高中物理原子结构、原子核检测题 1．下列说法正确的是( ) A．γ射线比α射线的贯穿本领强 B．外界环境温度升高，原子核的半衰期变大 C．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应 D．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子 解析：选A γ射线比α射线的贯穿本领强，选项A正确；外界环境不影响原子核的半衰期，选项B 错误；太阳辐射的能量主要来自太阳内部的轻核聚变反应，选项C错误；β衰变是原子核内的中子转化为质子时放出的负电子，与原子的外层电子无关，选项D错误。 2.232 90Th经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb，则208 82Pb比232 90Th少( ) A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子 解析：选A 208 82Pb比232 90Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－ 8)＝16个，故A正确，B、C、D错误。 3．下列说法正确的是( ) A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 解析：选 A 光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大，原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。 4．[多选](2019·天津高考)我国核聚变反应研究大科学装置“人造太阳” 2018年获得重大突破，等离子体中心电子温度首次达到1亿度，为人 类开发利用核聚变能源奠定了重要的技术基础。下列关于聚变的说法 正确的是( ) A．核聚变比核裂变更为安全、清洁 B．任何两个原子核都可以发生聚变 C．两个轻核结合成质量较大的核，总质量较聚变前增加 D．两个轻核结合成质量较大的核，核子的比结合能增加 解析：选AD 与核裂变相比，轻核聚变没有放射性污染，安全、清洁，A正确；只有原子序数小的轻核才能发生聚变，B错误；轻核聚变成质量较大的原子核，比结合能增加、总质量减小，故C错误，D正确。
第一节原子结构（第二课时） 【教学目标】 知识目标： 1.原子核外电子运动的特征。 2.了解核外电子的分层排布规律，能画出1～18号元素的原子结构示意图 能力目标： 1.空间的想象能力和抽象思维能力。 2.分析推理能力。 情感目标： 1.培养学生的唯物观，世界是物质的。 2.物质的运动是有规律的。 3.培养学生用普遍联系的观点分析问题。 教学重点：原子核外电子的排布规律 教学难点：原子核外电子运动的特征，电子云，原子核外电子的排布规律。 教学过程： 【引入】普通物体的运动有固定的轨迹，可以测定或根据一定的数据计算出来在某一时刻的位置，并且能描绘出其运动轨迹。而原子核外电子的运动没有固定的轨迹，不能测定或计算出电子在某一时刻的位置，也无法描绘出其运动轨迹。但是电子的运动并不是毫无规律可循的。今天我们将学习有关核外电子运动的知识。 【板书】二、电子云与原子结构 【讲解】首先，我们来总结一下核外电子的运动特征 【板书】1、原子核外电子的运动特征 （1）电子的质量很小，只有9.11×10-31千克； （2）核外电子的运动范围很小（相对于宏观物体而言）； （3）电子的运动速度很大。 【提问】如何描述核外电子的运动状态呢？（以氢原子为例） 【讲解】科学家是用这种方法来描述的，在一定时间间隔内电子在原子核外出现概率的统计，电子每出现一次，在图中就增加一个小点，可以想象成你手持一架虚拟的高速照相机拍摄电子，然后把所有照片叠加在一起得到的图像。由此得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象的称为电子云。（结合图讲解） 【板书】2、电子云 【提问】前面我们讲解的是核外只有1个电子的氢原子的电子云图，也就是1S电子的电子云图，且电子云是球形的。那么是不是所有的原子的核外电子的电子云都是球形的呢？【讲解】答案是否定的，根据科学家的研究，P电子的电子云形状呈纺锤形(或无柄亚铃形)；d电子云是花瓣形。像这种电子云的轮廓图我们又称为原子轨道 【板书】3、原子轨道 【讲解】像书上的图1－12是S能级的原子轨道，且随着能层序数n的增大，原子轨道半径也增大。这是由于1S、2S、3S……电子的能量依次增高，电子在离核更远的区域出现的概率增高，电子云就向更大的空间扩展。从图1－13可见，跟S电子不同，P电子的原子轨道是纺锤形的，每个P能级有3个原子轨道，他们相互垂直，分别以Px、Py、Pz为符号。且P电子原子轨道的平均半径也随n增大而增大。
电子云 1简介 电子云是物理学、化学中的一项概念。 电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。在量子化学中，用一个波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方|Ψ|2值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是|Ψ|2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向分布和角度分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为r，厚度为dr的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。例如s态电子，角度分布呈球形对称，同一球面上不同角度方向上电子出现的几率密度相同。p态电子呈8字形，不同角度方向上几率密度不等。有了pz的角度分布，再有n=2时2p的径向分布，就可以综合两者得到2pz的电子云图形。由于2p和3p的径向分布不同，2pz和3pz的电子云图形也不同。 2概念 电子云就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形。 电子云出现的几率大小 电子在原子核外很小的空间内作高速运动，其运动规律跟一般物体不同，它没有明确的轨道。根据量子力学中的测不准原理，我们不可能同时准确地测定出电子在某一时刻所处的位置和运动速度，也不能描画出它的运动轨迹。因此，人们常用一种能够表示电子在一定时间内在核外空间各处出现机会的模型来描述电子在核外的的运动。在这个模型里，
课时跟踪检测（四十四）原子结构与原子核 [A级——基础小题练熟练快] ★1．[多选](2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是( ) A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击14 7N获得反冲核17 8O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析：选AC 麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确。查德威克用α粒子轰击94Be，获得反冲核126C，发现了中子，选项B 错误。贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确。卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。 2.232 90Th经过一系列α衰变和β衰变后变成208 82Pb，则208 82Pb比232 90Th少( ) A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子 D．8个中子，24个质子 解析：选A 208 82Pb比232 90Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－8)＝16个，故A正确；B、C、D错误。 3．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的( ) A．衰变和裂变都能自发发生 B．衰变和裂变都不能自发发生 C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生 解析：选C 铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故A、B、D错误，C 正确。 4．(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是( ) A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期 D．原子核的质量大于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损 解析：选A 光子像其他粒子一样，不但具有粒子性，而且也有波动性，则不但具有能量，也具有动量，故A正确；比结合能越大的原子核越稳定，B错误；放射性元素的半衰期与外界因素没有任何关系，只和本身性质有关，C错误；原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损，故D错误。
高考物理知识点之原子结构与原子核 考试要点 基本概念 一、原子模型 1．J ．J 汤姆生模型（枣糕模型）——1897年发现电子，认识到原子有复杂结构。 2．卢瑟福的核式结构模型（行星式模型） α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。 卢瑟福由α粒子散射实验提出模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。 由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15 m 。 3．玻尔模型（引入量子理论） （1）玻尔的三条假设（量子化） ①轨道量子化：原子只能处于不连续的可能轨道中，即原子的可能轨道是不 连续的 ②能量量子化：一个轨道对应一个能级，轨道不连续，所以能量值也是不连续的，这些不连续的能量值叫做能级。在这些能量状态是稳定的，并不向外界辐射能量，叫定态 ③原子可以从一个能级跃迁到另一个能级。原子由高能级向低能级跃迁时，放出光子，在吸收一个光子或通过其他途径获得能量时，则由低能级向高能级跃迁。原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量12E E h -=γ（量子化就是不连续性，n 叫量子数。） α粒子散射实验 卢瑟福 玻尔 结构 α粒子 氢原子的能级图 n E /eV ∞ 0 1 -13.6 2 -3.4 3 4 -0.853 E 1 E 2 E 3
（2）从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 （3）玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。 4．氢原子中的电子云 对于宏观质点，只要知道它在某一时刻的位置和速度以及受力情况，就可以应用牛顿定律确定该质点运动的轨道，算出它在以后任意时刻的位置和速度。 对电子等微观粒子，牛顿定律已不再适用，因此不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置。玻尔理论中说的“电子轨道”实际上也是没有意义的。更加彻底的量子理论认为，我们只能知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小。在不同的能量状态下，电子在各个位置出现的概率是不同的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像一片云雾一样，可以形象地称之为电子云。 二、天然放射现象 1．天然放射现象——天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。 1895年——汤姆生——电子 1896年——贝可勒尔——天然放射现象 1897年——伦琴——伦琴射线 大于等于83号元素的都具有天然放射性，小于83号的有的也具有天然放射性 2．各种放射线的性质比较 三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较： 如⑴、⑵图所示，在匀 强磁场和匀强电场中 都是β比α的偏转大， γ不偏转；区别是：在 磁场中偏转轨迹是圆 弧，在电场中偏转轨迹 是抛物线。⑶图中γ肯 定打在O点；如果α也打在O点，则β必打在O点下方；如果β也打在O点，则α必打在O点下方。 3、半衰期 描述衰变的快慢 由核内部本身决定，与所处的物理和化学状态无关 ⑵⑶
《电子云与原子轨道》教学设计 本节内容是人教版高二化学上册所学选修3第一章第一节《原子结构与性质》的第五课时。本节课的授课对象主要是高三上普通班的同学。 一、教学设计思路分析 1、教材分析 本节课的地位和作用：人教版高中化学选修3、第一章第一节“原子结构与性质”（P9页）第五课时，主要内容为“电子云与原子轨道”概念的建立；了解原子核外电子的运动规律，掌握泡利原理、洪特规则；以及掌握不同能层的能级、原子轨道以电子云轮廓图的的关系。 教学重点：通过s电子云、p电子云的轮廓图，加深对电子云、原子轨道含义的理解。 教学难点：学会从电子云模拟轮廓图取理解核外电子的排布特点及特殊性质。 2、学情分析 学生接受能力较强，已处于高二阶段；在该阶段学生对原子结构以及核外电子排布等已有一定的理解，为这节课的学习也奠定了一定的基础。但对核外电子的运动规律以及原子轨道非常陌生，而且不易将泡利原理和洪特规则熟练地运用于原子轨道的理解中。 学生的好奇心强，已具备了探究的意识；掌握了探究必备的相关知识，如知道原子的组成，物质的远动是有规律的，核外电子的运动规律要遵循能量最低原理、洪特规则和泡利原理。 3、教学思路 以学生活动为主体，探究学习方法为基本方法，理论学习与实践相结合，用多媒体展示，通过模型建立，组织学生思考与讨论，从而获得认知。 二、教学方案设计 1、教学目标 知识与技能： （1）使学生领会电子云及原子轨道的基本含义。 （2）使学生理解s电子云、p电子云的轮廓图，加深对电子云、原子轨道含义的理解进一步掌握核外电子的排布及运动规律物质。 过程与方法：
创设学习情景，空间模型，引导学生积极参与探究过程，获取知识和亲身体验。培养学生知识迁移能力，合作学习能力，同时培养学生用普遍联系的观点分析问题。 情感态度与价值观： 培养学生的唯物观，世界是物质的；物质的运动是有规律；培养学生用普遍联系的观点分析问题。 2、教学方法： 教法：讨论法、讲授法指导教学。 学法：自主阅读法、讨论法。 3、教学准备 多媒体设备、PowerPoint课件、 4、教学过程
课时跟踪检测（三十八） 原子结构与原子核 对点训练：原子的核式结构 1．卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出了原子内部存在( ) A ．电子 B ．中子 C ．质子 D ．原子核 2．如图所示是α粒子(氦原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M 、N 、P 、Q 是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止。图中所标出的α粒子在各点处的加速度方向正确的是( ) A ．M 点 B ．N 点 C ．P 点 D ．Q 点 3．(多选)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是( ) A ．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B ．查德威克用α粒子轰击 714N 获得反冲核 817O ，发现了中子 C ．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D ．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 4．原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子。例如在某种条件下，铬原子的n ＝2能级上的电子跃迁到n ＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n ＝4能级上的电子，使之脱离原子，这一现象叫做俄歇效应，以这种方式脱离了原子的电 子叫做俄歇电子，已知铬原子的能级公式可简化表示为E n ＝－A n 2，式中n ＝1,2,3，…表示不同能级，A 是正的已知常数，上述俄歇电子的动能是( ) A.1116 A B.716A C.316A D.1316 A 5．(多选) 19世纪初，爱因斯坦提出光子理论，使得光电效应现象得以完美解释，玻尔的氢原子模型也是在光子概念的启发下提出的。关于光电效应和氢原子模型，下列说法正确的是( ) A ．光电效应实验中，入射光足够强就可以有光电流 B ．若某金属的逸出功为W 0，该金属的截止频率为W 0h C ．保持入射光强度不变，增大入射光频率，金属在单位时间内逸出的光电子数将减小 D ．一群处于第四能级的氢原子向基态跃迁时，将向外辐射六种不同频率的光子 6．(多选)已知氢原子的基态能量为E 1，n ＝2、3能级所对应的能量分别为E 2和E 3，大
第2课时 原子的基态与激发态、电子云与原子轨道 [目标定位] 1.知道原子的基态、激发态与光谱之间的关系。2.了解核外电子运动、电子云轮廓图和核外电子运动的状态。 一、能量最低原理和原子的基态与激发态 1．原子的电子排布遵循构造原理能使整个原子的能量处于最低状态，简称能量最低原理。 (1)处于最低能量的原子叫做基态原子。 (2)当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高能级，变成激发态原子。 (3)基态、激发态相互间转化的能量变化 基态原子 吸收能量释放能量，主要形式为光 激发态原子 2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。 (1)玻尔原子结构模型证明氢原子光谱为线状光谱。 (2)氢原子光谱为线状光谱，多电子原子光谱比较复杂。 3．可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火……都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 (1)基态原子 电子按照构造原理排布(即电子优先排布在能量最低的能级里，然后依次排布在能量逐渐升高的能级里)，会使整个原子的能量处于最低状态，此时为基态原子。 (2)光谱分析 不同元素的原子光谱都是特定的，在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 1．下列说法正确的是( ) A ．自然界中的所有原子都处于基态 B ．同一原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量
C．无论原子种类是否相同，基态原子的能量总是低于激发态原子的能量 D．激发态原子的能量较高，极易失去电子，表现出较强的还原性 答案 B 解析处于最低能量的原子叫做基态原子。电子由较低能级向较高能级跃迁，叫激发。激发态原子的能量只是比原来基态原子的能量高。如果电子仅在内层激发，电子未获得足够的能量，不会失去。 2．对充有氖气的霓虹灯管通电，灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是() A．电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 C．氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应 答案 A 解析解答该题的关键是明确基态原子与激发态原子的相互转化及其转化过程中的能量变化及现象。在电流作用下，基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高能级，变为激发态原子，这一过程要吸收能量，不会发出红色光；而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时，将释放能量，从而产生红光，故A项正确。 理解感悟光是电子释放能量的重要形式之一，日常生活中的许多可见光，如灯光、霓虹灯光、激光、焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。 易错提醒电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域；量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。 二、电子云与原子轨道 1．原子核外电子的运动特点。 (1)电子的质量很小(9.1095×10－31kg)，带负电荷。 (2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。 (3)电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108m·s－1)。 2．电子在核外空间做高速运动，不能确定具有一定运动状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间何处，只能确定它在原子核外各处出现的概率，得到的概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。
氢原子电子云空间分布的可视化 1 技术指标 1）设计一个用户界面，从不同角度直观揭示氢原子电子云空间几率分布的规律。要求：有用户任意输入量子数的界面； 2）根据量子力学中对氢原子的求解，设计出各个模块的参数（例如径向分布概率，角向分布概率等）； 3）用Matlab来进行模拟； 4）通过给定量子数，可以弹出绘图窗口，给出该量子态下，三维空间中氢原子中电子在空间各点的几率分布。 2 基本原理 2.1 电子云模型及其量子力学实质 电子云是电子在原子核外空间概率密度分布的形象描述，电子在原子核外空间的某区域内出现，好像带负电荷的云笼罩在原子核的周围，人们形象地称它为“电子云”。用现代量子力学的观点来看，电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。我们不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小黑点的疏密来表示。小黑点密处表示电子出现的几率密度大，小黑点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。用一个波函数Ψ（x，y，z）表征电子的运动状态，并且用它的模的平方|Ψ|^2的值表示单位体积内电子在核外空间某处出现的几率，即几率密度，所以电子云实际上就是几率密度|Ψ|^2在空间的分布。研究电子云的空间分布主要包括它的径向几率分布和角度几率分布两个方面。径向分布探求电子出现的几率大小和离核远近的关系，被看作在半径为r，厚度为dr的薄球壳内电子出现的几率。角度分布探究电子出现的几率和角度的关系。 2.2 用matlab软件编程实现电子云模型
第三讲原子结构与原子核 ——课后自测诊断卷 1．[多选](2019·江苏七市三模)中微子是一种不带电、质量很小的粒子。早在1942年我国物理学家王淦昌首先提出证实中微子存在的实验方案。静止的铍核(74Be)可能从很靠近它的核外电子中俘获一个电子(动能忽略不计)形成一个新核并放出中微子，新核处于激发态，放出γ光子后回到基态。通过测量新核和γ光子的能量，可间接证明中微子的存在。则( ) A．产生的新核是锂核(73Li) B．反应过程吸收能量 C．中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等 D．中微子的动能与处于激发态新核的动能相等 解析：选AC 根据题意可知发生的核反应方程为74Be＋0－1e→73Li＋νe，所以产生的新核是锂核，反应过程放出能量，故A正确，B错误；根据动量守恒可知中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，方向相反，故C正确； 因为中微子的动量与处于激发态新核的动量大小相等，质量不等，根据E k＝p2 2m ，可知中微子的动能与处于激发态新核 的动能不相等，故D错误。 2．[多选](2019·武汉质检)我国自主研发的钍基熔盐是瞄准未来20～30年后核能产业发展需求的第四代核反应堆，是一种液态燃料堆，使用钍铀核燃料循环，以氧化盐为冷却剂，将天然核燃料和可转化核燃料熔融于高温氯化盐中，携带核燃料在反应堆内部和外部进行循环。钍232不能直接使用，需要俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233再使用，铀233的一种典型裂变方程是233 92U＋10n→142 56Ba＋8936Kr＋310n。已知铀233的结合能为E1、钡142的结合能为E2、氪89的结合能为E3，则( ) A．铀233比钍232少一个中子 B．铀233、钡142、氪89三个核中氪89的结合能最小，比结合能却最大 C．铀233、钡142、氪89三个核中铀233的结合能最大，比结合能也最大 D．铀233的裂变反应释放的能量为ΔE＝E1－E2－E3 解析：选AB 设钍核的电荷数为a，则钍232俘获一个中子后经过2次β衰变转化成铀233，则a＝92－2＝90，则钍232中含有中子数为232－90＝142，铀233含有中子数为233－92＝141，则铀233比钍232少一个中子，选项A正确；铀233、钡142、氪89三个核中氪89质量数最小，结合能最小，因核子数较小，则比结合能却最大，选项B 正确，C错误；铀233的裂变反应中释放的能量等于生成物的结合能减去反应物的结合能，选项D错误。 3．[多选](2019·南京、盐城三模)下列对物理知识的理解正确的有( ) A．α射线的穿透能力较弱，用厚纸板就能挡住 B．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等 C．放射性元素钋的半衰期为138天，100 g的钋经276天，已发生衰变的质量为75 g D．质子、中子、α粒子的质量分别为m1、m2、m3，两个质子和两个中子结合成一个α粒子，释放的能量是(m1＋m2－m3)c2 解析：选AC γ射线电离最弱，穿透最强，α射线电离最强，穿透最弱，用厚纸板就能挡住，故A正确；动能相同的质子和电子，它们的动量大小可以用公式p＝2m·E k判断，质子与电子的质量不同，所以动能相等的电子与
《电子云与原子轨道》教学设计
课堂练习复习提问电子在那里出现的概率小，点密的地方表示电子在那里出现 的概率大。 【问题2】S电子云的原子轨道都是球形的，电子只能出 现在球体内吗？ 【讲解点拨】绘制电子云轮廓图常把电子出现的概率约 为90%的空间圈出来，而电子也出现在球体外，只是概率小 于90%。 【讲解】认识原子轨道能级的电子云轮廓图 演示文稿展示S能级、P能级、d能级的电子云轮廓图。 【提出概念】轨道：量子力学把电子在原子核外的一个 空间运动状态称为一个原子轨道。 PPT：不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图。 教师提问（略） 1.构造原理 2.书写Cl、K、Fe元素原子的核外电子排布式。 小组合作讨论后， 小组代表发言。 加深理解 得出结论：1.所有 原子的任一能层 的S电子云轮廓都 是一个球形，只是 球的半径大小不 同。2.其他空间运 动状态的电子云 都不是球形的。P 电子云是哑铃 状…… 学生回答问题 学生回忆 Cl:1s22s22p63s23p5 K: 1s22s22p63s23p64s1 F e:1s22s22p63s23p63d64s2
教师讲解课堂练习自主构建 课堂小结 二、泡利原理和洪特规则 【讲解】上节课我们学习了电子排布式的画法，下面需 要大家学会电子排布图的画法。电子排布图中每个方框代表 一个原子轨道，每个箭头代表一个电子。 【板书】C、N的基态原子的电子排布式（略） 1.写出24号、29号元素的电子排布式、电子排布图。 2.阅读元素周期表，比较有什么不同，为什么？从元素周 期表中查出铜、银、金的外围电子层排布。它们是否符合构 造原理？ 教师引导学生小组讨论，形成补充规则。 相对稳定的状态是： 全充满：（P6，d10,f14） 全空：（P0，d0,f0） 半充满：（P3，d5,f7） 【引导】原子结构示意图、电子排布式、电子排布图不 同化学用语所能反映的粒子结构情况和区别。 结论： 1.原子结构示意图能直观反映粒子核内的质子数和核外 电子层数及各能层上的电子数。 2.电子排布能直观反映粒子各能层、各能级和各轨道的能 量的高低及个轨道上的电子分布情况及电子的自旋状态。 【归纳总结】PPT 1．核外电子排布规则： （1）能量最低原理 （2）泡利原理 （3）洪特规则 2．核外电子排布表示方法： （1）原子结构示意图 （2）电子排布式 （3）电子排布图 听、看、识忆、理 解 练习 1.写O、F、 Al、Si、P原子的电 子排布图。 对比元素周期表， 产生疑问。小组讨 论。 练习2.书写C、N Ca、Cl原子结构示 意图，电子排布 式、电子排布图。 深入理解 归纳、总结、识记
重难点10 原子结构和原子核 【知识梳理】 一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 （1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 （2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数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。 （3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 （1）光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 （2）光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。 （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1λ＝R ???? 122－1n 2，（n ＝3,4,5，…），R 是里德伯常量，R ＝1.10×107 m －1，n 为量子数。 3．玻尔理论 （1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 （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定，即hν＝E m －E n 。（h 是普朗克常量，h ＝6.63× 10－34 J·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运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 4．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示
第一节原子结构 第三课时 一、教学目标 1. 了解电子云和原子轨道的含义。 2. 知道原子核外电子的排布遵循能量最低原理 二、教学重难点 1. 原子轨道的含义 2. 泡利原理和洪特规则 三、教学方法 以科学探究、思考与交流等方式，探究泡利原则、洪特规则以及原子结构之间的关系，充分认识结构决定性质的化学基础 四、教具准备 多媒体 【教学过程】 【导入】 复习构造原理 Cr 1s22s22p63s23p63d54s1【引入】电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？ 五、电子云和原子轨道： 1. 电子云 宏观物体的运动特征： 可以准确地测出它们在某一时刻所处的位置及运行的速度；可以描画它们的运动轨迹。 微观物体的运动特征：核外电子质量小，运动空间小，运动速率大。无确定的轨道，无法描述其运动轨迹。无法计算电子在某一刻所在的位置，只能指出其在核外空间某处出现的机会多少。 【讲述】电子运动的特点：
①质量极小 ②运动空间极小 ③极高速运动。因此，电子运动来能用牛顿运动定律来描述，只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样，确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外空间如何，而只能确定它在原子核外各处出现的概率。 概率分布图看起来像一片云雾，因而被形象地称作电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，人们把这种电子云轮廓图成为原子轨道。 2. 原子轨道 【讲述】S 的原子轨道是球形的，能层序数越大，原子轨道的半径越大。 P 的原子轨道是纺锤形的，每个P 能级有3个轨道，它们互相垂直，分别以P x 、P y 、P z 为符号。P 原子轨道的平均半径也随能层序数增大而增大。 【讲述】s 电子的原子轨道都是球形的(原子核位于球心)，能层序数越大，原子 轨道的半径越大。这是由于1s ，2s ，3s……电子的能量依次增高，电子在离核 更远的区域出现的概率逐渐增大，电子云越来越向更大的空间扩展。这是不难理 解的，打个比喻，神州五号必须依靠推动(提供能量)才能克服地球引力上天，2s 电子比1s 电子能量高，克服原子核的吸引在离核更远的空间出现的概率就比1s 大，因而2s 电子云必然比1s 电子云更扩散。 3. 轨道表示式 （1）表示:用一个小方框表示一个原子轨道，在方框中用“↑ ”或“↓ ”表示该轨道上排入的电子的式子。 电子排布式：1s 2 2s 22p 3 轨道表示式： （2）原则 ?泡利原理：内容：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。即每个原子轨道最多只容纳两个电子。 ?洪特规则：内容：原子核外电子在能量相同的各个轨道上排布时，电子 尽量分占不同的原子轨道，且自旋状态相同，这样整个原子的能量最低。 全充满（p6，d10，f14）全空时（p0，d0，f0）半充满（p3，d5，f7） 1S 2S 2P +7 2 5
****学校 高三物理 导学案 (1)原子中绝大部分是空的，原子核很小。( ) (2)核式结构学说是卢瑟福在α粒子散射实验的基础上提出的。( ) (3)氢原子光谱是由一条一条亮线组成的。( ) (4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。( ) (5)按照玻尔理论，核外电子均匀分布在各个不连续的轨道上。( ) (6)人们认识原子具有复杂结构是从英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现电子开始的。( ) (7)人们认识原子核具有复杂结构是从卢瑟福发现质子开始的。( ) (8)如果某放射性元素的原子核有100个，经过一个半衰期后还剩50个。( ) (9)质能方程表明在一定条件下，质量可以转化为能量。( ) 突破点(一) 原子的核式结构 1．汤姆孙原子模型 (1)电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子。电子的发现证明了原子是可再分的。 (2)汤姆孙原子模型：原子里面带正电荷的物质均匀分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在球内。 2．α粒子散射实验 (1)α粒子散射实验装置 (2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”。 3．原子的核式结构模型 (1)α粒子散射实验结果分析 ①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。 ②汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射。 ③绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用。 (2)原子的核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转。 (3)核式结构模型的局限性 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。
课时跟踪检测（二）能量最低原理电子云与原子轨道 1.下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是( ) A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云 B.s能级的原子轨道呈球形，处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C.p能级的原子轨道呈哑铃形，随着能层的增加，p能级原子轨道也增多 D.与s电子原子轨道相同，p电子原子轨道的平均半径随能层的增大而增大 解析：选D A项，电子云只是一种对核外电子运动的“形象”描述；B项，核外电子并不像宏观物体的运动那样具有一定的轨道；C项，p能级在任何能层均只有3个轨道。 2.当碳原子的核外电子排布由转变为 时，下列说法正确的是( ) ①碳原子由基态变为激发态②碳原子由激发态变为基态③碳原子要从外界环境中吸收能量④碳原子要向外界环境中释放能量 A.①② B．②③ C.①③ D．②④ 解析：选C 核外电子排布由2s22p2转变为2s12p3，碳原子体系能量升高，由基态变为激发态，要从外界环境中吸收能量。 3.观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是( ) A.一个小黑点表示1个自由运动的电子 B.1s轨道的电子云形状为圆形的面 C.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转 D.1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少 解析：选D 由电子云图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远，出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表示电子曾经出现过的位置。 4.基态硅原子的最外能层的各能级中，电子排布的方式正确的是( )
解析：选C 基态硅原子的电子排布遵循能量最低原理、泡利原理、洪特规则，只有C选项正确。 5.对于Fe的下列电子排布，正确的是( ) 解析：选A Fe原子的核外电子排布为1s22s22p63s23p63d64s2，据洪特规则可知A正确。 6．某原子核外电子排布为n s2n p7，它违背了( ) A．泡利原理 B．能量最低原理 C．洪特规则 D．洪特规则特例 解析：选A p能级有三个轨道，根据泡利原理，每个轨道最多排2个电子，故p能级最多排6个电子，不可能排7个，故违背泡利原理。 7．下列原子中未成对电子数最多的是( ) A．C B．O C．N D．Cl 解析：选C 本题综合考查能量最低原理、泡利原理、洪特规则。各原子的轨道表示式为 碳原子有2个未成对电子，氧原子有2个未成对电子，氮原子有3个未成对电子，氯原子有1个未成对电子。 8．下列3d能级的电子排布图正确的是( )
课时跟踪检测（四十四）原子结构与原子核 (一)普通高中适用作业 [A级——基础小题练熟练快] ★1．[多选](2016·天津高考)物理学家通过对实验的深入观察和研究，获得正确的科学认知，推动物理学的发展。下列说法符合事实的是() A．赫兹通过一系列实验，证实了麦克斯韦关于光的电磁理论 B．查德威克用α粒子轰击147N获得反冲核178O，发现了中子 C．贝克勒尔发现的天然放射性现象，说明原子核有复杂结构 D．卢瑟福通过对阴极射线的研究，提出了原子核式结构模型 解析：选AC麦克斯韦曾提出光是电磁波，赫兹通过实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，选项A正确。查德威克用α粒子轰击94Be，获得反冲核126C，发现了中子，选项B 错误。贝克勒尔发现了天然放射现象，说明原子核有复杂的结构，选项C正确。卢瑟福通过对α粒子散射实验的研究，提出了原子核式结构模型，选项D错误。 2.23290Th经过一系列α衰变和β衰变后变成20882Pb，则20882Pb比23290Th少() A．16个中子，8个质子B．8个中子，16个质子 C．24个中子，8个质子D．8个中子，24个质子 解析：选A20882Pb比23290Th质子数少(90－82)＝8个，核子数少(232－208)＝24个，所以中子数少(24－8)＝16个，故A正确；B、C、D错误。 3．铀核可以发生衰变和裂变，铀核的() A．衰变和裂变都能自发发生 B．衰变和裂变都不能自发发生 C．衰变能自发发生而裂变不能自发发生 D．衰变不能自发发生而裂变能自发发生 解析：选C铀是天然放射性元素，所以铀核的衰变是能自发发生，而铀核的裂变是人工实现的，是用中子轰击铀核实现的，所以铀核的裂变不能自发发生，故A、B、D错误，C正确。 4．(2018·南昌十所省重点中学模拟)下列说法正确的是() A．光子像其他粒子一样，不但具有能量，也具有动量 B．比结合能越大，原子核越不稳定 C．将由放射性元素组成的化合物进行高温分解，会改变放射性元素的半衰期
专题五 原子结构和原子核 选择题(1～8题为单项选择题，9～15题为多项选择题) 1.关于光电效应，下列说法正确的是( ) A.极限频率越大的金属材料逸出功越大 B.只要光照射的时间足够长，任何金属都能产生光电效应 C.从金属表面逸出的光电子的最大初动能越大，这种金属的逸出功越小 D.入射光的光强一定时，频率越高，单位时间内逸出的光电子数就越多 解析 逸出功W ＝hν0，W ∝ν0，A 正确；只有照射光的频率ν大于金属极限频率ν0，才能产生光电效应现象，B 错；由光电效应方程hν＝12mv 2 max ＋W 知，因ν不确定时，无法确 定12mv 2 max 与W 的关系，C 错；光强E ＝nhν，ν越大，E 一定，则光子数n 越小，单位时间内逸出的光电子数就越少，D 错。 答案 A 2.铀是常用的一种核燃料，若它的原子核发生了如下的裂变反应；235 92U ＋1 0n ―→a ＋b ＋21 0n 则 a ＋ b 可能是( ) A.140 54Xe ＋93 36Kr B.141 56Ba ＋93 36Kr C.141 56Ba ＋93 38Sr D.140 54Xe ＋94 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 3.在光电效应实验中，用同一种单色光，先后照射锌和银的表面，都能发生光电效应。对于这两个过程，下列四个物理过程中，一定相同的是( ) A.遏止电压 B.饱和光电流 C.光电子的最大初动能 D.逸出功 解析 同一种单色光照射不同的金属，入射光的频率和光子能量一定相同，金属逸出功不同，根据光电效应方程E km ＝hν－W 0知，最大初动能不同，则遏止电压不同；同一种单色光照射，入射光的强度相同，所以饱和光电流相同。故选B 。 答案 B 4.如图1所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原
选3-5 第2讲 一、选择题 1．(2010·广东广州模拟)仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是( ) A ．氢原子只有几个能级 B ．氢原子只能发出平行光 C ．氢原子有时发光，有时不发光 D ．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的 [答案] D [解析] 光谱中的亮线对应不同频率的光，“分离不连续亮线”对应着不同频率的光，B 、C 错．氢原子在不同的能级之间跃迁时，辐射不同能量的光子，并且满足E ＝hν.能量不同，相应光子频率不同，体现在光谱上是一些连续的亮线，A 错误D 正确． 2．(2010·广东深圳调研)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是( ) A ．氢原子的能量增加 B ．氢原子的能量减少 C ．氢原子要吸收一定频率的光子 D ．氢原子要放出一定频率的光子 [答案] BD [解析] 氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项BD 正确． 3．90232 Th(钍)经过一系列α和β衰变，变成82208 Pb(铅)，下列说法错误的是( ) A ．铅核比钍核少8个质子 B ．铅核比钍核少16个中子 C ．共经过4次α衰变和6次β衰变 D ．共经过6次α衰变和4次β衰变 [答案] C [解析] 由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为： x ＝ 232－208 4 ＝6 现结合核电荷数的变化情况和衰变规律来判断β衰变的次数y 应满足：