高二化学《原子结构》教案
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文档简介
原子结构
【重点知识精析】
⒈了解a粒子散射实验，知道a粒子散射现象。
⑴绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进。
⑵少数a粒子发生较大的偏转，极少数a粒子偏转角超过90，更极少数a粒子的偏转角几乎达到180，a粒子散射现象否定了汤姆逊的原子模型，成为卢瑟福原子核式模型的实验基础。
⒉卢瑟福的原子核式结构学说的主要内容：
⑴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。
⑵带负电的电子在核外空间绕核旋转。
⑶卢瑟福的原子核式结构学说的局限性：原子是稳定的，电子不会落到原子核上；原子光谱是线状光谱而不是连续谱，这些现象不能用经典电磁论证和用卢瑟福模型解释。
⒊玻尔理论的三条假设：
⑴定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态叫定态。
⑵跃迁假设：原子从一种定态迁到另一种定态时要辐射（或吸收）光子。
⑶量子化假设：电子绕核运动的可能轨道的分布是不连续的，它与不同的能量状态相对应。
⒋了解玻尔的氢原子模型：氢原子核外电子绕核运动可能的轨道半径rn=n2r1，原子的能级En=E1/n2(n=1、2、3…)，氢原子的基态能量E1=－13.6eV，电子从激发态向较低激发态或基态跃迁时辐射的光子对应着原子光谱的各条光谱线。
【考题解例】
例（1997年高考题）在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A.原子的正电荷和绝大部分质量都集中在一个很小的核里
B.正电荷在原子中是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
解答：根据前述粒子散射实验结果，只有A正确。
例（1997年高考题）根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（ ）
A.原子的能量增加，电子的动能减小
B.原子的能量增加，电子的动能增加
C.原子的能量减小，电子的动能减小
D.原子的能量减小，电子的动能增加
解答：电了绕核核做圆周所需的向心力由原子核对电子的电场引力提供：Ke2/r2=m/r，Ek=m/2=Ke2/2r，r减小，Ek增大，再根据能级公式En=E1/n2可知，原子的能量减小。所以正确选项为D。
【专题训练】
⒈（1990年高考题）按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到半径为rb的圆轨道上，且ra>rb，则在此过程中（ ）
A.原子要发出一系列频率的光子
B.原子要吸收一系列频率的光子
C.原子要发出某一频率的光子
D.原子要吸收某一频率的光子
⒉（1989年高考题）玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）
A.原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射电磁波
B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C.电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子
D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
⒊（1993年高考题）用电磁波照射某原子，使它从能量为E1的基态跃迁到能量为E2的激发态，则该电磁波的频率等于__________。
⒋如图15-7给出氢原子较低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有_______种，其中最小的频率等于________Hz（保留两位有效数字）。
⒌（1983年高考题）已知氢原子基态能级是E1=－13.6eV，第二能级是E2=－3.4eV，如果氢原子吸收_______eV的能量，它即可由基态跃迁到第二能级，如果氢原子再获得1.89eV的能量，它还可以由第二能级跃迁到第三能极，因此，氢原子的第三能级是E3=_____eV。
⒍（1985年高考题）有一群处在量子数n=3的激发态中的氢原子，在他们的发光过程中发出的光谱线共有______条。
第五节 原子核的基本知识 原子核能
【重点知识精析】
⒈天然放射现象：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的现象。
⒉衰变规律：衰变：
衰变：
辐射：衰变和衰变时产生的新核若处于激发态，便会辐射出光子。
⒊三种射线的性质。
⒋半衰期是放射性原子核有半数发生衰变所用的时间。半衰期大小只由原子核本身的特性决定，与物理状态、化学状态及环境无关。
⒌在原子核反应中遵从能量守恒、电荷守恒、动量守恒定律。
⒍原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核中的质子数等于原子序数、核电荷和核外电子数，原子核中的中子数等于质量数减去原子序数。
⒎核子间存在着强大的核力。核力是引力，且为短程力，仅存在于相邻的核子之间。
⒏爱因斯坦质能方程：E=mc2。核子组成原子核时，发生质量亏损；原子核发生某些反应时，会出现质量亏损，这时都伴随着原子能的释放，释放的原子能总量恰与质量亏损对应的能量相符合。
⒐重核的裂变、链式反应和轻核聚变会释放核能。
【考题释例】
例（1998年高考题）天然放射性元素(钍)经过一系列a衰变和衰变之后，变为(铅)，下列论断中正确的是（ ）
A.铅核比钍核少24个中子
B.铅核比钍核少8个质子
C.衰变过程中共有4次a衰变和8次衰变
D.衰变过程中共有6次a衰变和4次衰变
解答：钍核中质子数为90，中子数为232－90=142，而铅核中质子数为82，中子数为208－82=126，故铅核比钍核少8个质子，16个中子。故B选项正确，A选顶不正确。由于铅的质量数为208，而钍的质量数为232，说明衰变中减少了24个核子，只有a衰变才能使质量数改变，每次减少4个核子，故这是6次a衰变的结果，但6次a衰变质子数应减少12，而实际减少了8个，说明有4个中子在核反应中转化为质子，由于每次衰变中有一个中子转化为质子，故这过程中有4次衰变，才能使钍核中质子数减少8，中子数减少16。故D选项正确，C选项错误。所以正确选项为B、D。
例（1996年高考题）下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（ ）
A.
B.
C.
D.
解答：本题考察考生是否能识别表示核聚变过程的核反应方程式。核聚变是指轻核结合成质量较大的原子核的核反应，所以在给出的4个核反应方程式中，正确选项为B。
【重点知识精析】
⒈了解a粒子散射实验，知道a粒子散射现象。
⑴绝大多数a粒子穿过金箔后仍沿原方向前进。
⑵少数a粒子发生较大的偏转，极少数a粒子偏转角超过90，更极少数a粒子的偏转角几乎达到180，a粒子散射现象否定了汤姆逊的原子模型，成为卢瑟福原子核式模型的实验基础。
⒉卢瑟福的原子核式结构学说的主要内容：
⑴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。
⑵带负电的电子在核外空间绕核旋转。
⑶卢瑟福的原子核式结构学说的局限性：原子是稳定的，电子不会落到原子核上；原子光谱是线状光谱而不是连续谱，这些现象不能用经典电磁论证和用卢瑟福模型解释。
⒊玻尔理论的三条假设：
⑴定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态叫定态。
⑵跃迁假设：原子从一种定态迁到另一种定态时要辐射（或吸收）光子。
⑶量子化假设：电子绕核运动的可能轨道的分布是不连续的，它与不同的能量状态相对应。
⒋了解玻尔的氢原子模型：氢原子核外电子绕核运动可能的轨道半径rn=n2r1，原子的能级En=E1/n2(n=1、2、3…)，氢原子的基态能量E1=－13.6eV，电子从激发态向较低激发态或基态跃迁时辐射的光子对应着原子光谱的各条光谱线。
【考题解例】
例（1997年高考题）在卢瑟福粒子散射实验中，有少数粒子发生大角度偏转，其原因是（ ）
A.原子的正电荷和绝大部分质量都集中在一个很小的核里
B.正电荷在原子中是均匀分布的
C.原子中存在着带负电的电子
D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
解答：根据前述粒子散射实验结果，只有A正确。
例（1997年高考题）根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（ ）
A.原子的能量增加，电子的动能减小
B.原子的能量增加，电子的动能增加
C.原子的能量减小，电子的动能减小
D.原子的能量减小，电子的动能增加
解答：电了绕核核做圆周所需的向心力由原子核对电子的电场引力提供：Ke2/r2=m/r，Ek=m/2=Ke2/2r，r减小，Ek增大，再根据能级公式En=E1/n2可知，原子的能量减小。所以正确选项为D。
【专题训练】
⒈（1990年高考题）按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到半径为rb的圆轨道上，且ra>rb，则在此过程中（ ）
A.原子要发出一系列频率的光子
B.原子要吸收一系列频率的光子
C.原子要发出某一频率的光子
D.原子要吸收某一频率的光子
⒉（1989年高考题）玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有（ ）
A.原子处于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射电磁波
B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C.电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子
D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
⒊（1993年高考题）用电磁波照射某原子，使它从能量为E1的基态跃迁到能量为E2的激发态，则该电磁波的频率等于__________。
⒋如图15-7给出氢原子较低的四个能级，氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有_______种，其中最小的频率等于________Hz（保留两位有效数字）。
⒌（1983年高考题）已知氢原子基态能级是E1=－13.6eV，第二能级是E2=－3.4eV，如果氢原子吸收_______eV的能量，它即可由基态跃迁到第二能级，如果氢原子再获得1.89eV的能量，它还可以由第二能级跃迁到第三能极，因此，氢原子的第三能级是E3=_____eV。
⒍（1985年高考题）有一群处在量子数n=3的激发态中的氢原子，在他们的发光过程中发出的光谱线共有______条。
第五节 原子核的基本知识 原子核能
【重点知识精析】
⒈天然放射现象：原子核由于放出某种粒子而转变为新核的现象。
⒉衰变规律：衰变：
衰变：
辐射：衰变和衰变时产生的新核若处于激发态，便会辐射出光子。
⒊三种射线的性质。
⒋半衰期是放射性原子核有半数发生衰变所用的时间。半衰期大小只由原子核本身的特性决定，与物理状态、化学状态及环境无关。
⒌在原子核反应中遵从能量守恒、电荷守恒、动量守恒定律。
⒍原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核中的质子数等于原子序数、核电荷和核外电子数，原子核中的中子数等于质量数减去原子序数。
⒎核子间存在着强大的核力。核力是引力，且为短程力，仅存在于相邻的核子之间。
⒏爱因斯坦质能方程：E=mc2。核子组成原子核时，发生质量亏损；原子核发生某些反应时，会出现质量亏损，这时都伴随着原子能的释放，释放的原子能总量恰与质量亏损对应的能量相符合。
⒐重核的裂变、链式反应和轻核聚变会释放核能。
【考题释例】
例（1998年高考题）天然放射性元素(钍)经过一系列a衰变和衰变之后，变为(铅)，下列论断中正确的是（ ）
A.铅核比钍核少24个中子
B.铅核比钍核少8个质子
C.衰变过程中共有4次a衰变和8次衰变
D.衰变过程中共有6次a衰变和4次衰变
解答：钍核中质子数为90，中子数为232－90=142，而铅核中质子数为82，中子数为208－82=126，故铅核比钍核少8个质子，16个中子。故B选项正确，A选顶不正确。由于铅的质量数为208，而钍的质量数为232，说明衰变中减少了24个核子，只有a衰变才能使质量数改变，每次减少4个核子，故这是6次a衰变的结果，但6次a衰变质子数应减少12，而实际减少了8个，说明有4个中子在核反应中转化为质子，由于每次衰变中有一个中子转化为质子，故这过程中有4次衰变，才能使钍核中质子数减少8，中子数减少16。故D选项正确，C选项错误。所以正确选项为B、D。
例（1996年高考题）下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是（ ）
A.
B.
C.
D.
解答：本题考察考生是否能识别表示核聚变过程的核反应方程式。核聚变是指轻核结合成质量较大的原子核的核反应，所以在给出的4个核反应方程式中，正确选项为B。