原子结构　玻尔理论

第2节原子结构玻尔理论-2-知识梳理考点自诊一、原子结构1.电子的发现英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子

,提出了原子的“枣糕模型”。

2.原子的核式结构(1)英籍物理学家卢瑟福

进行了α粒子散射实验,提出了核式结构模型。

-3-知识梳理考点自诊(2)α粒子散射实验的结果:绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转

,偏转的角度甚至大于90°

,也就是说它们几乎被“撞了回来”,如图所示。

α粒子散射实验图象(3)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积很小

,但几乎占有全部质量

,电子在正电体的外面运动。

-4-知识梳理考点自诊二、氢原子光谱、玻尔理论1.光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长

(频率)和强度分布的记录,即光谱。

2.光谱分类3.氢原子光谱的实验规律

-5-知识梳理考点自诊4.光谱分析:利用每种原子都有自己的线状

谱线,可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分,且灵敏度很高,在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义。

-6-知识梳理考点自诊三、氢原子的能级结构、能级公式1.定态:原子只能处于一系列不连续

的能量状态中,在这些能量状态中原子是稳定

的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。

2.跃迁: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,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即hν=

Em-En

。(h是普朗克常量,h=6.626×10-34J·s)

3.轨道:原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续

的。

-7-知识梳理考点自诊4.氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级图(如图所示)-8-知识梳理考点自诊(2)氢原子的能级和轨道半径

E1为基态能量,其数值为E1=-13.6eV。②氢原子的轨道半径公式:rn=n2r1(n=1,2,3,…),其中r1为基态半径,又称玻尔半径,其数值为r1=0.53×10-10m。5.电离电离态:n=∞,E=0基态→电离态:E吸=0-(-13.6eV)=13.6eV电离能。n=2→电离态:E吸=0-E2=3.4eV如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还携带动能。-9-知识梳理考点自诊1.在卢瑟福α粒子散射实验中,有少数α粒子发生了大角度偏转,其原因是(

)A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B.正电荷在原子内是均匀分布的C.原子中存在着带负电的电子D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中答案解析解析关闭卢瑟福α粒子散射实验中使卢瑟福感到惊奇的就是α粒子发生了较大角度的偏转,这是由于α粒子带正电,而原子核极小,且原子核带正电,A正确,B错误。α粒子能接近原子核的机会很小,大多数α粒子都从核外的空间穿过,而与电子碰撞时如同子弹碰到尘埃一样,运动方向不会发生改变,C、D的说法没错,但与题意不符。答案解析关闭A-10-知识梳理考点自诊2.(多选)(2017·江苏南京鼓楼区期末)右图为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时所观察到的现象,下述说法正确的是(

)A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光D.放在D位置时,屏上仍能观察到一些闪光,但次数极少答案解析解析关闭根据α粒子散射实验,绝大多数α粒子沿原方向前进,少数α粒子发生较大偏转,所以A、D正确。答案解析关闭AD-11-知识梳理考点自诊3.一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级,该氢原子(

)A.放出光子,能量增加 B.放出光子,能量减少C.吸收光子,能量增加 D.吸收光子,能量减少答案解析解析关闭氢原子从高能级向低能级跃迁时,放出光子,能量减少,故选项B正确,选项A、C、D错误。答案解析关闭B-12-知识梳理考点自诊4.右图为氢原子的能级示意图,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(

)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E4D.原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁到能级E4答案解析解析关闭原子A从激发态E2跃迁到E1,只辐射一种频率的光子,A错误;原子B从激发态E3跃迁到基态E1可能辐射三种频率的光子,B正确;由原子能级跃迁理论可知,原子A可能吸收原子B由E3跃迁到E2时放出的光子并跃迁到E3,但不能跃迁到E4,C错误;A原子发出的光子能量ΔE=E2-E1大于ΔE'=E4-E3,故原子B不可能吸收A原子发出的光子能量,也就不能跃迁到能级E4,D错误。答案解析关闭B-13-命题点一命题点二原子的核式结构1.α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果:绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转,极少数α粒子甚至被“撞了回来”。-14-命题点一命题点二2.原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变。②汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射。③绝大多数α粒子沿直线穿过金箔,说明原子中绝大部分是空的;少数α粒子发生较大角度偏转,反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷;极少数α粒子甚至被“撞了回来”,反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时,受到该物体很大的斥力作用。(2)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象,但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性。-15-命题点一命题点二例1(2017·上海理工大附中期中)如图所示为卢瑟福α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α粒子在各个角度的散射情况。下列说法正确的是(

)A.在图中的A、B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α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹答案解析解析关闭放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数应最多,说明大多数射线基本不偏折,可知金箔原子内部很空旷,故A错误;放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数较少,说明较少射线发生偏折,可知原子内部带正电的体积小,故B错误;选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶,观察到的实验结果基本相似,故C正确;α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后,因库仑力作用,且质量较大,从而出现的反弹,故D错误。答案解析关闭C-16-命题点一命题点二即学即练1.(2016·上海卷)卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析,提出了原子内部存在(

)A.电子 B.中子 C.质子 D.原子核答案解析解析关闭α粒子散射实验的实验现象是当α粒子打在金箔上时,大部分α粒子不发生偏转或偏转角度很小,说明金箔原子存在大量的“空白”区间,只有少部分α粒子偏转角度很大,说明金箔原子存在一个质量很大的“核”,D选项正确。答案解析关闭D-17-命题点一命题点二2.(多选)根据α粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结构模型。如图所示为原子核式结构模型的α粒子散射图景,图中实线表示α粒子运动轨迹。其中一个α粒子在从a运动到b、再运动到c的过程中,α粒子在b点时距原子核最近。下列说法正确的是(

)A.卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子B.α粒子出现较大角偏转的原因是α粒子接近原子核时受到的库仑斥力较大C.α粒子出现较大角偏转的过程中电势能先变小后变大D.α粒子出现较大角偏转的过程中加速度先变大后变小答案解析解析关闭α粒子在接近金原子核的过程中,斥力越来越大,做负功;在远离金原子核的过程中,斥力越来越小,斥力做正功。答案解析关闭BD-18-命题点一命题点二3.下图是卢瑟福的α粒子散射实验装置示意图,在一个小铅盒里放有少量的放射性元素钋,它发出的α粒子从铅盒的小孔射出,形成很细的一束射线,射到金箔上,最后打在荧光屏上产生闪烁的光点。下列说法正确的是(

)A.该实验是卢瑟福建立原子核式结构模型的重要依据B.该实验证实了汤姆孙原子模型的正确性C.α粒子与原子中的电子碰撞会发生大角度偏转D.绝大多数的α粒子发生大角度偏转答案解析解析关闭卢瑟福根据α粒子散射实验,提出了原子核式结构模型,选项A正确,B错误;电子质量太小,与α粒子碰撞对α粒子运动的影响不大,选项C错误;α粒子散射实验的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原方向前进,D错误。答案解析关闭A-19-命题点一命题点二氢原子的能级及能级跃迁1.定态间的跃迁——满足能级差hν=Em-En2.电离电离态与电离能电离态:n=∞,E=0基态→电离态:E吸>0-(-13.6eV)=13.6eV。激发态→电离态:E吸>0-En=En如吸收能量足够大,克服电离能后,获得自由的电子还携带动能。-20-命题点一命题点二例2(多选)(2017·山东东营垦利月考)氢原子能级如图所示,当氢原子从n=3能级跃迁到n=2的能级时,辐射光的波长为656nm。以下判断正确的是(

)A.氢原子从n=2能级跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656nmB.用波长为325nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级C.一群处于n=3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633nm的光照射,不能使氢原子从n=2能级跃迁到n=3的能级答案解析解析关闭答案解析关闭-21-命题点一命题点二解答氢原子能级图和原子跃迁问题的注意事项(1)能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν=Em-En决定,波长可由公式c=λν求得。(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法②利用能级图求解:在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出,然后相加。-22-命题点一命题点二即学即练4.(2017·东北师大附中高三质检)如图所示,氢原子在不同能级间发生a、b、c三种跃迁时,