玻爾的原子模型導(dǎo)學(xué)案

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載玻爾的原子模型導(dǎo)學(xué)案 目標(biāo)定位 1.知道玻爾原子理論基本假設(shè)的主要內(nèi)容 .2.了解能級(jí)、 躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念 .3.能用玻爾原子理論簡(jiǎn)單解釋氫原子模型一、玻爾原子理論的基本假設(shè)1 玻爾原子模型(1) 原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)(2) 電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是量子化的(3) 電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射2定態(tài) ：當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的， 這些量子化的能量值叫做能級(jí) 原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為定態(tài)能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)3 躍

2、遷： 當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道 (其能量記為 Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道 (能量記為 En，mn)時(shí)，會(huì)放出能量為 h的光子，該光子的能量 h Em En，該式稱(chēng)為頻率條件，又稱(chēng)輻射條件想一想 氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)，是不是氫原子所處的能級(jí)越高，釋放的光子能量越大？答案 不一定氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)， 所釋放的光子的能量一定等于能級(jí)差，氫原子所處的能級(jí)越高，躍遷時(shí)能級(jí)差不一定越大，釋放的光子能量不一定越大二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋1 解釋巴耳末公式按照玻爾理論，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí)輻射的光子的能量為中的正整數(shù)n 和 2 正好代表能級(jí)躍遷之前和之后的定態(tài)軌道的量子數(shù)h Em

3、En；巴耳末公式n 和 2.2 解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后兩能級(jí)差，由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線(xiàn)三、玻爾理論的局限性1玻爾理論的成功之處：玻爾理論第一次將量子觀(guān)念引入原子領(lǐng)域提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2 玻爾理論的局限性：過(guò)多地保留了經(jīng)典理論，對(duì)更復(fù)雜的原子發(fā)光無(wú)法解釋一、對(duì)玻爾理論的理解1 軌道量子化(1) 軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值(2) 氫原子的電子最小軌道半徑為r1 0.053 nm，其余軌道半徑滿(mǎn)足rn n2r 1，式中 n

4、稱(chēng)為量子數(shù)，對(duì)應(yīng)不同的軌道，只能取正整數(shù)2 能量量子化(1) 不同軌道對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的，原子在不同狀態(tài)有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的學(xué)習(xí)必備歡迎下載(2) 基態(tài)：原子最低的能量狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)，對(duì)應(yīng)的電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，氫原子基態(tài)能量 E1 13.6 eV.(3) 激發(fā)態(tài)：較高的能量狀態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)，對(duì)應(yīng)的電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)1氫原子各能級(jí)的關(guān)系為：En n2E1( E1 13.6 eV ， n1， 2， 3， )3 躍遷原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這發(fā)射光子 h

5、 EmEn兩種定態(tài)的能量差決定，即高能級(jí)Em吸收光子 h EE低能級(jí) Enmn例 1(2014 ·廣州高二檢測(cè) )按照玻爾原子理論，下列表述正確的是()A 核外電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑可取任意值B 氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，氫原子的能量越大C電子躍遷時(shí)，輻射或吸收光子的能量由能級(jí)的能量差決定，即h |Em En|D 氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程，可能輻射能量，也可能吸收能量答案 BC解析根據(jù)玻爾理論，核外電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是確定的值，而不是任意值，A 錯(cuò)誤；氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn)，能級(jí)越高，能量越大，B 正確；由躍遷規(guī)律可知C 正確；氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程中，應(yīng)輻射能量，D

6、錯(cuò)誤例 2氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過(guò)程中()A 原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大B 原子要放出光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小C原子要吸收光子，電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小D 原子要吸收光子，電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大答案 D解析 根據(jù)玻爾理論，氫原子核外電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)能量較大，必須吸收一定能量的光子后，電子才能從離核較近的軌道躍遷到離核較遠(yuǎn)的軌道，故B 錯(cuò)；氫原子核外e221 2電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，由原子核對(duì)電子的庫(kù)侖力提供向心力，即：v，k2 mr，又 Ek mvr22所以 Ek ke .由此式可知：電子離核越遠(yuǎn)，即

7、r 越大時(shí)，電子的動(dòng)能越小，故A 、 C 錯(cuò)；由 r2r變大時(shí)，庫(kù)侖力對(duì)核外電子做負(fù)功，因此電勢(shì)能增大，從而判斷D 正確借題發(fā)揮當(dāng)氫原子從低能量態(tài)En 向高能量態(tài) Em(nm)躍遷時(shí)， r增大， Ek 減小， Ep增大 (或 r 增大時(shí)，庫(kù)侖力做負(fù)功，電勢(shì)能Ep 增大 )， E 增大，故需吸收光子能量，所吸收的光子能量 hEm En .二、原子能級(jí)和能級(jí)躍遷的理解1 氫原子能級(jí)圖如圖 18 4 1 所示圖 1841學(xué)習(xí)必備歡迎下載2根據(jù)氫原子的能級(jí)圖可以推知，一群量子數(shù)為 n 的氫原子最后躍遷到基態(tài)時(shí)，可能發(fā)出的不同頻率的光子數(shù)可用NC2 n（n 1） 計(jì)算n23 原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸

8、收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿(mǎn)足h E 末 E 初 時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，而當(dāng)光子能量h大于或小于 E 末 E 初 時(shí)都不能被原子吸收；原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，以光子的形式向外輻射能量，所輻射的光子能量恰等于發(fā)生躍遷時(shí)的兩能級(jí)間的能量差例 3如圖 18 4 2 所示，氫原子從n 2 的某一能級(jí)躍遷到n 2 的能級(jí)，輻射出能量為 2.55 eV 的光子，問(wèn)最少要給基態(tài)的氫原子提供多少電子伏特的能量，才能使它輻射上述能量的光子？請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出獲得該能量后的氫原子可能的輻射躍遷圖圖 1842答案12.75 eV 躍遷圖見(jiàn)解析圖解析氫原子從 n2 的某一能級(jí)躍遷到n 2 的能級(jí)，滿(mǎn)足： hE

9、n E2 2.55 eVEn h E2 0.85 eV所以 n 4基態(tài)氫原子要躍遷到 n 4 的能級(jí)，應(yīng)提供E E4 E1 12.75 eV.躍遷圖如圖所示：借題發(fā)揮(1) 如果是一個(gè)氫原子，該氫原子的核外電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上，由這一軌道向另一軌道躍遷時(shí)只能有一種光，但可能發(fā)出的光條數(shù)為( n1) 種(2) 如果是一群氫原子，該群氫原子的核外電子在某時(shí)刻有多種可能軌道每一個(gè)躍遷時(shí)只能發(fā)出一種光，多種軌道同時(shí)存在，發(fā)光條數(shù)N n（ n1）.2(3) 若知道每條發(fā)光的能量或頻率，可根據(jù)已知情況判定光線(xiàn)所在區(qū)域針對(duì)訓(xùn)練如圖 18 4 3 所示， 1、2、 3、 4 為玻爾理論中氫原

10、子最低的四個(gè)能級(jí)處在 n4 能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能發(fā)出若干種頻率不同的光子，在這些光中， 波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是 ()學(xué)習(xí)必備歡迎下載圖 1843A n4 躍遷到B n4 躍遷到C n2 躍遷到 D n3 躍遷到答案Bn 1 時(shí)輻射的光子n 3 時(shí)輻射的光子n 1 時(shí)輻射的光子n 2 時(shí)輻射的光子對(duì)玻爾理論的理解1玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)有()A 原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量B 原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收 )一定頻率的光子D 電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率答案 ABC解析 A 、B、C 三項(xiàng)都是玻爾提出來(lái)的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能量躍遷學(xué)說(shuō)的提出，也就是 “ 量子化 ” 的概念原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的圓軌道相對(duì)應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合原子輻射的能量與電子在某一可能軌道上繞核的運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)E12對(duì)氫原子能級(jí)公式En n2 的理解，下列說(shuō)法中正確的是()A 原子定態(tài)能量En 是指核外電子動(dòng)能與核之間的