第十八章 学案4

1、4玻尔的原子模型 第十八章原子结构 学习目标 知识探究典例精析达标检测 1.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容. 2.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念，会计算原子跃 迁时吸收或辐射光子的能量. 3.能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱 一、玻尔原子理论的基本假设 (1)按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆周运 动我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之处，电子绕原子核 的运动与卫星绕地球的运动也一定有某些相似之处，那么若将卫星地 球模型缩小是否就可以变为电子原子核模型呢？ 知识探究 导学探究导学探究 答案 答案答案不可以在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是某些分

2、立的值， 而卫星的轨道半径可按需要任意取值 (2)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么？它和氢原子核外的电子 的跃迁有什么关系？ 答案 答案答案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(其能量记为En)时，会放出能量为h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hEmEn(mn)这 个式子称为频率条件，又称辐射条件 当电子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 玻尔原子模型的三点假设 (1)轨道量子化 轨道半径只能够是某些 的数值 氢原子的电子最小轨道半径r10.053 nm，其余轨道半径满足rn ，n为

3、量子数，n . (2)能量量子化 不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动， 却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能 量，所以原子的能量也是量子化的 知识梳理知识梳理 答案 分立 1,2,3，n2r1 基态 原子 的能量状态称为基态，对应的电子在离核最 的轨道上运 动，氢原子基态能量E1 . 激发态 较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动 氢原子各能级的关系为：En.(E113.6 eV，n1,2,3，) 答案 最低 13.6 eV 近 (3)能级跃迁与光子的发射和吸收 原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子， 光

4、子的能量由这两种定态的能量差决定，即： (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是() A.核外电子运动轨道半径可取任意值 B.氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大 C.电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即 h|EmEn| D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸 收能量 即学即用即学即用 解析答案 解析解析根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任 意值，A错误； 氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B正确； 由跃迁规律可知C正确； 氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，只辐射能量，D错误. 答案答案BC 根据氢原子的能级图，

5、说明： (1)氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子的能量如何计算？ 导学探究导学探究 答案 答案答案氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hEm En(nn).若mn，则 光子，若nm，则 光子. (2)根据氢原子的能级图可以推知，一群量子数为n的氢原子最后跃迁到基 态时，可能发出的不同频率的光子数可用N 计算. 知识梳理知识梳理 能量差 EmEn辐射吸收 返回答案 例例1(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有() A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，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轨道绕核运动相对应，而电子 的可能轨道的分布是不连续

6、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 一、对玻尔理论的理解 典例精析 解析答案归纳总结 解析解析A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的 引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念.原子的不同能量 状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念 的结合.原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关. 答案答案ABC 归纳总结 归纳总结 解答本类问题应掌握玻尔理论的三点假设： (1)轨道量子化假设. (2)能量量子化假设. (3)跃迁理论. 针对训练针对训练

7、按照玻尔理论，当氢原子中电子由半径为ra的圆轨道跃迁到 半径为rb的圆轨道上时，若rbra，则在跃迁过程中() A.氢原子要吸收一系列频率的光子 B.氢原子要辐射一系列频率的光子 C.氢原子要吸收一定频率的光子 D.氢原子要辐射一定频率的光子 D 解析答案 解析解析因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子，因此可排除A、C. “直接”从一能级跃迁至另一能级，只对应某一能级差，故只能辐射某一频 率的光子，故选D. 二、氢原子的跃迁规律分析 例例2(多选)氢原子能级图如图2所示，当氢原子从n3跃迁到n2的能级 时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是() 解析答案 A.氢原子从n2跃迁到

8、n1的能级时，辐射光的波长 大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n1跃迁 到n2的能级 C.一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多 产生3种谱线 D.用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n2跃 迁到n3的能级 图2 解析解析能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大， 辐射的光子频率越大，波长越小，A错误； 由EmEnh可知，B错误，D正确； 根据 3可知，辐射的光子频率最多3种，C正确. 答案答案CD 例例3如图3所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原 子发射的不同波长的光有()

9、 解析答案 A.15种 B.10种 C.4种 D.1种 图3 解析解析基态的氢原子的能级值为13.6 eV，吸收13.06 eV的能量后变成 0.54 eV，原子跃迁到n5能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子 种类是 10种. B 总结提升 总结提升 1.对能级图的理解： 由En 知，量子数越大，能级越密.量子数越大，能级差越小，能级横 线间的距离越小.n1是原子的基态，n是原子电离时对应的状态. 2.跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足h|EmEn|，h |Em En|. 3.大量处于n激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射 种不同频 率的光，一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可

10、辐射(n1)种频 率的光子. 总结提升 4.使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子： (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的 能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n1 时能量不足，则可激发到n能级的问题； (2)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 物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级 的能量差(EEmEn)，就可使原子发生能级跃迁. 三、氢原子跃迁过程中的能量问题 例例4氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( ) A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增

11、大 B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小 C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小 D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大 D 答案总结提升返回 总结提升 原子的能量及变化规律 (1)原子的能量：EnEknEpn. (2)电子绕核运动时： ， 故Ekn 电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小. 总结提升 (3)当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大， 反之，电势能减小. (4)电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道 跃迁到了能量较高的轨道上.即电子轨道半径越大，原子的能量越大. 返回 1.根据玻尔理论，关于氢原子

12、的能量，下列说法中正确的是() A.是一系列不连续的任意值 B.是一系列不连续的特定值 C.可以取任意值 D.可以在某一范围内取任意值 达标检测 解析答案 解析解析根据玻尔模型，氢原子的能量是量子化的，是一系列不连续的 特定值，另外我们可以从氢原子的能级图上，得出氢原子的能级是一 系列的特定值，而不是任意取值的结论，故A、C、D错误，B对. B 2.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列说法中正确的是() A.电子绕核旋转的半径增大 B.氢原子的能量增大 C.氢原子的电势能增大 D.氢原子核外电子的速率增大 D 解析解析氢原子辐射一个光子时能量减少，所以电子的轨道半径减小，速 度增大，电势

13、能减小，故选项D正确. 解析答案 3.如图4所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发 态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是() 解析答案 A.原子A可能辐射出3种频率的光子 B.原子B可能辐射出3种频率的光子 C.原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁到能级E4 D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4 图4 解析解析原子A处于激发态E2，它只能辐射出1种频率的光子； 原子B处于激发态E3，它可能由E3到E2，由E2到E1，或由E3到E1，辐射出 3种频率的光子； 原子由低能级跃迁到高能级时，只能吸收具有能级差的能量的光子，由 以上分析可知，只有B正确. 答案答案B 4.(多选)如图5所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不 同能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是() 解析答案 A.能量和频率最