原子结构氢原子光谱含答案.doc

第3课时原子结构氢原子光谱导学目标 1.理解玻尔理论对氢原子光谱的解释.2.掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，会用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题一、原子的核式结构模型基础导引判断下列说法的正误：(1)汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型()(2)卢瑟福做粒子散射实验时发现粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转()(3)粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 ()(4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了粒子发生大角度偏转的原因 ()知识梳理1电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子2原子的核式结构(1)粒子散射实验的结果图1绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但 _粒子发生了大角度偏转，_粒子甚至被撞了回来，如图1所示(2)卢瑟福的原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫_，原子的所有正电荷和几乎_都集中在原子核里，带负电的_在核外绕核旋转(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为_ m，原子直径的数量级约为_ m.二、氢原子光谱基础导引对原子光谱，下列说法正确的是 ()A原子光谱是不连续的B由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素知识梳理1线状谱、连续谱、吸收谱的产生(1)线状谱：由稀薄气体或金属蒸气所发出的光谱为线状光谱，不同元素的谱线不同，又称为原子的特征谱线(2)连续谱：由炽热固体、液体及高压气体发光所发射的光谱均为连续光谱(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波被吸收后出现的暗线太阳光谱就是典型的吸收光谱2光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成 分，且灵敏度很高在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义特别提醒光谱的分类三、玻尔原子模型、能级基础导引玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有_原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子绕核运动，但不向外辐射能量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电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子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知识梳理1玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是_的(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是_的，不向外辐射能量(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要_或_一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的_，即h_.2能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的_叫能级3基态和激发态：原子能量_的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态4量子数：现代物理学认为原子的可能状态是_的，各状态可用正整数1,2,3，表示，叫做量子数，一般用n表示5氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子半径公式rn_r1(n1,2,3，)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1_ m.(2)氢原子能级公式En_E1(n1,2,3，)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1_ eV.考点一原子结构与粒子散射实验典例剖析例1(1)卢瑟福和他的助手做粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 ()A证明了质子的存在B证明了原子核是由质子和中子组成的C证明了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D说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)英国物理学家卢瑟福用粒子轰击金箔，发现了粒子的散射现象下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的粒子的运动轨迹的是图中的 ()跟踪训练1在卢瑟福进行的粒子散射实验中，少数粒子发生大角度偏转的原因是()A正电荷在原子中是均匀分布的B原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上C原子中存在着带负电的电子D原子核中有中子存在考点二氢原子能级图及原子跃迁问题考点解读氢原子的能级图(如图2所示)图2(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态定态(2)横线左端的数字“1,2,3”表示量子数，右端的数字“13.6，3.40”表示氢原子的能级(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hEmEn.特别提醒1.能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大2原子跃迁发出的光谱线条数NC，是一群氢原子，而不是一个典例剖析例2如图3为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.613.10 eV，则下列说法正确的是 ()图3A大量处在n3能级的氢原子向n2能级跃迁时，发出的光 是紫外线B大量处在n4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红 外线C大量处在n4能级的氢原子向低能级跃迁时，最容易表现出衍射现象的是由n4向n3能级跃迁辐射出的光子D用能量为10.3 eV的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发思维突破1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C，但产生的跃迁只有一种而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况2入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差两种情况有所区别跟踪训练2某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21 eV，如图4是氢原子的能级图，一群处于n4能级的氢原子向 低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能 使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ()A2条 B4条C5条 D6条图4考点三与能级相关的计算典例剖析例3(2010海南19)(1)能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子这一能量Ei称为氢的电离能现用一频率为的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_(用光子频率、电子质量m、氢原子的电离能Ei和普朗克常量h表示)(2)氢原子在基态时轨道半径r10.531010 m，能量E113.6 eV，求氢原子处于基态时：电子的动能；原子的电势能；用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离？跟踪训练3(2011江苏12C(2)按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量_(选填“越大”或“越小”)已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为的光子被电离后，电子速度大小为_(普朗克常量为h)18.不明确玻尔理论中能级值的意义例4已知氢原子基态的能量是E1.一群处于n4能级的氢原子自发跃迁，能释放6种光子，求其中频率最小的光子的能量误区警示不明确氢原子能级值的意义及各能级高低的关系，误认为E1为正值且最大，出现了以下的错解：根据En，得E4，E3，由能级跃迁公式得：EE3E4.正确解析氢原子从n4能级自发跃迁，释放出能量最小的光子是由n4能级跃迁到n3能级放出的光子En、E4、E3的求解如上，EE4E3.答案正本清源(1)氢原子核外电子处于无穷远处时的能量最高(E0)，处于基态时能量最低为E113.6 eV，处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到能量较高的激发态，所以处于较高激发态上的能级值大于基态，但都为负值.,(2)对于氢原子在跃迁时辐射和吸收光子的频率或波长的计算，首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子，然后由玻尔理论EmEnh，求.A组粒子散射实验与原子核式结构模型1(2011上海单科2)卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 ()2(2011天津理综1)下列能揭示原子具有核式结构的实验是 ()A光电效应实验 B伦琴射线的发现C粒子散射实验 D氢原子光谱的发现B组能级与能级跃迁3原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，用n表示氢原子所处能级状态的量子数，N表示由该能级状态发生跃迁时可能发出的不同波长的光谱线的数目，则 ()A当n1时，N1 B当n2时，N2C当n3时，N3 D当n4时，N44设氢原子由n3的状态向n2的状态跃迁时放出能量为E、频率为的光子氢原子()A跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B由n2的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC由n3的状态向n1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED由n4的状态向n3的状态跃迁时放出光子的频率大于课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1. 如图1所示为卢瑟福做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，下述对观察到的现象的说法中正确的是 ()A放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最 多图1B放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只 比A位置时稍少些C放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2有关氢原子光谱的说法正确的是 ()A氢原子的发射光谱是连续谱B氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光子C氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关3仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是 ()A氢原子只有几个能级B氢原子只能发出平行光C氢原子有时发光，有时不发光D氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的4氢原子的部分能级如图2.氢原子吸收以下能量的光子可以从基态跃迁到n2能级的是 ()A10.2 eVB3.4 eV图2C1.89 eVD1.51 eV5.如图3为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光关于这些光，下列说法正确的是 ()图3A最容易表现出衍射现象的光是由n4能级跃迁到n1能级 产生的B频率最小的光是由n2能级跃迁到n1能级产生的C这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D用n2能级跃迁到n1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应6关于原子和原子核，下列说法正确的有 ()A汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B粒子散射实验中少数粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C原子半径的数量级是1015 mD玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的7可见光光子的能量在1.61 eV3.10 eV范围内若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图4所示)可判断 ()A从n4能级跃迁到n3能级时发出可见光B从n3能级跃迁到n2能级时发出可见光C从n2能级跃迁到n1能级时发出可见光D从n4能级跃迁到n1能级时发出可见光图48(2010重庆理综19)氢原子部分能级的示意图如图5所示不 同色光的光子能量如下表所示.色光红橙黄绿蓝靛紫光子能量范围(eV)1.612002.002072.072142.142532.532762.76310图5处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为()A红、蓝靛 B黄、绿C红、紫 D蓝靛、紫9(2010新课标34(1)用频率为0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为1、2、3的三条谱线，且3>2>1，则 ()A0<1 B321C0123 D.10. 氢原子的能级如图6所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV3.11 eV，下列说错误的是 ()图6A处于n3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B大量氢原子从高能级向n3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C大量处于n4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量处于n2能级的氢原子被h3.11 eV的可见光照射时，能发生电离二、非选择题11(2010山东理综38(1)大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在_个激发态能级上，其中最高能级的能量值是_eV(基态能量为13.6 eV)12已知金属钨的逸出功W04.54 eV.氢原子的能级图如图7所示有一群处于n3能级的氢原子，用辐射出的最大频率的光子照射金属钨，产生光电子的最大初动能是多少？13如图8所示，氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级， 辐射出能量为2.55 eV的光子问：图8(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图复习讲义基础再现一、基础导引(1)(2)(3)(4)知识梳理2.(1)少数极少数.(2)原子核所有质量电子(3)10151010二、基础导引ACD三、基础导引知识梳理1.(1)不连续(2)不连续稳定(3)吸收放出能量差E2E12.能量值3.最低4.不连续5.(1)n20.531010(2)13.6课堂探究例1(1)C(2)B跟踪训练1B例2BCD跟踪训练2B例3(1)(2)13.6 eV27.2 eV0.914107 m跟踪训练3越大分组训练1D2.C3C4BC课进规范训练1AD2BC3D4A5D6B7B8A9B10D1121.51127.55 eV1312.75 eV见解析图解析氢原子从n2的某一能级跃迁到n2的能级，辐射光子的频率应满足hEnE22.55 eVEnhE20.85 eV，所以n4基态氢原子要跃迁到n4的能级，应提供的能量为：EE4E112.75 eV(2)辐射跃迁图如图所示