第十五章第二节 原子结构 能级 原子光谱

1、第二节原子结构能级第二节原子结构能级原子光谱原子光谱本节目录本节目录基础梳理基础梳理自学导引自学导引要点透析要点透析直击高考直击高考考点探究考点探究讲练互动讲练互动知能演练知能演练轻巧夺冠轻巧夺冠技法提炼技法提炼思维升华思维升华目录目录基础梳理基础梳理自学导引自学导引一、原子结构一、原子结构1电子的发现：电子的发现：1897年年,英国物理学家英国物理学家_发现了电子，发现了电子，明确电子是原子的组成部分明确电子是原子的组成部分,揭开了研究原子结构的序幕揭开了研究原子结构的序幕2原子的核式结构原子的核式结构(1)19091911年年,英国物理学家英国物理学家_进行了进行了粒子散射实验，粒子散射实

2、验，提出了核式结构模型提出了核式结构模型(2)粒子散射实验粒子散射实验实验装置，如图所示实验装置，如图所示汤姆孙汤姆孙卢瑟福卢瑟福目录目录实验结果：实验结果：粒子穿过金箔后，绝大多数沿粒子穿过金箔后，绝大多数沿_前进，少前进，少数发生数发生_偏转偏转,极少数偏转角度大于极少数偏转角度大于90,甚至被弹回甚至被弹回.(3)核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核,原原子的全部子的全部_和几乎全部和几乎全部_都集中在原子核里，带负都集中在原子核里，带负电的电的_在核外空间绕核旋转在核外空间绕核旋转二、玻尔理论、能级二、玻尔理论、能级1玻尔原子

3、模型玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是做圆周运动，电子绕核运动的轨道是_的的直线直线大角度大角度正电荷正电荷质量质量电子电子量子化量子化目录目录(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是_的这的这些不同的状态叫定态在各个定态中，原子是些不同的状态叫定态在各个定态中，原子是_的，不的，不向外辐射能量向外辐射能量(3)跃迁假设：原子从一个能量

4、状态向另一个能量状态跃迁时跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要要_或或_一定频率的光子，该光子的能量等于两个状一定频率的光子，该光子的能量等于两个状态的态的_，即，即h_.量子化量子化稳定稳定吸收吸收放出放出能量差能量差EmEn目录目录氢原子的半径公式：氢原子的半径公式：rnn2r1(n1,2,3，)，其中，其中r1为基态为基态半径，又称玻尔半径半径，又称玻尔半径r10.531010m.(2)氢原子的能级图，如图氢原子的能级图，如图三、原子光谱三、原子光谱1定义：定义：稀薄气体放电所发出的光谱是稀薄气体放电所发出的光谱是_的，它只发的，它只发出几种确定频率的光，因此光谱线是出几

5、种确定频率的光，因此光谱线是_的，这种分立的线的，这种分立的线状谱叫原子光谱状谱叫原子光谱不连续不连续分离分离目录目录2形成的原因：形成的原因：不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐不同原子的结构不同，能级不同，因此在辐射光子时，光子的射光子时，光子的_不同不同3光谱分析：光谱分析：每种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不同，每种元素光谱中的谱线分布都与其他元素不同，因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用因此我们可以通过对光谱的分析知道发光的是什么元素，利用光谱分析可以确定样品中的元素组成光谱分析可以确定样品中的元素组成四、氢原子的电子云四、氢原子的电子云1定义：定义：用疏密不同

6、的点表示电子在各个位置出现的用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的_,画出图来，就像云雾一样画出图来，就像云雾一样2应用：应用：通过通过_可以知道电子在原子核附近出现的可以知道电子在原子核附近出现的概率概率频率频率概率概率电子云电子云目录目录要点透析要点透析直击高考直击高考一、对氢原子跃迁的理解一、对氢原子跃迁的理解1原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足个光子的能量满足hE末末E初初时，才能被某一个原子吸收，时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级使原子从低能级E初初向高能级向高能级E末末跃迁，而当光子能量跃迁，而

7、当光子能量h大于大于或小于或小于E末末E初初时都不能被原子吸收时都不能被原子吸收2原子从高能级向低能级跃迁原子从高能级向低能级跃迁,以光子的形式向外辐射能量以光子的形式向外辐射能量,所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.目录目录目录目录特别提醒：特别提醒：原子在各能级间跃迁时，所吸收的光子的能原子在各能级间跃迁时，所吸收的光子的能量只能等于两能级间的能级差量只能等于两能级间的能级差.原子电离时所吸收的光子原子电离时所吸收的光子的能量满足的能量满足EEEn.目录目录即时应用即时应用1(2012高考江苏卷高考江苏卷)如图所示是某原子的

8、能如图所示是某原子的能级图，级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种为原子跃迁所发出的三种波长的光在下列该原子光谱的各选项波长的光在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是正确的是()目录目录目录目录目录目录即时应用即时应用2氢原子辐射出一个光子后氢原子辐射出一个光子后()A电子绕核旋转半径增大电子绕核旋转半径增大B电子的动能增大电子的动能增大C氢原子的电势能增大氢原子的电势能增大D原子的能级值增大原子的能级值增大解析：选解析：选B.放出光子后，原子能量减小，电子轨道半径减小，放出光子后，原子能量减小，电子轨道半径减小，速度增大，动能增大

9、，而电势能减小，故只有速度增大，动能增大，而电势能减小，故只有B正确正确目录目录考点探究考点探究讲练互动讲练互动例例1考点考点1与玻尔理论有关的计算与玻尔理论有关的计算已知氢原子基态的电子轨道半径已知氢原子基态的电子轨道半径r10.531010m，基态的能级值为基态的能级值为E113.6eV.(1)求电子在求电子在n1的轨道上运动形成的等效电流的轨道上运动形成的等效电流(2)有一群氢原子处于量子数有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画一能级图，在的激发态，画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线(3)计算这几条光谱线中最长的波长计算这几

10、条光谱线中最长的波长目录目录目录目录【答案答案】(1)1.05103A(2)见解析见解析(3)6.58107m目录目录【规律总结规律总结】(1)掌握原子跃迁的规律和特点是正确分析该掌握原子跃迁的规律和特点是正确分析该题目的关键题目的关键(2)在处理电子在原子核外绕核运转的问题时，可认为其做匀在处理电子在原子核外绕核运转的问题时，可认为其做匀速圆周运动，则电子一定需要向心力，而向心力只能来自于速圆周运动，则电子一定需要向心力，而向心力只能来自于电子和原子核间的库仑引力，据此可由圆周运动的知识列出电子和原子核间的库仑引力，据此可由圆周运动的知识列出相应的方程，进行求解相应的方程，进行求解目录目录考

11、点考点2有关氢原子能量的计算有关氢原子能量的计算氢原子基态能量氢原子基态能量E113.6eV，电子绕核做圆周运，电子绕核做圆周运动的半径动的半径r10.531010m求氢原子处于求氢原子处于n4激发态时：激发态时：(1)原子系统具有的能量；原子系统具有的能量；(2)电子在电子在n4轨道上运动的动能；轨道上运动的动能；(已知能量关系已知能量关系EnE1，半径关系半径关系rnn2r1，k9.0109Nm2/C2，e1.61019C)(3)若要使处于若要使处于n2的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁的氢原子电离，至少要用频率多大的电磁波照射氢原子？波照射氢原子？(普朗克常量普朗克常量h6.63103

12、4Js)例例2目录目录【思路点拨思路点拨】由玻尔的能级理论可求得由玻尔的能级理论可求得(1)，玻尔的原子模，玻尔的原子模型型(轨道理论轨道理论)和圆周运动相结合可求得和圆周运动相结合可求得(2)，使原子电离与两能，使原子电离与两能级间的跃迁有所区别，不要将二者混淆，理解电离的实质：级间的跃迁有所区别，不要将二者混淆，理解电离的实质：电子获得足够能量从而脱离原子束缚电子获得足够能量从而脱离原子束缚目录目录目录目录【答案答案】见解析见解析【规律总结规律总结】求解电子在某条轨道上的动能时要将玻尔的求解电子在某条轨道上的动能时要将玻尔的轨道理论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来轨道理论与电子绕核做圆周运动的向心力结合起来目录目录【范例范例】已知氢原子基态的能量是已知氢原子基态的能量是E1.一群处于一群处于n4能级的能级的氢原子自发跃迁，能释放氢原子自发跃迁，能释放6种光子，求其中频率最小的光子的种光子，求其中频率最小的光子的能量能量技法提炼技法提炼思维升华思维升华易错辨析易错辨析不明确玻尔模型中能级值的意义不明确玻尔模型中能级值的意义目录目录目录目录【真知灼见真知灼见】(1)氢原子核外电子处于无穷远处时的能量最氢原子核外电子处于无穷远处时的能量最高高(E0)，处于基态时能量最低为，处于基态时能量最低为E113.6eV，处于基态，处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到能量较高的激发态，