2023届高考一轮复习通用版 原子结构　原子核 学案.docx

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1、第2讲 原子结构 原子核必备知识咱主排查一、原子结构、光谱和能级跃迁1.原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家在研究阴极射线时发现了,提出了原子的“枣糕模型”.(2)a粒子散射实验：19091911年，英国物理学家 和他的助手进行了用a粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿 方向前进,但有少数a粒子发生了大角度偏转，极少数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 和几乎全部 都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转.2.光谱光谱用棱镜或光栅可以把各种颜色的光按波长(频率)展

2、开，获得光的(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,叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱，又叫原子的特征谱 线.有的光谱是连在一起的，叫作连续谱.(3)氢原子光谱的实验规律1885年，巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些谱线 的波长满足公式/=(=3, 4, 5,)，心叫作里德伯常量，实验测得的 值为&=1.10X107m这个公式称为巴耳末公式，它确定的这一组谱线称为巴耳末系.3 .氢原子的能级跃迁(1)玻尔理论轨道量子化与定态：电子的轨道是 的.电子在这些轨道上绕核的运动是的，不产生电磁辐射.因此，原子的能量也只能取一系列 的值，这些量子化的

3、能量值叫作,原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态.能量最低的状态叫作,其他的状态叫作.频率条件：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，即加=(zn乙A.从=2的能级跃迁到=1的能级时发出的光谱线B.从=3的能级直接跃迁到” =1的能级时发出的光谱线C.从=4的能级直接跃迁到 =1的能级时发出的光谱线D.从=4的能级直接跃迁到=2的能级时发出的光谱线考点二原子核的衰变、半衰期i.确定衰变次数的方法:设放射性元素灯经过次a衰变和加次0衰变后，变成稳定的新元素?匕则表示该 核反应的方程为赵-*糊+/4He+?_：e.根据电荷数守恒和

4、质量数守恒可列方程I Zf 4n(2)因为p衰变对质量数无影响，先由质量数的改变确定a衰变的次数，然后再根据衰 变规律确定B衰变的次数.2. a衰变 0衰变的比较衰变类型a衰变p衰变衰变方程烈一短丫+拙zX-z4Y+-?e衰变实质2个质子和2个中子结合成一 个整体射出1个中子转化为1个质子和1个电子2出+27 THeJn-jH + _；e匀强磁场中轨 迹形状QO衰变规律电荷数守恒、质量数守恒、动量守恒例22021全国甲卷，17如图，一个原子核X经图中所示的一系列a、。衰变后, 生成稳定的原子核Y，在此过程中放射出电子的总个数为()A. 6 B. 8解题心得：中子数命题分析试题 情境属于基础性题

5、目，以a、衰变为素材创设学习探索问题情境必备 知识考查衰变方程、a、衰变规律等知识关键 能力考查理解能力、推理能力.利用a、。衰变规律判断放射电子的总个数学科考查物理观念中的物质观、科学思维.要求考生利用电荷数守恒和质量数守恒素养分析判断解决问题跟进训练3.2021湖南卷，1核废料具有很强的放射性，需要妥善处理.下列说法正确的是()A.放射性元素经过两个完整的半衰期后，将完全衰变殆尽B.原子核衰变时电荷数守恒，质量数不守恒C.改变压力、温度或浓度，将改变放射性元素的半衰期D.过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，但辐射强度在安全剂量内则没有伤害4. 2021 河北卷，1银河系中存在大量的铝同位素

6、26AL26Al核p衰变的衰变方程为 碧AL爷Mg+盟，测得26Al核的半衰期为72万年.下列说法正确的是()A. 26Al核的质量等于26Mg核的质量B. 26Al核的中子数大于26Mg核的中子数C.将铝同位素26Al放置在低温低压的环境中，其半衰期不变D.银河系中现有的铝同位素26Al将在144万年以后全部衰变为26Mg考点三核反应类型与核反应方程核反应的四种类型类型可控性核反应方程典例衰变a衰变自发218U-234Th + 4He。衰变自发2 机 12 翁 Pa+_?e人工转变人工控制号 N + $He-*0 +出 (卢瑟福发现质子)彳He+汨 1 看 C+/n (查德威克发现中子)召A

7、I+Hl猾P+仙(约里奥居里夫妇发现 放射性同位素，同时发 现正电子)瞿 PT?Si+；e重核裂变比较容易进行 人工控制2 第 U + M-i 第 Ba+器 Kr+3M2第 U+/f 甯 Xe+翡 Sr+102n轻核聚变很难控制；H +汨 f $He+ /例3 2021.浙江6月，14(多选)对四个核反应方程(1)2瑞U - 2含Tn + He： 2机n-2第Pa+_?e；(3)号 N +汨e -*0+汨；(4)：H +汨一汨e+/+17.6 MeV,下列说法正确的是()A. (1)(2)式核反应没有释放能量B. (1)(2)(3)式均是原子核衰变方程C. (3)式是人类第一次实现原子核转变的

8、方程D.利用激光引发可控的(4)式核聚变是正在尝试的技术之一跟进训练5.(多选)在研究原子核的内部结构时，科学家进行了一系列的核反应实验.下列选项中 说法正确的是()猾Pf窃Si+；e徂 + 汨f WHe+和+17.6 MeV，He+：Bef i+/2卷U+和一i筋Xe+器Sr+x和A.是发现磷的同位素的核反应方程B.是太阳内部核反应和氢弹的核反应方程C.是轻核聚变的核反应方程D.是重核裂变的核反应方程，其中x=36.(多选)新冠病毒是一种传染病毒，传染病的传播过程十分复杂，但是可以构建最简 单的传播模型来描述，这个最简模型可称为链式模型，类似于核裂变链式反应模型.铀裂变核反应方程为2即U +

9、如噗Ba+瑞Kr+%n,其中n表示中子.裂变后产生的中子能继续发 生反应的次数称为链式反应的“传染系数”.下列说法正确的有()中于O -病毒中毒后出现“分 裂”病状放出三 个病唾，即理论 上可以继续传给 3个易感人员， 称之为传染系数链式传播模理A.从铀裂变核反应方程看，“传染系数” R=2B.核反应堆中通过镉板吸收中子降低“传染系数”C.链式反应的临界值对应的实际“传染系数”为1D.核反应堆中的实际“传染系数”与铀浓度无关考点四核能及其计算1 .核能的计算方法：【书写核反应方程卜也则亏损a,，H罂篇，盘(1)根据AEnA/nc2计算，计算时m的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，A的单位是

10、“J”.根据X931.5 MeV计算.因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量, 所以计算时m的单位是“u”，AE的单位是“MeV”.2 .应用规律：尸户（根据质量数和电荷数守恒，写出核反应方程式根据核反应方程，计算核反应前和核反应后 的质量号损A，r_利用爱因斯坦质能方程EfM或AE=A,，M计算三用一核能例4 2022苏州一模一个静止的铀核啷U （质量为232.037 2 u）放出一个a粒子（质量为 4.002 6 u）后衰变成牡核2铭Th （质量为228.028 7 u）.已知1 u相当于931 MeV的能量.下列说 法正确的是（）A.该核衰变反应方程为2基U-2锯Th+fH

11、eB.该核衰变反应中释放出的核能为0.059 MeVC.该反应产生的牡核和a粒子的动量相同D.假设反应中释放出的核能全部转化为牡核和a粒子的动能，则杜核获得的动能约为 0.017 MeV跟进训练7.（多选）2021年1月30日，“华龙一号”全球首堆福建福清核电5号机组投入商业运 行.这是中国核电发展的重大跨越，标志着我国在三代核电技术领域跻身世界前列，成为继 美国、法国、俄罗斯等国家之后真正掌握自主三代核电技术的国家.“华龙一号”运用了先 进的百万千瓦级压水堆核电技术，设某核反应方程为2翡U + -噗Ba +黑Kr+3Q，其中 2都、1第Ba、翡Kr、仙的质量分别为如、他、阳、如，光速为，下列

12、说法正确的是（）A.此核反应为核聚变反应B.嘤Ba及器Kr的比结合能小于嚼U的比结合能C. 一次核反应释放的核能为E=（ll 12 一加3 214）/D.核燃料需达到临界体积才能发生链式反应8.（多选）太阳辐射的总功率约为4X1026 W,其辐射的能量来自聚变反应.在聚变反 应中，一个质量为1 876.1 MeV/（c为真空中的光速）的笊核（徂）和一个质量为2 809.5 MeV/c2 的瓶核GH）结合为一个质量为3 728.4 MeV/c2的氨核（，He）,并放出一个X粒子，同时释放 大约17.6 MeV的能量.下列说法正确的是（）A. X粒子是质子B. X粒子的质量为939.6 MeV/c

13、2C.太阳每秒因为辐射损失的质量约为4.4X109 kgD,太阳每秒因为辐射损失的质量约为17.6 MeV/c2第2讲 原子结构 原子核必备知识自主排查1. （1）J.J.汤姆孙电子（2）卢瑟福原来的（3）正电荷质量2. 波长亮线光带孔（专3. （1）量子化稳定特定能级基态激发态E-Em1.自发 2efHe 2e3.核子贝可勒尔原子核(2)天然人工示踪原子 最强较差电子一e较弱0最强 (2)中性原子的核外电子数核子数(3)质量数4. (l)a粒子电荷数质量数He _$e(2)半数内部没有-、1 .核子2 . (l)mc2 (2)A/nc2 (3)A/n/四、1 .大小(2)释放出中子(3) J

14、n (4)中子(5)链式反应(6)原子弹(7)镉棒2 . (1)较大热核科学情境1 . (1) V (2)X (3)X (4)X (5)X教材拓展2 . (1)X (2) V (3)X (4)7 (5)X (6)7 (7)73 .解析：汤姆孙发现了电子，标志着原子结构研究的开始，卢瑟福的a粒子散射实验 揭示了原子的核式结构，而天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，故B错误；为了解 释a粒子散射实验，卢瑟福提出了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，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，故A正确，C错误；实验 现象不能说明电子的运动规律，故D错误.答案：A4 .解

15、析：本题考查元素的衰变和质能方程.根据核反应前后电荷数守恒和质量数守恒 得X的电荷数为94-2=92,质量数为2394=235,则中子数为23592=143,故A正 确；半衰期具有统计规律，对大量的原子核适用，故B错误；衰变发出的丫射线是频率很 高的电磁波，具有很强的穿透能力，故C正确；在衰变的过程中，根据质能方程知，有能 量放出，则一定有质量亏损，故D错误.答案：AC5 .解析：A、B所列反应是核聚变，不是P衰变，。衰变要放出电子，故A对，B错; C、D两种反应都是核裂变，故C对，D错.答案：AC关键能力分层突破例1解析：根据公式髭=3,可知=3,因此受到激发后的氢原子处于第=3能级； 根据

16、氢原子由=3跃迁到=1产生的光子能量与从=1跃迁到=3所吸收的光子能量相 等可知，照射氢原子的光子能量为：AE3i=E3一自=-1.51 eV-(一 13.6eV)=12.09eV,故 A错误；频率大小关系为ax。%,从=3跃迁到=2辐射出的能量最小，即其对应的光 频率为先,故B错误；氢原子由=3跃迁到=1产生的光的能量最大，辐射出的光频率 为%,故C错误；氢原子由=3跃迁到=1产生的光的能量为12.09 eV,依据光电效应 方程，所以能使逸出功为10.2eV的金属发生光电效应，故D正确.答案：D1 .解析：图甲的光电效应中，由爱因斯坦的光电效应方程可知a=加一Wo,说明光电 子的最大初动能与

17、入射光的频率成线性关系，不成正比，选项A错误；图乙中，铀核裂变 中放出新的中子又引起新的裂变，形成链式反应，选项B正确；图丙中，氢原子能级是分 立的，原子发射光子的频率也是不连续的，选项C错误；图丁中，卢瑟福通过a粒子散射 实验，提出的是原子的核式结构模型，选项D错误.答案：B2 .解析：由谱线a的光子的波长大于谱线后的光子的波长，可知谱线a的光子频率小 于谱线b的光子频率，所以谱线a的光子能量小于=5和=2间的能级差，选项D正确， 选项A、B、C错误.答案：D例2解析：根据图象可得其原子核分别为92238X、（82206Y,设经历a衰变x次，p 衰变y次，由于。衰变不会改变原子核的质量数，则

18、可根据衰变前后质量数的变化求解a衰 变的次数，即=空管竺=8,根据电荷数守恒求。衰变的次数，即y=82+2x-92=6,而 只有P衰变才放出电子，故。衰变6次，放出6个电子，故选项B、C、D错误，选项A正 确.答案：A3 .解析：根据半衰期的定义可知，放射性元素经过两个完整的半衰期后，还剩原来的;未衰变，A错误；原子核衰变时电荷数和质量数都守恒，B错误；放射性元素的半衰期由原 子核内部自身的因素决定，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系，因此改变压力、温 度或浓度，放射性元素的半衰期不变，C错误；过量放射性辐射对人体组织有破坏作用，若 辐射强度在安全剂量内则不会对人体组织造成伤害，D正确.答

19、案：D4 .解析：26Al发生衰变的过程中释放正电子的同时还有核能释放，发生质量亏损，所 以26Al核的质量大于26Mg核的质量，故A错误；26Al核的中子数1 = 2613=13,而26Mg 核的中子数“2=26-12= 14,所以26Al核的中子数小于26Mg核的中子数，故B错误；半衰 期是原子核固有的属性，与物理环境和化学状态无关，故C正确；铝同位素26Al的半衰期 为72万年，所以经过144万年也就是两个半衰期后还剩下;没有衰变，故D错误.答案：c例3解析：（1）为a衰变，（2）为。衰变，衰变过程同时释放能量，A错误；（3）是卢瑟 福用a粒子轰击氮原子核产生氧的一种同位素，是人类第一次

20、原子核的人工转变，而核衰变 是原子核自发产生的变化，B错误，C正确；（4）为核聚变反应方程，可控核聚变是人类正在 尝试的技术之一，D正确.答案：CD5 .解析：猾Pt烈Si+；e是磷的衰变方程，自然界没有天然的猾P,它是约里奥一居 里夫妇用a粒子轰击铝箔时发现的，属于人工放射性同位素，核反应方程是狙e +拶4 T猾P1选项A错误；太阳内部核反应和氢弹的核反应方程是出+ lH He +0n+ 17.6 MeV, 选项B正确；两个轻核结合成质量较大的核是核聚变反应，故是轻核的聚变，选项C正 确；根据核反应方程遵循质量数守恒可知235+l = 140+94+x,解得x=2,选项D错误.答案：BC6

21、.解析：中子的电荷数Z=0,质量数A=l,核反应遵循电荷数守恒及质量数守恒， 因此可计算得R=3,故A错误；核反应堆中通过镉板吸收中子，减少轰击铀核的中子数， 最终起到降低实际“传染系数”的作用，所以B正确；在链式反应中，当实际“传染系数” R21时，反应才能持续发展下去，当实际“传染系数” R1时，反应将趋于停滞，即R=1 是链式反应持续下去的临界值，故C正确；核反应堆中还可以通过铀棒来控制核反应的速 率，实际上就是通过调整铀浓度来控制实际“传染系数”，所以D错误.答案：BC例4解析：由题意可知，该核衰变反应方程为$U一$Th+f He,选项A正确；质 量亏损/=O.OO5 9u,释放出的核

22、能 AE=AmX931 MeV=0.005 9X931 MeV=5.49 MeV, 选项B错误；由该核衰变反应过程中系统动量守恒，可知反应后的牡核和a粒子的动量大 22小相等、方向相反，即prh=pi, EkTh =5春，=，EkTh + Eka = AE,所以牡核获得的动能 Ekfh=5s XAE=X5.49 MeV七0.095 MeV,选项 C、D 错误.Wa 十 WTh4 十 228答案：A7 .解析：“华龙一号”压水堆核电技术利用的是核裂变反应，目前核聚变技术还不成 熟，没有投入商用，A错误1第Ba及瑞Kr是中等质量的核，其比结合能均大于重核弋我的比 结合能，B错误.根据爱因斯坦质能方程，可知一次核反应释放的核能为E=（W|W2-W3 一2加4）落C正确.原子核的体积非常小，原子内部的空隙很大，裂变反应时，核燃料需达 到临界体积才能使中子有足够大的概率打中某个铀核，才能发生持续的核反应，D正确.答案：CD8 .解析：根据质量数和电荷数守恒可知.X粒子是中子，A错误；根据能量守恒可知 X粒子的质量对应的能量为939.6 MeV,由=机廿可知X粒子的质量为939.6 MeV/c2, B 正确；太阳每秒辐射的能量约为AE=4X 1026 J,则太阳每秒因为辐射损失的质量约为Am =4.4X109kg,远大于 17.6 MeV/c2, C 正确，D 错误.答案：BC