1、高考资源网（） 您身边的高考专家第2节原子结构玻尔理论必备知识预案自诊知识梳理一、原子结构1.电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了,提出了原子的“枣糕模型”。2.原子的核式结构(1)英籍物理学家进行了粒子散射实验,提出了核式结构模型。(2)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,但有少数粒子发生了,偏转的角度甚至,也就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。粒子散射实验图像(3)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积,但几乎占有全部,电子在正电体的外面运动。二、氢原子光谱、玻尔理论1.光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的(频率)和强度分布
2、的记录,即光谱。2.光谱分类3.氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线,其波长公式1=(n=3,4,5,),R是里德伯常量,R=1.10107 m-1,n为量子数。4.光谱分析:利用每种原子都有自己的谱线,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。注:某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的。三、氢原子的能级结构、能级公式1.定态:原子只能处于一系列的能量状态中,在这些能量状态中原子是的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。2.跃迁:原子从一种定态跃迁到另一种定态时,它或一定频率的光子,光子的能量由这两个定态
3、的能量差决定,即h=。(h是普朗克常量,h=6.62610-34 Js)3.轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是的。4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图所示)(2)氢原子的能级和轨道半径氢原子的能级公式:En=1n2E1(n=1,2,3,),其中E1为基态能量,其数值为E1=-13.6 eV。氢原子的轨道半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.5310-10 m。考点自诊1.判断下列说法的正误。(1)核式结构学说是卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出的。(
4、)(2)在玻尔模型中,原子的状态是不连续的。()2.(新教材人教版选择性必修第三册P98B组第2题改编)大量氢原子处于n=1、2、3、4、5的五个状态,处于较高能级的原子可以向任意一个较低能级跃迁。这时我们可以观测到几种频率的光(包括不可见光)?最小的频率是多少(最小频率保留两位有效数字)?关键能力学案突破考点玻尔理论和能级跃迁(师生共研)1.定态间的跃迁满足能级差(1)从低能级(n)高能级(m)吸收能量。h=Em-En(2)从高能级(m)低能级(n)放出能量。h=Em-En2.电离电离态与电离能电离态:n=,E=0基态电离态:E吸0-(-13.6 eV)=13.6 eV。激发态电离态:E吸0
5、-En=En如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还携带动能。3.氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化规律:(1)原子能量变化规律:En=Ekn+Epn=E1n2(n=1,2,3,),原子能量随n增大而增大,随n的减小而减小,其中E1=-13.6 eV。(2)电子动能变化规律从公式方面判断。电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力即ke2r2=mv2r,所以Ek=ke22r,动能随r增大而减小。从库仑力做功方面判断。当轨道半径增大时,库仑引力做负功,故电子动能减小;反之,当轨道半径减小时,库仑引力做正功,故电子动能增大。(3)原子的电势能的变化规律通过库仑力做功判断。当轨道半径增大
6、时,库仑引力做负功,原子的电势能增大;反之,当轨道半径减小时,库仑引力做正功,原子的电势能减小。利用原子能量公式En=Ekn+Epn判断。当轨道半径增大时,原子能量增大,电子动能减小,故原子的电势能增大;反之,当轨道半径减小时,原子能量减小,电子动能增大,故原子的电势能减小。【典例】(2020北京卷)氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上,下列说法正确的是()A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C.从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66 eV的能量D.n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的
7、能量解题指导审题关键词句分析解读大量氢原子不是一个氢原子最多可辐射出2种频率的光子辐射光子频率的种类氢原子电离从所在能级跃迁到无穷能级破题1.大量氢原子辐射光子频率的种类为n(n-1)2种。2.氢原子从低能级跃迁到高能级吸收光子的能量等于高能级的能量减去低能级的能量。在第n能级上的氢原子电离需要吸收的能量等于所在能级的能量的绝对值。以题说法确定氢原子辐射光谱线的数量的方法一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n-1)条。例如一个氢原子由第4能级向低能级跃迁,发出的光谱线条数最多的是逐级跃迁,为3条。一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数,由数学组合知识得N=Cn2=n(n-1)2。例如一群氢原
8、子由第4能级向低能级跃迁,发出的光谱线条数最多为N=C42=4(4-1)2=6条。对点演练1.(2019全国卷)氢原子能级示意图如图所示。光子能量在1.63 eV3.10 eV的光为可见光。要使处于基态(n=1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子,最少应给氢原子提供的能量为()A.12.09 eV B.10.20 eVC.1.89 eVD.1.51 eV2.(2021年1月广东省适应性测试)原子从高能级向低能级跃迁产生光子,将频率相同的光子汇聚可形成激光。下列说法正确的是()A.频率相同的光子能量相同B.原子跃迁发射的光子频率连续C.原子跃迁只产生单一频率的光子D.激光照射金属板不可能发生光电
9、效应第2节原子结构玻尔理论必备知识预案自诊知识梳理一、原子结构1.电子2.(1)卢瑟福(2)大角度偏转大于90(3)很小质量二、氢原子光谱、玻尔理论1.波长2.连续吸收特征3.R122-1n24.特征三、氢原子的能级结构、能级公式1.不连续稳定2.辐射吸收Em-En3.不连续考点自诊1.(1)(2)2.答案107.41013 Hz解析大量处于第5能级的氢原子辐射光子频率的种类为10种;从第5能级跃迁到第4能级辐射光子的频率最小,由En=E1n2,E5-E4=h,联立得=7.41013Hz。关键能力学案突破典例C大量氢原子处于n=3能级跃迁到n=1最多可辐射出C32=3种不同频率的光子,故A错误
10、;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光子能量为h1=13.6eV-1.51eV,从n=3能级跃迁到n=2能级辐射的光子能量为h2=3.4eV-1.51eV,比较可知从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率高,故B错误;根据能级图可知从n=3能级跃迁到n=4能级,需要吸收的能量为E=1.51eV-0.85eV=0.66eV,故C正确;根据能级图可知氢原子处于n=3能级的能量为-1.51eV,故要使其电离至少需要吸收1.51eV的能量,故D错误。对点演练1.A氢原子从能级2向能级1跃迁时,辐射的光子能量为10.2eV,不是可见光。氢原子从能级3向能级2跃迁时,辐射
11、的光子能量为1.89eV,是可见光,所以只要把氢原子跃迁到能级3就可以辐射可见光。氢原子从能级1向能级3跃迁时,吸收的光子能量为12.09eV,A正确,B、C、D错误。2.A根据=h可知,频率相同的光子能量相同,故A正确;原子从一个定态跃迁到另一个定态时,原子辐射一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,电子轨道是量子化,能量是量子化的,故而频率是不连续的,这也就成功解释了氢原子光谱不连续的特点频率不连续特点,故B错误;原子在不同的轨道之间跃迁产生不同频率的光子,故C错误;根据Ek=h-W0可知,激光光子的能量大于金属板的逸出功时,照射金属板即可发生光电效应,故D错误。故选A。- 6 - 版权所有高考资源网
