专题18-1原子结构单元知识脉络与核心素养-2

(一)本章知识网络(二)本章核心素养解析一、科学思维——原子核式结构模型.a粒子散射实验(1)实验装置：如下图所示。(2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中,因为a粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米.显微镜可在底盘上旋转，可在360。的范围内进行观察。(3)实验结果：a粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90。，甚至被弹回。a粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，a粒子散射实验的结果揭示了：①原子内部绝大部分是空的；②原子内部有一个很小的“核.核式结构模型对a粒子散射实验的解释(1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分a粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分a粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变。(2)只有少数a粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。.核式结构学说(1)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的质量都集中在原子核内，电子绕核运转。(2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。【例1】如图所示为卢瑟福a粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察a粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确的是()A.在图中的A、8两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光C.卢瑟福选用不同金属箔片作为a粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似D.«粒子发生散射的主要原因是a粒子撞击到金原子后产生的反弹【答案】C【例2】图示是a粒子(氮原子核)被重金属原子核散射的运动轨迹，M、N、P、。是轨迹上的四点，在散射过程中可以认为重金属原子核静止不动。图中所标出的a粒子在各点处的加速度方向正确的是()A.M点B.N点、C.尸点D.。点【答案】C二、科学态度一一氢原子光谱问题.氢原子的能级图⑴能级图如图所示。(2)能级图中相关量意义的说明.能级跃迁的几个问题相关量表示意义能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态横线左端的数字力,2,表示量子数横线右端的数字“一13・6,一3.40…”表示氢原子的能级相邻横线间的距离表示相邻的能级差，量子数越大相邻的能级差越小带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁的条件为一当原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几个方面的问题：一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。学科&网(2)跃迁与电离根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子才能实现。相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差。欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量.如使氢原子从鹿=1的基态上升到八=8的状态，这个能量的大小至少为13.6eVo(3)间接跃迁和直接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同。(4)入射光子与入射电子若是在光子的激发下引发原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差值；若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差值，两种情况有所不同，要引起注意。【例3】用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△〃表示两次观测中最高激发态的量子数〃之差，石表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△〃和石的可能值为()A.△〃=1,13.22eV<E<13.32eVB.An=2,13.22eV<£<13.32eVC.\n=1,12.75eV<E<13.06eVD.D.bn=2,D.bn=2,12.75eV<E<13.06eV【答案】D.bn=2,12.75eV<E<13.06eV当加z=2时,n=2,调整后的能级为〃=4,此时能极差为：\E=-0.85-(-13.6)=12.75eV,因此提高电子的动能应该大于此时的能级差，但是应该小于基态和第5能级之间的能级差，否则将跃迁到更高能级，即小于△石=—0.54—(—13.6)=13.06eV,所以B、D选项中D正确，B错误。故选A、D。［例4］根据玻尔原子结构理论，氮离子(He+)的能级图如图所示。电子处在〃=3轨道上比处在n=5轨道上离氨核的距离(选填"近"或"远当大量He+处在〃=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线nHe+e(eV)TOC