粤教版选修35 第3章第四节原子的能级结构 学案.doc

第四节原子的能级结构学习目标重点难点1了解能级、基态和激发态的概念2理解原子发射和吸收光子的能量与能级差的关系3能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱4知道氢原子的能级图重点：玻尔原子理论的基本假设难点：玻尔理论对氢原子光谱的解释一、能级结构猜想1能级：原子内部_的能量2跃迁：原子从一个_变化到另一个_的过程3跃迁公式：h_em、en分别为原子跃迁前后的能级，为原子辐射或吸收的光谱的频率预习交流1能级结构的猜想是针对线状谱提出的还是连续谱提出的？二、氢原子的能级1氢原子的能级公式：en_，n1,2,3式中r为里德伯常量，h为普朗克常量，c为光速，n为能量量子数2基态和激发态：（1）基态：原子的_能级对应的状态，氢原子基态的能量e1_ ev（2）激发态：比基态_的能级对应的状态3对氢原子光谱成因分析（1）原子处于激发态不稳定，会自发地向_跃迁，跃迁时释放出来的能量以_的形式辐射出去，形成光谱（2）原子辐射光子的能量等于_（3）因能级的不连续性，致使能级间的跃迁产生_的谱线（4）从不同的高能级跃迁到某一特定能级就形成一个_如：n3的能级跃迁到n2的能级形成_系；n4的能级跃迁到n3的能级形成_系等预习交流2荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光，应如何解释这种现象呢？在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、1不连续2能级能级3emen预习交流1：答案：能级结构的猜想是针对线状谱提出的二、12（1）最低13.6（2）能级高3（1）低能级态光子（2）两能级间的能量差（3）不连续（4）线系巴耳末帕邢预习交流2：答案：紫外线光子能量较大，荧光物质的原子吸收紫外线后，跃迁到了较高的能级，在向低能级跃迁时，可能先跃迁到稍高能级，发出光子，再跃迁到基态，又发出光子，发出光子的能量低于紫外线光子能量，属于可见光一、对玻尔能级理论的理解1如何理解轨道量子化？2什么是能量量子化、定态、基态、激发态？3何为跃迁？跃迁遵循的规律是什么？（双选）（2011济南高二检测）氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是（）a核外电子受力变小b原子的能量减少c氢原子要吸收一定频率的光子d氢原子要放出一定频率的光子1求解电子在某条轨道上的运动动能时，要将玻尔的轨道理论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来即用两公式结合判定2求解氢原子要吸收一定频率的光子跃迁时（1）原子在各定态之间跃迁时原子跃迁条件hemen，一次跃迁只能吸收一个光子的能量，且光子能量恰好等于两能级之差（2）当原子向电离态跃迁时，吸收的能量大于或等于原子所处能级的能量的绝对值即heem，入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大二、原子的能级跃迁问题1向低能级跃迁时，发出的光所含频率的种数如何计算？2使原子能级跃迁的光子和实物粒子有什么区别？3试讨论氢原子跃迁时需注意哪些问题？（2010重庆理综）氢原子部分能级的示意图如图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/ev1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10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1如果是一个氢原子，该氢原子的核外电子在某时刻只能处在某一个可能的轨道上，由这一轨道向另一轨道跃迁时只能有一种光，但可能发出的光条数为（n1）种2如果是一群氢原子，该群氢原子的核外电子在某时刻有多种可能轨道每一个跃迁时只能发出一种光，多种轨道同时存在，发光条数n3若知道每条发光的能量或频率，可根据已知情况判定光线所在区域1氢原子的光谱特征否定了经典电磁理论的什么观点（）a原子由原子核与核外电子组成b原子核很小，但集中了原子的所有正电荷与几乎所有的质量c电子绕核做圆周运动但不向外辐射电磁波d电子绕核做圆周运动向外辐射电磁波是连续的光谱2氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时（）a氢原子的能量减少，电子的动能增加b氢原子的能量增加，电子的动能增加c氢原子的能量减少，电子的动能减少d氢原子的能量增加，电子的动能减少3（双选）欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是（）a用10.2 ev的光子照射 b用11 ev的光子照射c用14 ev的光子照射 d用10 ev的光子照射4光子能量为e的一束光照射容器中的氢（设氢原子处于n3的能级），氢原子吸收光子后，能发出频率为1、26六种光谱线，且126，则e等于（）ah1 bh6ch（61） dh（126）5有一群氢原子处于量子数n4的激发态中，能发出几条光谱线？其中最高频率、最低频率各为多少？若有一个氢原子处于量子数n4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：1答案：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动例如，氢原子的电子最小轨道半径为r10.053 nm，其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm不可能出现介于这些轨道之间的其他值2答案：能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态对于氢原子，以无穷远处为势能零点时，基态能量e113.6 ev其能级公式：en，式中n称为量子数，对应不同的轨道，n取值不同，基态取n1，激发态n2,3,4；量子数n越大，表示能级越高，能级图（如图所示）：3答案：跃迁：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，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级em低能级en可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上玻尔将这种现象叫做电子的跃迁迁移与应用1：bd解析：由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，要放出能量，故要放出一定频率的光子；电子的轨道半径小了，由库仑定律知，它与原子核之间的库仑力大了，故a、c错，b、d正确活动与探究2：1答案：氢原子能级跃迁的可能情况氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其可能的值为c即种可能情况2答案：使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子（1）原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n1时能量不足，则可激发到n能级的问题（2）原子还可吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值（eenem），就可使原子发生能级跃迁3答案：（1）注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现（2）注意直接跃迁与间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况辐射（或吸收）光子的频率不同（3）注意跃迁与电离：hemen只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制，这是因为原子一但电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论如基态氢原子的电离能为13.6 ev，只要大于或等于13.6 ev光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁迁移与应用2：a解析：由能级图可知，只有原子从n4能级向n2能级以及从n3能级向n2能级跃迁时发射光子的能量符合题目要求，两种光子对应的能量分别为2.55 ev和1.89 ev，分别为蓝靛光和红光，选项a正确当堂检测1d解析：按经典电磁理论，电子绕核做圆周运动，向外辐射电磁波，电子的轨道半径连续变化，辐射的电磁波应该是连续的，而氢原子的光谱特征却是分立的，所以被否定2a解析：氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，由km可知动能增加；又跃迁时发出光子，所以原子能量减少选项a正确3ac解析：由氢原子能级图算出只有10.2 ev为第2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 ev的光子后将跃迁到第一激发态而大于13.6 ev的光子能使氢原子电离4a解析：对于量子数n3的一群氢原子，当它们向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为3，由此可判定氢原子吸收光子后的能量的能级是n4，且从n4到n3放出的光子能量最小，频率最低即1，因此，处于n3能级的氢原子吸收频率为1的光子（能量eh1），从n3能级跃迁到n4能级后，方可发出6种频率的光谱线选项a正确5答案：6种3.11015 hz1.61014 hz3种解析：一群氢原子向低能级跃迁时，各种跃迁方