第十三章第3节 原子结构与原子核
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原子结构与元素周期表教案一、教学目标:1. 让学生了解原子的基本结构,包括原子核和电子。
2. 让学生理解元素周期表的排列规律和基本概念。
3. 培养学生运用原子结构和元素周期律分析化学问题的能力。
二、教学内容:1. 原子结构:原子核、电子、质子、中子、电子云等。
2. 元素周期表:周期表的结构、周期律、主族元素、副族元素、0族元素等。
三、教学重点与难点:1. 重点:原子结构、元素周期表的排列规律。
2. 难点:原子核外电子的排布、元素周期律的应用。
四、教学方法:1. 采用讲授法,讲解原子结构和元素周期表的基本概念。
2. 利用多媒体展示原子结构和元素周期表的图像,增强学生的直观感受。
3. 进行实例分析,让学生掌握原子结构和元素周期律在实际问题中的应用。
五、教学过程:1. 引入新课:通过讲解原子的发现和历史,引发学生对原子结构的好奇心。
2. 讲解原子结构:介绍原子核、电子、质子、中子等基本概念,讲解电子云的概念。
3. 介绍元素周期表:讲解周期表的结构、周期律、主族元素、副族元素、0族元素等。
4. 实例分析:分析一些实际问题,如为什么氢原子核外只有一个电子、为什么钠元素性质活泼等,引导学生运用原子结构和元素周期律进行分析。
5. 课堂小结:对本节课的主要内容进行总结,强化学生对原子结构和元素周期表的理解。
6. 布置作业:设计一些有关原子结构和元素周期表的练习题,巩固所学知识。
六、教学评价:1. 评价学生对原子结构的理解程度,包括原子核、电子、质子、中子等基本概念的认识。
2. 评价学生对元素周期表的掌握情况,包括周期表的结构、周期律、主族元素、副族元素、0族元素等。
3. 评价学生运用原子结构和元素周期律分析化学问题的能力,通过实例分析来进行评估。
七、教学拓展:1. 介绍原子的内部结构,包括原子核的组成、质子数与中子数的关系等。
2. 讲解元素周期表的发现历史,介绍门捷列夫等科学家在元素周期表发展中的贡献。
3. 探讨元素周期律的应用,如在材料科学、药物化学、环境科学等领域的应用。
第十三章 物质结构与性质(选考)学案63 原子结构与性质[考纲要求] 1.了解原子核外电子的能级分布,能用电子排布式表示常见元素(1-36号)原子核外电子的排布。
了解原子核外电子的运动状态。
2.了解元素电离能的含义,并能用以说明元素的某些性质。
3.了解原子核外电子在一定条件下会发生跃迁,了解其简单应用。
4.了解电负性的概念,知道元素的性质与电负性的关系。
知识点一 原子核外电子排布及表示方法第1电子层:只有s 第2电子层:有s 、p 两种轨道。
第3电子层:有s 、p 、d 三种轨道。
3.构造原理 构造原理:多电子原子的核外电子排布遵循构造原理,根据构造原理可以写出元素基态原子的电子排布式。
随着__________的递增,基态原子的核外电子按照右图中箭头的方向依次排布,即1s,2s,2p ,____,____,____,____,____,____,4d,5p ……该原理适用于绝大多数基态原子的核外电子排布。
4.原子核外电子排布规律(1)能量最低原理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。
②基态原子:______________。
当基态原子________能量后,电子会______________,变成__________原子。
(2)泡利原理一个原子轨道最多容纳____个电子,并且____________相反。
(3)洪特规则当电子排布在同一能级的不同轨道时,基态原子中的电子总是优先________________,并且__________相同。
问题思考1.电子按构造原理排布时,先排在4s轨道,再排3d轨道,为什么?而失电子时,是先失4s轨道上的,还是先失3d轨道上的?知识点二元素周期表中元素及其化合物的性质递变规律1.电离能(1)第一电离能:气态电中性基态原子____________转化为气态基态正一价离子所需要的最低能量。
(2)元素第一电离能的意义:元素的第一电离能可以衡量元素的原子失去一个电子的难易程度。
第2讲光电效应波粒二象性一、普朗克能量子假说黑体与黑体辐射1.黑体与黑体辐射(1)黑体:如果某种物质能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体就是绝对黑体.(2)黑体辐射:辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关.2.普朗克能量子假说当带电微粒辐射或吸收能量时,是以最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的,这个最小能量值ε叫做能量子.ε=hν。
二、光电效应及其规律1.光电效应现象在光的照射下,金属中的电子从表面逸出的现象,发射出来的电子叫光电子.2.光电效应的产生条件入射光的频率大于等于金属的极限频率.3.光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率,入射光的频率必须大于等于这个极限频率才能产生光电效应.(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光频率的增大而增大.(3)光电效应的发生几乎是瞬时的,一般不超过10-9 s.(4)当入射光的频率大于等于极限频率时,饱和光电流的大小与入射光的强度成正比.4.爱因斯坦光电效应方程(1)光子说:光的能量不是连续的,而是一份一份的,每一份叫做一个光子,光子的能量ε=hν。
(2)逸出功W0:电子从金属中逸出所需做功的最小值.(3)最大初动能:发生光电效应时,金属表面上的电子吸收光子后克服原子核的引力逸出时所具有的动能的最大值.(4)光电效应方程①表达式:hν=E k+W0或E k=hν-W0。
②物理意义:金属表面的电子吸收一个光子获得的能量是hν,这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0,剩下的表现为逸出后电子的最大初动能.三、光的波粒二象性物质波1.光的波粒二象性(1)波动性:光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性.(2)粒子性:光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性.(3)光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性.2.物质波(1)概率波光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现,亮条纹是光子到达概率大的地方,暗条纹是光子到达概率小的地方,因此光波又叫概率波.(2)物质波任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=错误!,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.1.判断下列说法是否正确.(1)任何频率的光照射到金属表面都可以发生光电效应.(×)(2)要使某金属发生光电效应,入射光子的能量必须大于金属的逸出功.(√)(3)光电子的最大初动能与入射光子的频率成正比.(×)(4)光的频率越高,光的粒子性越明显,但仍具有波动性.(√)(5)德国物理学家普朗克提出了量子假说,成功地解释了光电效应规律.(×)(6)美国物理学家康普顿发现了康普顿效应,证实了光的粒子性.(√)(7)法国物理学家德布罗意大胆预言了实物粒子具有波动性.(√)2.(多选)如图1所示,用导线把验电器与锌板相连接,当用紫外线照射锌板时,发生的现象是()图1A.有光子从锌板逸出B.有电子从锌板逸出C.验电器指针张开一个角度D.锌板带负电答案BC3.(多选)在光电效应实验中,用频率为ν的光照射光电管阴极,发生了光电效应,下列说法正确的是()A.增大入射光的强度,光电流增大B.减小入射光的强度,光电效应现象消失C.改用频率小于ν的光照射,一定不发生光电效应D.改用频率大于ν的光照射,光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光强度,单位时间内照射到单位面积的光子数增加,则光电流将增大,故选项A正确;光电效应是否发生取决于入射光的频率,而与入射光强度无关,故选项B错误.用频率为ν的光照射光电管阴极,发生光电效应,用频率较小的光照射时,若光的频率仍大于等于极限频率,则仍会发生光电效应,选项C错误;根据hν-W逸=错误!mv2可知,增加入射光频率,光电子的最大初动能增大,故选项D正确.4.有关光的本性,下列说法正确的是()A.光既具有波动性,又具有粒子性,两种性质是不相容的B.光的波动性类似于机械波,光的粒子性类似于质点C.大量光子才具有波动性,个别光子只具有粒子性D.由于光既具有波动性,又具有粒子性,无法只用其中一种性质去说明光的一切行为,只能认为光具有波粒二象性答案D5.黑体辐射的规律如图2所示,从中可以看出,随着温度的降低,各种波长的辐射强度都________(填“增大”“减小"或“不变),辐射强度的极大值向波长________(填“较长"或“较短”)的方向移动.图2答案减少较长解析由题图可知,随着温度的降低,相同波长的光辐射强度都会减小;同时最大辐射强度向右侧移动,即向波长较长的方向移动。
一、选择题1.(2012·天津高考)下列说法正确的是()A.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期B.由玻尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子C.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力D.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量2.(2012·北京高考)一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子()A.放出光子,能量增加B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加D.吸收光子,能量减少3.(2013·重庆高考)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:23592U +10n→a+b+210n,则a+b可能是()A.14054Xe+9336KrB.14156Ba+9236KrC.14156Ba+9338SrD.14054Xe+9438Sr4.(2014·江西重点中学联考)如图3-7所示,氢原子在下列各能级间跃迁:(1)从n=2到n=1;(2)从n=5到n=3;(3)从n=4到n=2。
在跃迁过程中辐射的电磁波的波长分别用λ1、λ2、λ3表示。
波长λ1、λ2、λ3大小的顺序是()图3-7A.λ1<λ2<λ3B.λ1<λ3<λ2C.λ3<λ2<λ1D.λ2=λ3<λ15.(2013·上海高考)在一个23892U原子核衰变为一个20682Pb原子核的过程中,发生β衰变的次数为()A.6次B.10次C.22次D.32次6.(2014·宝鸡检测)红宝石激光器的工作物质红宝石含有铬离子的三氧化二铝晶体,利用其中的铬离子产生激光。
铬离子的能级如图3-8所示,E1是基态,E2是亚稳态,E3是激发态,若以脉冲氙灯发出波长为λ1的绿光照射晶体,处于基态的铬离子受激发跃迁到E3,然后自发跃迁到E 2,释放波长为λ2的光子,处于亚稳态E 2的离了跃迁到基态时辐射出的光就是激光,这种激光的波长λ为( )图3-8A.λ1λ2λ2-λ1B.λ1λ2λ1-λ2C.λ1-λ2λ1λ2D.λ2-λ1λ1λ27.(多选)下列说法正确的是( )A .发现中子的核反应方程是94Be +42He ―→12 6C +10n B .20个238 92U 的原子核经过两个半衰期后剩下5个238 92UC.235 92U 在中子轰击下生成9438Sr 和140 54Xe 的过程中,原子核中的平均核子质量变小D .原子从一种定态跃迁到另一种定态时,一定要辐射出一定频率的光子8.(2014·济南模拟)一个电子(质量为m ,电量为-e )和一个正电子(质量为m ,电量为e ),以相等的初动能E k 相向运动,并撞到了一起,发生“湮灭”,产生两个频率相同的光子,设产生光子的频率为ν;若这两个光子的能量都是hν,动量分别为p 和p ′,下列关系中正确的是( )A .hν=mc 2B .hν=12mc 2,p =p ′C .hν=mc 2+E k ,p =-p ′D .hν=12(mc 2+E k ),p =-p ′二、五选三型选择题9.下列说法正确的是________。
九年级物理全册知识点总结第十三章·分子动理论+内能1.分子动理论的内容是:(1)物质由分子组成的,分子间有空隙;(2)一切物体的分子都永不停息地做无规则运动;(3)分子间存在相互作用的引力和斥力。
2.扩散:不同物质相互接触,彼此进入对方现象。
3.固体、液体压缩时分子间表现为斥力大于引力。
固体很难拉长是分子间表现为引力大于斥力。
4. 分子是原子组成的,原子是由原子核和核外电子组成的,原子核是由质子和中子组成的。
5. 汤姆逊发现电子(1897年);卢瑟福发现质子(1919年);查德威克发现中子(1932年);盖尔曼提出夸克设想(1961年)。
6. 加速器是探索微小粒子的有力武器。
7. 银河系是由群星和弥漫物质集会而成的一个庞大天体系统,太阳只是其中一颗普通恒星。
8. 宇宙是一个有层次的天体结构系统,大多数科学家都认定:宇宙诞生于距今150亿年的一次大爆炸,这种爆炸是整体的,涉及宇宙全部物质及时间、空间,爆炸导致宇宙空间处处膨胀,温度则相应下降。
9. (一个天文单位)是指地球到太阳的距离。
10. (光年)是指光在真空中行进一年所经过的距离。
内能知识点总结1.内能:物体内部所有分子做无规则运动的动能和分子势能的总和叫内能。
(内能也称热能)2.物体的内能与温度有关:物体的温度越高,分子运动速度越快,内能就越大。
3.热运动:物体内部大量分子的无规则运动。
4.改变物体的内能两种方法:做功和热传递,这两种方法对改变物体的内能是等效的。
5.物体对外做功,物体的内能减小;外界对物体做功,物体的内能增大。
6.物体吸收热量,当温度升高时,物体内能增大;物体放出热量,当温度降低时,物体内能减小。
7.所有能量的单位都是:焦耳。
8.热量(Q):在热传递过程中,传递能量的多少叫热量。
(物体含有多少热量的说法是错误的)9.比热(c ):单位质量的某种物质温度升高(或降低)1℃,吸收(或放出)的热量叫做这种物质的比热。
10.比热是物质的一种属性,它不随物质的体积、质量、形状、位置、温度的改变而改变,只要物质相同,比热就相同。
第一章原子的组成与结构“原子”一词最早来源于古希腊语,意思为“不可分割”。
当时认为原子是构成物质的基本单元。
19世纪,人们开始确切地认识到,原子只不过是物质结构的一个层次。
导致这一结论的重要发现有:1806年,法国普鲁斯特(J.L.Prust)发现化合物分子的定组成定律:一种化合物,不论是天然存在的还是人工合成的,不论是用哪种方法制备的,它的化学组成总是确定的。
1807年,英国道尔顿(J.Dalton)发现倍比定律,并第一次明确提出原子论。
如果甲、乙两元素能相互化合生成几种不同的化合物,则与一定量甲元素相化合的乙元素的质量互成简单整数比。
这是人们承认原子学说的重要依据。
1808年,法国盖·吕萨克(J.L.Gay-Lussac)发现气体化合时,各气体的体积成简比的定律,并由之认为元素气体在相等体积中的重量应正比于它的原子量。
1811年,意大利化学家阿伏伽德罗(A.Avogadro)提出阿佛伽德罗假说:同体积气体在同温同压下含有同数目的分子。
进而指出阿伏伽德罗数是1摩尔物质所含的分子数,其数值是 6.0221367×1023,是自然科学的重要的基本常数之一。
1833年,英国法拉第(M.Faraday)提出电解定律,是基本电荷存在的有力证据。
电解第一定律:在电极上析出(或溶解)的物质的质量同通过电解液的总电量(即电流强度与通电时间的乘积)成正比。
电解第二定律:当通过各电解液的总电量相同时,在电极上析出(或溶解)的物质的质量同各物质的化学当量(即原子量与原子价之比值)成正比。
电解第二定律也可表述为物质的电化学当量同其化学当量成正比。
1869年,俄国门捷列夫提出元素周期律。
指明元素的化学和物理性质随原子序数周期性变化, 原子表现为电中性,最小的原子为氢原子。
1.1原子的质量和大小由于原子的质量非常小,一般在10-23克量级,故化学和物理学上都采用它们质量的相对值:即把碳在自然界中含量最丰富的一种同位素(C12)的质量定为12个单位作为原子量的标准,其他原子的质量同碳12比较,定出质量值,称为原子量。
原子结构 教材分析一、原子核、核素 1.原子核的构成(1)原子和原子核的构成原子原子核核外电子:负电性、相对质量约为1/1836质子:正电性,相对质量约为,由个1.0073夸克构成中子:电中性,相对质量约为,由个1.0083夸克构成(2)“交流·研讨”解答问题1答案:由于原子是电中性的,1个质子带1个单位的正电荷,1个电子带1个单位的负电荷,所以原子中:核电荷数=质子数=核外电子数问题2答案:原子的质量主要是由质子和中子决定的。
问题3答案:取近似整数值时,原子的相对质量等于质子数和中子数之和。
(3)质量数①质量数的概念:人们将原子核中质子数和中子数之和称为质量数。
概念公式:由质量数的概念得到下列公式: 质子数(Z )+中子数(N )=质量数(A )质量数是原子的质量数,不是元素的质量数。
1种元素可以有多种不同的原子,每种原子都有自己的质量数。
原子的质量数与原子的相对原子质量的近似整数值相等,即A r (B )≈A (B )。
如: A r (16O )≈A (16O )=16; A r (14C )≈A (14C )=14; A r (37Cl )≈A (37Cl )=37。
②符号A Z X 的涵义:符号A Z X 代表1个质量数为A 、质子数为Z 的原子。
A Z X 原子内中子数为:N =A -Z 。
如168 O 核内中子数为16-8=8,178 O 核内中子数为:17-8=9;188 O 核内中子数为18-8=10。
X 可以是原子,也可以是离子。
如:3517Cl -核内中子数为:35-17=18,3717Cl -核内中子数为:37-17=20;2311Na +核内中子数为:23-11=12。
(4)“迁移·应用”解答问题1答案:3717Cl 表示1个质子数为17,质量数为37的Cl 原子。
问题2答案:126 C 和146 C 原子结构上的异同列表比较如下:原子 原子核 核外电子质子中子 126C 666146 C 6 8 6 异同同异同2.核素(1)元素元素是具有相同质子数(核电荷数)的同一类原子的总称。
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1.原子的核式结构(1)电子的发现:英国物理学家J.J.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的方向前进,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各种颜色的光按波长展开,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⎝⎛⎭⎫122-1n2,(n=3,4,5,…),R是里德伯常量,R=1.10×107 m-1,n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1.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。
2.基态和激发态原子能量最低的状态叫基态,其他能量较高的状态叫激发态。
3.氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1 氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1.能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
高中物理原子结构和原子核原子结构和原子核是高中物理中一个非常重要的内容。
在这篇文章中,我们将从基本概念开始,逐步展开对原子结构和原子核的讲解。
一、原子结构原子结构是指原子的内部构造。
早在古希腊时期,人们就意识到物质是由非常小的粒子构成的,而这些粒子就是原子。
但直到19世纪末,科学家们才通过实验证据确信原子是物质的基本单位。
1.原子的基本构成原子是由三种基本粒子组成的:质子、中子和电子。
质子和中子位于原子的核心,被称为原子核,而电子则绕着原子核旋转。
质子和中子的质量相近,质量大约为1.67x10^-27千克,而电子的质量则非常小,大约为9.11x10^-31千克。
原子核的半径约为0.1纳米,而电子的轨道半径约为0.1埃。
2.原子的电荷质子带有正电荷,记为+e,其中e为元电荷的基本单位。
电子带有负电荷,记为-e。
中子没有电荷,是中性粒子。
原子总的电荷是零,因为质子和电子数量相等。
3.原子的元素特性每种元素的原子的质子数是固定不变的,被称为原子序数或核电荷数。
根据元素的原子序数从小到大排列,可以得到元素周期表。
电子的数量和排布方式则决定了元素的化学性质。
二、原子核原子核是原子的核心部分,由质子和中子组成。
原子核的直径约为10^-15米,相比整个原子的尺寸非常小。
但是原子核却凝聚着原子99.95%的质量。
1.质子质子带有正电荷,质量较大。
质子数决定了原子的元素特性,因为不同元素的质子数是不同的。
质子数可以通过查看元素周期表获得。
2.中子中子没有电荷,是中性粒子。
中子的质量和质子相近。
中子数可以通过减去原子的质子数来得到。
3.原子的核外电子原子的核外电子按能级分布在轨道上。
能级较低的电子离原子核较近,能级较高的电子离原子核较远。
根据一套量子数规则,电子的能级和轨道数量是有限的。
电子的排布方式决定了元素化学性质的差别。
三、原子结构的实验验证原子结构的理论模型得到广泛接受,主要是基于一系列实验证据得出的。
1.序列反应一些放射性原子的衰变过程表明有一种带正电的粒子存在于原子核中。
原子结构示意图规则一、原子核外电子排布的原理处于稳定状态的原子,核外电子将尽可能地按能量最低原理排布,另外,由于电子不可能都挤在一起,它们还要遵守保里不相容原理和洪特规则,一般而言,在这三条规则的指导下,可以推导出元素原子的核外电子排布情况,在中学阶段要求的前36号元素里,没有例外的情况发生。
1.最低能量原理电子在原子核外排布时,要尽可能使电子的能量最低。
怎样才能使电子的能量最低呢?比方说,我们站在地面上,不会觉得有什么危险;如果我们站在20层楼的顶上,再往下看时我们心理感到害怕。
这是因为物体在越高处具有的势能越高,物体总有从高处往低处的一种趋势,就像自由落体一样,我们从来没有见过物体会自动从地面上升到空中,物体要从地面到空中,必须要有外加力的作用。
电子本身就是一种物质,也具有同样的性质,即它在一般情况下总想处于一种较为安全(或稳定)的一种状态(基态),也就是能量最低时的状态。
当有外加作用时,电子也是可以吸收能量到能量较高的状态(激发态),但是它总有时时刻刻想回到基态的趋势。
一般来说,离核较近的电子具有较低的能量,随着电子层数的增加,电子的能量越来越大;同一层中,各亚层的能量是按s、p、d、f的次序增高的。
这两种作用的总结果可以得出电子在原子核外排布时遵守下列次序:1s、2s、2p、3s、3p、4s、3d、4p……2.保里不相容原理我们已经知道,一个电子的运动状态要从4个方面来进行描述,即它所处的电子层、电子亚层、电子云的伸展方向以及电子的自旋方向。
在同一个原子中没有也不可能有运动状态完全相同的两个电子存在,这就是保里不相容原理所告诉大家的。
根据这个规则,如果两个电子处于同一轨道,那么,这两个电子的自旋方向必定相反。
也就是说,每一个轨道中只能容纳两个自旋方向相反的电子。
这一点好像我们坐电梯,每个人相当于一个电子,每一个电梯相当于一个轨道,假设电梯足够小,每一个电梯最多只能同时供两个人乘坐,而且乘坐时必须一个人头朝上,另一个人倒立着(为了充分利用空间)。