【创新设计】2014-2015学年高二物理鲁科版选修3-5课件：第2章 原子结构 章末整合 (21张

第2章原子结构章末整合高中物理·选修3-5·鲁科版网络构建网络构建一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1．α粒子散射实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转．分类突破【例1】关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是()A．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，是α粒子受力平衡的结果B．绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，说明原子是“中空”的C．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得多的粒子在原子内分布空间很小D．极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大分类突破答案BC解析在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故C对，D错．分类突破分类突破二、对玻尔原子模型的理解1．氢原子的能级对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应的原子能量也不同．原子各能级的关系为En＝E1n2(n＝1,2,3…)对于氢原子而言，基态能级：E1＝－13.6eV2．氢原子的能级图如图1所示．分类突破图1(1)求电子在基态轨道上运动的动能；(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出的光谱线；(3)计算这几种光谱线中最短的波长．(静电力常量k＝9×109N·m2/C2，电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，真空中光速c＝3.0×108m/s)分类突破【例2】已知氢原子基态的电子轨道半径为r1＝0.528×10－10m，量子数为n的能级值为En＝－13.6n2eV.答案见解析分类突破解析(1)核外电子绕核做匀速圆周运动，库仑引力提供向心力，则ke2r21＝mv2r1，又知Ek＝12mv2，故电子在基态轨道上运动的动能为：Ek＝ke22r1＝9×109×1.6×10－1922×0.528×10－10J＝2.18×10－18J＝13.6eV.分类突破(2)当n＝1时，能级值为E1＝－13.612eV＝－13.6eV.当n＝2时，能级值为E2＝－13.622eV＝－3.4eV.当n＝3时，能级值为E3＝－13.632eV＝－1.51eV.能发出的光谱线分别为3→2,2→1,3→1共3种，能级图如图所示．分类突破(3)由E3向E1跃迁时发出的光子频率最大，波长最短．hν＝E3－E1，又知ν＝cλ，则有λ＝hcE3－E1＝6.63×10－34×3.0×108[－1.51－－13.6]×1.6×10－19m＝1.03×10－7m.针对训练1下列对玻尔原子理论的评价正确的是()A．玻尔原子理论成功解释了氢原子光谱规律，为量子力学的建立奠定了基础B．玻尔原子理论的成功之处是引入了量子概念C．玻尔原子理论的成功之处是它保留了经典理论中的一些观点D．玻尔原子理论与原子的核式结构是完全对立的答案AB分类突破解析玻尔原子理论成功解释了氢原子的发光问题，其成功之处是引入了量子化理论，局限是保留了经典理论中的一些观点，故A、B对，C错；它继承并发展了原子的核式结构观点，故D错．分类突破三、原子的能级跃迁与电离1．能级跃迁包括辐射跃迁和吸收跃迁，可表示如下：2．当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．分类突破高能级Em发射光子hν＝Em－En吸收光子hν＝Em－En低能级En3．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝Em－En)，均可能使原子发生能级跃迁．分类突破【例3】将氢原子电离，就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束缚而成为自由电子．(1)若要使n＝2激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的光照射该氢原子？(2)若用波长为200nm的紫外线照射处于n＝2激发态的氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多大？(电子电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，电子质量me＝9.1×10－31kg)答案(1)8.21×1014Hz(2)9.95×105m/s分类突破分类突破解析(1)n＝2时，E2＝－13.622eV＝－3.4eV所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞的轨道，n＝∞时，E∞＝0.所以，要使处于n＝2激发态的原子电离，电离能为ΔE＝E∞－E2＝3.4eVν＝ΔEh＝3.4×1.6×10－196.63×10－34Hz＝8.21×1014Hz分类突破(2)波长为200nm的紫外线一个光子所具有的能量E0＝hν＝6.63×10－34×3×108200×10－9J＝9.945×10－19J电离能ΔE＝3.4×1.6×10－19J＝5.44×10－19J由能量守恒hν－ΔE＝12mv2代入数值解得v＝9.95×105m/s针对训练2一个氢原子处于基态，用光子能量为15eV的光去照射该原子，问能否使氢原子电离？若能使之电离，则电子被电离后所具有的动能是多大？答案能1.4eV解析氢原子从基态n＝1处被完全电离至少吸收13.6eV的能量．所以15eV的光子能使之电离，由能量守恒可知，完全电离后还剩余动能Ek＝15eV－13.6eV＝1.4eV.分类突破再见