高二4 原子结构教师

1原子结构之谜一、知识点总结1、1858年德国科学家普吕克尔发现了阴极射线：在一个被抽成真空的玻璃管两端加上高电压，这时阴极会发出一种射线，使正对阴极的玻璃管壁上出现绿色的荧光，这种期奇妙的射线被称为阴极射线。2、汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了电子，揭示了原子内部有着更深层次的结构，打破来传统的“原子不可分”的观念。3、探究阴极射线进行试验实验结果实验结论测定阴极射线的电荷阴极射线由带负电的微粒组成该粒子的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，确认电子的存在，电子是原子的组成成分，带负电测定阴极射线粒子的荷质比荷质比大约比氢离子的荷质比大2000倍从不同的物质中都能击出这种带点粒子发现它是构成各种物体的共同成分直接测量粒子的电荷大小电荷与氢离子的电荷基本相等阴极射线的带负电粒子实际就是电子，阴极射线的本质是高速电子流。4、原子结构的认识过程（1）汤姆生首先提出葡萄干布丁模型（2）粒子散射实验实验现象分析推理类比（行星模型）1．绝大多数粒子不偏转原子内部绝大部分是“空”的原子核式结构2．少数粒子发生较大偏转原子内部有“核”存在3．极少数粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°（被弹回）1.作用力很大（电量集中）2.质量很大（质量集中）（3）1911年，卢瑟福提出原子的核式结构的模型：原子的中心有一个带有正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转。原子核的质量几乎集中了原子的全部质量，但它的半径却非常小，仅相当于原子半径的万分之一。5、对模型的理解：模型不是真实情况（实物）的精确复制品，建立模型的过程中，往往是忽略一些次要的因素，留下一些能够反映原物本是的主要因素。6、原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱。是了解原子性质的最重要的直接证据。原子光谱是分立的亮线，是不连续的。每种原子都有自己特定的原子光谱。不同的原子，其原子光谱均不相同，故原子光谱被称为原子的“指纹”。我们通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成，发现新元素。注意：用分光镜观察氢原子光谱，要尽量缩短时间以延长光谱管的寿命。7、氢原子光谱在可见光区有四条分立的谱线。可见氢原子受激发只能发出几种特定频率的光。四条谱线的波长满足巴尔末公式：221211nR，n=3，4，5，6…R为里德伯常量。符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系。8、广义巴尔末公式：22111nmR，其中m和n均为正整数，且n＞m2或者)()(1nTmT，式中2)(mRmT，2)(nRnT称为光谱项谱线波长的倒数可以表示为两光谱项之差。谱线波长取决于两光谱项之差。9、能级的猜想：氢气放电的过程中，向外辐射出光（能量），氢原子的能量也在减少，因为氢原子光谱是分立的，能量不是连续减少的，因此我们猜想原子内部的能量也是不连续的。能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级。跃迁：原子从一个能级变化到另外一个能级的过程叫做跃迁。处于高能级的原子会自发地向低能级跃迁，并辐射出光子。辐射出光子的能量为nmEEhv式中mE和nE分别为原子跃迁前后的能级。反之，原子吸收了特定频率的光子或者通过其他途径获得能量时便可以从低能级向高能级跃迁，也满足上式。由上面分析可知，原子辐射或者吸收光子的频率取决于两能级之差。10、丹麦物理学家波尔推导出氢原子的能级公式：2nRhcEn，n=1，2，3…式中R为里德伯常量，c为光速，n为正整数。式子表明：氢原子的能量是不连续的，是量子化的，只能取一些定值，因此n也被称为能量量子数。11、氢原子的能级示意图基态：正常状态下，氢原子处于最低的能级1E（n=1），这个最低能级对应的状态称为基态，氢原子在基态的能量为-13.6eV。激发态：电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级2E，3E…上，这些能解对于的状态称为激发态。处于激发态的氢原子是不稳定的，它会自发向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射，这就是氢原子发光现象。辐射出的光子的能量等于两能级的能量差：nmEEhv。能级间跃迁产生不连续的线谱。二、巩固练习1、氢原子分能级示意图如上图所示，不同色光的光子能量如下表所示。色光赤橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围（eV）1.61~2.002.00~2.072.07~2.142.14~2.532.53~2.762.76~3.10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）A．红、蓝靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝靛、紫2、卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是（A）（A）粒子的散射实验（B）对阴极射线的研究（C）天然放射性现象的发现（D）质子的发现3、已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截止频率为145.53103Hz，普朗克常量h=sJ。请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板，能否发生光电效应。（答案：不能）4、能量为Ei的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子，这一能Ei称为氢的电离能。现用一频率为v的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_________（用光子频率v、电子质量m、氢原子的电离能iE和普朗克常量h表示）。mEhvi)(25、卢瑟福利用粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是D6、氢原子的部分能级如图所示。已知可见光的光子能量在1.62eV到3.11eV之间。由此可推知,氢原子（AD）A.从高能级向n=1能级跃迁时了出的光的波长比可见光的短B.从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光C.从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高D.从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光7、氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1=0.6328µm，λ2=3.39µm，已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE1=1.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用ΔE2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则ΔE2的近似值为（D）A．10.50eVB．0.98eVC．0.53eVD．0.36eV8、1991年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了（选填“大”或“小”）角度散射现象，提出了原子的核式结构模型。若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为m/s。（质子和中子的质量均为1.67×1027kg，1MeV=1×106eV）答案：3A．大，6.9×1069、有关氢原子光谱的说法正确的是（BC）A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关10、在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末线系。若一群氢原于自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多可发出____________条不同频率的谱线。答案：611、(1)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有．346.63104(2)场强为E、方向竖直向上的匀强电场中有两小球A、B，它们的质量分别为m１、m２，电量分别为q１、q２．A、B两球由静止释放，重力加速度为g，则小球A和Ｂ组成的系统动量守恒应满足的关系式为．答案：（1）AB（2）E(q1+q2)=(m1+m2)g12、下列说法正确的是（D）A．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应B．汤姆生发现电子，表明原子具有核式结构C．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，是因为该束光的波长太短D．按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量增加13、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。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n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可以判断，△n和E的可能值为（AD）A．△n＝1，13.22eV＜E＜13.32eVB．△n＝2，13.22eV＜E＜13.32eVC．△n＝1，12.75eV＜E＜13.06eVD．△n＝2，12.72eV＜E＜13.06eV14、氢原子的能级如图所示，已知可见的光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是（D）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是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15、图中画出了氢原子的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2.22eV。在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有（C）A．二种B．三种C．四种D．五种16、处于n＝4能级的大量氢原子，向低能级跃迁的过程中，只有一种光子照射某金属时不能产生光电效应，则此光子为(C)A．从n＝3能级跃迁到基态发出的光子B．从n＝2能级跃迁到基态发出的光子C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级发出的光子D．从n＝4能级跃迁到n＝2能级发出的光子17、光电效应实验中，下列表述正确的是CDA.光照时间越长光电流越大B.入射光足够强就可以有光电流C.遏止电压与入射光的频率有关D.入射光频率大于极限频率才能产生光电子18、按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核较远，氢原子的能量（选填“越大”或“越小”）.已知氢原子的基态能量为E1(E1＜0)电子质量为m,基态氢原子中的电子吸收一频率为v的光子被电离后，电子速度大小为（普朗克常量为h）。19、已知氢原子的基态能量为E，激发态能量21/nEEn，其中n=2,3…。用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为：（C）－0.54－13.6－3.40－1.50－0.85－0.38－0.281234567nE/e5A、143hcEB、12hcEC、14hcED.19hcE20、在光电效应试验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为______。若用波长为λ（λλ0）单色光做实验，则其截止电压为______。已知电子的电荷量，真空中的光速和布朗克常量分别为e，c和h。（0chw逸00ehcU截止）21、（2011上海）一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属产生光电效应的措施是（B）A、改用频率更小的紫外线照射B、改用X射线照射C、改用强度更大的原紫外线照射(D)延长原紫外线的照射时间