同步備課套餐之物理人教浙江專3-5講義：第18章原子結(jié)構(gòu) 3

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精3氫原子光譜知識內(nèi)容考試要求必考加試氫原子光譜b課時要求1。知道線狀譜和連續(xù)譜的概念。2。知道每種原子都有自己的特征譜線.3.了解氫原子光譜的實驗規(guī)律.4。了解盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型及經(jīng)典電磁理論在解釋原子光譜時的困難.一、光譜和光譜分析[導(dǎo)學(xué)探究]1。根據(jù)經(jīng)典的電磁理論，原子的光譜是怎樣的？而實際看到的原子的光譜是怎樣的?答案根據(jù)經(jīng)典電磁理論,原子可以輻射各種頻率的光，即原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的，而實際上看到的原子的光譜總是分立的線狀譜．2．為什么用棱鏡可以把各種顏色的光展開?我們記錄光譜有什么樣的意義？答案不同顏色的光在棱鏡中的折射率不同，因此經(jīng)過棱鏡后的偏折程度也不同．光譜分析的意義：①應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素．②光譜分析對鑒別化學(xué)元素有著重大的意義，許多化學(xué)元素，如銫、銣、鉈、銦、鎵等,都是在實驗室里通過光譜分析發(fā)現(xiàn)的．③天文學(xué)家將光譜分析應(yīng)用于恒星,證明了宇宙中物質(zhì)構(gòu)成的統(tǒng)一性．[知識梳理］1．定義：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄．2．分類(1）線狀譜：光譜是一條條的亮線．(2）連續(xù)譜:光譜是連在一起的光帶．3．特征譜線：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光，不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率不一樣,光譜中的亮線稱為原子的特征譜線．4．應(yīng)用：利用原子的特征譜線，可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達到10－10g時就可以被檢測到．［即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．(1)各種原子的發(fā)射光譜都是連續(xù)譜．（×）（2）不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的．（√）（3)線狀譜和連續(xù)譜都可以用來鑒別物質(zhì)．（×)二、氫原子光譜的實驗規(guī)律［導(dǎo)學(xué)探究］如圖1所示為氫原子的光譜．圖11．仔細觀察，氫原子光譜具有什么特點？答案從右至左,相鄰譜線間的距離越來越?。?．閱讀課本，指出氫原子光譜的譜線波長具有什么規(guī)律?答案可見光區(qū)域的四條譜線的波長滿足巴耳末公式：eq\f（1，λ)＝R（eq\f(1，22）－eq\f（1，n2）），n＝3，4,5，…[知識梳理］1．氫原子光譜的特點：在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性．2．巴耳末公式(1)巴耳末對氫原子光譜的譜線進行研究得到了下面的公式：eq\f（1,λ）＝R(eq\f(1,22）－eq\f（1，n2))（n＝3,4，5,…）,該公式稱為巴耳末公式．式中R叫做里德伯常量，實驗值為R＝1.10×107m－1.（2)巴耳末公式說明氫原子光譜的波長只能取分立值,不能取連續(xù)值．巴耳末公式以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長的分立特征．3．其他譜線：除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式．[即學(xué)即用]判斷下列說法的正誤．（1）光是由原子核內(nèi)部的電子運動產(chǎn)生的，光譜研究是探索原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一條重要途徑．(×）(2)稀薄氣體的分子在強電場的作用下會電離，使氣體變成導(dǎo)體．(√）（3)巴耳末公式中的n既可以取整數(shù)也可以取小數(shù)．(×）三、經(jīng)典理論的困難［導(dǎo)學(xué)探究]盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)很好地解釋了α粒子散射實驗,核外的電子繞核高速旋轉(zhuǎn),這個結(jié)構(gòu)和經(jīng)典的電磁理論有什么矛盾？答案核外電子被庫侖力吸引→電子以很大速度繞核運動(繞核運動的加速度不為零）→電磁場周期性變化→向外輻射電磁波（繞核運動的能量以電磁波的形式輻射出去)→能量減少→電子繞核運動的軌道半徑減小→電子做螺旋線運動，最后落入原子核中，但是實際上原子是穩(wěn)定的,并沒有原子核外的電子落入原子核內(nèi)．所以，經(jīng)典的電磁理論不能解釋原子核外的電子的運動情況和原子的穩(wěn)定性．[知識梳理］1．核式結(jié)構(gòu)模型的成就：正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實驗．2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征.一、光譜和光譜分析1．光譜的分類光譜eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(發(fā)射光譜\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（連續(xù)光譜,線狀光譜)),吸收光譜))2．幾種光譜的比較比較光譜產(chǎn)生條件光譜形式及應(yīng)用線狀光譜稀薄氣體發(fā)光形成的光譜一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同（又叫特征光譜），可用于光譜分析連續(xù)光譜熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的連續(xù)分布，一切波長的光都有吸收光譜熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的用分光鏡觀察時，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對應(yīng))，可用于光譜分析3.太陽光譜（1）太陽光譜的特點：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜．(2)對太陽光譜的解釋:陽光中含有各種顏色的光，但當陽光透過太陽的高層大氣射向地球時，太陽高層大氣中含有的元素會吸收它自己特征譜線的光,然后再向四面八方發(fā)射出去，到達地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了明亮背景下的暗線．4．光譜分析（1)優(yōu)點：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達10－10g.（2)應(yīng)用：a.發(fā)現(xiàn)新元素；b.鑒別物體的物質(zhì)成分．（3)用于光譜分析的光譜：線狀光譜和吸收光譜．例1（多選)對原子光譜，下列說法正確的是(）A．原子光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜,可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素答案ACD解析原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯，C對;據(jù)各種原子的特征譜線進行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成,D正確．例2（多選）下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法中,正確的是(）A．太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B．煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜C．進行光譜分析時，可以用線狀譜，不能用連續(xù)光譜D．我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分答案BC解析太陽光譜中的暗線是太陽發(fā)出的連續(xù)譜經(jīng)過太陽大氣層時產(chǎn)生的吸收光譜，是太陽發(fā)出的光譜被太陽大氣層中存在的對應(yīng)元素吸收所致，白熾燈發(fā)出的是連續(xù)譜,選項A錯誤;月球本身不會發(fā)光，靠反射太陽光才能使我們看到它，所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分,選項D錯誤；用于光譜分析的只能是線狀譜或吸收光譜，連續(xù)譜是不能用來進行光譜分析的，所以選項C正確；煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜，選項B正確．二、氫原子光譜的實驗規(guī)律例3下列對氫原子光譜實驗規(guī)律的認識中，正確的是（)A．因為氫原子核外只有一個電子,所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長的光B．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線C．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D．氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強弱有關(guān)答案B解析氫原子光譜是線狀譜，波長是一系列不連續(xù)的、分立的特征譜線，并不是只含有一種波長的光，也不是亮度不連續(xù)的譜線，B對,A、C錯；氫原子光譜是氫原子的特征譜線，與放電管的放電強弱無關(guān)，D錯．例4（多選）巴耳末通過對氫原子光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式eq\f(1，λ)＝R（eq\f（1,22)－eq\f（1,n2)），n＝3，4,5，…,對此，下列說法正確的是()A．巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C．巴耳末依據(jù)氫原子光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式D．巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性,其波長的分立值并不是人為規(guī)定的答案CD1．(多選）關(guān)于光譜，下列說法中正確的是()A．熾熱的液體發(fā)射連續(xù)譜B．線狀譜和吸收光譜都可以對物質(zhì)進行光譜分析C．太陽光譜中的暗線，說明太陽中缺少與這些暗線相對應(yīng)的元素D．發(fā)射光譜一定是連續(xù)譜答案AB解析熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜，故A正確;線狀譜和吸收光譜都可以用來進行光譜分析，B正確；太陽光譜中的暗線說明太陽大氣中含有與這些暗線相對應(yīng)的元素，C錯誤；發(fā)射光譜有連續(xù)譜和線狀譜，D錯誤．2．（多選)下列光譜中屬于原子光譜的是()A．太陽光譜B．放電管中稀薄汞蒸氣產(chǎn)生的光譜C．白熾燈的光譜D．酒精燈中燃燒的鈉蒸氣所產(chǎn)生的光譜答案BD3．（多選)下列關(guān)于巴耳末公式eq\f（1，λ）＝Req\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f(1,22)－\f（1,n2))）的理解，正確的是（)A．此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時發(fā)現(xiàn)的B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜D．公式不僅適用于氫原子光譜的分析，還適用于其他原子光譜的分析答案AC解析巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發(fā)現(xiàn)的,故A選項正確；公式中的n只能取大于或等于3的整數(shù)值,故氫原子光譜是線狀譜，B選項錯誤,C選項正確；巴耳末公式只適用于氫原子光譜的分析，不適用于其他原子光譜的分析，D選項錯誤．1．關(guān)于光譜，下列說法正確的是（)A．一切光源發(fā)出的光譜都是連續(xù)譜B．一切光源發(fā)出的光譜都是線狀譜C．稀薄氣體發(fā)光形成的光譜是線狀譜D．白光通過鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是線狀譜答案C解析由于物質(zhì)發(fā)光的條件不同，得到的光譜不同,故A、B錯誤；稀薄氣體發(fā)光形成的光譜為線狀譜，C正確；白光通過鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是吸收光譜，D錯誤．2．下列關(guān)于光譜的說法正確的是（）A．熾熱固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)譜B．對月光作光譜分析可以確定月亮的化學(xué)組成C．氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生線狀譜D．甲物質(zhì)發(fā)出的光通過低溫的乙物質(zhì)蒸氣可得到甲物質(zhì)的吸收光譜答案A3．太陽光譜中有許多暗線，它們對應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于（）A．太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C．太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素D．太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素答案C解析太陽光譜中的暗線是由于太陽發(fā)出的連續(xù)譜通過太陽表面大氣層時某些光被吸收造成的，因此，太陽光譜中的暗線是由于太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素，故C正確，A、B、D均錯誤．4．（多選)關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是()A．發(fā)射光譜包括連續(xù)譜和線狀譜B．太陽光譜是連續(xù)譜,氫光譜是線狀譜C．只有線狀譜可用作光譜分析D．光譜分析幫助人們發(fā)現(xiàn)了許多新元素答案AD解析光譜分為發(fā)射光譜和吸收光譜,發(fā)射光譜分為連續(xù)譜和線狀譜，A正確；太陽光譜是吸收光譜，B錯誤；線狀譜和吸收光譜都可用作光譜分析，C錯誤；光譜分析可以精確分析物質(zhì)中所含元素，并能幫助人們發(fā)現(xiàn)新元素,D正確．5．利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關(guān)于光譜分析，下列說法正確的是()A．利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B．利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C．高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D．同一種物質(zhì)的線狀譜與吸收光譜上的暗線由于光譜的不同，它們沒有關(guān)系答案B解析由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光,與其組成成分無關(guān)，故A項錯誤；某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān),通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質(zhì)的組成成分,B項正確；高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線由所經(jīng)過的物質(zhì)決定，C項錯誤；某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光，當光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光，因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應(yīng)，D項錯誤．6．(多選）要得到鈉元素的特征譜線,下列做法正確的是（)A．使固體鈉在空氣中燃燒B．將固體鈉高溫加熱成稀薄鈉蒸氣C．使熾熱固體發(fā)出的白光通過低溫鈉蒸氣D．使熾熱固體發(fā)出的白光通過高溫鈉蒸氣答案BC解析熾熱固體發(fā)出的是連續(xù)譜，燃燒固體鈉不能得到特征譜線，A錯誤;稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜，B正確；強烈的白光通過低溫鈉蒸氣時,某些波長的光被吸收產(chǎn)生鈉的吸收光譜，C正確，D錯誤．7．（多選）關(guān)于經(jīng)典電磁理論與氫原子光譜之間的關(guān)系,下列說法正確的是（）A．經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性B．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C．根據(jù)經(jīng)典電磁理論,原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的D．氫原子光譜徹底否定了經(jīng)典電磁理論答案BC解析根據(jù)經(jīng)典電磁理論：電子繞原子核轉(zhuǎn)動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上,原子不應(yīng)該是穩(wěn)定的，并且發(fā)射的光譜應(yīng)該是連續(xù)的．氫原子光譜并沒有完全否定經(jīng)典電磁理論,而是引入了新的概念．故正確答案為B、C。8．下列對于巴耳末公式的說法正確的是（)A．所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應(yīng)B．巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中可見光部分的光的波長C．巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光中一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光D．巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長答案C解析巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中一個線系的波長，不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長，也不能描述其他原子的發(fā)光，A、D錯誤；巴耳末公式是由當時已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的,但它適用于整個巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光,B錯誤，C正確．9．氫原子光譜的巴耳末系中波長最長的光波的光子能量為E1,其次為E2，則eq\f(E1,E2）為（