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1、1第十八章第十八章 原子结构原子结构Error! 粒子散射实验及原子的核式结构1 粒子散射实验结果及由此建立的学说(1)实验结果： 粒子穿过金箔后，绝大多数 粒子仍沿原来的方向前进；少数 粒子有较大的偏转；极少数 粒子的偏角超过 90，有的甚至达到 180。(2)核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转。2该部分主要考查对 粒子散射实验的理解与记忆及对实验结果的分析。典例 1 (多选)关于 粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是( )A绝大多数 粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是 粒子受力平衡的结果B绝大多数 粒
2、子沿原方向运动，说明这些 粒子未受到明显的力的作用，说明原子内部是“空旷”的C极少数 粒子发生大角度偏转，说明原子内的粒子质量和电荷量比 粒子大得多但在原子内分布空间很小D极少数 粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对 粒子的吸引力很大解析选 BC 在 粒子散射实验中，绝大多数 粒子沿原方向运动，说明大多数 粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故 A 错，B 对；极少数 粒子发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小， 粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于 粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于 粒子， 粒
3、子打在电子上， 粒子不会有明显偏转，故 C 对，D 错。玻尔理论1玻尔原子模型(1)量子化观点：电子的不同轨道半径、原子的能量、原子跃迁辐射或吸收光子的频率都只能是分立的、不连续的值。(2)对应关系：电子处于某一可能轨道对应原子的一种能量状态。(3)定态观点：电子在某一可能轨道上运动时，原子是不向外辐射电磁波的，轨道与能2量是稳定的。(4)跃迁观点：能级跃迁时辐射或吸收光子的能量，hEmEn(mn)。(5)原子吸收光子能量是有条件的，只有等于某两个能级差时才被吸收发生跃迁；如果入射光的能量E13.6 eV，原子也能吸收光子，则原子电离；用粒子碰撞的方法使原子能级跃迁时，粒子能量大于能级差即可。
4、2跃迁与光谱线原子处于基态时，原子是稳定的，但原子在吸收能量跃迁到激发态后，就不稳定了，这时就会向低能级定态跃迁，而跃迁到基态，有时是经多次跃迁再到基态。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为：NCn2。nn1 2 典例 2 (1)(多选)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )A用 12.09 eV 的光子照射B用 13 eV 的光子照射C用 14 eV 的光子照射D用 13 eV 的电子碰撞(2)(多选)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( )A用 13.6 eV 的光子照射B用 15 eV 的光子照射C用 13.6 eV 的电子碰撞D用 15 eV
5、的电子碰撞解析 (1)由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子。根据氢原子能级图不难算出 12.09 eV 刚好为氢原子n1 和n3 的两能级差，而13 eV 则不是氢原子基态和任一激发态的能级之差，因此氢原子只能吸收前者而不能吸收后者；14 eV 的光子则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有 0.4 eV 的动能。用13 eV 的电子碰撞，它的能量可以部分被氢原子吸收而使氢原子激发。综上所述，选项A、C、D 正确。(2)基态氢原子的电离能为 13.6 eV，则 13.6 eV 的光子被吸收，氢原子刚好电离，同理 15 eV 的光子和 15 eV 的电子碰撞均
6、可使氢原子电离。用 13.6 eV 的电子，由于电子和氢原子质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把 13.6 eV 的能量全部传递给氢原子，因此用 13.6 eV 的电子碰撞氢原子时氢原子不能电离。由以上分析可知选项 A、B、D 正确。答案 (1)ACD (2)ABD专题训练1.卢瑟福通过 粒子散射实验，判断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型。如图所示的平面示意图中，3、两条实线表示 粒子运动的轨迹，则沿所示方向射向原子核的 粒子可能的运动轨迹为虚线中的( )A轨迹a B轨迹bC轨迹c D轨迹d解析：选 A 粒子靠近原子中心时会受到较大的排斥力，轨迹向上弯曲， 粒子做曲线
7、运动，其轨迹应该为a，故选 A。2按照玻尔理论，一个氢原子的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，rarb，此过程中( )A原子要辐射一系列频率的光子B原子要吸收一系列频率的光子C原子要辐射某一频率的光子D原子要吸收某一频率的光子解析：选 C 从某一轨道直接跃迁到另一轨道，只能辐射或吸收某一特定频率的光子；再根据rarb，从较远轨道向较近轨道跃迁，即从高能级向低能级跃迁，要辐射光子，故 C正确。3如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是( )A原子A可能辐射出 3 种频率的光子B原子B可能辐射出
8、 3 种频率的光子C原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E1D原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4解析：选 B 原子A处于激发态E2，因此其辐射光子频率数目只能有 1 种，A 错；原子B处于激发态E3，辐射光子频率数可能有 3 种，B 对；据氢原子能级的量子性，吸收光子必须满足hEmEn，故 C、D 错。4.(江苏高考)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )4解析：选 C 根据玻尔的原子跃迁公式hEmEn可知，两个能级间的能量差值越大，c 辐射光的波长越短，从题图可看出，能量差
9、值最大的是E3E1，辐射光的波长a最短，能量差值最小的是E3E2，辐射光的波长b最长，所以谱线从左向右的波长依次增大的是a、c、b，C 正确。(时间：45 分钟 满分：100 分)一、单项选择题(本题共 8 小题，每小题 4 分，共 32 分)1一个氢原子从n3 能级跃迁到n2 能级，该氢原子( )A放出光子，能量增加 B放出光子，能量减少C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量减少解析：选 B 氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，能级降低后能量减少，故选项 B 正确。2利用氢气光谱管发光，可以产生氢的明线光谱，这些谱线的产生是由于( )A大量氢原子处于不同的激发状态，
10、从而辐射不同频率的光子B大量氢原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁，从而辐射不同频率的光子C大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而辐射不同频率的光子D大量氢原子从基态或较低的激发态向较高的激发态跃迁，从而吸收不同频率的光子解析：选 B 大量氢原子从较高的能级向较低的能级跃迁时，辐射出不同频率的光子，从而产生明线光谱。B 正确。3现有 1 200 个氢原子被激发到量子数为 4 的能级上，若这些受激发的氢原子最后都回到基态，则在此过程中辐射出的光子总数是(假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的)( )1 n1A2 200
11、B2 000 C1 200 D2 400解析：选 A 量子数n4 的激发态的 1 200 个氢原子分别跃迁到n3、2、1 的轨道上的数目均为 400 个，此时辐射出 1 200 个光子，量子数n3 的激发态的 400 个氢原子分别跃迁到n2、1 的轨道上的数目均为 200 个，辐射出光子数为 400 个，量子数n2 的激发态的 600 个氢原子跃迁到n1 的轨道上的数目为 600 个，辐射出光子数为 600 个，则辐射出的总光子数为 1 2004006002 200(个)，所以 A 选项正确。4原子从一个较高能级跃迁到一个较低的能级时，有可能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n2 能级上的
12、电子跃迁到n1 能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交给n4 能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象称为俄歇效应。以这种方式脱离5了原子的电子称为俄歇电子。已知铬原子的能级公式可简化表示为En，式中A n2n1,2,3，表示不同能级，A是正的已知常数。上述俄歇电子的动能是( )A.A B.A C.A D.A3 167 1611 161 16解析：选 C 铬原子从n2 的能级跃迁到n1 的能级，相应能量EE2E1A(A)A，处于n4 能级的铬原子脱离原子时，需要的能量为1 43 4E40E4A，因此俄歇电子的动能是 EE4AAA，所以选项 C 正确。1 163 41 1611 165下列说法
13、不正确的是( )A巴耳末线系光谱线的条数只有 4 条B巴耳末线系光谱线有无数条C巴耳末线系中既有可见光，又有紫外光D巴耳末线系在可见光范围内只有 4 条解析：选 A 巴耳末线系中的光谱线有无数条，但在可见光区域只有 4 条光谱线，其余都在紫外光区域。故 B、C、D 正确，A 错误。6.氢原子能级的示意图如图所示，大量氢原子从n4 的能级向n2 的能级跃迁时辐射出可见光a，从n3 的能级向n2 的能级跃迁时辐射出可见光b，则( )A氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子B氢原子从n4 的能级向n3 的能级跃迁时会辐射出紫外线Ca光比b光的频率小D氢原子在n2 的能级时可吸收任意频率的光子而发生
14、电离解析：选 A 氢原子从高能级向低能级跃迁时会辐射出光子，A 对；Eh，E42E32E43，ab43，所以氢原子从n4 的能级向n3 的能级跃迁时不会辐射出紫外线，B、C 错；氢原子在n2 的能级吸收能量超过 3.4 eV 的光子时，才能电离，D 错。7氢原子的基态能级E113.6 eV，第n能级En，若氢原子从n3 能级跃迁E1 n2到n2 能级时发出的光能使某金属发生光电效应，则以下跃迁中放出的光也一定能使此金属发生光电效应的是( )A从n2 能级跃迁到n1 能级B从n4 能级跃迁到n3 能级C从n5 能级跃迁到n3 能级D从n6 能级跃迁到n5 能级6解析：选 A 由En可得各能级：E
15、2 eV3.4 eV，E3 E1 n213.6 413.6 9eV1.51 eV，E4 eV0.85 eV，E5 eV0.54 eV，E6 13.6 1613.6 2513.6 36eV0.38 eV。氢原子由高能级向低能级跃迁时，辐射光子，由hEE可得：0，1，2，3，4，又E3E21.89 E3E2 hE2E1 hE4E3 hE5E3 hE6E5 heV，E2E110.2 eV，E4E30.66 eV，E5E30.97 eV，E6E50.16 eV，故只有10，A 选项正确。8.如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子( )A从n4 能级跃迁到n3 能级比从n3 能级跃迁到n2 能级辐射出电磁波的波长长B从n5 能级跃迁到n1 能级比从n5 能级跃迁到n4 能级辐射出电磁波的速度大C处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的D从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量解析：选 A 根据EmEnhh可得h，则从n4 能级跃迁到n3c c EmEn能级比从n3 能级跃
