第二章原子结构第4节波尔的原子模型+能级

1、第第4节玻尔的原子模型能级节玻尔的原子模型能级核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第4节节课前自主学案课前自主学案课标定位课标定位课标定位课标定位1.知道玻尔原子理论的基本假设知道玻尔原子理论的基本假设2知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量时辐射或吸收光子的能量3知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性限性课前自主学案课前自主学案一、玻尔的原子结构理论一、玻尔的原子结构理论1定态：电子围绕原子核运动的轨道不是任意定态：电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而

2、是一系列的，而是一系列_的、的、_的轨道当电子的轨道当电子在这些轨道上运动时，原子是在这些轨道上运动时，原子是_的，不向外的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态态分立分立特定特定稳定稳定2光子的能量光子的能量当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，才才_或或_一个光子，光子的能量为：一个光子，光子的能量为：h_式中式中n、m表示量子数表示量子数发射发射吸收吸收EnEm3轨道量子化轨道量子化围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些_，我们称之为轨道量子化原子的能量，我们称

3、之为轨道量子化原子的能量是是_的，这些不同的能量值称为能级的，这些不同的能量值称为能级分立值分立值不连续不连续3基态、激发态基态、激发态能 量 最 低 的 状 态 叫能 量 最 低 的 状 态 叫 _ _ _ _ ， 其 他 状 态 叫 做， 其 他 状 态 叫 做_三、玻尔原子结构理论的意义三、玻尔原子结构理论的意义1玻尔的原子结构理论比较完满地解释了氢光玻尔的原子结构理论比较完满地解释了氢光谱，但不能说明谱线的强度和偏振情况，在解谱，但不能说明谱线的强度和偏振情况，在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难了困难基态基态激发态激发态2玻尔理论

4、将量子概念引入原子模型，推动了玻尔理论将量子概念引入原子模型，推动了量子力学的发展量子力学的发展思考感悟思考感悟玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱而又有其玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱而又有其局限性，对我们有怎样的启示？局限性，对我们有怎样的启示？提示：提示：玻尔理论的成功是引入了量子化观点，玻尔理论的成功是引入了量子化观点，不再把电子的轨道看作任意的，轨道是量子化不再把电子的轨道看作任意的，轨道是量子化的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留了经典的粒子观念和经典的规律这给我们启了经典的粒子观念和经典的规律这给我们启示：微观领域具有不同的运动规律，不能

5、将粒示：微观领域具有不同的运动规律，不能将粒子看作宏观的粒子模型，粒子某一时刻出现在子看作宏观的粒子模型，粒子某一时刻出现在什么位置也没有确定的坐标，只能以在某处出什么位置也没有确定的坐标，只能以在某处出现的概率表示现的概率表示核心要点突破核心要点突破一、玻尔的氢原子理论一、玻尔的氢原子理论1轨道量子化轨道量子化图图241围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道量子化，例如：立的数值，这种现象叫轨道量子化，例如：r10.053 nm，r20.212 nm，r30.477 nm，即，即rnn2r1，n1,2,3，如图如图241所示所

6、示2定态及原子能量量子化定态及原子能量量子化不同的电子轨道对应着不同的原子状态，在这不同的电子轨道对应着不同的原子状态，在这些状态中不向外辐射能量，这就是定态原子些状态中不向外辐射能量，这就是定态原子在不同的定态中具有不同的能量，能量是量子在不同的定态中具有不同的能量，能量是量子化的化的即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是是()A原子可以处于连续的能量状态中原子可以处于连续的能量状态中B原子的能量状态是不连续的原子的能量状态是不连续的C原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外原子中的核外电子绕核做

7、加速运动一定向外辐射能量辐射能量D原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的解析：解析：选选B.玻尔依据经典物理在原子结构问题玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的困难，引入量子化观念建立了新的原上遇到的困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，解决了原子遇到的问题由不向外辐射能量，解决了原子遇到的问题由此可知此可知B正确正确二、原子跃迁注意的几个问题二、原子跃迁注意的几个问题1跃迁与电离跃迁与电

8、离跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化过程，而电离则是指原子核外的电子获得一定过程，而电离则是指原子核外的电子获得一定能量挣脱原子核的束缚成为自由电子的过程能量挣脱原子核的束缚成为自由电子的过程2原子跃迁条件与规律原子跃迁条件与规律原子的跃迁条件原子的跃迁条件hE初初E终终，适用于光子和原，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，以子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，以下两种情况则不受此条件限制下两种情况则不受此条件限制(1)光子和原子作用而使原子电离的情况光子和原子作用而使原子电离的情况原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再原子一旦

9、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遵守有关原子结构的理论如基态氢原子的电离能为离能为13.6 eV，只要大于或等于，只要大于或等于13.6 eV的光子的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过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电子的动能越大(2)实物粒子和原子作用而使原子激发的情况实物粒子和原子作用而使原子激发的情况当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射能可全部或部分地被原子

10、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，粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，均可以使原子受激发而向较高能级跃迁，但原均可以使原子受激发而向较高能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差发生跃迁的两个能级间的能量差3直接跃迁与间接跃迁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，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，有时可能是间接跃有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁两种情况下辐射迁两种情况下辐射(或吸收或吸收)光子的频率可能不光子的频率可能不同同5跃

11、迁时电子动能、原子势能与原子能量的变跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小减小，电子动能增大，原子能量减小向外辐射能量反之，轨道半径增大时，原子向外辐射能量反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大，电势能增大，电子动能减小，原子能量增大，从外界吸收能量从外界吸收能量即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2氢原子的能级图如图氢原子的能级图如图242所示，欲使一所示，欲使一处于基态的氢原子释放一个电子而变成氢离子，处于基态的氢

12、原子释放一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是氢原子需要吸收的能量至少是()图图242A13.60 eV B10.20 eVC0.54 eV D27.20 eV解析：解析：选选A.要使基态氢原子电离吸收的能量应要使基态氢原子电离吸收的能量应满足满足E(13.60 eV)0，E13.60 eV.故故A正正确确课堂互动讲练课堂互动讲练氢原子的能级图氢原子的能级图类型一类型一 用大量具有一定能量的电子轰击大量用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线光谱线(如图如图243所示所示)图图243调高电子的能量再次进行观测，发现

13、光谱线的调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了数目比原来增加了5条用条用n表示两次观测中最表示两次观测中最高激发态的量子数高激发态的量子数n之差，之差，E表示调高后电子的表示调高后电子的能量根据氢原子的能级图可以判断，能量根据氢原子的能级图可以判断，n和和E的可能值为的可能值为()An1,13.22 eVE13.32 eVBn2,13.22 eVE13.32 eVCn1,12.75 eVE13.06 eVDn2,12.75 eVE13.06 eV【思路点拨】【思路点拨】依据氢原子的能级图和两次光依据氢原子的能级图和两次光谱线的数目差判断氢原子所处的最高能级，从谱线的数目差判断

14、氢原子所处的最高能级，从而得到而得到n；由于是利用电子碰撞使氢原子从基；由于是利用电子碰撞使氢原子从基态跃迁，电子能量态跃迁，电子能量E需大于或等于该能级与基态需大于或等于该能级与基态能级差能级差【精讲精析】【精讲精析】存在两种可能，第一种可能从存在两种可能，第一种可能从n2到到n4，由于是电子轰击，所以电子的能量，由于是电子轰击，所以电子的能量必须满足必须满足13.6 eV0.85 eVE13.6 eV0.54 eV，故故D项正确；第二种可能是从项正确；第二种可能是从n5到到n6，电，电子能量必须满足子能量必须满足13.6 eV0.38 eVE13.6 eV0.28 eV，故，故A项正确项正

15、确【答案】【答案】AD变式训练变式训练1(2010年高考重庆理综卷年高考重庆理综卷)氢原子部氢原子部分能级的示意图如图分能级的示意图如图244所示不同色光的所示不同色光的光子能量如下表所示光子能量如下表所示.色光色光红红橙橙黄黄绿绿蓝蓝靛靛紫紫光子能量光子能量范围范围(eV)1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10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见光范围内仅有2条，其颜色分别为条，其颜色分别为()A红、蓝红、蓝靛靛B黄、绿黄、绿C红、紫红、紫D蓝蓝靛、紫靛、紫解析：解析：选选A

16、.由题表可知处于可见光范围的光子由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为的能量范围为1.61 eV3.10 eV，处于某激发态，处于某激发态的氢原子能级跃迁时：的氢原子能级跃迁时：E3E2(3.401.51) eV1.89 eV，此范围为红光，此范围为红光E4E2(3.400.85) eV2.55 eV，此范围为蓝，此范围为蓝靛光，故本题靛光，故本题正确选项为正确选项为A. 已知氢原子的基态能量为已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外，核外电子的第一轨道半径为电子的第一轨道半径为0.531010 m，电子质，电子质量量me9.11031 kg，电量为，电量为1.61019 C，求，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各为多少？的动能和电子的电势能各为多少？玻尔原子结构假说的综合问题玻尔原子结构假说的综合问题类型二类型二【答案】【答案】1.51 eV1.51 eV3.02 eV【方法总结】【方法总结】本题中有一个巧合，即本题中有一个巧合，即|E3|Ek3|Ep3|/2，其实这是一个必然结论，用其他，其实这是一个必然结论，用其他方法也可推出这一结论，