第十五章第二節(jié) 原子結(jié)構(gòu) 能級(jí) 原子光譜

1、第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)能級(jí)第二節(jié)原子結(jié)構(gòu)能級(jí)原子光譜原子光譜本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)知能演練知能演練輕巧奪冠輕巧奪冠技法提煉技法提煉思維升華思維升華目錄目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、原子結(jié)構(gòu)一、原子結(jié)構(gòu)1電子的發(fā)現(xiàn)：電子的發(fā)現(xiàn)：1897年年,英國(guó)物理學(xué)家英國(guó)物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了電子，發(fā)現(xiàn)了電子，明確電子是原子的組成部分明確電子是原子的組成部分,揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕揭開了研究原子結(jié)構(gòu)的序幕2原子的核式結(jié)構(gòu)原子的核式結(jié)構(gòu)(1)19091911年年,英國(guó)物理學(xué)家英國(guó)物理學(xué)家_進(jìn)行了進(jìn)行了粒子散射實(shí)驗(yàn)，粒子散射實(shí)

2、驗(yàn)，提出了核式結(jié)構(gòu)模型提出了核式結(jié)構(gòu)模型(2)粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置，如圖所示湯姆孫湯姆孫盧瑟福盧瑟福目錄目錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿_前進(jìn)，少前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生數(shù)發(fā)生_偏轉(zhuǎn)偏轉(zhuǎn),極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于極少數(shù)偏轉(zhuǎn)角度大于90,甚至被彈回甚至被彈回.(3)核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核核式結(jié)構(gòu)模型：原子中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核,原原子的全部子的全部_和幾乎全部和幾乎全部_都集中在原子核里，帶負(fù)都集中在原子核里，帶負(fù)電的電的_在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)二、玻爾理論、能級(jí)二、玻爾理論、能級(jí)1玻爾原子

3、模型玻爾原子模型(1)軌道假設(shè)：原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核軌道假設(shè)：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)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是做圓周運(yùn)動(dòng)，電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是_的的直線直線大角度大角度正電荷正電荷質(zhì)量質(zhì)量電子電子量子化量子化目錄目錄(2)定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的定態(tài)假設(shè)：電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是狀態(tài)，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的這的這些不同的狀態(tài)叫定態(tài)在各個(gè)定態(tài)中，原子是些不同的狀態(tài)叫定態(tài)在各個(gè)定態(tài)中，原子是_的，不的，不向外輻射能量向外輻射能量(3)躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量

4、狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)能量狀態(tài)向另一個(gè)能量狀態(tài)躍遷時(shí)要要_或或_一定頻率的光子，該光子的能量等于兩個(gè)狀一定頻率的光子，該光子的能量等于兩個(gè)狀態(tài)的態(tài)的_，即，即h_.量子化量子化穩(wěn)定穩(wěn)定吸收吸收放出放出能量差能量差EmEn目錄目錄氫原子的半徑公式：氫原子的半徑公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中，其中r1為基態(tài)為基態(tài)半徑，又稱玻爾半徑半徑，又稱玻爾半徑r10.531010m.(2)氫原子的能級(jí)圖，如圖氫原子的能級(jí)圖，如圖三、原子光譜三、原子光譜1定義：定義：稀薄氣體放電所發(fā)出的光譜是稀薄氣體放電所發(fā)出的光譜是_的，它只發(fā)的，它只發(fā)出幾種確定頻率的光，因此光譜線是出幾

5、種確定頻率的光，因此光譜線是_的，這種分立的線的，這種分立的線狀譜叫原子光譜狀譜叫原子光譜不連續(xù)不連續(xù)分離分離目錄目錄2形成的原因：形成的原因：不同原子的結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)不同，因此在輻不同原子的結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)不同，因此在輻射光子時(shí)，光子的射光子時(shí)，光子的_不同不同3光譜分析：光譜分析：每種元素光譜中的譜線分布都與其他元素不同，每種元素光譜中的譜線分布都與其他元素不同，因此我們可以通過對(duì)光譜的分析知道發(fā)光的是什么元素，利用因此我們可以通過對(duì)光譜的分析知道發(fā)光的是什么元素，利用光譜分析可以確定樣品中的元素組成光譜分析可以確定樣品中的元素組成四、氫原子的電子云四、氫原子的電子云1定義：定義：用疏密不同

6、的點(diǎn)表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的_,畫出圖來(lái)，就像云霧一樣畫出圖來(lái)，就像云霧一樣2應(yīng)用：應(yīng)用：通過通過_可以知道電子在原子核附近出現(xiàn)的可以知道電子在原子核附近出現(xiàn)的概率概率頻率頻率概率概率電子云電子云目錄目錄要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、對(duì)氫原子躍遷的理解一、對(duì)氫原子躍遷的理解1原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷：吸收一定能量的光子，當(dāng)一個(gè)光子的能量滿足個(gè)光子的能量滿足hE末末E初初時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，時(shí)，才能被某一個(gè)原子吸收，使原子從低能級(jí)使原子從低能級(jí)E初初向高能級(jí)向高能級(jí)E末末躍遷，而當(dāng)光子能量躍遷，而

7、當(dāng)光子能量h大于大于或小于或小于E末末E初初時(shí)都不能被原子吸收時(shí)都不能被原子吸收2原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷原子從高能級(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.目錄目錄目錄目錄特別提醒：特別提醒：原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，所吸收的光子的能原子在各能級(jí)間躍遷時(shí)，所吸收的光子的能量只能等于兩能級(jí)間的能級(jí)差量只能等于兩能級(jí)間的能級(jí)差.原子電離時(shí)所吸收的光子原子電離時(shí)所吸收的光子的能量滿足的能量滿足EEEn.目錄目錄即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用1(2012高考江蘇卷高考江蘇卷)如圖所示是某原子的

8、能如圖所示是某原子的能級(jí)圖，級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光在下列該原子光譜的各選項(xiàng)波長(zhǎng)的光在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是正確的是()目錄目錄目錄目錄目錄目錄即時(shí)應(yīng)用即時(shí)應(yīng)用2氫原子輻射出一個(gè)光子后氫原子輻射出一個(gè)光子后()A電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大電子繞核旋轉(zhuǎn)半徑增大B電子的動(dòng)能增大電子的動(dòng)能增大C氫原子的電勢(shì)能增大氫原子的電勢(shì)能增大D原子的能級(jí)值增大原子的能級(jí)值增大解析：選解析：選B.放出光子后，原子能量減小，電子軌道半徑減小，放出光子后，原子能量減小，電子軌道半徑減小，速度增大，動(dòng)能增大

9、，而電勢(shì)能減小，故只有速度增大，動(dòng)能增大，而電勢(shì)能減小，故只有B正確正確目錄目錄考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動(dòng)講練互動(dòng)例例1考點(diǎn)考點(diǎn)1與玻爾理論有關(guān)的計(jì)算與玻爾理論有關(guān)的計(jì)算已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑已知?dú)湓踊鶓B(tài)的電子軌道半徑r10.531010m，基態(tài)的能級(jí)值為基態(tài)的能級(jí)值為E113.6eV.(1)求電子在求電子在n1的軌道上運(yùn)動(dòng)形成的等效電流的軌道上運(yùn)動(dòng)形成的等效電流(2)有一群氫原子處于量子數(shù)有一群氫原子處于量子數(shù)n3的激發(fā)態(tài)，畫一能級(jí)圖，在的激發(fā)態(tài)，畫一能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子能發(fā)出哪幾條光譜線(3)計(jì)算這幾條光譜線中最長(zhǎng)的波長(zhǎng)計(jì)算這幾

10、條光譜線中最長(zhǎng)的波長(zhǎng)目錄目錄目錄目錄【答案答案】(1)1.05103A(2)見解析見解析(3)6.58107m目錄目錄【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】(1)掌握原子躍遷的規(guī)律和特點(diǎn)是正確分析該掌握原子躍遷的規(guī)律和特點(diǎn)是正確分析該題目的關(guān)鍵題目的關(guān)鍵(2)在處理電子在原子核外繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的問題時(shí)，可認(rèn)為其做勻在處理電子在原子核外繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的問題時(shí)，可認(rèn)為其做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子一定需要向心力，而向心力只能來(lái)自于速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子一定需要向心力，而向心力只能來(lái)自于電子和原子核間的庫(kù)侖引力，據(jù)此可由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)列出電子和原子核間的庫(kù)侖引力，據(jù)此可由圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)列出相應(yīng)的方程，進(jìn)行求解相應(yīng)的方程，進(jìn)行求解目錄目錄考

11、點(diǎn)考點(diǎn)2有關(guān)氫原子能量的計(jì)算有關(guān)氫原子能量的計(jì)算氫原子基態(tài)能量氫原子基態(tài)能量E113.6eV，電子繞核做圓周運(yùn)，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑動(dòng)的半徑r10.531010m求氫原子處于求氫原子處于n4激發(fā)態(tài)時(shí)：激發(fā)態(tài)時(shí)：(1)原子系統(tǒng)具有的能量；原子系統(tǒng)具有的能量；(2)電子在電子在n4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能；(已知能量關(guān)系已知能量關(guān)系EnE1，半徑關(guān)系半徑關(guān)系rnn2r1，k9.0109Nm2/C2，e1.61019C)(3)若要使處于若要使處于n2的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁的氫原子電離，至少要用頻率多大的電磁波照射氫原子？波照射氫原子？(普朗克常量普朗克常量h6.63103

12、4Js)例例2目錄目錄【思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥】由玻爾的能級(jí)理論可求得由玻爾的能級(jí)理論可求得(1)，玻爾的原子模，玻爾的原子模型型(軌道理論軌道理論)和圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合可求得和圓周運(yùn)動(dòng)相結(jié)合可求得(2)，使原子電離與兩能，使原子電離與兩能級(jí)間的躍遷有所區(qū)別，不要將二者混淆，理解電離的實(shí)質(zhì)：級(jí)間的躍遷有所區(qū)別，不要將二者混淆，理解電離的實(shí)質(zhì)：電子獲得足夠能量從而脫離原子束縛電子獲得足夠能量從而脫離原子束縛目錄目錄目錄目錄【答案答案】見解析見解析【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】求解電子在某條軌道上的動(dòng)能時(shí)要將玻爾的求解電子在某條軌道上的動(dòng)能時(shí)要將玻爾的軌道理論與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力結(jié)合起來(lái)軌道理論與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力結(jié)合起來(lái)目錄目錄【范例范例】已知?dú)湓踊鶓B(tài)的能量是已知?dú)湓踊鶓B(tài)的能量是E1.一群處于一群處于n4能級(jí)的能級(jí)的氫原子自發(fā)躍遷，能釋放氫原子自發(fā)躍遷，能釋放6種光子，求其中頻率最小的光子的種光子，求其中頻率最小的光子的能量能量技法提煉技法提煉思維升華思維升華易錯(cuò)辨析易錯(cuò)辨析不明確玻爾模型中能級(jí)值的意義不明確玻爾模型中能級(jí)值的意義目錄目錄目錄目錄【真知灼見真知灼見】(1)氫原子核外電子處于無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的能量最氫原子核外電子處于無(wú)窮遠(yuǎn)處時(shí)的能量最高高(E0)，處于基態(tài)時(shí)能量最低為，處于基態(tài)時(shí)能量最低為E113.6eV，處于基態(tài)，處于基態(tài)的氫原子吸收光子后躍遷到能量較高的激發(fā)態(tài)，