人教版选修35 氢原子光谱 学案.docx

3氢原子光谱学习目标 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律.3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难一、光谱和光谱分析导学探究(1)根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？答案根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱(2)为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？我们记录光谱有什么样的意义？答案不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同光谱分析的意义：应用光谱分析发现新元素光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义，许多化学元素，如铯、铷、铊、锢、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的天文学家将光谱分析应用于恒星，证明了宇宙中物质构成的统一性光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础，近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的知识梳理(1)光谱的定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱(2)特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线(3)光谱的分类和比较光谱分类产生条件光谱形式发射光谱连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成不同元素谱线不同(又叫特征谱线)吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线(与特征谱线对应)(4)太阳光谱太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱产生原因：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的暗线(5)光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到1010 g时就可以被检测到应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱即学即用(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()a日光灯产生的光谱是连续谱b我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分c连续谱是不能用来作光谱分析的d线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析答案cd二、氢原子光谱的实验规律导学探究(1)氢原子光谱是什么光谱？它是如何获取的？答案氢原子光谱是线状谱，用氢气放电管和光谱仪可以获得氢原子光谱(2)能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？答案能氢光谱的最长波长对应着n3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长知识梳理(1)巴耳末公式r()，n3,4,5，式中r叫做里德伯常量，实验值为r1.10107 m1.公式特点：第一项都是；巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征(2)其他公式氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式如莱曼系在紫外光区，公式为r，其中n2,3,4，即学即用(多选)下列关于巴耳末公式r的理解，正确的是()a此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的b公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱c公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱d公式不仅适用于氢光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案ac解析巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故a选项正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，b选项错误，c选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，d选项错误三、经典理论的困难导学探究(1)卢瑟福的原子结构很好地解释了粒子散射实验，核外的电子绕核高速旋转，这个结构和经典的电磁理论有什么矛盾？答案核外电子被库仑力吸引电子以很大速度绕核运动(绕核运动的加速度不为零)电磁场周期性变化向外辐射电磁波(绕核运动的能量以电磁波的形式辐射出去)能量减少电子绕核运动的轨道半径减小电子做螺旋线运动，最后落入原子核中，但是原子是稳定的，并没有原子核外的电子落入原子核内所以，经典的电磁理论不能解释电子核外的电子的运动情况和原子的稳定性(2)通过对氢原子光谱特点的分析，氢原子光谱是分立的线状谱，并符合巴耳末公式，这和经典的电磁理论又有什么对立之处？经典的电磁理论不能解释哪些地方？答案电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率电子越转能量越小轨道半径不断减小运行频率不断改变这个变化有连续性原子辐射电磁波的频率也要不断变化大量原子发光的光谱应该是连续谱据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象知识梳理(1)核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了粒子散射实验(2)困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征即学即用(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是()a经典电磁理论很容易解释原子的稳定性b根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上c根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的d原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论答案bc解析根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的故正确答案为b、c.一、光谱和光谱分析例1(多选)关于光谱，下列说法中正确的是()a炽热的液体发射连续谱b线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析c太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素d发射光谱一定是连续谱解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故a正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，b正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，c错误；发射光谱有连续谱和线状谱，d错误答案ab二、氢原子光谱实验规律例2(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式r()，n3,4,5，对此，下列说法正确的是()a巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式b巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性c巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式d巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的解析巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项c、d正确答案cd针对训练氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()a. b. c. d.答案a解析由巴耳末公式rn3,4,5，当n时，有最小波长1，r，当n3时，有最大波长2，r，得.1(多选)有关原子光谱，下列说法正确的是()a原子光谱反映了原子结构特征b氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的c太阳光谱是连续谱d鉴别物质的成分可以采用光谱分析答案abd解析各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的线状谱不同因此，线状谱又称为原子的特征谱线，所以a、b项正确；鉴别物质的成分可采用光谱分析，故选项d正确；太阳光通过太阳大气层后某些波长的光被吸收，因此太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱，c错误2太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于()a太阳表面大气层中缺少相应的元素b太阳内部缺少相应的元素c太阳表面大气层中存在着相应的元素d太阳内部存在着相应的元素答案c解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故c正确，a、b、d均错误3关于线状谱，下列说法中正确的是()a每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同b每种原子处在不同的物质中的线状谱不同c每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同d两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案c解析每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项c正确4(多选)关于巴耳末公式r的理解，正确的是()a此公式只适用于氢原子发光b公式中的n可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的c公式中的n是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的d该公式包含了氢原子的所有光谱线答案ac解析巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故a对，d错；公式中的n只能取不小于3的正整数，故b错，c对一、选择题(16为单选题，710为多选题)1关于原子光谱，下列说法中不正确的是()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由于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；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成由此知a、c、d说法正确，b说法错误2下列关于光谱的说法正确的是()a炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱b对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成c气体发出的光只能产生线状谱d甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案a3关于光谱，下列说法中正确的是()a大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱b线状谱由不连续的若干波长的光所组成c太阳光谱是连续谱d太阳光谱是线状谱答案b4关于光谱，下列说法正确的是()a一切光源发出的光谱都是连续谱b一切光源发出的光谱都是线状谱c稀薄气体发出的光谱是线状谱d作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质以确定物质的化学组成答案c解析不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故a、b错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，c正确；线状谱和吸收光谱可以进行光谱分析，d错误5下列说法不正确的是()a巴耳末系光谱线的条数只有4条b巴耳末系光谱线有无数条c巴耳末系中既有可见光，又有紫外光d巴耳末系在可见光范围内只有4条答案a解析巴耳末系的光谱线有无数条，但在可见光区域只有4条光谱线，故b、c、d正确，a错误6氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为e1，其次为e2，则为()a. b.c. d.答案a解析由r得：当n3时，波长最长，r，当n4时，波长次之，r，解得，由eh得.7下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()a虽然氢原子核外只有一个电子，但氢原子也能产生多种波长的光b氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线c氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线d氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案ab解析氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，不是亮度不连续的谱线，a、b对，c错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，d错8下列关于特征谱线的几种说法，正确的是()a线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线b线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线c线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线d同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱的暗线是相对应的答案ad解析线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明同一元素吸收光谱中的暗线都跟它的线状谱中的亮线相对应，所以a、d是正确的9关于太阳光谱，下列说法正确的是()a太阳光谱是吸收光谱b太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的c根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成d根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素答案ab解析太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，选项a、b正确；分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项c、d错误10如图1甲所示，是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺乏的是() 图1aa元素 bb元素 cc元素 dd元素答案bd解析将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照二、非选择题11试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？(保留三位有效数字)答案6.551017 m3.64107 m解析根据巴耳末公式：r，n3,4,5，可得，当n3时，波长最长，其值为1 m6.55107 m，当n时，波长最短，其值