第十五章原子和原子核
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【整體建構】
【高考趨勢】
1、涉及本部分的命題，以原子的核式結構、玻爾理論、質能方程和核反應方程等知識為考查物件，可單獨命題，也可以與動量結合命題。聯絡實際、聯絡生活、聯絡科技的模組內綜合命題將是新高考的熱點。
2、針對本部分基本概念多的特點，將各知識點盡量串聯起來形成一條線來記憶。以原子核的組成為出發點，了解天然放射現象，知道其中的三種射線及衰變、半衰期，了解原子核的人工轉變、核反應方程，掌握質量虧損、質能方程的相關計算。
3、本章的高考熱點：
（1）原子結構，包括盧瑟福的核式結構學說。
（2）玻爾理論及能級的概念。
（3）原子核物理，原子核的構成和核能。
第1 課時原子結構能級
複習準備
【感受高考】
【學案導學】
一、湯姆生模型（棗糕模型）
湯姆生發現了電子，使人們認識到原子有複雜結構。
二、盧瑟福的核式結構模型（核式結構）
1、a粒子散射實驗的目的、設計及設計思想。
（1）目的：通過a粒子散射的情況獲取關於原子結構方面的資訊。
（2）設計：在真空的環境中，使放射性元素釙放射出的a粒子轟擊金箔，然後透過顯微鏡觀察用螢光屏接收到的a粒子，通過轟擊前後a粒子運動情況的對比，來了解金原子的結構情況。
（3）設計思想：與某乙個金原子發生作用前後的a粒子運動情況的差異，必然帶有該金原子結構特徵的烙印。搞清這一設計思想，就不難理解盧瑟福為什麼選擇了金箔做靶子（利用金的良好的延展性，使每個a粒子在穿過金箔過程中盡可能只與某乙個金原子發生作用）和為什麼實驗要在真空環境中進行（避免氣體分子對a粒子的運動產生影響）。
2、a粒子散射現象
（1）絕大多數a粒子幾乎不發生偏轉；
（2）少數a粒子則發生了較大的偏轉；
（3）極少數a粒子發生了大角度偏轉（偏轉角度超過90°有的甚至幾乎達到180°）。
3、a粒子散射的簡單解釋。
首先，由於質量的懸殊便可判定，a粒子的偏轉不會是因為電子的影響，而只能是因為原子中除電子外的帶正電的物質的作用而引起的；其次，原子中除電子外的帶正電的物質不應是均勻分布的（否則對所有的a粒子來說散射情況應該是一樣的），而「絕大多數」「少數」和「極少數」a粒子的行為的差異，充分地說明這部分帶正電的物質只能高度地集中在在乙個很小的區域內；再次，從這三部分行為不同的a粒子數量的差別的統計，不難理解盧瑟福為什麼能估算出這個區域的直徑約為10-14m。
4、原子的核式結構
（1）原子的中心有乙個很小的核；
（2）原子的全部正電荷和幾乎全部質量集中在核內；
（3）帶負電的電子在核外空間繞核旋轉。
三、玻爾的原子模型——三條假設
1、「定態假設」：原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中，電子雖做變速運動，但並不向外輻射電磁波，這樣的相對穩定的狀態稱為定態。
定態假設實際上只是給經典的電磁理論限制了適用範圍：原子中電子繞核轉動處於定態時不受該理論的制約。
2、「躍遷假設」：電子繞核轉動處於定態時不輻射電磁波，但電子在兩個不同定態間發生躍遷時，卻要輻射（吸收）電磁波（光子），其頻率由兩個定態的能量差值決定hv=e2-e1。
躍遷假設對發光（吸光）從微觀（原子等級）上給出了解釋。
3、「軌道量子化假設」：由於能量狀態的不連續，因此電子繞核轉動的軌道半徑也不能任意取值，必須滿足。
軌道量子化假設把量子觀念引入原子理論，這是玻爾的原子理論之所以成功的根本原因。
四、氫原子能級
1、氫原子能級
（1）能級公式：；
（2）半徑公式：。
2、玻爾理論的侷限性。由於引進了量子理論（軌道量子化和能量量子化），玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規律。但由於它保留了過多的經典物理理論（牛頓第二定律、向心力、庫侖力等），所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難。
五、氫原子中的電子雲
對於巨集觀質點，只要知道它在某一時刻的位置和速度以及受力情況，就可以應用牛頓定律確定該質點運動的軌道，算出它在以後任意時刻的位置和速度。
對電子等微觀粒子，牛頓定律已不再適用，因此不能用確定的座標描述它們在原子中的位置。玻爾理論中說的「電子軌道」實際上也是沒有意義的。更加徹底的量子理論認為，我們只能知道電子在原子核附近各點出現的概率的大小。
在不同的能量狀態下，電子在各個位置出現的概率是不同的。如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現的概率，畫出圖來，就像一片雲霧一樣，可以形象地稱之為電子雲。
考點聚焦
高考熱身（45分鐘，100分）
一、選擇題（本題共8小題，每小題6分，共48分。每小題所給的四個選項中至少有乙個選項是正確的，每小題選對得6分，選對不全得2分，有選錯或不選得0分）
1.下面列舉的事例中正確的是
(a)居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時發現了正電子
(b)盧瑟福的原子結構學說成功地解釋了氫原子的發光現象
(c)麥克斯韋從理論上預言了電磁波的存在,赫茲用實驗方法給予證實
(d)玻爾建立了量子理論,解釋了各種原子發光現象
解析：由原子物理學史可知c正確
答案:c
2、下列是盧瑟福在α粒子散射實驗中觀察到,並據此得出核式結構結論中正確的是
a 大多數α粒子發生較大角度偏轉,少數α粒子仍按原方向前進
b 極少數α粒子發生較大角度偏轉,甚至被彈回
c α粒子的散射實驗證明了原子核集中了原子的全部正電荷
d α粒子的散射實驗證明原子核是由質子和中子組成的
解析：由盧瑟福的α粒子散射實驗可知正確答案選bc
答案：b、c
3、如圖所示,為α粒子散射實驗的示意圖,a點為
某α粒子運動中離原子核最近的位置,則該α粒子
在a點具有
a 最大的速度
b 最大的加速度
c 最大的動能
d 最大的電勢能
解析：本題與電場知識相聯絡，粒子帶正電荷，與原子核同電性，粒子靠近原子核過程中，電場力不斷做負功，最近時，其動能最小，同時電勢能最小。
答案：b、d
4、氫原子的能級圖如圖所示，欲使一處於基態的原子釋放出乙個電子而變成氫離子，該氫原子需吸收的能量至少為：
a、13.6ev
b、10.2ev
c、0.54ev
d、27.2ev
解析：所謂電離，指的是完全脫離原子核的束縛跑到無窮遠處，所以至少需要吸收13.6ev的能量。
答案：a
5、如圖所示，為氫原子的能級圖，若用能量為10.5ev的光子去照射一群處於基態的氫原子，則氫原子：
a、能躍遷到n=2的激發態上去
b、能躍遷到n=3的激發態上去
c、能躍遷到n=4的激發態上去
d、以上三種說法均不對
解析：當光子的能量等於任意兩個能級之間的能量差時，才能躍遷，題中所給的能量10.5ev不等於任意兩能級之差，所以不能躍遷
答案：d
6、圖示為氫原子的能級圖，用光子能量為13.07ev的光子照射一群處在基態的氫原子，可能觀測到氫原子發射的不同波長的光有多少種？
a、15
b、10
c、4d、1
解析：題中13.07ev的能量為第5能級和基態的能級之差，說明電子可躍遷到第5能級，然後再由第5能級向下躍遷，總共可產生種。
答案：b
7、原子從乙個能級躍遷到另乙個較低能級時，有可能不發射光子，例如在某條件下，鉻原子的能級上的電子躍遷到能級上時並不發射光子，而是將相應的能量轉交給能級上的電子，使之脫離原子，這一現象叫做俄歇效應，以這種方式脫離原子的電子叫做俄歇電子。已知鉻原子的能級公式可簡化為，式中表示不同的能級，是正的已知常數，則上述俄歇電子的動能是：
abc、 d、
解析：讀懂題目，讀懂題目所涉及的物理過程是解決本題的關鍵，鉻原子的能級上的電子躍遷到能級上時，輻射的能量為，俄歇電子的動能**於能量的一部分，能量的另一部分用於電子遠離原子核的過程中克服引力做功，即將能級上的電子電離還需要能量，所以
答案：c
8、已知介子、介子都是由乙個夸克（夸克和夸克）和乙個反夸克（反夸克和反夸克）組成的，它們的帶電量如下表所示，表中為元電荷。
下列說法正確的是：
a、介子由夸克和夸克組成 b、介子由夸克和夸克組成
c、介子由夸克和夸克組成 d、介子由夸克和夸克組成
解析：分析這些粒子的電量即可作出解答，從題意知介子、介子都是由夸克或夸克中的乙個和反夸克或反夸克中的乙個組成，仔細分析表中的電量可知，只有夸克（電量為）與反夸克（電量為）的總電量等於介子（）的電量，即介子由和組成；同理介子由和組成。
答案：a、d
二、非選擇題(本題共4小題，共52分)
原子結構與元素的性質 第1課時
知識與技能 1 進一步認識週期表中原子結構和位置 價態 元素數目等之間的關係 2 知道外圍電子排布和價電子層的涵義 3 認識週期表中各區 週期 族元素的原子核外電子排布的規律 4 知道週期表中各區 週期 族元素的原子結構和位置間的關係 教學過程 複習 必修中什麼是元素週期律？元素的性質包括哪些方面？...
高三第一輪複習原子結構與性質課時訓練
原子結構與性質 課時訓練 一 選擇題 1 基礎題 下列說法中正確的是 a 處於能量最低狀態的原子叫基態原子 b 2表示 能級上有兩個軌道 c 同一原子中，1s 2p 4p電子的能量呈逐漸降低排列 d 同一原子中，2p 4p能級的軌道數依次增多 答案 a 解析 2表示第3層的p軌道中有2個電子，同一原...
高三第一輪化學 必修2 複習1 1《原子結構》複習學案
高三第一輪化學 必修2 複習 1 1 原子結構 複習學案 2013課標要求 1.理解原子的組成和原子結構的表示方式。2.掌握原子序數 核電荷數 質子數 中子數 核外電子數以及它們之間的相互關係。理解核素與同位素 同素異形體的概念，3.了解原子核外電子運動狀態和排布規律，知識梳理 一 原子結構 1.原...