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氢原子光谱导学案

【教学目标】1.知道光谱、线状谱、连续谱、特征谱线的概念。

2.知道利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成。

3.了解玻尔原子模型及能级的概念。

4.理解原子发射和吸收光子频率与能级差的关系。

【知识要点1】1.光谱:用光栅或棱镜把光按________展开,获得光的________和强度分布的记录,即光谱。

2.有些光谱是一条条的亮线,把它们叫做________,这样的光谱叫做________谱,有的光谱看起来不是一条条分立的谱线,而是连在一起的光带,我们把它叫做________谱。

3.各种原子的发射光谱都是________谱,说明原子只发出几种________的光。

不同原子的亮线位置不同,说明不同原子的发光________是不一样的,因此这些亮线称为原子的________谱线。

4.每种原子都有自己的特征谱线,可以利用它来________物质和确定物质的________,这种方法称为光谱分析。

物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类:(1)发射光谱:物质直接发出的光通过分光后产生的光谱。

它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)。

①连续光谱:由连续分布的一切波长的光(单色光)组成的光谱。

炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。

如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都是连续光谱。

②明线光谱:只含有一些不连续的亮线的光谱。

它是由游离状态的原子发射的,因此也叫原子光谱。

稀薄气体或金属的蒸气的发射的光谱就是明线光谱。

实验证明,每种元素的原子都有一定特征的明线光谱。

(2)吸收光谱:高温物体发出的白光通过温度较低的物质时,某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱。

这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的。

【例1】对原子光谱,下列说法正确的是( )A.原子光谱是不连续的B.由于原子都是由原子核和电子组成的,所以各种原子的原子光谱是相同的C.各种原子的原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同D.分析物质发光的光谱,可以鉴别物质中含哪些元素【例2】.太阳的连续光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线。

产生这些暗线的原因是由于( )A.太阳表面大气层中缺少相应的元素B.太阳内部缺少相应的元素C.太阳表面大气层中存在着相应的元素D.太阳内部存在着相应的元素【知识要点2】1.由玻尔的原子理论可知,电子的轨道是________的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,________电磁辐射。

2.由玻尔的原子理论可知,原子的能量是量子化的。

这些量子化的能量值叫做________。

原子中这些具有确定能量的稳定状态,称为________。

3.基态和激发态:能量____________的状态叫做基态,________的状态叫做激发态。

4.按照玻尔的观点,当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En,m>n)时,会放出能量为________的光子,这个光子的能量由前后两个能级的________决定,即hν=________,这个式子称为频率条件,又称辐射条件。

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,________的光子的能量同样由频率条件决定。

5.当原子处于不同的状态时,电子在各处出现的概率是________的。

如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率,画出图来,就像云雾一样,可以形象地称做________。

6.玻尔原子理论的基本假设1).轨道量子化与定态假设的内容(1)轨道量子化:玻尔认为在库仑力的作用下,原子中的电子围绕原子核做圆周运动,服从经典力学规律,但是电子的轨道半径不是任意的,只有当半径的大小符合一定条件时,这样的轨道才是可能的,即电子的轨道是量子化的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁辐射。

(2)能量量子化:当电子在不同的轨道上运动时,原子处于不同的状态,原子在不同的状态中具有不同的能量,所以原子的能量也是量子化的。

这些量子化的能量值叫做能级。

(3)定态:原子具有确定能量的稳定状态,称为定态。

能量最低的状态叫做基态,其他的状态叫做激发态。

2).频率条件(1)电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En)时,会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量),这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即hν=Em-En(m>n)。

这个式子被称为频率条件,又称辐射条件。

(2)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,吸收的光子的能量同样由频率条件决定。

【典型例题】【例1】关于玻尔的原子模型理论,下面说法正确的是( )A.原子可以处于连续的能量状态中B.原子的能量状态不是连续的C.原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D.原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的【例3】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后,向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子,且ν1>ν2>ν3,则( )A.被氢原子吸收的光子的能量为hν1B.被氢原子吸收的光子的能量为hν2C.ν1=ν2+ν3D.hν1=hν2+hν3【例4】关于玻尔的原子模型,下列说法中正确的是( )A.它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B.它发展了卢瑟福的核式结构学说C.它完全抛弃了经典的电磁理论D.它引入了普朗克的量子理论能级跃迁的规律及理解1.玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做变速运动,但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率2.一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁至另一半径为r b的轨道,已知r a>r b,则在此过程中()A.原子发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要吸收某一频率的光子D.原子要辐射某一频率的光子3.氢原子处于量子数n=3的状态时,要使它的核外电子成为自由电子,吸收的光子能量应是() A.13.6 eV B.3.5 eVC.1.51 eV D.0.54 eV4.一群氢原子处于同一较高的激发态,它们在向较低激发态或基态跃迁的过程中() A.可能吸收一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条暗线B.可能发出一系列频率不同的光子,形成光谱中的若干条明线C.可能吸收频率一定的光子,形成光谱中的一条暗线D.可能发出频率一定的光子,形成光谱中的一条明线5.用紫外线照射一些物质时,会发生荧光效应,即物质发出可见光。

这些物质中的原子先后发生两次跃迁,其能量变化分别为ΔE1和ΔE2。

下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是() A.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且|ΔE1|<|ΔE2|B.先向高能级跃迁,再向低能级跃迁,且|ΔE1|>|ΔE2|C.两次均向高能级跃迁,且|ΔE1|>|ΔE2|D.两次均向低能级跃迁,且|ΔE1|<|ΔE2|6.[20XX年重庆理综]氢原子部分能级的示意图如图13-1所示。

不同色光的光子能量如下表所示。

处于某激发态的氢原子,发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条,其颜色分别为() A.红、蓝-靛B.黄、绿C.红、紫D.蓝-靛、紫7.氢原子的能级如图13-2所示,已知可见光的光子能量范围约为1.62eV—3.11 eV,下列说法错误的是()A.处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线,并发生电离B.大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时,发出的光具有显著的热效应C.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出6种不同频率的光D.大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时,可能发出3种不同频率的可见光8.用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子,则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁说法正确的是()A.电子能跃迁到n=2的能级上去B.电子能跃迁到n=3的能级上去C.电子能跃迁到n=4的能级上去D.电子不能跃迁到其他能级上去9.氦原子被电离一个核外电子,形成类氢结构的氦离子。

已知基态的氦离子能量为E1=-54.4 eV,氦离子能级的示意图如图13-3所示。

在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.40.8 eVB.43.2 eVC.51.0 eVD.54.4 eV10.如图13-4所示,画出了氢原子的4个能级,并注明了相应的能量E。

处在n=4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时,能够发出若干种不同频率的光波。

已知金属钾的逸出功为2.22 eV。

在这些光波中,能够从金属钾的表面打出的光电子总共有()A.二种B.三种C.四种D.五种11.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子,观测到了一定数目的光谱线。

调高电子能量再次进行观测,发现光谱线的数目比原来增加了5条。

用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n 之差,E表示调高后电子的能量。

根据氢原子的能级图(如图18-4-4所示)可以判断,Δn和E的可能值为( )A.Δn=1, 13.22 eV<E<13.32 eVB.Δn=2, 13.22 eV<E<13.32 eVC.Δn=1, 12.75 eV<E<13.06 eVD.Δn=2, 12.75 eV<E<13.06 eV。

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