1、第四課原子結(jié)構(gòu)和原子核【考綱解讀】1 .了解2種原子結(jié)構(gòu)模型，用玻爾理論解釋氫原子光譜.2.把握氫原子的能級(jí)式，結(jié)合能級(jí)圖解決原子的遷移問(wèn)題.3.把握原子核的崩潰、半壽期等知識(shí).4.編寫(xiě)核反應(yīng)方程式，從質(zhì)量能方程式中解決核電源問(wèn)題【知識(shí)的要點(diǎn)】試驗(yàn)點(diǎn)1原子結(jié)構(gòu)和粒子散射實(shí)驗(yàn)1.粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果大部分粒子在金箔通過(guò)后，基本上向原來(lái)的方向發(fā)展，但是，粒子發(fā)生了很大的角度偏向，極少數(shù)的粒子偏向超過(guò)90，有的被沖撞而停止2 .盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型據(jù)說(shuō)，原子的中心有一個(gè)小核，原子的所有正電荷和大部分集中在原子核，帶負(fù)電荷的東西在核外圍繞核旋轉(zhuǎn)。試驗(yàn)點(diǎn)2玻爾理論的理解和訂正1 .穩(wěn)定態(tài)：原子只存在于

2、一系列不連續(xù)的能態(tài)中。 在這些個(gè)的能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子圍繞核運(yùn)動(dòng)，但是不會(huì)向外部放射能量。2 .轉(zhuǎn)變：當(dāng)原子從一個(gè)穩(wěn)定態(tài)轉(zhuǎn)變到另一個(gè)穩(wěn)定態(tài)時(shí)，其輻射或吸收一個(gè)頻率的光子，并且光子能量由這兩個(gè)穩(wěn)定態(tài)的能量差決定。 即，h=Em-En.(h是普朗特?cái)?shù)，h=6.6310-34 Js )3軌道：原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子在不同環(huán)繞軌道上環(huán)繞核的運(yùn)動(dòng)。 由于原子的穩(wěn)定態(tài)是不連續(xù)的，所以電子的可能軌道也是不連續(xù)的4 .氫原子的能級(jí)能級(jí)公式(1)氫原子的能級(jí)圖；(2)氫原子的能級(jí)和軌道半徑；氫原子的能級(jí)公式： en=E1(n=1、2、3、)，其中e1是基態(tài)能量，其數(shù)值是E1=-13.6 eV。氫原

3、子的半徑公式： rn=n2r1(n=1、2、3、)，其中r1是基態(tài)半徑，也稱(chēng)為玻爾半徑，其數(shù)值為r1=0.5310-10 m。3試驗(yàn)原子核的崩潰1 .原子核的衰變(1)原子核放出粒子或粒子，變成另一個(gè)原子核的變化稱(chēng)為原子核的崩潰(2)分類(lèi)崩解： xy和崩解： XY e2.3種放射性射線的成分和性質(zhì)名字構(gòu)成符號(hào)電荷量品質(zhì)電離能力貫通本領(lǐng)射線核氦原子荷二號(hào)4 u戰(zhàn)斗機(jī)最強(qiáng)最弱射線電子e-eu型好強(qiáng)好強(qiáng)射線光子00最弱最強(qiáng)3 .理解半壽期(1)根據(jù)半壽期的概念，可以歸納公式n侑=N原，m侑=m原式中，n原、m原表示衰變前的放射性元素的原子核數(shù)與質(zhì)量，n元、m元表示衰變后的放射性元素的原子核數(shù)與質(zhì)量，

4、t表示衰變時(shí)間，表示半壽期(2)影響因素：放射性元素衰變的速度取決于原子核內(nèi)部的因素，與原子所處的物理狀態(tài)(如溫度、壓力)及化學(xué)狀態(tài)(如單質(zhì)、化合物)無(wú)關(guān)試驗(yàn)點(diǎn)四核反應(yīng)類(lèi)型及核反應(yīng)方程類(lèi)型可控性核反應(yīng)方程的典型例子崩潰衰變自發(fā)的92U90Th He衰變自發(fā)的90Th91Pa e人工轉(zhuǎn)換人工控制7N He8O H (盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子)He Be6C n (查德威克表達(dá)中子)13Al HeP n居里夫婦發(fā)現(xiàn)了放射性同位素，在云同步發(fā)現(xiàn)了正電子p硅01e重核裂變比較容易人工控制92U n56Ba Kr 3n92U n54Xe Sr 10n輕核聚變目前無(wú)法控制哈爾濱-哈爾濱注意：(1)由于核反應(yīng)過(guò)程一般

5、是不可逆的，所以核反應(yīng)方程式只能用單向式箭頭表示反應(yīng)方向，不能用等號(hào)連接(2)核反應(yīng)產(chǎn)物必須基于實(shí)驗(yàn)，不能隨意根據(jù)兩個(gè)守恒定律，用于化學(xué)基，從而構(gòu)成核反應(yīng)方程(3)核反應(yīng)不是遵循質(zhì)量保存，而是遵循質(zhì)量保存的電荷數(shù)保存試驗(yàn)點(diǎn)5核能和核電源的補(bǔ)正算1 .應(yīng)用質(zhì)量方程求解的程序流程圖寫(xiě)出核反應(yīng)方程式修正質(zhì)量損失m用e=MC2修正放出核電源(1)根據(jù)1)e=MC2進(jìn)行修正，修正運(yùn)算時(shí)的m的單位為“kg”，c的單位為“m/s”，e的單位為“j”。由于1原子質(zhì)量單位(u )相當(dāng)于931.5MeV的能量，所以修正計(jì)算時(shí)的m的單位為 u ，e的單位為 mev 。2 .用質(zhì)量能量方程校正核電源時(shí)，不能用質(zhì)量數(shù)代

6、替質(zhì)量進(jìn)行校正【典型例題】盧瑟福和他的助手進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，得到了重要的發(fā)現(xiàn)：關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，以下說(shuō)法中正確的是()a .證明了質(zhì)子的存在b .證明了原子核由質(zhì)子和中子組成c .證明原子的所有正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在小的核上d .說(shuō)明了原子中的電子只能在部分軌道上移動(dòng)例2當(dāng)氫原子處于基態(tài)時(shí)，已知原子能E1=-13.6 eV、電子電量e、電子質(zhì)量m、氫的核外電子的第一軌道的半徑r1、氫原子的各穩(wěn)態(tài)能與基態(tài)能的關(guān)系En=、式中n=2、3、4(1)氫原子核外電子的繞核運(yùn)動(dòng)與環(huán)電流等效，處于基態(tài)的氫原子核外電子運(yùn)動(dòng)的等效電流是多少(用k、e、r1、m表示)(2)氫原子在n=2的穩(wěn)定態(tài)時(shí)

7、，求出該氫原子的電離能(1) th (金屬釷)經(jīng)過(guò)一系列的衰變和衰變后變成了Pb (金屬鉛)a .金屬鉛核比金屬釷核少8個(gè)質(zhì)子b .金屬鉛核比金屬釷核少16個(gè)中子經(jīng)過(guò)了c .修正4次的崩解和6次的崩解d .修正6次的崩解和4次的崩解(2)居里夫婦發(fā)現(xiàn)了人工放射性元素，獲得了1935年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，當(dāng)他們所發(fā)現(xiàn)的放射性元素p衰退，變成了Si時(shí)，會(huì)向云同步釋放出別的粒子。 這個(gè)粒子是例4 .鈾核裂變有多種形式，其中一個(gè)核反應(yīng)方程為U nBa Kr 3n.()。(1)試著修正鈾235原子核分裂后放出的能量(235 92U、Ba、Kr、n的質(zhì)量分別相當(dāng)于235.043 9 u、140.913 9u、

8、91.897 3 u、1.008 7 u、1 u相當(dāng)于931 MeV )(2)鈾235原子核1kg引起上述核裂變時(shí)，能放出多少核電源？ 相當(dāng)于燃燒多少煤放出的能量？ (煤的熱值為2.94107 J/kg )【擴(kuò)大訓(xùn)練】1.粒子散射現(xiàn)象的分析盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中，少數(shù)粒子產(chǎn)生大的角度偏轉(zhuǎn)是因?yàn)?)a .原子的正電荷和大部分的質(zhì)量集中在小的核上b .正電荷在原子內(nèi)均勻分布c .原子中存在帶負(fù)電的電子d .原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)2.能級(jí)遷移的理解用頻率0的光大量照射處于基態(tài)的氫原子，在放射的光譜中只能觀測(cè)頻率1、2、3這3個(gè)光譜，如果321 ()v0v1b.v3=v2v 1C.0=1 2

9、 3 D.=3.對(duì)原子核衰變的理解2014年5月10日南京發(fā)生了放射銥-192的丟失事件，銥-192化學(xué)符號(hào)為Ir，原子序數(shù)為77，半壽期為74日，銥-192因衰變放出射線，射線能透過(guò)10100 mm厚鋼板現(xiàn)有1 g銥4.核反應(yīng)方程的寫(xiě)入原子核融合有望為人類(lèi)的未來(lái)提供豐富的清潔能源.氘等離子體被加熱到適當(dāng)?shù)母邷貢r(shí)，會(huì)發(fā)生與重陽(yáng)核相關(guān)的一些融合反應(yīng)，產(chǎn)生能量.這些個(gè)反應(yīng)的總效應(yīng)表現(xiàn)為6HkHe dH 2n 43.15 MeVA.k=1，d=4 B.k=2，d=2C.k=1，d=6 D.k=2，d=35.核電源的補(bǔ)正算已知將氦原子原子的質(zhì)量設(shè)為MHe u、電子的質(zhì)量設(shè)為me u、質(zhì)子的質(zhì)量設(shè)為mp u、中子的質(zhì)量設(shè)為mn u、u作為原子質(zhì)量單位，根據(jù)愛(ài)因斯坦的質(zhì)量能量方程式e=mc2，1 u對(duì)應(yīng)于931.5 MeV的能量，取光速c=時(shí)a.2毫米-毫米931.5毫米b .第二次