原子結(jié)構(gòu)、氫原子光譜(共13頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)案正標(biāo)題一、考綱要求1.知道兩種原子結(jié)構(gòu)模型，會用玻爾理論解釋氫原子光譜.2.掌握氫原子的能級公式并能結(jié)合能級圖求解原子的躍遷問題.二、知識梳理1.原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年，英國物理學(xué)家盧瑟福進(jìn)行了粒子散射實驗，提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型(2)粒子散射實驗實驗裝置：如下圖所示；實驗結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90°，甚至被彈回(3)核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)2.氫原子光譜氫原子光譜線是最早

2、被發(fā)現(xiàn)、研究的光譜線，這些光譜線可用一個統(tǒng)一的公式表示：Rn3，4，5，3.玻爾的原子模型(1)玻爾理論軌道假設(shè)：原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動，電子繞核運(yùn)動的可能軌道是不連續(xù)的；定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動時，原子處于不同的狀態(tài)因而具有不同的能量，即原子的能量是不連續(xù)的這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，在各個定態(tài)中，處于基態(tài)的原子是穩(wěn)定的，不向外輻射能量；躍遷假設(shè)：原子從一個能量狀態(tài)向另一個能量狀態(tài)躍遷時要放出或吸收一定頻率的光子，光子的能量等于這兩個狀態(tài)的能量差，即hEmEn(2)幾個概念能級：在玻爾理論中，原子各個狀態(tài)的能量值；基態(tài)：原子能量最低的狀態(tài)；激發(fā)態(tài)：

3、在原子能量狀態(tài)中除基態(tài)之外的其他能量較高的狀態(tài)；量子數(shù)：原子的狀態(tài)是不連續(xù)的，用于表示原子狀態(tài)的正整數(shù)(3)氫原子的能級和軌道半徑氫原子的半徑公式：rnn2r1 (n1，2，3，)，其中r1為半徑，r10.53×1010m；氫原子的能級公式：EnE1(n1，2，3，)，其中E1為基態(tài)能量，E113.6 eV.三、要點(diǎn)精析1.對氫原子的能級圖的理解(2)氫原子能級圖的意義：能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)定態(tài)橫線左端的數(shù)字“1，2，3”表示量子數(shù)，右端的數(shù)字“13.6，3.4”表示氫原子的能級相鄰橫線間的距離不相等，表示相鄰的能級差不等，量子數(shù)越大，相鄰的能級差越小帶箭頭的豎線表

4、示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷條件為：hEmEn.2.關(guān)于能級躍遷的三點(diǎn)說明(1)當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時，也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收，使氫原子電離；當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV，氫原子電離后，電子具有一定的初動能(2)當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小，反之軌道半徑增大時，原子電勢能增大、電子動能減小，原子能量增大(3)一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時，可能輻射出的光譜線條數(shù)：NC.3.解答氫原子能級圖與原子躍遷問題的注意事項(1)能級之間躍遷時放出的光子頻率是不連續(xù)的(2)能級之間發(fā)生躍遷時放出(吸

5、收)光子的頻率由hEmEn求得若求波長可由公式c求得(3)一個氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)最多為(n1)(4)一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法用數(shù)學(xué)中的組合知識求解：NC.利用能級圖求解：在氫原子能級圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出，然后相加4.區(qū)分“躍遷”與“電離”(1)躍遷：滿足能級之差，hEmEn(2)電離：h13.6 Ev四、典型例題1.(2015海南-17)氫原子基態(tài)的能量為。大量氫原子處于某一激發(fā)態(tài)。由這些氫原子可能發(fā)出的所有光子中，頻率最大的光子能量為0.96，頻率最小的光子的能量為eV（保留2位有效數(shù)字），這些光子可具有種不同的頻率?！敬鸢浮?，10【解析

6、】頻率最小的光子是從躍遷，即頻率最小的光子的能量為頻率最大的光子能量為0.96，即，解得即，從能級開始，共有，10種不同頻率的光子2.【2014·上海卷】不能用盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型得出的結(jié)論是A原子中心有一個很小的原子核B原子核是由質(zhì)子和中子組成的C原子質(zhì)量幾乎全部集中在原子核內(nèi)D原子的正電荷全部集中在原子核內(nèi)【答案】B【解析】盧瑟福通過散射實驗，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)粒子發(fā)生了偏轉(zhuǎn)，少數(shù)發(fā)發(fā)生了大角度的偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)反向運(yùn)動，說明原子幾乎全部質(zhì)量集中在核內(nèi)；且和粒子具有斥力，所以正電荷集中在核內(nèi)；因為只有極少數(shù)反向運(yùn)動，說明原子核很小；并不能說明原子核是由質(zhì)子和中子組成的，B項正確。3.(2

7、014·山東卷)氫原子能級如圖，當(dāng)氫原子從n=3躍遷到n=2的能級時，輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的是。（  ）A氫原子從n=2躍遷到n=1的能級時，輻射光的波長大于656nmB用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n=1躍遷到n=2能級C一群處于n=3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n=2躍遷到n=3的能級【答案】CD【解析】能級間躍遷輻射的光子能量等于兩能級間的能級差，能級差越大，輻射的光子頻率越大，波長越小，A錯誤；由可知，B錯誤，D正確；根據(jù)可知，輻射的光子頻率最多3種C正確；正確選項CD

8、。4.圖為氫原子的能級圖，已知可見光的光子的能量范圍為1.623.11 eV，鋅板的電子逸出功為3.34 eV，那么對氫原子在能級躍遷的過程中輻射或吸收光子的特征認(rèn)識正確的是_A用氫原子從高能級向基態(tài)躍遷時發(fā)射的光照射鋅板，一定不能產(chǎn)生光電效應(yīng)現(xiàn)象B用能量為11.0 eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到激發(fā)態(tài)C處于n2能級的氫原子能吸收任意頻率的紫外線D處于n3能級的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離E用波長為60 nm的倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子【答案】BDE【解析】氫原子從高能級躍遷到基態(tài)發(fā)射的光子能量大于鋅板的電子逸出功，鋅板能發(fā)生光電效應(yīng)，

9、選項A錯誤；用能量為11.0 eV的自由電子轟擊，可使處于基態(tài)的氫原子躍遷到n2的激發(fā)態(tài)，選項B正確；紫外線的最小能量為3.11 eV，處于E23.4 eV能級的氫原子能吸收部分頻率的紫外線，選項C錯誤；處于n3能級(E31.51 eV)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線，并且使氫原子電離，選項D正確；波長為60 nm的倫琴射線，能量E13.6 eV，用該倫琴射線照射，可使處于基態(tài)的氫原子電離出自由電子，選項E正確5.英國物理學(xué)家盧瑟福用粒子轟擊金箔，為了解釋實驗結(jié)果，他提出了原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說如圖所示O表示金原子核的位置，曲線ab和cd分別表示經(jīng)過金原子核附近的粒子的運(yùn)動軌跡，其中能正確反映實

10、驗結(jié)果的是(  )【答案】BD【解析】粒子和原子核都帶正電，粒子離核越近所受斥力越大，偏轉(zhuǎn)越大，C錯，D正確；曲線運(yùn)動的軌跡總是彎向受力的一側(cè)，A錯，B正確6.粒子散射現(xiàn)象分析在盧瑟福粒子散射實驗中，有少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，其原因是(  )A原子的正電荷和絕大部分質(zhì)量集中在一個很小的核上B正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的C原子中存在著帶負(fù)電的電子D原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中【答案】A【解析】盧瑟福粒子散射實驗中使盧瑟福驚奇的就是粒子發(fā)生了較大角度的偏轉(zhuǎn)，這是由于粒子帶正電，而原子核極小，且原子核帶正電，A正確，B錯誤粒子能接近原子核的機(jī)會很小，大多數(shù)粒子都從核外的空

11、間穿過，而與電子碰撞時如同子彈碰到塵埃一樣，運(yùn)動方向不會發(fā)生改變C、D的說法沒錯，但與題意不符7.如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷時所發(fā)出的三種波長的光在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是(  )【答案】C【解析】根據(jù)玻爾的原子躍遷公式hEmEn可知，兩個能級間的能量差值越大，輻射光的波長越短，從題圖中可以看出，能量差值最大的是E3E1，輻射光的波長a最短，能量差值最小的是E3E2，輻射光的波長b最長，所以譜線從左向右的波長依次增大的順序是a、c、b，C正確8.如圖所示為氫原子能級示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于n4的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻

12、射出若干不同頻率的光，下列說法正確的是(  )A這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光B由n2能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光頻率最小C由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象D用n2能級躍遷到n1能級輻射出的光照射逸出功為6.34 eV的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)【答案】D【解析】這些氫原子向低能級躍遷時可輻射出6種光子，選項A錯誤；由n4能級躍遷到n3能級產(chǎn)生的光子能量最小，所以頻率最小，選項B錯誤；由n4能級躍遷到n1能級產(chǎn)生的光子能量最大，頻率最大，波長最小，最不容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象，選項C錯誤；從n2能級躍遷到n1能級輻射出的光子能量為10.20 eV>6.34 eV，

13、所以能使金屬鉑發(fā)生光電效應(yīng)，選項D正確9.一個氘核和一個氚核經(jīng)過反應(yīng)后生成一個氦核和一個中子，同時放出一個光子已知氘核、氚核、中子、氦核的質(zhì)量分別為m1、m2、m3、m4，普朗克常量為h，真空中的光速為c.下列說法中正確的是(  )A這個反應(yīng)的核反應(yīng)方程是B這個反應(yīng)既不是聚變反應(yīng)也不是裂變反應(yīng)C輻射出的光子的能量E(m3m4m1m2)c2D輻射出的光子的波長【答案】A【解析】由電荷數(shù)守恒及質(zhì)量數(shù)守恒可知A正確此反應(yīng)是輕核聚變反應(yīng)，B錯誤由質(zhì)能方程知此過程中釋放的核能為E(m1m2m3m4)c2，C錯誤若此核能全部以光子的形式釋放時，由Eh知光子的波長為，D錯誤10.下列核反應(yīng)方程及其

14、表述中錯誤的是(  )A是原子核的衰變B是原子核的人工轉(zhuǎn)變C是原子核的衰變D3是重核的裂變反應(yīng)【答案】A【解析】是聚變，不是原子核的衰變；為粒子撞擊鋁核，是原子核的人工轉(zhuǎn)變；，生成電子，是原子核的衰變；3是鈾核的裂變反應(yīng)綜上可知，選項A符合題意11.太陽內(nèi)部持續(xù)不斷地發(fā)生著4個質(zhì)子()聚變?yōu)?個氦核()的熱核反應(yīng)，核反應(yīng)方程是42X，這個核反應(yīng)釋放出大量核能已知質(zhì)子、氦核、X的質(zhì)量分別為m1、m2、m3，真空中的光速為c.下列說法中正確的是(  )A方程中的X表示中子()B方程中的X表示正電子()C這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4m1m2D這個核反應(yīng)中釋放的核能E(4m1m2m3)

15、c2【答案】B【解析】核反應(yīng)方程為42，即X表示正電子，這個核反應(yīng)中質(zhì)量虧損m4m1m22m3，這個核反應(yīng)中釋放的核能E(4m1m22m3)c2，選項B正確12.關(guān)于原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是(  )A玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C盧瑟福的粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D盧瑟福的粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”【答案】AD【解析】玻爾提出的原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模

16、型”，故A、D正確，B、C錯誤13.已知能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的光子的最小頻率為0.一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，這些氫原子能夠自發(fā)地躍遷到較低的能量狀態(tài)，并向外輻射多種頻率的光下列說法正確的是(  )A當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，一定能產(chǎn)生光電子B當(dāng)用頻率為20的單色光照射該金屬時，所產(chǎn)生的光電子的最大初動能為h0C當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大，則逸出功增大D當(dāng)照射光的頻率大于0時，若增大一倍，則光電子的最大初動能也增大一倍【答案】AB【解析】200，頻率為20的光能發(fā)生光電效應(yīng)，選項A正確；由光電效應(yīng)方程，有EkmhW0，而W0h0，用20的光照射該金屬時，產(chǎn)生的

17、光電子的最大初動能為h0，當(dāng)照射光的頻率0時，若增大一倍，則光電子的最大初動能不一定增大一倍，選項B正確，選項D錯誤；金屬的逸出功與光的頻率無關(guān)，選項C錯誤14.用頻率為0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子，在所發(fā)射的光譜中僅能觀測到頻率分別為1、2、3的3條譜線，且321，則(  )A01B321C0123D【答案】B【解析】大量氫原子躍遷時，只有3個頻率的光譜，這說明是從n3能級向低能級躍遷，根據(jù)能量守恒有h3h2h1，解得321，B正確15.原子核經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?，再?jīng)放射性衰變變?yōu)樵雍?放射性衰變、和依次為(  )A衰變、衰變和衰變B衰

18、變、衰變和衰變C衰變、衰變和衰變D衰變、衰變和衰變【答案】A【解析】，質(zhì)量數(shù)少4，電荷數(shù)少2，說明為衰變.，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明為衰變中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子，質(zhì)子數(shù)加1，質(zhì)量數(shù)不變，說明為衰變，中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子故選A.16.(2015·山東樂陵測試)(多選)如圖所示為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實驗裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個位置時觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確的是        (  )A放在A位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多B放在B位置時，相同時間內(nèi)觀察到屏上

19、的閃光次數(shù)只比A位置時稍少些C放在C、D位置時，屏上觀察不到閃光D放在D位置時，屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少【答案】AD【解析】根據(jù)粒子散射現(xiàn)象，絕大多數(shù)粒子沿原方向前進(jìn)，少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，A、D正確17.(2015·廣東茂名模擬)(多選)有關(guān)原子結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是  (  )A玻爾原子模型能很好地解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律B盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型可以很好地解釋原子的穩(wěn)定性C盧瑟福的粒子散射實驗表明原子內(nèi)部存在帶負(fù)電的電子D盧瑟福的粒子散射實驗否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”【答案】AD【解析】玻爾提出的原子模型成功地說明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜的

20、實驗規(guī)律；盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性；盧瑟福的粒子散射實驗表明原子具有核式結(jié)構(gòu)，否定了湯姆孫關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“西瓜模型”；湯姆孫在研究陰極射線時發(fā)現(xiàn)了電子故A、D正確，B、C錯誤18.氫原子從能級m躍遷到能級n時輻射紅光的頻率為1，從能級n躍遷到能級k時吸收紫光的頻率為2，已知普朗克常量為h，若氫原子從能級k躍遷到能級m，則         (  )A吸收光子的能量為h1h2B輻射光子的能量為h1h2C吸收光子的能量為h2h1D輻射光子的能量為h2h1【答案】D解析由題意可知：EmEnh1，Ek

21、Enh2.因為紫光的頻率大于紅光的頻率，所以21，即k能級的能量大于m能級的能量，氫原子從能級k躍遷到能級m時向外輻射能量，其值為EkEmh2h1，D正確19.盧瑟福和他的助手做粒子散射實驗，獲得了重要發(fā)現(xiàn)：(1)關(guān)于粒子散射實驗的結(jié)果，下列說法中正確的是(  )A證明了質(zhì)子的存在B證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C證明了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個很小的核里D說明了原子中的電子只能在某些軌道上運(yùn)動(2)在粒子散射實驗中，現(xiàn)有一個粒子以2.0×107 m/s的速度去轟擊金箔，若金原子的核電荷數(shù)為79.求該粒子與金原子核間的最近距離(已知帶電粒子在點(diǎn)電荷電場中的

22、電勢能表達(dá)式為k，粒子質(zhì)量為6.64×1027 kg)【答案】(1)C (2)2.7×1014 m【解析】(1)粒子散射實驗發(fā)現(xiàn)了原子內(nèi)存在一個集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量的核數(shù)年后盧瑟福發(fā)現(xiàn)核內(nèi)有質(zhì)子并預(yù)測核內(nèi)存在中子，所以C正確，A、B錯玻爾發(fā)現(xiàn)了電子軌道量子化，D錯(2)從能量轉(zhuǎn)化的角度看，當(dāng)粒子靠近原子核運(yùn)動時，粒子的動能轉(zhuǎn)化為電勢能，達(dá)到最近距離時，動能全部轉(zhuǎn)化為電勢能，設(shè)粒子與原子核發(fā)生對心碰撞時所能達(dá)到的最小距離為d，則有mv2k解得：dm2.7×1014 m20.已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑r10.53×1010 m，基態(tài)的能級值為E113.6 eV.(電子的質(zhì)量為9.1×1031 kg)(1)求電子在n1的軌道上運(yùn)動形成的等效電流(2)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫一能級圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)