粵教版選修35 第3章第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu) 學(xué)案.doc

第四節(jié)原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1了解能級(jí)、基態(tài)和激發(fā)態(tài)的概念2理解原子發(fā)射和吸收光子的能量與能級(jí)差的關(guān)系3能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子光譜4知道氫原子的能級(jí)圖重點(diǎn)：玻爾原子理論的基本假設(shè)難點(diǎn)：玻爾理論對(duì)氫原子光譜的解釋一、能級(jí)結(jié)構(gòu)猜想1能級(jí)：原子內(nèi)部_的能量2躍遷：原子從一個(gè)_變化到另一個(gè)_的過程3躍遷公式：h_em、en分別為原子躍遷前后的能級(jí)，為原子輻射或吸收的光譜的頻率預(yù)習(xí)交流1能級(jí)結(jié)構(gòu)的猜想是針對(duì)線狀譜提出的還是連續(xù)譜提出的？二、氫原子的能級(jí)1氫原子的能級(jí)公式：en_，n1,2,3式中r為里德伯常量，h為普朗克常量，c為光速，n為能量量子數(shù)2基態(tài)和激發(fā)態(tài)：（1）基態(tài)：原子的_能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)，氫原子基態(tài)的能量e1_ ev（2）激發(fā)態(tài)：比基態(tài)_的能級(jí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)3對(duì)氫原子光譜成因分析（1）原子處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，會(huì)自發(fā)地向_躍遷，躍遷時(shí)釋放出來的能量以_的形式輻射出去，形成光譜（2）原子輻射光子的能量等于_（3）因能級(jí)的不連續(xù)性，致使能級(jí)間的躍遷產(chǎn)生_的譜線（4）從不同的高能級(jí)躍遷到某一特定能級(jí)就形成一個(gè)_如：n3的能級(jí)躍遷到n2的能級(jí)形成_系；n4的能級(jí)躍遷到n3的能級(jí)形成_系等預(yù)習(xí)交流2熒光物質(zhì)在紫外線照射下能夠發(fā)出可見光，應(yīng)如何解釋這種現(xiàn)象呢？在預(yù)習(xí)中還有哪些問題需要你在聽課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)答案：一、1不連續(xù)2能級(jí)能級(jí)3emen預(yù)習(xí)交流1：答案：能級(jí)結(jié)構(gòu)的猜想是針對(duì)線狀譜提出的二、12（1）最低13.6（2）能級(jí)高3（1）低能級(jí)態(tài)光子（2）兩能級(jí)間的能量差（3）不連續(xù)（4）線系巴耳末帕邢預(yù)習(xí)交流2：答案：紫外線光子能量較大，熒光物質(zhì)的原子吸收紫外線后，躍遷到了較高的能級(jí)，在向低能級(jí)躍遷時(shí)，可能先躍遷到稍高能級(jí)，發(fā)出光子，再躍遷到基態(tài)，又發(fā)出光子，發(fā)出光子的能量低于紫外線光子能量，屬于可見光一、對(duì)玻爾能級(jí)理論的理解1如何理解軌道量子化？2什么是能量量子化、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)？3何為躍遷？躍遷遵循的規(guī)律是什么？（雙選）（2011濟(jì)南高二檢測）氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說法中正確的是（）a核外電子受力變小b原子的能量減少c氫原子要吸收一定頻率的光子d氫原子要放出一定頻率的光子1求解電子在某條軌道上的運(yùn)動(dòng)動(dòng)能時(shí)，要將玻爾的軌道理論與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力結(jié)合起來即用兩公式結(jié)合判定2求解氫原子要吸收一定頻率的光子躍遷時(shí)（1）原子在各定態(tài)之間躍遷時(shí)原子躍遷條件hemen，一次躍遷只能吸收一個(gè)光子的能量，且光子能量恰好等于兩能級(jí)之差（2）當(dāng)原子向電離態(tài)躍遷時(shí)，吸收的能量大于或等于原子所處能級(jí)的能量的絕對(duì)值即heem，入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大二、原子的能級(jí)躍遷問題1向低能級(jí)躍遷時(shí)，發(fā)出的光所含頻率的種數(shù)如何計(jì)算？2使原子能級(jí)躍遷的光子和實(shí)物粒子有什么區(qū)別？3試討論氫原子躍遷時(shí)需注意哪些問題？（2010重慶理綜）氫原子部分能級(jí)的示意圖如圖所示不同色光的光子能量如下表所示色光紅橙黃綠藍(lán)靛紫光子能量范圍/ev1.612.002.002.072.072.142.142.532.532.762.763.10處于某激發(fā)態(tài)的氫原子，發(fā)射的光的譜線在可見光范圍內(nèi)僅有2條，其顏色分別為（）a紅、藍(lán)靛b黃、綠c紅、紫 d藍(lán)靛、紫1如果是一個(gè)氫原子，該氫原子的核外電子在某時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上，由這一軌道向另一軌道躍遷時(shí)只能有一種光，但可能發(fā)出的光條數(shù)為（n1）種2如果是一群氫原子，該群氫原子的核外電子在某時(shí)刻有多種可能軌道每一個(gè)躍遷時(shí)只能發(fā)出一種光，多種軌道同時(shí)存在，發(fā)光條數(shù)n3若知道每條發(fā)光的能量或頻率，可根據(jù)已知情況判定光線所在區(qū)域1氫原子的光譜特征否定了經(jīng)典電磁理論的什么觀點(diǎn)（）a原子由原子核與核外電子組成b原子核很小，但集中了原子的所有正電荷與幾乎所有的質(zhì)量c電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)但不向外輻射電磁波d電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)向外輻射電磁波是連續(xù)的光譜2氫原子的能級(jí)是氫原子處于各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)（）a氫原子的能量減少，電子的動(dòng)能增加b氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加c氫原子的能量減少，電子的動(dòng)能減少d氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能減少3（雙選）欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)或電離，下列措施可行的是（）a用10.2 ev的光子照射 b用11 ev的光子照射c用14 ev的光子照射 d用10 ev的光子照射4光子能量為e的一束光照射容器中的氫（設(shè)氫原子處于n3的能級(jí)），氫原子吸收光子后，能發(fā)出頻率為1、26六種光譜線，且126，則e等于（）ah1 bh6ch（61） dh（126）5有一群氫原子處于量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)中，能發(fā)出幾條光譜線？其中最高頻率、最低頻率各為多少？若有一個(gè)氫原子處于量子數(shù)n4的激發(fā)態(tài)時(shí)，最多能發(fā)出幾種頻率的光子？提示：用最精煉的語言把你當(dāng)堂掌握的核心知識(shí)的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫下來并進(jìn)行識(shí)記知識(shí)精華技能要領(lǐng)答案：活動(dòng)與探究1：1答案：軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值模型中保留了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)，但他認(rèn)為核外電子的軌道是不連續(xù)的，它們只能在某些可能的、分立的軌道上運(yùn)動(dòng)例如，氫原子的電子最小軌道半徑為r10.053 nm，其余可能的軌道半徑還有0.212 nm、0.477 nm不可能出現(xiàn)介于這些軌道之間的其他值2答案：能量量子化：與軌道量子化對(duì)應(yīng)的能量不連續(xù)的現(xiàn)象由于原子的可能狀態(tài)（定態(tài)）是不連續(xù)的，具有的能量也是不連續(xù)的，這樣的能量值，稱為能級(jí)，能量最低的狀態(tài)稱為基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)對(duì)于氫原子，以無窮遠(yuǎn)處為勢能零點(diǎn)時(shí)，基態(tài)能量e113.6 ev其能級(jí)公式：en，式中n稱為量子數(shù)，對(duì)應(yīng)不同的軌道，n取值不同，基態(tài)取n1，激發(fā)態(tài)n2,3,4；量子數(shù)n越大，表示能級(jí)越高，能級(jí)圖（如圖所示）：3答案：躍遷：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可見，電子如果從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個(gè)軌道上“跳躍”到另一個(gè)軌道上玻爾將這種現(xiàn)象叫做電子的躍遷遷移與應(yīng)用1：bd解析：由玻爾理論知，當(dāng)電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，要放出能量，故要放出一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫侖定律知，它與原子核之間的庫侖力大了，故a、c錯(cuò)，b、d正確活動(dòng)與探究2：1答案：氫原子能級(jí)躍遷的可能情況氫原子核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能直接躍遷到基態(tài)，也可能先躍遷到其他低能級(jí)的激發(fā)態(tài)，然后再到基態(tài)，因此處于n能級(jí)的電子向低能級(jí)躍遷時(shí)就有很多可能性，其可能的值為c即種可能情況2答案：使原子能級(jí)躍遷的兩種粒子光子與實(shí)物粒子（1）原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級(jí)的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級(jí)時(shí)能量有余，而激發(fā)到n1時(shí)能量不足，則可激發(fā)到n能級(jí)的問題（2）原子還可吸收外來實(shí)物粒子（例如自由電子）的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的能量差值（eenem），就可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷3答案：（1）注意一群原子和一個(gè)原子：氫原子核外只有一個(gè)電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上，在某段時(shí)間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)（2）注意直接躍遷與間接躍遷：原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時(shí)，有時(shí)可能是直接躍遷，有時(shí)可能是間接躍遷兩種情況輻射（或吸收）光子的頻率不同（3）注意躍遷與電離：hemen只適用于光子和原子作用使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對(duì)于光子和原子作用使原子電離的情況，則不受此條件的限制，這是因?yàn)樵右坏婋x，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論如基態(tài)氫原子的電離能為13.6 ev，只要大于或等于13.6 ev光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大至于實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，就可使原子受激發(fā)而向較高能級(jí)躍遷遷移與應(yīng)用2：a解析：由能級(jí)圖可知，只有原子從n4能級(jí)向n2能級(jí)以及從n3能級(jí)向n2能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量符合題目要求，兩種光子對(duì)應(yīng)的能量分別為2.55 ev和1.89 ev，分別為藍(lán)靛光和紅光，選項(xiàng)a正確當(dāng)堂檢測1d解析：按經(jīng)典電磁理論，電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，向外輻射電磁波，電子的軌道半徑連續(xù)變化，輻射的電磁波應(yīng)該是連續(xù)的，而氫原子的光譜特征卻是分立的，所以被否定2a解析：氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)，由km可知?jiǎng)幽茉黾?；又躍遷時(shí)發(fā)出光子，所以原子能量減少選項(xiàng)a正確3ac解析：由氫原子能級(jí)圖算出只有10.2 ev為第2能級(jí)與基態(tài)之間的能量差，處于基態(tài)的氫原子吸收10.2 ev的光子后將躍遷到第一激發(fā)態(tài)而大于13.6 ev的光子能使氫原子電離4a解析：對(duì)于量子數(shù)n3的一群氫原子，當(dāng)它們向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為3，由此可判定氫原子吸收光子后的能量的能級(jí)是n4，且從n4到n3放出的光子能量最小，頻率最低即1，因此，處于n3能級(jí)的氫原子吸收頻率為1的光子（能量eh1），從n3能級(jí)躍遷到n4能級(jí)后，方可發(fā)出6種頻率的光譜線選項(xiàng)a正確5答案：6種3.11015 hz1.61014 hz3種解析：一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，各種躍遷方