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1、第2节 原子结构 玻尔理论,-2-,知识梳理,考点自诊,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 电子 ,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 卢瑟福 进行了粒子散射实验,提出了核式结构模型。,-3-,知识梳理,考点自诊,(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 大角度偏转 ,偏转的角度甚至 大于90 ,也就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。 粒子散射实验图象 (3)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积 很小 ,但几乎占有全部 质量 ,电子在正电体的外面运动。,-4-,知
2、识梳理,考点自诊,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 波长 (频率)和强度分布的记录,即光谱。 2.光谱分类,3.氢原子光谱的实验规律,-5-,知识梳理,考点自诊,4.光谱分析:利用每种原子都有自己的 线状 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。,-6-,知识梳理,考点自诊,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 不连续 的能量状态中,在这些能量状态中原子是 稳定 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 辐射 或 吸收 一
3、定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即h= Em-En 。(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 不连续 的。,-7-,知识梳理,考点自诊,4.氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级图(如图所示),-8-,知识梳理,考点自诊,(2)氢原子的能级和轨道半径,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。 5.电离 电离态:n
4、=,E=0 基态电离态:E吸=0-(-13.6 eV)=13.6 eV电离能。 n=2电离态:E吸=0-E2=3.4 eV 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。,-9-,知识梳理,考点自诊,1.在卢瑟福粒子散射实验中,有少数粒子发生了大角度偏转,其原因是( ) A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 B.正电荷在原子内是均匀分布的 C.原子中存在着带负电的电子 D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中,答案,解析,-10-,知识梳理,考点自诊,2.(多选)(2017江苏南京鼓楼区期末)右图为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放
5、在图中的A、B、C、D四个位置时所观察到的现象,下述说法正确的是( )A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多 B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些 C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光 D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少,答案,解析,-11-,知识梳理,考点自诊,3.一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2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,答案,解析,-12-,知识梳理,考点自诊,4.右图为氢原子的能级示意图,其中E1为基态,若氢原子A处于激发态E2,氢
6、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E4 D.原子B能够吸收原子A发出的光子 并跃迁到能级E4,答案,解析,-13-,命题点一,命题点二,原子的核式结构 1.粒子散射实验 (1)粒子散射实验装置(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,但少数粒子穿过金箔后发生了大角度偏转,极少数粒子甚至被“撞了回来”。,-14-,命题点一,命题点二,2.原子的核式结构模型 (1)粒子散射实验结果分析 核外电子不会使粒子的速度发生明显改变。 汤姆孙模
7、型不能解释粒子的大角度散射。 绝大多数粒子沿直线穿过金箔,说明原子中绝大部分是空的;少数粒子发生较大角度偏转,反映了原子内部集中存在着对粒子有斥力的正电荷;极少数粒子甚至被“撞了回来”,反映了个别粒子正对着质量比粒子大得多的物体运动时,受到该物体很大的斥力作用。 (2)核式结构模型的局限性 卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释粒子散射实验现象,但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。,-15-,命题点一,命题点二,例1(2017上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福粒子散射实验装置的示意图,图中的显微镜可在圆周轨道上转动,通过显微镜前相连的荧光屏可观察粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确
8、的是( )A.在图中的A、B两位置分别进行观察,相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的B位置进行观察,屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似 D.粒子发生散射的主要原因是粒子撞击到金原子后产生的反弹,答案,解析,-16-,命题点一,命题点二,即学即练 1.(2016上海卷)卢瑟福通过对粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在( ) A.电子 B.中子 C.质子 D.原子核,答案,解析,-17-,命题点一,命题点二,2.(多选)根据粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的粒子散射图景,图中实线表示
9、粒子运动轨迹。其中一个粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中,粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是( ) A.卢瑟福在粒子散射实验中发现了电子 B.粒子出现较大角偏转的原因是粒子 接近原子核时受到的库仑斥力较大 C.粒子出现较大角偏转的过程中电势能 先变小后变大 D.粒子出现较大角偏转的过程中加速度 先变大后变小,答案,解析,-18-,命题点一,命题点二,3.下图是卢瑟福的粒子散射实验装置示意图,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是( )A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的
10、重要依据 B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性 C.粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转 D.绝大多数的粒子发生大角度偏转,答案,解析,-19-,命题点一,命题点二,氢原子的能级及能级跃迁 1.定态间的跃迁满足能级差,h=Em-En 2.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-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。,-20-,命题点一,命题点二,例2(多选)(2017山东东营垦利月考)氢原子能级如图所示,当氢原子从n=3能级跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656 nm。
11、以下判断正确的是( ) A.氢原子从n=2能级跃迁到n=1的能级时, 辐射光的波长大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子 从n=1跃迁到n=2的能级 C.一群处于n=3能级上的氢原子向低能级 跃迁时最多产生3种谱线 D.用波长为633 nm的光照射,不能使氢原 子从n=2能级跃迁到n=3的能级,答案,解析,-21-,命题点一,命题点二,解答氢原子能级图和原子跃迁问题的注意事项 (1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由h=Em-En决定,波长可由公式c=求得。 (2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种
12、可能情况一一画出,然后相加。,-22-,命题点一,命题点二,即学即练 4.(2017东北师大附中高三质检)如图所示,氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时,释放光子的波长分别是a、b、c,则下列说法正确的是( )A.从n=3能级跃迁到n=1能级时,释放光子的波长可表示为,B.从n=3能级跃迁到n=2能级时,电子的势能减小,氢原子的能量增加 C.若用波长为c的光照射某金属时恰好能发生光电效应,则用波长为a的光照射该金属时也一定能发生光电效应 D.用12.09 eV的光子照射大量处于基态的氢原子时,一个氢原子可以辐射出三种频率的光,答案,解析,-23-,命题点一,命题点二,5.(多选)(2017山东枣庄模拟)根据玻尔假设,若规定无穷远处的能量为0,则量子数为n的氢原子的能量En= ,E1为基态的能量,经计算为-13.6 eV,现规定氢原子处于基态时的能量为0,则( ) A.量子数n=2时能级的能量为0,答案,解析,-24-,命题点一,命题点二,6.(2016北京卷)处于n=3能级的大量氢原子,向低能级跃迁时,辐射光的频率有( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种,答案,解析,
