高考物理总复习 第12章 第1课时 原子结构 能级课件.ppt

第1课时原子结构能级 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 答案 1 2 3 4 1 粒子散射实验的结果绝大多数 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 粒子的偏转超过了90 有的甚至被撞了回来 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 少数 极少数 原子核 所有质量 电子 10 15 10 10 二 氢原子光谱 基础导引 对原子光谱 下列说法不正确的是 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 答案 b 解析 原子光谱为线状谱 a正确 各种原子都有自己的特征谱线 故b错 c对 根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成 d正确 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1 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作的假设有 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 不连续 不连续 稳定 吸收 放出 能量差 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 叫作量子数 一般用n表示 能量值 最低 不连续 5 氢原子的能级和轨道半径 1 氢原子半径公式rn r1 n 1 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 n 1 2 3 其中e1为氢原子基态的能量值 e1 ev n2 0 53 10 10 13 6 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 考点一原子结构与 粒子散射实验 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 答案 b 解析 粒子散射实验证明了原子的核式结构模型 卢瑟福认为只有原子的几乎全部质量和正电荷都集中在原子中心的一个很小的区域 才有可能使 粒子发生大角度偏转 选项b正确 考点解读 1 氢原子的能级图 如图2所示 考点二氢原子能级图及原子跃迁问题 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 h em en 特别提醒能级越高 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 3 原子跃迁条件h em en只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况 对于光子和原子作用而使原子电离时 只要入射光的能量e 13 6ev 原子就能吸收 对于实物粒子与原子作用使原子激发时 粒子能量大于或等于能级差即可 a 大量处在n 3能级的氢原子向n 2能级跃迁时 发出的光是紫外线b 大量处在n 4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n 4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n 4向n 3能级跃迁辐射出的光子d 用能量为10 3ev的电子轰击 可以使基态的氢原子受激发 解析从n 3跃迁到n 2 能量差为1 89ev 属于可见光 则a错 从n 4跃迁到n 3 能量差小于1 61ev 会发出红外线 则b对 从n 4跃迁到低能级 到n 3时能量差最小 辐射出光子的波长最大 波动性最明显 则c对 用10 3ev的电子轰击 部分动能被基态氢原子吸收使基态的氢原子受激发 则d对 答案a 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 21ev 如图4是氢原子的能级图 一群处于n 4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 a 2条b 4条c 5条d 6条 答案 b 例3氢原子的核外电子从距原子核较近的轨道跃迁到距原子核较远的轨道的过程中 a 原子要吸收光子 原子的电势能增大 原子的能量增大b 原子要放出光子 原子的电势能减小 原子的能量也减小c 原子要吸收光子 电子的动能增大 原子的电势能减小d 原子要吸收光子 电子的动能减小 原子的电势能增大 解析电子从距原子核较近的轨道跃迁到较远的轨道 要吸收光子 原子势能和原子能量增大 库仑力提供向心力 轨道越高 运动速度越小 动能就越小 正确选项为ad 命题意图本题考查原子能级变化及相关问题 意在考查学生对原子能级变化时 吸收光子 电子动能与原子电势能变化的分析 答案ad 跟踪训练3如图5所示 在氢原子能级图中 氢原子从各个较高能级跃迁至同一较低能级时 会发出一系列光谱线 形成谱线系 分别称为赖曼线系 巴尔末线系 帕邢线系 布喇开线系等 在同一谱线系中 下列说法正确的是 a 每一跃迁都会释放出一个电子 使原子变为离子b 各种跃迁都会释放出不同能量的光子c 各条谱线具有相同的频率d 跃迁后原子的能级是相同的 答案 bd 解析 本题考查氢原子光谱的相关知识 意在考查考生对能级跃迁的理解 例4已知氢原子基态的能量是e1 一群处于n 4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 19 不明确玻尔理论中能级值的意义 方法提炼