1、【 精品教育资源文库 】 第 4 讲 原子结构 知识点一 电子的发现 英国物理学家 利用气体放电管对阴极射线进行了一系列实验研究 . (1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 现象，证明它是 的粒子流并求出了其比荷 . (2)换用不同材料的阴极和不同的 ，所得粒子的 相同 . (3)粒子带负电荷，比荷是氢离子的近两千倍，说明阴极射线粒子质量远小于氢离子质量 . (4)组成阴极射线的粒子称为 . 答案：汤姆孙 (1)偏转 带电 (2)场 比荷的数值 (4)电子 知识点二 粒子散射实验 1.实验装置 (1)放射源： 钋放在带小孔的铅盒中，能放射 . 粒子：带正电， q ，质量约为氢原子的 4 倍
2、，射出速度可达 107 m/s. (2)金箔：厚度极小，可至 (虽然很薄但仍有几千层原子 ). (3)显微镜：能够围绕金箔的 内转动观察 . (4)荧光屏：玻璃片上涂有 物质硫化锌，装在显微镜上 . 2.实验结论 (1)绝大多数的 粒子穿过金箔后 的方向前进 . (2)少数 粒子发生了 的偏转 . (3)极少数 粒子的偏转角 超过 ，甚至有极个别 粒子被反弹回来 . 3.实验意义 (1)否定了 的原子结构模型 . (2)提出了 模型，明确了 的数量级 . 答案： 1.(1) 粒子 2e (2)微米 (3)水平面 (4)荧光 2.(1)仍沿原来 (2)较大 (3)90 3.(1)汤姆孙 (2)原
3、子核式结构 原子核大小 知识点三 卢瑟福的核式结构模型 1.核式结构模型 1911 年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫 .它集中了原子全部的 【 精品教育资源文库 】 和几乎全部的 ， 在核外空间运动 . 2.原子核的电荷与尺度 原子核 ? 电荷数与核外 相等由 组成，核电荷数等于 （填 “ 质子数 ” 或 “ 中子数 ” ）原子半径数量级为 ，原子核半径数量级为答案： 1.原子核 正电荷 质量 电子 2.电子数 质子和中子 质子数 10 10 m 1015 m 知识点四 光谱和光谱分析 1.定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按 展开，获得光的波长 (频率 )和强度分布的记录，即
4、光谱 . 2.分类 (1)线状谱：由 组成的光谱 . (2)连续谱：由 的光带组成 的光谱 . 3.特征谱线：各种原子的发射光谱都是 ，且不同原子的亮线位置 ，故这些亮线称为原子的 谱线 . 4.光谱分析：由于每种原子都有自己的 ，可以利用它来鉴别物质和确定物质的 ，这种方法称为光谱分析，它的优点是 高，样本中一种元素的含量达到 时就可以被检测到 . 答案： 1.波长 2.(1)一条条的亮线 (2)连在一起 3.线状谱 不同 特征 4.特征谱线 组成成分 灵敏度 10 10 g 知识点五 玻尔原子理论的基本假设 1.轨道量子化：原子中的电子在库仑引力的作用 下，绕原子核做圆周运动，服从经典力学
5、的规律 .但不同的是，电子运行轨道的半径 ，只有当 符合一定条件时，这样的轨道才是可能的 .也就是说，电子的轨道是 .电子在这些轨道上绕核的转动是 ，不产生 . 2.定态：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态 .原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，原子的能量是 的 .这些 的能量值叫做能级 .原子中这些具有确定能量的 ，称为定态 .能量 的状态叫做基态，其他的状态叫做 . 3.跃迁：当电子从能量较高的定态轨道 (其能量记为 Em)跃迁到能量较低的定态轨道 (能量【 精品教育资源文库 】 记为 En， mn)时，会放出能量为 h 的光子 (h 是普朗克常量 )，这个光子的能量由前
6、后两个能级的能量差决定，即 ，这个式子称为 ，又称 . 答案： 1.不是任意的 半径的大小 量子化的 稳定的 电磁辐射 2.量子化 量子化 稳定状态 最低 激发态 3.h Em En 频率条件 辐射条件 (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 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、 ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) 考点 粒子散射实验 1.实验过程： 粒子从铅盒射出，形成细射线打在金箔上，被散射的 粒子打在荧光屏上产生闪光，用可转动的显微镜从不同角度进行观察 . 2.现象： (1)绝大多数的 粒子穿过 金箔后基本上仍沿原来的方向前进 . (2)少数 粒子发生较大的偏转 . (3)极少数 粒子偏转角度超过 90 ，有的几乎被 “ 撞了回来 ” ，如图所示 . 3.实验意义：否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了原子的核式结构模型，明确了原子核大小的数量级 . 考向 1 粒子散射现象 典例 1 (2017 上海理工大附中期中 )如图所示为卢瑟福 粒子散
8、射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察 粒子在各个角【 精品教育资源文库 】 度的散射情况 .下列说法中正确的是 ( ) A.在图中的 A、 B 两位置分别进行 观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的 B 位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D. 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金原子后产生的反弹 解析 放在 A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多，说明大多数射线基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故 A 错误；放在 B 位置时，相同时间内观察到
9、屏上的闪光次数较少，说明较少射线发生偏折，可知原子内部带正电的体积小，故 B 错误；选用不同金属箔片作为 粒子散射的靶，观察到的实验结果 基本相似，故 C 正确； 粒子发生散射的主要原因是 粒子撞击到金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现的反弹，故 D错误 . 答案 C 考向 2 粒子散射的原因 典例 2 关于 粒子散射实验，下列说法不正确的是 ( ) A. 粒子发生大角度散射的主要原因是原子中有正电荷 B. 粒子发生大角度散射的主要原因是原子中原子核的作用 C.只有少数 粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上 D.相同条件下，换用原子序数越小的物质
10、做实验，沿同一偏转角散射的 粒子越少 解析 原子 显电中性，而电子带负电，所以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆孙的原子模型不能解释 粒子的散射现象，所以 粒子大角度散射的主要原因不能直接说是原子中正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核上的原因，选项 A 错误，选项 B 正确；只有少数 粒子发生大角度散射的结果证明原子中存在一个集中所有正电荷和几乎所有质量的很小的原子核，选项 C 正确；使 粒子发生大角度散射的原因是受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更明显，应采用原子序数大的金箔，若改用原子序数小的物质做实验， 粒子受到原子核的库仑斥力小，发生大角度散射的 粒 子少，选项 D 正确 .
11、 答案 A 粒子大角度地散射，不可能是因为金箔的原子内的电子造成的，因为电子质量很小，【 精品教育资源文库 】 只有当 粒子受到原子内正电荷很强的排斥力时，它的运动方向才会有这样大的改变 .原子中的正电荷与原子的很大一部分质量一定集中在一个很小的核上 . 考点 原子结构模型 1.汤姆孙的原子模型 汤姆孙于 1898 年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中 . 汤姆孙的原子模型如图所示，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子 . 汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣 糕模型 .该模型能解释一些实验现象，但后来被 粒子散射实验否定了 . 2.卢瑟福的核
12、式结构模型 (1)卢瑟福通过 粒子散射实验否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型 . (2)核式结构模型： 1911 年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核，它集中了原子全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在原子核的外面运动 . 3.原子核的电荷与尺度 (1)电荷：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数 . (2)尺度：对于一般的原子核，实验确定的核半径 R 的数量级为 10 15 m，而整个原子半径的数量级是 10 10 m.两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分 “ 空旷 ” 的 . 考向 1 对核式结构模型的认识 典例 3 (多选 )下列对原子结构的认识
13、中，正确的是 ( ) A.原子中绝大部分是空的，原子核很小 B.电子在核外旋转，库仑力提供向心力 C.原子的全部正电荷都集中在原子核里 D.原子核的直径大约是 10 10 m 解析 原子由位于原子中的带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定 B、 C 正确 .根据 粒子散射实验知，原子核半径数量级为 10 15 m，而原子半径 的数量级为 10 10 m，故 A 正确， D 错误 . 答案 ABC 考向 2 核式结构模型的应用 【 精品教育资源文库 】 典例 4 根据 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图中虚线表示原子核所形成的电场等势线，实线表示一个 粒子的运动轨迹 .在 粒子从 a 运动到 b、再运动到 c 的过程中，下列说法中正确的是 ( ) A.动能先增加，后减少 B.电势能先减少，后增加 C.电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D.加速度先变小，后变大 解析 粒子与原子核之间的作用力为库仑斥力，从 a b 库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从 b c 库仑力做正功，动能增加，电势能减少，且 a b 与 b c 库仑力所做的总功为 0，则 a、 c 两点动能相等，故 A、 B 错误， C 正确； 粒子与
