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1、知识构建专题归纳本 章 整 合第十八章 原子结构知识构建专题归纳思考并回答下列问题:本章知识以人类对原子的认识发展史为线索展开。卢瑟福在粒子散射实验的基础上提出了核式结构模型,玻尔在氢光谱的基础上提出了玻尔原子模型,引入量子化、能级的概念。知识构建专题归纳1.思考关于电子的发现以及原子的结构模型的内容,填写下图。知识构建专题归纳答案:阴极射线高速电流电子的发现(说明原子可分,电子是原子的组成部分)原子是一个球体,正电荷均匀分布在里面,电子就像枣糕里的枣那样镶嵌在原子里面粒子散射实验核很小,原子核半径的数量级为10-15m,而原子半径的数量级是10-10m核很重,原子的全部正电荷和几乎全部质量都
2、集中在原子核内库仑力提供电子绕核运动的向心力知识构建专题归纳2.思考关于玻尔原子模型的内容,填写下图。答案:能级、基态、激发态h=Em-En (n为量子数,n=1,2,3,)对于氢原子而言,基态能级:E1=-13.6eV知识构建专题归纳专题一专题二专题三对粒子散射实验及核式结构模型的理解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;极少数粒子的偏转角度超过90,有的甚至被弹回,偏转角达到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。3.原子核的组成与尺度(1)原子核的组成:由质子和中子组
3、成,原子核的电荷数等于原子核中的质子数。(2)原子核的大小:实验确定的原子核半径的数量级为10-15m,而原子的半径的数量级是10-10m。因而原子内部十分“空旷”。知识构建专题归纳专题一专题二专题三【例题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,说明原子内大部分空间是空的C.极少数粒子发生大角度偏转,说明原子内质量和电荷量比粒子大得多的粒子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知识构建专题
4、归纳专题一专题二专题三解析:在粒子散射实验中,绝大多数粒子沿原方向运动,说明这些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,说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小,粒子偏转而原子核未动,说明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的质量,粒子打在电子上,不会有明显偏转,故C对,D错。答案:BC知识构建专题归纳专题一专题二专题三对玻尔原子模型及原子能级跃迁的理解1.玻尔原子模型(1)原子只能处于一系列能量不连续的状态中,具有确定能量的稳定状态叫做定态,能量最低的状态叫基态,其他的
5、状态叫作激发态。(2)频率条件当电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道(En)时会放出能量为h的光子,则:h=Em-En。反之,当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态,吸收的光子能量同样由频率条件决定。(3)原子的不同能量状态对应电子的不同运行轨道。知识构建专题归纳专题一专题二专题三2.氢原子能级跃迁(1)氢原子的能级原子各能级的关系为:(n为量子数,n=1,2,3,)对于氢原子而言,基态能级:E1=-13.6eV。(2)氢原子的能级图氢原子的能级图如下图所示。知识构建专题归纳专题一专题二专题三【例题2】已知氢原子基态的电子轨道半径为r1=0.52810-10m,
6、量子数为n的能级为(1)求电子在基态轨道上运动的动能;(2)有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,画一张能级图,在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线。(3)计算这几种光谱线中最短的波长。(静电力常量k=9109Nm2/C2,电子电荷量e=1.610-19C,普朗克常量h=6.6310-34Js,真空中光速c=3108m/s)知识构建专题归纳专题一专题二专题三知识构建专题归纳专题一专题二专题三答案:见解析知识构建专题归纳专题一专题二专题三原子的能级跃迁与电离1.能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁,可表示如下:高能级Em低能级En。2.当光子能量大于或等于13.6eV时,也可以被处于基态的氢原子吸
7、收,使氢原子电离;当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时,氢原子电离后,电子具有一定的初动能。3.原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发。由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收,所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差(E=Em-En),均可使原子发生能级跃迁。知识构建专题归纳专题一专题二专题三【例题3】(多选)如图所示,A、B、C分别表示三种不同能级跃迁时放出的光子。由图可以判定()A.用波长为600nm的X射线照射,可以使稳定的氢原子电离B.用能量是10.2eV的光子可以激发处于基态的氢原子C.用能量是2.5eV的光子入射,可以使基态的氢原子激发D.用能
8、量是11.0eV的外来电子,可以使处于基态的氢原子激发知识构建专题归纳专题一专题二专题三解析:“稳定的氢原子”指处于基态的氢原子,要使其电离,光子的能量必须大于或等于13.6eV,而波长为600nm的X射线的能量为因E=E2-E1=(-3.4)eV-(-13.6)eV=10.2eV,故10.2eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n=2的激发态,B正确;2.5eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差,因此不能使氢原子发生跃迁,C错误;外来的电子可以将10.2eV的能量传递给氢原子,使它激发,外来电子还剩余11.0eV-10.2eV=0.8eV的能量,D正确。答案:BD知识构建专题归纳专题一专题二专题三变式训练变式训练一个氢原子处于基态,用光子能量为15eV的电磁波去照射该原子,问能否使氢原子电离?若能使之电离,则电子被电离后所具有的动能是多大?解析:氢原子从基态n=1被完全电离至少需要吸收13.6eV的能量。所以15eV的光子能使之电离,由能量守恒可知,完全电离后还剩余动能Ek=15eV-13.6eV=1.4eV。答案:能1.4eV
