第三章 原子结构

原子结构与元素周期律练习题一、选择题 ( 共12题 )1. 第二电离能最大的原子，应该具有的电子构型是……………………………………（ ） (A) 1s 22s 22p 5 (B) 1s 22s 22p 6 (C) 1s 22s 22p 63s 1 (D) 1s 22s 22p 63s 22. 关于原子结构的叙述中：①所有原子核均由中子和质子构成；②原子处于基态时，次外层电子不一定是8个；③稀有气体元素，其基态原子最外层有8电子；④最外层电子数为2的原子一定是金属原子。

其中正确叙述是…………………………………………………………………………（ ） (A) ①② (B) ②③ (C) 只有② (D) 只有④3. 试判断下列说法，正确的是……………………………………………………………（ ） (A) IA ，IIA ，IIIA 族金属的M 3+ 阳离子的价电子都是8电子构型 (B) ds 区元素形成M + 和M 2+ 阳离子的价电子是18+2电子构型 (C) IV A 族元素形成的M 2+ 阳离子是18电子构型(D) d 区过渡金属低价阳离子(+1，+2，+3)是 9 ~ 17 电子构型4. 在各种不同的原子中3d 和4s 电子的能量相比时……………………………………（ ） (A) 3d 一定大于4s (B) 4s 一定大于3d (C) 3d 与4s 几乎相等 (D) 不同原子中情况可能不同5. 下列电子构型的原子中， 第一电离能最小的是……………………………………（ ） (A) ns 2np 3 (B) ns 2np 4 (C) ns 2np 5 (D) ns 2np 66. 下列各组元素中，电负性依次减小的是………………………………………………（ ） (A) K > Na > Li (B) O > Cl > H (C) As > P > H (D) 三组都对7. 核外某电子的主量子数n = 4，它的角量子数l 可能的取值有………………………（ ）(A) 1个 (B) 2个 (C) 3个 (D) 4个8. 以下第二周期各对元素的第一电离能大小次序不正确的是……………………… （ ） (A) Li < Be (B) B < C (C) N < O (D) F < Ne9. 下列离子半径变小的顺序正确的是………………………………………………… （ ） (A) F - > Na + > Mg 2+ > Al 3+ (B) Na + > Mg 2+ > Al 3+ > F - (C) Al 3+ > Mg 2+ > Na + > F - (D) F - > Al 3+ > Mg 2+ > Na + 10. 按鲍林(Pauling)的原子轨道近似能级图，下列各能级中，能量由低到高排列次序正确的是………………………………………………………………………………………… （ ）(A) 3d , 4s , 5p (B) 5s , 4d , 5p (C) 4f , 5d , 6s , 6p (D) 7s , 7p , 5f , 6d11. 量子力学中所说的原子轨道是指…………………………………………………… （ ） (A) 波函数s ,,,m m l n ψ (B) 电子云 (C) 波函数m l n ,,ψ (D) 概率密度12. 在一个多电子原子中，具有下列各套量子数(n ，l ，m ，m s )的电子，能量最大的电子具有的量子数是……………………………………………………………………………… （ ） (A) 3，2，+1，+21 (B) 2，1，+1，-21 (C) 3，1，0，-21(D) 3，1，-1，+21二、填空题 ( 共 7题 )13. Na 原子核最外层电子的四个量子数n , l , m , m s 依次为 ；Sc 原子最外层电子的四个量子数依次为 ；P 原子核外最高能级上的三个电子的量子数分别为 ， ，和 。

三、 核外电子排布
根据三个原理和鲍林近似能级图，写出 下列元素原子的核外电子排布式。
也可写作：
21Sc：
1s22s22p63s23p63d14s2
[Ar] 3d14s2
Mn： 1s22s22p63s23p63d54s2 25
[Ar] 3d54s2
方括号部分称原子实
注意
对于等价轨道（同一电子亚层）来说，电
第 3章
原子结构和元素周期表
第一节
核外电子的运动状态
一、氢原子光谱和玻尔模型
当一束白光通过棱镜时，不同频率的光由于折射率不同， 经过棱镜投射到屏上，可得到红、橙、黄、绿、青、蓝、紫连 续分布的带状光谱。这种光谱称为连续光谱。 各种气态原子在高温火焰、电火花或电弧作用下，气态原子也 会发光，但产生不连续的线状光谱，这种光谱称为原子光谱。 不同的原子具有自己特征的谱线位置。 1.氢原子光谱 氢原子光谱为线状光谱 ,在可见光区可观察到四条分立的 谱线，分别是H、H、H、H，并称之为巴尔麦线系。从谱 线的位置可以确定发射光的波长和频率，从而确定发射光的能 量。
在没有外加磁场情况下，同一亚层的原子轨道，
能量是相等的，叫等价（简并）轨道。
n、l、m可以确定原子轨道的能量和形状，
故常用这3个量子数作的脚标以区别不同的波函
数。例如 100 ，表示n=1、l=0、m=0的波函数。
（4）自旋量子数（ms）：表示电子自旋角动 量在外磁场方向的分量。 实验证明，电子除绕核运动外，还有绕自身 的轴旋转的运动，称自旋。 1 1 ms= 和 2。其中每一个数值表示电子的一种 2 自旋方向，即顺时针和逆时针方向。 研究表明：同一原子中，各个电子的四个量 子数不可能完全相同，即不可能有运动状态完 全相同的电子。 由此可知：每一个轨道只能容纳两个自旋方 向相反的电子。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、原子结构的量子理论
表3-1 各电子壳层及亚壳层的电子状态
第二节 结合键的类型 一、金属键
二、离子键
三、共价键 四、分子键 五、氢键 六、混合键
四、分子键
图3-3 聚氯乙烯内部结合键
五、氢键
图3-������ 4 冰中水分子排列与氢键a)每一个氧原子以氢键与其他水分子中的两个氢原子相连接 b)冰的六方对称性
一、 结合键的本质
图3-������
6 原子间结合力性质的模拟
二、结合键的性质与材料性能 1.力学性能 结合键类型对材料的弹性模量影响较为明显。
2.物理性能 材料的密度与结合键的类型也有关。
六、混合键
表3-2 元素的电负性
六、混合键
表3-3 某些陶瓷化合物中混合键的相对比例
第三节 材料的结合键与性能 一、 结合键的本质
二、结合键的性质与材料性能
第三节 材料的结合键与性能
图3-5 原子间作用力与位能 a)作用力 b)位能与原子间距的关系
一、 结合键的本质
表3-������ 4 不同材料的键能和熔点
第三章 原子结构与结合键 第一节 原 子 结 构
第二节 结合键的类型
第三节 材料的结合键与性能
第一节 原 子 结 构 一、原子结构的量子理论
二、元素周期表
一、原子结构的量子理论 (1)泡利不相容原理 一个原子轨道最多只能容纳2个电子，且
两个电子自旋方向必须相反。
(2)能量最低原理 在不违背泡利不相容原理的条件下，电子优 先占据能量较低的原子轨道，使整个原子体系能量最低。 (3)洪德定则 在能级相等的轨道上，电子尽可能分占不同的轨 道，且电子自旋平行。

一个质子的质量≈一个中子的质量 ≈一个氢原子的质量
小结：
质子 原子核 原子 核外电子 相对原子质量= 一个原子的实际质量（千克） 一种碳-12原子质量的1/12（千克） 中子
一个质子的质量 ≈一个中子的质量 ≈一个氢原子的质量
原子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数 相对原子质量≈质子数＋中子数
质子 中子 决定相对原子质量大小的是____数和______数
实践练习
原子 种类 碳 硫 氢 铁 质子 数 核电 荷数 6 16 中子 数 6 16 0 30 电子 数 相对 原子 质量 12 32 1
6Hale Waihona Puke 16 1 26616
1
26
1
26
56
相对分子质量
１、分子质量：是构成分子的各原子的质 量总和。 2、相对分子质量：等于构成分子的各原子 的相对原子质量的总和。 例题：计算二氧化碳的相对分子质量 解：CO2的相对分子质量=12+16×2 =44
原子核
原子
1· 726×１０－２7千克 6 质子(带一个单位的正电荷） 1· 6749 ×１０－２7千克 中子（不带电）
核外电子（带一个单位的负电荷） 电子的质量是质子或中子质量的1/1836
一个标准碳原子质量的1/12= 1· ×１０－２7千克 66
一个氢原子的实际质量=1· 67×１０－２7千克，
原子有多重
一个氢原子的质量为： 0.000000000000000000000000000167 ( kg) 一个氧原子的质量为： 0.0000000000000000000000000002657 ( kg)
二、相对原子质量
相对原子质量=
一个原子的实际质量（kg ) 一个碳-12原子质量的1/12

第三章水氢（下）原子核外的电子是分层运动的：能量较高的电子，在离核较远的电子层上运动；能量较低的电子，在离核较近的电子层上运动。

原子结构示意图：其中：“ ”表示原子核。

“+17”表示原子核内有17个质子（即：核电荷数为+17）“弧线”表示电子层。

“弧线上的数字”表示各电子层上的电子数。

各类元素的原子结构特点：1.稀有气体元素：最外电子层都是8个电子。

（氦是2个电子）2金属元素：最外电子层上的电子数一般少于4个。

故：在化学反应中易于失去电子。

3.非金属元素：最外电子层上的电子数一般多于或等于4个。

在化学反应中易于得到电子。

显然：元素的化学性质和最外层电子数关系非常密切。

．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．离子：带电荷的原子或原子团。

带正电荷的叫：阳离子。

带负电荷的叫：阴离子。

离子化合物：由阴阳离子相互作用而构成的化合物。

共价化合物：由共用电子对形成的化合物。

化合价：由元素的原子间相化合时的数目来决定。

一般不要求记化合价的概念。

正价：元素的原子失去电子或共用电子对偏离的一方显正价。

负价：元素的原子得到电子或共用电子对偏向的一方显正价。

化合价规律：1.任何单质中，元素的化合价都为零。

2.任何化合物中，各元素的化合价的代数和都为零。

3.一般，氢元素的化合价为：‘+1’；氧元素的化合价为：‘-2’；4.一般，金属元素显正价；非金属元素显负价。

但和氧化合时显正价。

化合价的标记方法：正上方，符号在前，“1”不省略。

离子的电荷数的标记方法：右上角，符号在后，“1”必省略。

如何确定化合物中各元素的化合价：总的原则是：任何化合物中，各元素的化合价的代数和都为零。

具体顺序是：先氢氧，后其它；先不变，后可变。

具体例题：参见课本P64 例1 例2如何根据化合价写出物质的化学式：（参见课本P64 例3）按下列步骤进行：（例：写出钠的氧化物的化学式）①写出元素符号：NaO②标出各元素的化合价21-+O Na③化合价数值对角书写，数值为1的应略去不写：即Na2O 但需注意：若化合价数值有公约数时，一般应约简后再写。

因为: ε= E2 – E1 = hv
v = ————
E2 – E1
h
; E = – —————— J
2.179 ×10-18
n2
v = —————— —— – ——
2.179 ×10-18
h
n12
n22
1
1
—————— = 3.289×1015 s-1
*
第三章 原子结构
3.1 微观粒子的运动规律
3.2 原子的量子力学模型
3.3 原子核外电子排布和元素周期系
3.4 元素基本性质的周期性
p47页
3.0 氢原子光谱和玻尔理论
*
3.0 氢原子光谱和玻尔理论 p47-49页
氢原子光谱
什么是 线状光谱？
当气体或蒸气用火焰、电弧等方法灼热时, 发出由不同波长组成的光, 通过棱镜分光后, 得到不同波长的谱线称为线状光谱, 又称原子光谱。不同元素的原子光谱图不同。
根据 x · p ≥ h/2 ，则有:
*
3.2 原子的量子力学模型
3.2.1 波函数和原子轨道
3.2.2 电子云和几率密度
3.2.3 原子轨道及电子云的角度分布图
3.2.4 四个量子数
p59-80页
*
3.2.1 波函数和原子轨道 p59页
薛定锷方程(描述微观粒子运动的波动方程)
o
x
2.179 ×10-18
h
与前面“里德堡常数”比较: R = 3.289×1015 s-1 (实验值)
(计算值)
玻尔氢原子结构理论成功地解释了氢原子光谱的规律性, 但是用于解释多电子原子光谱或磁场内的光谱却遇到了困难, 其主要原因是没有完全冲破经典物理的束缚, 后来, 微观粒子二象性的发现, 导致了现代原子结构理论的产生。

二.原子的结构【知识要点】1．汤姆生的葡萄干布丁模型电子的发现，说明原子可以再分割。

在此基础上，汤姆生建立了较有影响的“葡萄干布丁”也叫“枣糕模型”——原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．2．α粒子散射实验1909-1911年卢瑟福指导其助手用α粒子散射实验否定了汤姆生的原子模型，提出了原子的核式结构模型。

3.原子核式结构模型的提出原子中心有一个极小的核，叫原子核，原子核集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。

原子核半径的数量级为10-15m，原子半径的数量级是10-10 m。

所以原子核的半径约为原子半径的十万分之一。

这里突出了原子核是很小的，原子内部是很空的。

4“模型”与“结构”模型并不是真实情况的精确复制品，至今为止，我们还无法用肉眼去观测原子的内部结构，只能通过推测去建立模型，正确的模型在一定程度上是原子的内部结构的真实写照，但是很难说是精确的．在建立模型的过程中，常常会忽略一些次要的因素．进行简化，只是留下一些能够反映原物本质的主要因素．但是太阳系的行星结构则不同，我们观察得到，并且我们可以完全确定某一时刻太阳系的行星所处的准确位置．【问题探究】问题1：a粒子散射实验中为什么选用金箔？解答：（1）金的延展性好，容易做成和很薄的箔，实验用的金箔厚度大约是10-7m；（2）金原子到的正电荷多，与a粒子间的库仑力大；（3）金原子质量大约是a粒子质量的50倍，因而惯性大，a粒子运动状态容易改变。

问题2：α粒子的散射实验是怎么做的?α粒子散射实验的装置，可根据课本上的示意图来讲述，主要由放射源、金箔、荧光屏、放大镜和转动圆盘几部分组成。

实验的做法．课文中写得比较简明，重点应指出荧光屏和放大镜能够围绕金箔在一个圆周上转动，从而可以观察到穿过金箔后偏转角度不同的粒子数。

问题3：α粒子的散射实验结果是什么?实验结果用“绝大多数”、“少数”和“极少数”这样的数量形容词来描述。

(3)玻尔理论对氢原子光谱的解释． ①解释巴耳末公式： 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子 的能量为 hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数 n 和 2 正 好代表能级跃迁之前和之后的定态轨道的量子数 n 和 2. ②解释氢原子光谱的不连续性： 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等 于前后两能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出 的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一 些分立的亮线．
答案：CD
拓展一 氢原子光谱 如图所示为氢原子光谱． (1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ (2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？
提示：(1)氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大． (2)氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．
1．原子光谱． (1)概念： 原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光 谱，这种光谱被称为原子光谱． (2)特点： ①每种原子都有自己特定的原子光谱． ②不同的原子，其原子光谱不同，原子光谱被称为 原子的“指纹”．
(4)玻尔理论的局限性． ①玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将量子观 念引入原子领域．提出了定态和跃迁的概念，成功地解 释了氢原子光谱的实验规律． ②玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论，对 更复杂的原子发光无法解释．
2．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，从玻尔的基本假设出 发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原 子中电子的可能轨道及相应的能量． rn＝n2r1，En＝En21，式中 n＝1，2，3，…其中 r1＝ 0.53×10－10 m，E1＝－13.6 eV. n 取不同的量子数时，可求得各能级的能量值．
第三章 原子结构之谜
第三节 氢原子光谱 第四节 原子的能级结构
学习目标
1.了解氢原子光谱的不连 续性及各个线系. 2.了解能级结构猜想. 3.知道氢原子能级公式. 4.能够利用能级公式分析 一些有关能级的问题．

A．X、Y的简单氢化物的沸点：
B．X、Y、Z的原子半径大小顺序：
C． 和 在一定条件下能发生化学反应
D．四种化合物中只有酸和碱，没有盐类物质
12．简单原子的原子结构可用如图的方法形象地表示：其中●表示质子或电子，○表示中子，则下列有关①②③的叙述正确的是
A．①②③互为同位素B．①②③在自然界中含量相同
2．下列反应中，能用于检验尿液中是否含有葡萄糖的是
A．加金属钠，看是否有氢气放出
B．与醋酸和浓硫酸共热，看能否发生酯化反应
C．加入KMnO4酸性溶液，看是否褪色
D．与新制氢氧化铜混合后煮沸，观察有无红色沉淀生成
3．中国科学技术大学的钱逸泰教授等以 和金属钠为原料，在 时制造出纳米级金刚石粉末。同学们对此有下列一些理解，其中错误的是
【分析】若魔方的四个面分别代表短周期中原子序数依次增大的四种元素W、X、Y、Z，其中W、Z分别是短周期主族元素中原子半径最小和最大的元素，则W为H元素、Z为Na元素；X的氢化物与其最高价氧化物的水化物能反应生成盐，则X为N元素；Y的最外层电子数是其电子层数的3倍，则Y为O元素；每个顶点代表由三个面的元素形成的一种化合物，则四种化合物如下图所示：
人教版高一化学必修一第三章原子结构与元素的性质
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．已知有钠、钾及钠钾合金，对于它们三者熔点高低比较正确的是
A．钠钾合金＞钠＞钾B．钠＞钾＞钠钾合金
C．钠＞钠钾合金＞钾D．钾＞钠钾合金＞钠
B．金属性Ca＞Mg，常温下，乙的单质能与水剧烈反应，而甲不能，故B错误；
C．乙2+为Ca2+,甲2+为Mg2+,庚-为F-，F-的半径大于Mg2+,Ca2+大于Mg2+，故 ，故C错误；

第三章原子结构习题1.是非判断题1-1基态氢原子的能量具有确定值，但它的核外电子的位置不确定。

1-2微观粒子的质量越小，运动速度越快，波动性就表现得越明显。

1-3原子中某电子的合理的波函数，代表了该电子可能存在的运动状态，该运动状态可视为一个原子轨道。

1-4对于氢原子的1s轨道，不应该理解为电子绕核作圆周运动，因为电子有波粒二象性，它的运动轨道是测不准的。

1-5因为氢原子只有一个电子，所以它只有一条原子轨道。

1-6 p轨道的空间构型为双球形，则每一个球形代表一条原子轨道。

1-7因为在s轨道中可以填充两个自旋方向相反的电子，因此s轨道必有两个不同的伸展方向，它们分别指向正和负。

1-8不同磁量子数m表示不同的原子轨道，因此它们所具有的能量也不相同。

1-9随着原子序数的增加，n、l相同的原子轨道的能量也随之不断增加。

1-10每一个原子中的原子轨道需要有3个量子数才能具体确定，而每一个电子则需要4个量子数才能具体确定。

1-11磁量子数m决定原子轨道在空间的取向。

1-12多电子原子中，电子的能量决定与主量子数n和角量子数l。

1-13主量子n相同，角量子数l不同，随l增大，屏蔽作用增加。

1-14 3个p轨道的能量，形状、大小都相同，不同的是在空间的取向。

1-15磁量子数m=0的轨道都是球形对称的轨道。

1-16氢原子的能级中，4s=4p=4d=4f，而多电子原子中，4s<4p<4d<4f。

1-17主量子数n为4时，有4s，4p，4d，4f四条轨道。

1-18电子云的黑点表示电子可能出现的位置,疏密程度表示电子出现在该范围的机会大小。

1-19描述原子核外电子运动状态的波函数Ψ需要用四个量子数来确定。

1-20一组n，l，m组合可以表达核外电子的一种运动状态。

1-21某原子的价电子构型为2s22p2，若用四个量子数表示2p2两个价电子的运动状态，则分别为2，2，0，-1/2和2，2，1，+1/2。

1-22 Na原子的3s能级与K原子的3s能级具有相同的能量。

工程材料原理
2. 物理性能
密度：金属密度高（金属键）； 密度：金属密度高（金属键）； 离子键、共价键化合物密度低，如陶瓷密度小； 离子键、共价键化合物密度低，如陶瓷密度小； 熔点：离子键、共价键化合物熔点较高， 熔点：离子键、共价键化合物熔点较高， 金属相对较低（金属中过度族金属熔点较高如W,Mo）， 金属相对较低（金属中过度族金属熔点较高如 ）， 高聚物熔点偏低； 高聚物熔点偏低； 导电性和导热性： 导电性和导热性： 金属键使金属材料具有良好的导电性和导热性， 金属键使金属材料具有良好的导电性和导热性， 非金属键结合的陶瓷固态下一般是点、热的不良导体， 非金属键结合的陶瓷固态下一般是点、热的不良导体， 作为绝缘体和绝热体。 作为绝缘体和绝热体。
工程材料原理
4. 当两原子无限远时，原子间不发生作用，相互能量视为零， 当两原子无限远时，原子间不发生作用，相互能量视为零， 当原子在引力下互相靠近时，体系作用能量逐渐下降， 当原子在引力下互相靠近时，体系作用能量逐渐下降，到 达平衡距离时作用能量最低，当原子进一步靠近， 达平衡距离时作用能量最低，当原子进一步靠近，必须克 服反向排斥力，使作用能量重新升高。 服反向排斥力，使作用能量重新升高。 •通常把平衡距离下的原子间的相互作用能量定义为原子 通常把平衡距离下的原子间的相互作用能量定义为原子 的结合能E 的结合能 0。 •结合能的大小相当于把两个原子完全分开所做的功，其 结合能的大小相当于把两个原子完全分开所做的功， 结合能的大小相当于把两个原子完全分开所做的功 数据是利用测定固体蒸发热而得到的，又称结合键能。 数据是利用测定固体蒸发热而得到的，又称结合键能。
工程材料原理
固 态 冰
液 态 水
工程材料原理
六. 混合键

图 金属键、金属的导电性和金属的变形
（3）金属键型晶体的特征 良好的延展性 良好的导电性 具有正的电阻温度系数 导热性好 金属不透明、具有金属光泽（自由电子可吸收可见光 的能量 ）
4.范德瓦尔键 分子的一部分往往带正电荷，而另一部分往往带负电荷， 一个分子的正电荷部位和另一分子的负电荷部位间，以微 弱静电力相吸引，使之结合在一起，称为范德瓦尔斯键也 叫分子键。 范德瓦尔斯键没有方向性和饱和性。 比化学键的键能少1～2个数量级。
1.共价键 （1）共价键的定义 有些同类原子，例如周期表IVA，VA，VIA族中大多数 元素或电负性相差不大的原子互相接近时，原子之间不产 生电子的转移，此时借共用电子对所产生的力结合。 （2）共价键的特点 共价键键合的基本特点是核外电子云达到最大的重叠， 形成“共用电子对”，有确定的方位，且配位数较小。 共价键具有方向性、饱和性。 金刚石、单质硅、SiC、H2、O2、F2、碳-氢化合物。
4.晶体与非晶体的区别 a.根本区别：质点是否在三维空间作有规则的周期性重复 排列 b.晶体熔化时具有固定的熔点,而非晶体无明显熔点,只存 在一个软化温度范围 c.晶体具有各向异性，非晶体呈各向同性（多晶体也呈各 向同性，称“伪各向同性”）
5.晶体与非晶体的相互转化 玻璃经高温长时间加热后能形成晶态玻璃 通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得 到非晶态 获得非晶态的金属和合金（采用特殊的制备方法 ）
思考题
常见的金属基本上都是晶 体,但为什么不显示各向异 性?
多晶中各个晶粒往往取向 不同，所以多个晶粒集合 在一起在任一方向上都显 示不出某一个晶向的特性 来。
§3.2.2 空间点阵
1.基本概念 （1）空间点阵：为了便于研究晶体中原子(分子或离子) 的排列情况，将晶体看成是无错排的理想晶体，忽略其物质 性，抽象为规则排列于空间的无数几何点。 这些点代表原子(分子或离子)的中心，也可以是彼此等同 的原子群或分子群的中心，各点的周围环境相同。这种点的 空间排列称为空间点阵。 可能在每个结点处恰好有一个原子，也可能围绕每个结点 有一群原子（原子集团）。

接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收)光子 的能量是不同的。直接跃迁时辐射(或吸收)光子的能量等于间 接跃迁时辐射(或吸收)的所有光子的能量和。
【典例透析1】如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子
在这些能级间跃迁时：
(1)有可能放出多少种能量的光子？
(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？最长波长
1 En=Ekn+Epn= E2 ,随n增大而增大，随n的减小而减小，其中
E1=-13.6 eV。
n
(2)电子动能变化规律
①从公式上判断电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力,即
ke 2 e2 v2 ,所以 E kn ,随r增大而减小。 k 2 m 2rn r r
②从库仑力做功上判断，当轨道半径增大时，库仑引力做负功， 故电子动能减小。反之，当轨道半径减小时，库仑引力做正功， 故电子的动能增大。
n n 1 4 4 1 【解析】(1)N= 种=6种。
(2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能量差最小，辐射的 光子波长最长。 由hν=E4-E3得：h c =E4-E3
hc 所以最长波长λ= E 4 E3 6.63 1034 3 108 = ［ 0.85 1.51］ 1.6 1019
能级图中的横线
横线左端的数字“1，2，3„”
相 关 量
意义 表示氢原子的能量 表示相邻的能量差，量子数越 大相邻的能量差越小,距离越 小 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-En
横线右端的数字“-13.6, -3.4„”
相邻横线间的距离
带箭头的竖线
2.对原子跃迁条件hν =Em-En的说明 (1)原子跃迁条件hν =Em-En只适用于光子和原子作用而使原子 在各定态之间跃迁的情况。

现代科学家们在实验中发现， 电子在原子核周围有的区域 出现的次数多，有的区域出 现的次数少，就像“云雾” 笼罩在原子核周围。因而提 出了“电子云模型”。
一、原子的构成 1、原子的结构
原子 （不带电）
原子核 （带正电）
ห้องสมุดไป่ตู้电子
（带负电）
质 子 （带正电） 中 子 （不带电）
粒子种类
质子 中子 电子
电性
1个单位正电荷 不带电
1个单位负电荷
质量(kg)
1.6726×10-27 1.6749×10-27 质子质量的1/1836
阅读上表，你能得出什么结论呢？ 1、质子带 正 电，中子 不带 电，电子带负 电。
2、中子不带 电，所以原子核的电性由质子 决定， 因此原子核带 正 电，（核电荷数）数目跟质子相等。
小
结
原子 （ 不显 电性）
原子核 （带 正 电）
质子 （带 正 电） 中子 （ 不带 电）
电 子 （带 负电）
核电荷数 ＝ 质子 数 ＝ 电子 数（核外电子数）＝原 子 序数 。
温馨提示
亲爱的同学，课后请做一下习题测 试，假如达到90分以上，就说明你 已经很好的掌握了这节课的内容， 有关情况将记录在你的学习记录上， 亲爱的同学再见！
原子是一个平均分 布着正电荷的粒子， 其中镶嵌着许多电 子，中和了电荷， 从而形成了中性原 子。
电子在原子核外 空间的一定轨道 上分层绕核做高 速的圆周运动。
1803
实心球模型
原子是坚 实的、不 可再分的 实心球。
1904
西瓜模型
1911
行星模型
1913
分层模型
1927
电子云模型
原子是由居于原子中心的带正电的原子 核和核外带负电的电子构成。原子核的 质量几乎等于原子的全部质量，电子在 原子核外空间绕核做高速运动。就像行 星环绕太阳运转一样。

第三章知识点归纳第一节1.雪崩时的能量转化:势能转化为动能2.人造卫星:太阳能转化为电能3.青蛙跃起扑食的过程:化学能转化为动能和势能4.胶片感光成像:光能转化为化学能5.特技跳伞:势能转化为动能和热能6.森林火灾:化学能转化为热能7.植物生长:光能转化为化学能8.水电站(工作时):机械能转化为电能第二节1.功的两个必要因素：一个是作用在物体上的力，另一个是物体在力的方向上移动的距离。

2.功的计算公式：W=Fs=Pt 功的单位：焦3.功率（1）功率是反映物体做功快慢的物理量。

（2）功率的定义：单位时间里完成的功叫功率（3）功率的计算公式：P=W/t P=Fv（4）功率的单位：瓦常用单位还有：千瓦、兆瓦（5）1千瓦=1000瓦1兆瓦=106瓦第三节一、杠杆1.杠杆：在力的作用下能绕固定点的硬棒叫做杠杆。

2.杠杆的五要素（1）支点：使杠杆绕着转动的固定点。

（2）动力：使杠杆转动的力。

（3）阻力：阻碍杠杆转动的力（4）动力臂：从支点到动力作用线的垂直距离。

（5）阻力臂：从支点到阻力作用线的垂直距离。

3、杠杆平衡：指杠杆保持静止状态或匀速转动状态4、杠杆平衡原理：动力×动力臂=阻力×阻力臂，即F1×L1=F2×L2二、杠杆的分类（1）L1＞L2时，叫省力杠杆，其特点是省了力但费了距离。

如开瓶盖的起子、铡刀、老虎钳、道钉撬等。

（2）L1＜L2时，叫费力杠杆，其特点是费了力但省了距离。

如钓鱼杆、筷子、镊子、缝纫机脚踏板等。

（3）L1=L2时，叫等臂杠杆，其特点是不省力也不费力，不省距离也不费距离。

如天平、定滑轮等。

三、滑轮（1）定滑轮是等臂杠杆，不省力，但可以改变力的方向。

（2）动滑轮是动力臂等于阻力臂二倍的杠杆，使用动滑轮可以省一半的力：F=G/2。

（3）滑轮组既能省力又能改变力的方向。

重物和动滑轮的总重力由几段绳子承担，提起重物所用的力就是总重力的几分之一：F=1/nG，拉力所通过的距离为物体上升距离的几倍。

第二节原子的结构[目标定位] 1.了解原子结构模型的建立.2.知道粒子散射实验的实验方法和实验现象.3.知道原子核式结构模型的主要内容.4.能说出原子和原子核大小的数量级．一、“葡萄干布丁”模型1．汤姆生的“葡萄干布丁”模型：原子是一个球体，带正电的部分均匀分布在整个球内．电子像布丁里的葡萄干一样镶嵌在原子里．(如图1所示)图12．汤姆生的模型能解释一些实验事实，如利用电子的简谐振动定性解释某些光辐射．二、α粒子散射实验1．实验装置(1)放射源：①钋放在带小孔的铅盒中，能放射α粒子．②α粒子：带正电，q＝＋2e，质量约为氢原子的4倍．(2)金箔：厚度极小，(虽然很薄但仍有几千层原子)．(3)显微镜：能够在围绕金箔的水平面内转动观察．2．实验结论(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；(2)少数α粒子发生了较大的偏转；(3)极少数α粒子的偏转角θ超过90°，有的甚至几乎达到180°.3．实验意义(1)否定了汤姆生的原子结构模型．(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级．三、原子的核式结构的提出1．核式结构模型：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．2．原子半径大约为10－10 m.3．原子核的半径大约为10－15～10－14 m．相当于原子半径的万分之一．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中一、对α1．实验装置示意图(如图2)图22．注意事项(1)整个实验过程在真空中进行．(2)α粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α粒子才能穿过．3．α粒子散射实验与汤姆生的原子模型的冲突分析分析否定的原因(1)由于电子质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．(2)使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到的两侧斥力大部分抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不可能使α粒子反向弹回，这与α粒子的散射实验相矛盾．(3)实验现象表明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．【例1】如图3为卢瑟福所做的α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述说法中正确的是( )图3A．相同时间内在A时观察到屏上的闪光次数最少B．相同时间内在B时观察到屏上的闪光次数比放在A时稍少些C．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少D．放在C、D位置时屏上观察不到闪光答案 C解析在卢瑟福α粒子散射实验中，α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，故A错误；少数α粒子发生大角度偏转，极少数α粒子偏转角度大于90°，极个别α粒子反弹回来，所以在B位置只能观察到少数的闪光，在C、D两位置能观察到的闪光次数极少，故B、D错误，C正确．借题发挥解决α粒子散射实验问题的技巧(1)熟记实验装置及原理．(2)理解建立核式结构模型的要点．①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．②汤姆生的原子模型不能解释α粒子的大角度散射．③少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用．④绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电量都集中在体积很小的核内．针对训练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( )答案 C解析α粒子与原子核相互排斥，A、D错；运动轨迹与原子核越近，力越大，运动方向变化越明显，B错，C对．二、卢瑟福原子核式结构模型1．内容在原子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核内，带负电的电子在核外空间绕核旋转．2．对α粒子散射实验现象的解释(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，运动方向改变很小，因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转．(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，偏转角才很大，而这种机会很少．(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图4所示．图43．数量级原子的半径大约为10－10 m，原子核的半径大约为10－15～10－14 m.【例2】下列对原子结构的认识中，错误的是( )A．原子中绝大部分是空的，原子核很小B．电子在核外绕核旋转，向心力为库仑力C．原子的全部正电荷都集中在原子核里D．原子核的直径大约为10－10 m答案 D解析卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，卢瑟福提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10m，是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的库仑引力而绕核旋转，所以本题应选D.针对训练2 在卢瑟福α粒子散射实验中，只有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是( )A．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子的质量在原子核内是均匀分布的答案 A解析本题考查了学生对α粒子散射实验结果与原子的核式结构关系的理解．原子的核式结构正是建立在α粒子散射实验结果基础上的，C、D的说法没有错，但与题意不符.α粒子散射实验的理解1．在α粒子散射实验中，选用金箔的原因下列说法不正确的是( )A．金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔B．金核不带电C．金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动D．金核半径大，易形成大角度散射答案 B解析α粒子散射实验中，选用金箔是因为金具有很好的延展性，可以做成很薄的箔，α粒子很容易穿过，A正确；金原子核质量大，被α粒子轰击后不易移动，C正确；金核半径大，易形成大角度散射，D正确．2．对α粒子散射实验装置的描述，你认为正确的有( )A．实验器材有放射源、金箔、带有荧光屏的放大镜B．金箔的厚度对实验无影响C．如果不用金箔改用铝箔，就不会发生散射现象D．实验装置放在空气中和真空中都可以答案 A解析实验所用的金箔的厚度极小，如果金箔的厚度过大，α粒子穿过金箔时必然受到较大的阻碍作用而影响实验效果，B项错；如果改用铝箔，由于铝核的质量仍远大于α粒子的质量，散射现象仍然发生，C项错；空气的流动及空气中有许多漂浮的分子，会对α粒子的运动产生影响，实验装置是放在真空中进行的，D项错．故正确选项为A.原子的核式结构模型3．(多选)卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有( )A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部电荷和几乎全部质量都集中在原子核内D．带负电的电子在核外绕着核旋转答案AD解析卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，带负电的电子在核外空间绕着核旋转，由此可见，B、C选项错误，A、D选项正确．4．(多选)卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )A．使α粒子产生偏转的主要原因是原子中电子对α粒子的作用力B．使α粒子产生偏转的力是库仑力C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进D．能发生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核较远的α粒子答案BC解析原子核带正电，与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，电子对它的影响可忽略，故A错、B对；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C 对，D错误．(时间：60分钟)题组一对α粒子散射实验的理解1．α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为( )A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子答案 C解析α粒子与电子之间存在着相互作用力，这个作用力是库仑引力，但由于电子质量很小，只有α粒子质量的七千分之一，碰撞时对α粒子的运动影响极小，几乎不改变运动方向，就像一颗子弹撞上一颗尘埃一样，故正确选项是C.2．在α粒子散射实验中，使少数α粒子发生大角度偏转的作用力是原子核对α粒子的( )A．万有引力B．库仑力C．磁场力D．核力答案 B解析由于α粒子与原子核间万有引力非常小，不可能使其发生大角度散射，而原子核可认为不动，不会产生磁场，而核力只发生在原子核内相邻的质子、中子之间，不可能对α粒子产生作用，而α粒子与原子核间的库仑力很强，它是产生大角度偏转的原因．故B正确，A、C、D错误．3．卢瑟福提出原子的核式结构模型的依据是用α粒子轰击金箔，实验中发现α粒子( ) A．全部穿过或发生很小偏转B．绝大多数穿过，只有少数发生较大偏转，有的甚至被弹回C．绝大多数发生很大偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D．全部发生很大偏转答案 B解析卢瑟福的α粒子散射实验结果是绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，故选项A错误；α粒子被散射时只有少数发生了较大角度偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°，故选项B正确，选项C、D错误．4．如图所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )答案 D解析α粒子离金核越远，其所受斥力越小，轨道弯曲的就越小，故D对．5．当α粒子穿过金箔发生大角度偏转的过程中，下列说法正确的是( )A．α粒子先受到原子核的斥力作用，后受原子核的引力作用B．α粒子一直受到原子核的斥力作用C．α粒子先受到原子核的引力作用，后受到原子核的斥力作用D．α粒子一直受到库仑斥力，速度一直减小答案 B解析α粒子与金原子核带同种电荷，两者相互排斥，故A、C错误，B正确；α粒子在靠近金原子核时斥力做负功，速度减小，远离时斥力做正功，速度增大，故D错误．题组二卢瑟福的核式结构模型6．(多选)关于卢瑟福的原子核式结构学说的内容，下列叙述正确的是( )A．原子是一个质量分布均匀的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷和负电荷全部集中在一个很小的核内D．原子半径的数量级是10－10 m，原子核半径的数量级是10－15 m答案BD解析根据卢瑟福的原子核式结构学说，可知选项B、D正确．7．(多选)α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，α粒子符合下列哪种情况( ) A．动能最小B．势能最小C．α粒子与金原子组成的系统的能量小D．所受原子核的斥力最大答案AD解析该题考查了原子的核式结构、动能、电势能、库仑定律及能量守恒等知识点．α粒子在接近金原子核的过程中，要克服库仑斥力做功，动能减少，电势能增加，两者相距最近时，动能最小，电势能最大，总能量守恒．根据库仑定律，距离最近时，斥力最大．8.在卢瑟福的α粒子散射实验中，某一α粒子经过某一原子核附近时的轨迹如图1所示，图中P、Q两点为轨迹上的点，虚线是过P、Q两点并与轨道相切的直线．两虚线和轨迹将平面分成四个区域，不考虑其他原子核对α粒子的作用，那么关于该原子核的位置，下列说法正确的是( )图1A．可能在①区域B．可能在②区域C．可能在③区域D．可能在④区域答案 A解析因为α粒子与此原子核之间存在着斥力，如果原子核在②、③或④区，α粒子均应向①区偏折，所以不可能．9．已知电子质量为9.1×10－31kg，带电荷量为－1.6×10－19C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流．答案 2.19×106 m/s 2.18×10－18 J 1.52×10－16 s 1.05×10－3 A解析 由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供．根据mv 2r ＝k e 2r 2，得v ＝e k rm ＝1.6×10－19×9×1090.53×10－10×9.1×10－31 m/s ＝2.19×106m/s ；其动能 E k ＝12mv 2＝12×9.1×10－31×(2.19×106)2 J＝2.18×10－18 J ；运动周期T ＝2πr v ＝2×3.14×0.53×10－102.19×106 s ＝1.52×10－16 s ；电子绕核运动形成的等效电流I ＝q t ＝e T ＝1.6×10－191.52×10－16 A≈1.05×10－3 A ．。