(課改地區(qū)專(zhuān)用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 3.2 原子結(jié)構(gòu) 3.2.4 玻爾的原子模型學(xué)案 新人教版.doc
《(課改地區(qū)專(zhuān)用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 3.2 原子結(jié)構(gòu) 3.2.4 玻爾的原子模型學(xué)案 新人教版.doc》由會(huì)員分享,可在線(xiàn)閱讀,更多相關(guān)《(課改地區(qū)專(zhuān)用)2018-2019學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 3.2 原子結(jié)構(gòu) 3.2.4 玻爾的原子模型學(xué)案 新人教版.doc(11頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
3.2.4 玻爾的原子模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心提煉 1.知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容。 2.了解能級(jí)、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念。 3.能用玻爾原子理論簡(jiǎn)單解釋氫原子模型。 4.了解玻爾模型的不足之處及其原因。 1個(gè)模型——玻爾的原子模型 1個(gè)應(yīng)用——玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 一、玻爾原子理論的基本假設(shè) 1.軌道量子化 (1)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)。 (2)電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的,也就是說(shuō)電子的軌道是B(A.連續(xù)變化 B.量子化)的。 (3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的,不產(chǎn)生電磁輻射。 2.定態(tài) (1)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí),原子處于不同的狀態(tài),原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量,即原子的能量是量子化的,這些量子化的能量值叫作能級(jí)。 (2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài),稱(chēng)為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài),其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。 3.躍遷:當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為En,m>n)時(shí),會(huì)放出能量為hν的光子,這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定,即hν=Em-En,該式被稱(chēng)為頻率條件,又稱(chēng)輻射條件。反之,當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài),吸收的光子能量同樣由頻率條件決定。 思考判斷 (1)玻爾認(rèn)為電子運(yùn)行軌道半徑是任意的,就像人造地球衛(wèi)星,能量大一些,軌道半徑就會(huì)大點(diǎn)。( ) (2)玻爾認(rèn)為原子的能量是量子化的,不能連續(xù)取值。( ) (3)當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí),會(huì)放出任意能量的光子。( ) 答案 (1) (2)√ (3) 二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 1.氫原子的能級(jí)圖(如圖1) 圖1 2.解釋巴耳末公式 (1)按照玻爾理論,原子從高能級(jí)(如從E3)躍遷到低能級(jí)(如到E2)時(shí)輻射的光子的能量為hν=E3-E2。 (2)巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級(jí)躍遷之前和之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2。并且理論上的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的里德伯常量符合得很好。 3.解釋氣體導(dǎo)電發(fā)光:通常情況下,原子處于基態(tài),基態(tài)是最穩(wěn)定的,原子受到電子的撞擊,有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的,會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷,放出光子,最終回到基態(tài)。 4.解釋氫原子光譜的不連續(xù)性:原子從較高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后兩能級(jí)差,由于原子的能級(jí)是分立的,所以放出的光子的能量也是分立的,因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線(xiàn)。 5.解釋不同原子具有不同的特征譜線(xiàn):不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu),能級(jí)各不相同,因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同。 思考判斷 (1)玻爾理論能很好地解釋氫原子的巴耳末線(xiàn)系。( ) (2)處于基態(tài)的原子是不穩(wěn)定的,會(huì)自發(fā)地向其他能級(jí)躍遷,放出光子。( ) (3)不同的原子具有相同的能級(jí),原子躍遷時(shí)輻射的光子頻率是相同的。( ) 答案 (1)√ (2) (3) 三、玻爾理論的局限性 1.玻爾理論的成功之處:玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域,提出了定態(tài)和躍遷的概念,成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。 2.玻爾理論的局限性:保留了經(jīng)典粒子的觀念,仍然把電子的運(yùn)動(dòng)看作經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)。 3.電子云:原子中電子的坐標(biāo)沒(méi)有確定的值,我們只能說(shuō)某時(shí)刻電子在某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少,如果用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率,畫(huà)出圖來(lái)就像云霧一樣,故稱(chēng)電子云。 思考判斷 (1)玻爾第一次提出了量子化的觀念。( ) (2)玻爾的原子理論模型可以很好地解釋氦原子的光譜現(xiàn)象。( ) (3)電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)并不是具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。( ) 答案 (1) (2) (3)√ 玻爾原子理論的基本假設(shè) [要點(diǎn)歸納] 1.軌道量子化 (1)軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值。 (2)氫原子中電子軌道的最小半徑為r1=0.053 nm,其余軌道半徑滿(mǎn)足rn=n2r1,式中n稱(chēng)為量子數(shù),對(duì)應(yīng)不同的軌道,只能取正整數(shù)。 2.能量量子化 (1)不同軌道對(duì)應(yīng)不同的狀態(tài),在這些狀態(tài)中,盡管電子做變速運(yùn)動(dòng),卻不輻射能量,因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的,原子在不同狀態(tài)有不同的能量,所以原子的能量也是量子化的。 (2)基態(tài):電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)的能量狀態(tài),基態(tài)能量E1=-13.6 eV。 (3)激發(fā)態(tài):電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量狀態(tài),其能量值En=E1(E1=-13.6 eV,n=1,2,3,…) 3.躍遷與頻率條件 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí),它輻射或吸收一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定,即高能級(jí)Em低能級(jí)En。 [精典示例] [例1] (多選)玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有( ) A.原子處于稱(chēng)為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí),雖然電子做加速運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量 B.原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的 C.電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí),輻射或吸收一定頻率的光子 D.電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率 審題指導(dǎo) 解答本題應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)玻爾原子模型的軌道量子化假設(shè)。 (2)能量量子化假設(shè)。 (3)躍遷理論。 解析 選項(xiàng)A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來(lái)的假設(shè),其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級(jí)躍遷學(xué)說(shuō)的提出,也就是“量子化”的概念。原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的圓軌道相對(duì)應(yīng),電子躍遷時(shí)輻射光子的頻率由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定,即hν=Em-En,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤,A、B、C正確。 答案 ABC [針對(duì)訓(xùn)練1] (多選)按照玻爾原子理論,下列表述正確的是( ) A.核外電子運(yùn)動(dòng)軌道半徑可取任意值 B.氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn),氫原子的能量越大 C.電子躍遷時(shí),輻射或吸收光子的能量由能級(jí)的能量差決定,即hν=Em-En(m>n) D.氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程,可能輻射能量,也可能吸收能量 解析 根據(jù)玻爾理論,核外電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑是確定的值,而不是任意值,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;氫原子中的電子離原子核越遠(yuǎn),能級(jí)越高,能量越大,選項(xiàng)B正確;由躍遷規(guī)律可知選項(xiàng)C正確;氫原子從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷的過(guò)程中,應(yīng)輻射能量,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 答案 BC 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋和波爾模型的局限性 [要點(diǎn)歸納] 1.對(duì)能級(jí)圖的理解 由En=知,量子數(shù)越大,能級(jí)差越小,能級(jí)橫線(xiàn)間的距離越小。n=1是原子的基態(tài),n―→∞是原子電離時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。 2.躍遷過(guò)程中吸收或輻射光子的頻率和波長(zhǎng)滿(mǎn)足hν=|Em-En|,h=|Em-En|。 3.大量處于n激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),最多可輻射種不同頻率的光,一個(gè)處于激發(fā)態(tài)的氫原子向基態(tài)躍遷時(shí),最多可輻射(n-1)種頻率的光子。 4.玻爾原子模型的局限性 (1)保留了經(jīng)典理論,把電子的運(yùn)動(dòng)看作經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)。 (2)沒(méi)有認(rèn)識(shí)到電子的波粒二象性,即電子出現(xiàn)的位置是一種幾率情況。 [精典示例] [例2] 用頻率為ν0的光照射大量處于基態(tài)的氫原子,在所發(fā)射的光譜中僅能觀測(cè)到頻率分別為ν3、ν2、ν1的三條譜線(xiàn),且ν3>ν2>ν1,則( ) A.ν0<ν1 B.ν3=ν2+ν1 C.ν0=ν1+ν2+ν3 D.=+ 審題指導(dǎo) (1)根據(jù)光譜線(xiàn)條數(shù)確定氫原子受激發(fā)所達(dá)到的最高能級(jí)。 (2)判斷所有可能的躍遷。 解析 大量氫原子躍遷時(shí)只有三個(gè)頻率的光譜,這說(shuō)明是從n=3能級(jí)向低能級(jí)躍遷,根據(jù)能量守恒有,hν3=hν2+hν1,解得ν3=ν2+ν1,選項(xiàng)B正確。 答案 B [針對(duì)訓(xùn)練2] 氫原子的四個(gè)能級(jí),其中E1為基態(tài)。若大量的氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2,大量的氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖2 A.原子A可能輻射出3種頻率的光子 B.原子B可能輻射出3種頻率的光子 C.原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4 D.原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷到能級(jí)E4 解析 氫原子從激發(fā)態(tài)n躍遷到基態(tài)過(guò)程中可發(fā)出的光子種數(shù)為,則原子A只能發(fā)出一種光子,原子B能發(fā)出3種光子,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;又由玻爾理論知,氫原子躍遷到高能級(jí)時(shí),只能吸收特定頻率的光子,則選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案 B 1.根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型,原子中電子繞核運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道半徑( ) A.可以取任意值 B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值 C.可以取不連續(xù)的任意值 D.是一些不連續(xù)的特定值 解析 按玻爾的原子理論:原子的能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)著電子不同的運(yùn)動(dòng)軌道,由于原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的,則其核外電子的可能軌道是分立的,且是特定的,故上述選項(xiàng)只有選項(xiàng)D正確。 答案 D 2.(多選)如圖3所示為氫原子的能級(jí)圖,A、B、C分別表示電子在三種不同能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子,則下列判斷中正確的是( ) 圖3 A.能量和頻率最大、波長(zhǎng)最短的是B光子 B.能量和頻率最小、波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是C光子 C.頻率關(guān)系為νB>νA>νC,所以B的粒子性最強(qiáng) D.波長(zhǎng)關(guān)系為λB>λA>λC 解析 從圖中可以看出電子在三種不同能級(jí)躍遷時(shí),能級(jí)差由大到小依次是B、A、C,所以B光子的能量和頻率最大,波長(zhǎng)最短;能量和頻率最小、波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是C光子,所以頻率關(guān)系式νB>νA>νC,波長(zhǎng)關(guān)系是λB<λA<λC,所以B光子的粒子性最強(qiáng),故選項(xiàng)A、B、C正確,D錯(cuò)誤。 答案 ABC 3.(多選)用光子能量為E的光束照射容器中的氫氣,氫原子吸收光子后,能發(fā)射頻率為ν1、ν2、ν3的三種光子,且ν1<ν2<ν3。入射光束中光子的能量應(yīng)是( ) A.hν3 B.h(ν1+ν2) C.h(ν2+ν3) D.h(ν1+ν2+ν3) 解析 氫原子吸收光子后發(fā)射三種頻率的光,可知?dú)湓佑苫鶓B(tài)躍遷到了第三能級(jí),能級(jí)躍遷如圖所示,由圖可知該氫原子吸收的能量為hν3或h(ν1+ν2)。 答案 AB 4.氫原子處于基態(tài)時(shí),原子能量E1=-13.6 eV,普朗克常量取h=6.610-34 Js。 (1)處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子,至少要吸收多大能量的光子才能電離? (2)今有一群處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子,最多可以輻射幾種不同頻率的光子?其中最小的頻率是多少?(結(jié)果保留2位有效數(shù)字) 解析 (1)E2=E1=-3.4 eV 則處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子,至少要吸收3.4 eV能量的光子才能電離。 (2)根據(jù)C=6知,一群處于n=4激發(fā)態(tài)的氫原子最多能輻射出的光子種類(lèi)為6種。 n=4―→n=3時(shí),光子頻率最小為νmin,則E4-E3=hνmin,代入數(shù)據(jù),解得νmin=1.61014 Hz。 答案 (1)3.4 eV (2)6種 1.61014 Hz 1.處于n=3能級(jí)的大量氫原子,向低能級(jí)躍遷時(shí),輻射光的頻率有( ) A.1種 B.2種 C.3種 D.4種 解析 一群處于n=3能級(jí)上的氫原子躍遷時(shí),輻射光的頻率有N=C==3種,選項(xiàng)C正確。 答案 C 2.一個(gè)氫原子從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí),該氫原子 ( ) A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量減少 C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量減少 解析 氫原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),放出光子,能量減少,故選項(xiàng)B正確,A、C、D錯(cuò)誤。 答案 B 3.氫原子的能級(jí)圖如圖1所示,已知可見(jiàn)光的光子能量范圍約為1.62~3.11 eV。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) 圖1 A.處于n=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線(xiàn),并發(fā)生電離 B.大量氫原子從高能級(jí)向n=3能級(jí)躍遷時(shí),發(fā)出的光具有顯著的熱效應(yīng) C.大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出2種不同頻率的可見(jiàn)光 D.大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí),可能發(fā)出3種不同頻率的可見(jiàn)光 解析 紫外線(xiàn)的頻率比可見(jiàn)光的高,因此紫外線(xiàn)光子的能量應(yīng)大于3.11 eV,而處于n=3能級(jí)的氫原子其電離能僅為1.51 eV<3.11 eV,所以處于n=3能級(jí)的氫原子可以吸收任意頻率的紫外線(xiàn),并發(fā)生電離。選項(xiàng)A正確;從高能級(jí)躍遷到n=3發(fā)出的光子的能量最大值為1.51 eV<1.62 eV,屬于紅外線(xiàn),具有顯著的熱效應(yīng),選項(xiàng)B正確;大量處于n=4能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷可發(fā)出6種不同頻率的光,其中n=4到n=2,n=3到n=2在可見(jiàn)光范圍內(nèi),故選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。 答案 D 4.根據(jù)玻爾理論,某原子從能量為E的軌道躍遷到能量為E′的軌道,輻射出波長(zhǎng)為λ的光。以h表示普朗克常量,c表示真空中的光速,E′等于( ) A.E-h(huán) B.E+h C.E-h(huán) D.E+h 解析 釋放的光子能量為hν=h,所以E′=E-h(huán)ν=E-h(huán)。 答案 C 5.氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1,從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2,已知普朗克常量為h,若氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m,則( ) A.吸收光子的能量為hν1+hν2 B.輻射光子的能量為hν1+hν2 C.吸收光子的能量為hν2-h(huán)ν1 D.輻射光子的能量為hν2-h(huán)ν1 解析 由于氫原子從能級(jí)m躍遷到能級(jí)n時(shí)輻射紅光的頻率為ν1,從能級(jí)n躍遷到能級(jí)k時(shí)吸收紫光的頻率為ν2,可知能級(jí)k最高、n最低,所以氫原子從能級(jí)k躍遷到能級(jí)m,要輻射光子的能量為hν2-h(huán)ν1,選項(xiàng)D正確,A、B、C錯(cuò)誤。 答案 D 6.關(guān)于玻爾的原子模型,下列說(shuō)法正確的是( ) A.它徹底否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō) B.它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō) C.它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D.它引入了普朗克的量子理論 解析 玻爾的原子模型在核式結(jié)構(gòu)模型的前提下提出軌道量子化、能量量子化及能級(jí)躍遷,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確,它的成功就在于引入了量子化理論,缺點(diǎn)是被過(guò)多引入的經(jīng)典力學(xué)所困,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。 答案 BD 7.氫原子核外電子從外層軌道(半徑為rb)向內(nèi)層軌道(半徑為ra)躍遷時(shí)(ra- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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