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第1課時 原子結(jié)構(gòu) 能級,【導學目標】 1.理解玻爾理論對氫原子光譜的解釋.2.掌握氫原子的能級公式并能靈活應(yīng)用，會用氫原子能級圖求解原子的能級躍遷問題．,一、原子的核式結(jié)構(gòu)模型 [基礎(chǔ)導引] 判斷下列說法的正誤： (1)湯姆孫首先發(fā)現(xiàn)了電子，并測定了電子電荷量，且提出了“棗糕”式原子模型( ) (2)盧瑟福做α粒子散射實驗時發(fā)現(xiàn)α粒子絕大多數(shù)穿過，只有少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)( ),(3)α粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上( ) (4)盧瑟福提出了原子“核式結(jié)構(gòu)”模型，并解釋了α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因( ) 【答案】(1) (2)√ (3)√ (4)√,(1)α粒子散射實驗的結(jié)果 絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但______α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，________α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90，有的甚至被撞了回來，如圖1所示． (2)盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型 在原子的中心有一個很小的核，叫_______，原子的所有正電荷和幾乎________都集中在原子核里，帶負電的_____在核外繞核旋轉(zhuǎn)． (3)原子核的尺度：原子核直徑的數(shù)量級為________m，原子直徑的數(shù)量級約為________m.,少數(shù),極少數(shù),原子核,所有質(zhì)量,電子,10－15,10－10,二、氫原子光譜 [基礎(chǔ)導引] 對原子光譜，下列說法不正確的是( ) A．原子光譜是不連續(xù)的 B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的 C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同 D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素,【答案】B 【解析】原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯、C對；根據(jù)各種原子的特征譜線進行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，D正確．,[知識梳理] 1．線狀譜、連續(xù)譜、吸收譜的產(chǎn)生 (1)線狀譜：由稀薄氣體或金屬蒸氣所發(fā)出的光譜為線狀光譜，不同元素的譜線不同，又稱為原子的特征譜線． (2)連續(xù)譜：由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光所發(fā)射的光譜均為連續(xù)光譜． (3)吸收譜：連續(xù)光譜中某波長的光波被吸收后出現(xiàn)的暗線．太陽光譜就是典型的吸收光譜． 2．光譜分析：利用每種原子都有自己的特征譜線可以用來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，且靈敏度很高．在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學元素上有著重大的意義．,特別提醒 1.光譜的分類,三、玻爾原子模型、能級 [基礎(chǔ)導引] 玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)有________． ①原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子繞核運動，但不向外輻射能量 ②原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的 ③電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子 ④電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率,①②③,[知識梳理] 1．玻爾原子模型 (1)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動，電子繞核運動的可能軌道是__________的． (2)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是__________的．這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個定態(tài)中，原子是________的，不向外輻射能量． (3)躍遷假設(shè)：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要________或________一定頻率的光子，光子的能量等于兩個狀態(tài)的________．,不連續(xù),不連續(xù),穩(wěn)定,吸收,放出,能量差,2．能級：在玻爾理論中，原子各個可能狀態(tài)的________叫能級． 3．基態(tài)和激發(fā)態(tài)：原子能量________的狀態(tài)叫基態(tài)，其他能量(相對于基態(tài))較高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)． 4．量子數(shù)：現(xiàn)代物理學認為原子的可能狀態(tài)是________的，各狀態(tài)可用正整數(shù)1,2,3，…表示，叫作量子數(shù)，一般用n表示．,能量值,最低,不連續(xù),5．氫原子的能級和軌道半徑 (1)氫原子半徑公式 rn＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1為基態(tài)半徑，也稱為玻爾半徑，r1＝___________m. (2)氫原子能級公式 En＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為氫原子基態(tài)的能量值，E1＝________ eV.,n2,0.5310－10,－13.6,例1 (1)盧瑟福和他的助手做α粒子轟擊金箔實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)，關(guān)于α粒子散射實驗的結(jié)果，下列說法正確的是( ) A．證明了質(zhì)子的存在 B．證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的 C．證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里 D．說明了原子中的電子只能在某些軌道上運動,考點一 原子結(jié)構(gòu)與α粒子散射實驗,跟蹤訓練1 在盧瑟福進行的α粒子散射實驗中，少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的原因是( ) A．正電荷在原子中是均勻分布的 B．原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上 C．原子中存在著帶負電的電子 D．原子核中有中子存在 【答案】B 【解析】α粒子散射實驗證明了原子的核式結(jié)構(gòu)模型，盧瑟福認為只有原子的幾乎全部質(zhì)量和正電荷都集中在原子中心的一個很小的區(qū)域，才有可能使α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)，選項B正確．,【考點解讀】 1．氫原子的能級圖(如圖2所示),考點二 氫原子能級圖及原子躍遷問題,(1)能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)． (2)橫線左端的數(shù)字“1,2,3，…”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“－13.6，－3.40，…”表示氫原子的能級． (3)相鄰橫線間的距離，表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越?。?(4)帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hν＝Em－En. 特別提醒 能級越高，量子數(shù)越大，軌道半徑越大，電子的動能越小，但原子的能量肯定隨能級的升高而變大．,(3)原子躍遷條件hν＝Em－En只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況．對于光子和原子作用而使原子電離時，只要入射光的能量E≥13.6 eV，原子就能吸收．對于實物粒子與原子作用使原子激發(fā)時，粒子能量大于或等于能級差即可．,A．大量處在n＝3能級的氫原子向n＝2能級躍遷時，發(fā)出的光是紫外線 B．大量處在n＝4能級的氫原子向低能級躍遷過程中會發(fā)出紅外線 C．大量處在n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的是由n＝4向n＝3能級躍遷輻射出的光子 D．用能量為10.3 eV的電子轟擊，可以使基態(tài)的氫原子受激發(fā),解析 從n＝3躍遷到n＝2，能量差為1.89 eV，屬于可見光，則A錯；從n＝4躍遷到n＝3，能量差小于1.61 eV，會發(fā)出紅外線，則B對；從n＝4躍遷到低能級，到n＝3時能量差最小，輻射出光子的波長最大，波動性最明顯，則C對；用10.3 eV 的電子轟擊，部分動能被基態(tài)氫原子吸收使基態(tài)的氫原子受激發(fā)，則D對． 答案 A,跟蹤訓練2 某光電管的陰極為金屬鉀制成的，它的逸出功為2.21 eV，如圖4是氫原子的能級圖，一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷時，輻射的光照射到該光電管的陰極上，這束光中能使金屬鉀發(fā)生光電效應(yīng)的光譜線條數(shù)是( ) A．2條 B．4條 C．5條 D．6條 【答案】B,例3 氫原子的核外電子從距原子核較近的軌道躍遷到距原子核較遠的軌道的過程中( ) A．原子要吸收光子，原子的電勢能增大，原子的能量增大 B．原子要放出光子，原子的電勢能減小，原子的能量也減小 C．原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小 D．原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大,解析 電子從距原子核較近的軌道躍遷到較遠的軌道，要吸收光子，原子勢能和原子能量增大，庫侖力提供向心力，軌道越高，運動速度越小，動能就越?。_選項為AD. 命題意圖 本題考查原子能級變化及相關(guān)問題，意在考查學生對原子能級變化時，吸收光子、電子動能與原子電勢能變化的分析． 答案 AD,跟蹤訓練3 如圖5所示，在氫原子能級圖中，氫原子從各個較高能級躍遷至同一較低能級時，會發(fā)出一系列光譜線，形成譜線系，分別稱為賴曼線系，巴爾末線系，帕邢線系、布喇開線系等．在同一譜線系中，下列說法正確的是( ),A．每一躍遷都會釋放出一個電子，使原子變?yōu)殡x子 B．各種躍遷都會釋放出不同能量的光子 C．各條譜線具有相同的頻率 D．躍遷后原子的能級是相同的 【答案】BD 【解析】本題考查氫原子光譜的相關(guān)知識，意在考查考生對能級躍遷的理解．,例4 已知氫原子基態(tài)的能量是E1.一群處于n＝4能級的氫原子自發(fā)躍遷，能釋放6種光子，求其中頻率最小的光子的能量．,19.不明確玻爾理論中能級值的意義,方法提煉 (1)氫原子核外電子處于無窮遠處時的能量最高(E∞＝0)，處于基態(tài)時能量最低為E1＝－13.6 eV，處于基態(tài)的氫原子吸收光子后躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，所以處于較高激發(fā)態(tài)上的能級值大于基態(tài)，但都為負值. (2)對于氫原子在躍遷時輻射和吸收光子的頻率或波長的計算，首先由能級的高低或軌道半徑的大小確定是吸收還是放出光子，然后由玻爾理論Em－En＝hν，求ν.,