,故X是中子，A正確：由仏i知Y的質子數(shù)、中子數(shù) 都是賈故B錯誤,兩個檢反應中都釋放了能豊故都有質量虧損，C錯誤,氟和氟的核反應中質量較小的 核合成了質量轅犬的檢故D正確。6.氫原子能級如圖，當氫原子從n= 3 躍遷到n= 2 的能級時，輻射光的波長為 656 nmo 以下判斷正確的是（）nE冏W -

20、 - （I4 - -0.853-1.512- 3.4I-1菟氐A.氫原子從n= 2 躍遷到n= 1 的能級時，輻射光的波長大于656 nmB. 用波長為 325 nm 的光照射，可使氫原子從n= 1 躍遷到n= 2 的能級C.一群處于n= 3 能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3 種譜線D. 用波長為 633 nm 的光照射，不能使氫原子從n= 2 躍遷到n= 3 的能級【答案】CDc【解析】由 h =E2-E及氫原子能級關系可知，從n= 2 躍遷到n= 1 時釋放光子波長為 122 nm,故入210D.83Bi 的半衰期是2105 天，100 克83Bi 經(jīng)過 10 天后還剩下50 克11

21、選項 A 錯誤。波長 325 nm 光子能量小于波長 122 nm 光子能量，不能使氫原子從n= 1 躍遷到n= 2 的能級，選項 B錯誤。一群處于n=3 能級的氫原子向低能級躍遷時最多有3 種可能，因此最多產(chǎn)生3 種譜線，選項 C 正確。從n= 3 躍遷到n= 2 時輻射光的波長 入=656 nm 所以，只有當入射光波長為656 nm 時，才能使氫原子從n= 2 躍遷到n= 3 的能級，選項 D 正確。7.如圖所示，氫原子可在下列各能級間發(fā)生躍遷，設從n= 4 到n= 1 能級輻射的電磁波的波長為 入i,從n= 4 到n= 2 能級輻射的電磁波的波長為 入2,從n= 2 到n= 1 能級輻射

22、的電磁波的波長為 入3,則下列 關系式中正確的是（）HEn/eV5 - -0.544 - -O.S53 - -1JI2 -3 A-13.6A.入1V入3B.入3入2C.入3入2111D.=+入3入1入2E.111入3入1入2【答案】 ABE【解析】 已知從 n=4 到H=1能圾輻射的電晞皮的滋長為兀 從n=4到n=2 $毆輻射的電磁波的 渡長為從 Q 戈到用二1能級輻射的電谿S的浪長為心貝仏、述、矗的關系為底殍4圧 即右AlA?AlA311c c c111111X 辰石刁？ X 屜又臂忖牡即石爻怙則滬石即正確選項為*B. E&一質子束入射到靜止靶核13AI上，產(chǎn)生如下核反應：p+13A

23、I X+ n式中 p 代表質子，n 代表中子，X 代表核反應產(chǎn)生的新核。由反應式可知，新核X 的質子數(shù)為_，中子數(shù)為_ ?！敬鸢浮?4 13【解析】p 代表質子， 符號12為1H, n 代表中子，符號為0n,根據(jù)核反應中的雙守恒可知，1H+27AI 一27Si +in，則新核 X 的質子數(shù)為 14,中子數(shù)為 27 14= 13。9.一個鈾核衰變?yōu)殁Q核時釋放出一個a粒子，已知鈾核的質量為 3.853 131X1025kg，釷核的質量一 25一 27為 3.786 567X10 kg ,a粒子的質量為 6.646 72X10 kg，在這個衰變過程中釋放出的能量等于 J （取兩位有效數(shù)字），衰變方程為 _ ?！敬鸢浮?.7X10一13JUR22Th+；He132=me,可以算出釋放的能量 E。 m=nu-nThna一 30=9.68x10 kg2 308 2E= m-e=9.68x10 x(3.00 x10 )=8.7x1013J這個a衰變的方程為92LRM4Th+4He一 253.853x10 kg271.66x10 kg釷核228Th（原子質量為 228.028 7 u）。已知原子質量單位（1）寫出核衰變反應方程;（2）求該核衰變反應中釋放出的核能；（3）假設反應中釋放出的核能全部轉化為釷核和a粒子的動能，則釷核獲得的動能有多大?【答案】 (1)232LR1?Th+；He