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1、第37講原子結(jié)構(gòu),考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,原子的核式結(jié)構(gòu)模型 核心知識(shí)整合 1.英國(guó)物理學(xué)家在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子,提出了原子的“棗糕模型”。 2.原子的核式結(jié)構(gòu)模型 (1)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后,基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn),但有粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn),偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90,也就是說(shuō)它們幾乎被“撞了回來(lái)”,如圖所示。 (2)原子的核式結(jié)構(gòu)模型:原子中帶正電部分的體積很小,原子半徑的數(shù)量級(jí)是,而原子核半徑的數(shù)量級(jí)是10-15 m,但幾乎占有全部質(zhì)量,電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)。,湯姆孫,少數(shù),10-10 m,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一電子的發(fā)現(xiàn) 【例1】 下面是歷史上的幾個(gè)

2、著名實(shí)驗(yàn)的裝置圖,其中發(fā)現(xiàn)電子的裝置是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,命題點(diǎn)二原子核式結(jié)構(gòu) 【例2】 (多選)下圖為盧瑟福和他的同事們做粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖,熒光屏和顯微鏡一起分別放在圖中的A、B、C、D四個(gè)位置時(shí)觀察到的現(xiàn)象,下述說(shuō)法正確的是 () A.放在A位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多 B.放在B位置時(shí),相同時(shí)間內(nèi)觀察到屏上的閃光次數(shù)只比A位置時(shí)稍少些 C.放在C、D位置時(shí),屏上觀察不到閃光 D.放在D位置時(shí),屏上仍能觀察到一些閃光,但次數(shù)極少,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,【例3】 在盧瑟福粒子散射實(shí)驗(yàn)中,金箔中的原子核可以看作靜止不動(dòng),下列各圖畫出的是其中兩個(gè)粒子經(jīng)

3、歷金箔散射過(guò)程的徑跡,其中正確的是(),答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,方法技巧1.由于電子質(zhì)量遠(yuǎn)小于粒子質(zhì)量,所以電子不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。 2.使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的只能是原子中帶正電的部分。按照湯姆孫原子模型,正電荷在原子內(nèi)是均勻分布的,粒子穿過(guò)原子時(shí),它受到的各方向正電荷的斥力基本上會(huì)相互平衡,因而也不可能使粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn),更不能使粒子反向彈回,這與粒子的散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象相矛盾。 3.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明原子絕大部分是空的,原子的幾乎全部質(zhì)量和所有正電荷都集中在原子中心的一個(gè)很小的核上,否則,粒子大角度散射是不可能的。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,玻爾模型 核心知識(shí)整合 一、光譜分析 利用每種原子都有自

4、己的可以用來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,且靈敏度很高。在發(fā)現(xiàn)和鑒別化學(xué)元素上有著重大的意義。,特征譜線,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,二、玻爾理論 1.定態(tài):原子只能處于一系列的能量狀態(tài)中,在這些能量狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,電子雖然繞核運(yùn)動(dòng),但并不向外輻射能量。 2.躍遷:電子從能量較高的定態(tài)軌道躍遷到能量較低的定態(tài)軌道時(shí),會(huì)放出能量為h的光子,這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定,即h=。(h是普朗克常量,h=6.6310-34 Js) 3.軌道:原子的不同能量狀態(tài)跟電子在不同的圓周軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是,因此電子的可能軌道也是不連續(xù)的。,不連續(xù),Em-En,不連續(xù)的,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,三、能級(jí)

5、公式 En= E1(n=1,2,3,),其中E1為基態(tài)能量,其數(shù)值為E1= eV (以氫原子為例)。 四、氫原子的能級(jí)圖,-13.6,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,能級(jí)圖中相關(guān)物理量意義的說(shuō)明,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,關(guān)鍵能力提升 命題點(diǎn)一由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷 【例4】 根據(jù)玻爾理論,氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí)() A.放出光子,電子的動(dòng)能減小 B.放出光子,電子的動(dòng)能增大 C.吸收光子,電子的動(dòng)能減小 D.吸收光子,電子的動(dòng)能增大 易錯(cuò)提醒電子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí),放出光子,電勢(shì)能減小,動(dòng)能增加,總能量減小,即電勢(shì)能的減小量比動(dòng)能的增加量數(shù)值大;電子由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí),吸收能量,電勢(shì)能增大,動(dòng)

6、能減小,總能量增加,即電勢(shì)能的增加量比動(dòng)能的減小量數(shù)值大。,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,【例5】 氫原子的能級(jí)圖如圖所示,一群氫原子處于n=4的能級(jí)狀態(tài)。關(guān)于這群氫原子,下列說(shuō)法中正確的是() A.這群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)最多能輻射出4種頻率的光 B.由n=4能級(jí)向基態(tài)躍遷時(shí)輻射光的波長(zhǎng)最短 C.處于n=4能級(jí)的氫原子電離至少需要12.75 eV的能量 D.從n=4能級(jí)躍遷到n=3能級(jí)釋放光子的能量大于從n=3能級(jí)躍遷到n=2能級(jí)釋放光子的能量,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,方法技巧一群氫原子躍遷發(fā)出可能的光譜線條數(shù)的兩種求解方法 (1)用數(shù)學(xué)中的組合知識(shí)求解: (2)利用能級(jí)圖求解:在氫原子

7、能級(jí)圖中將氫原子躍遷的各種可能情況一一畫出,然后相加。 易錯(cuò)警示讀題時(shí)要注意是“一個(gè)”電子,還是“一群”電子。若“一個(gè)”氫原子處于n=4的能級(jí)狀態(tài),最多能輻射出3種顏色的光,即n=4n=3,n=3n=2,n=2n=1。,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,命題點(diǎn)二由低能級(jí)向高能級(jí)躍遷 【例6】 (多選)(2018浙江湖州期末)如圖為氫原子能級(jí)圖,用波長(zhǎng)為1的a光照射一群處于基態(tài)的氫原子,發(fā)出3種頻率的光;用波長(zhǎng)為2的b光照射一群處于基態(tài)的氫原子,能發(fā)出6種頻率的光。則() A.a光的波長(zhǎng)1小于b光的波長(zhǎng)2 B.a光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子能發(fā)出9種頻率的光 C.a光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中,

8、波長(zhǎng)最短的是2 D.a光、b光同時(shí)照射一群基態(tài)氫原子發(fā)出的所有光中,光子能量差最大值為12.09 eV,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,【例7】 (多選)氦原子被電離出一個(gè)核外電子,形成類氫結(jié)構(gòu)的離子,其能級(jí)示意圖如圖所示,當(dāng)分別用能量均為50 eV的電子和光子作用于處在基態(tài)的氦離子時(shí)() A.當(dāng)用能量為50 eV光子作用于處在基態(tài)的氦離子時(shí)可能輻射能量為40.8 eV的光子 B.當(dāng)用能量為50 eV光子作用于處在基態(tài)的氦離子時(shí)一定不能輻射能量為40.8 eV的光子 C.當(dāng)用能量為50 eV電子作用于處在基態(tài)的氦離子時(shí)可能輻射能量為40.8 eV的光子 D.當(dāng)用能量為50 eV電子作用于處在基態(tài)的

9、氦離子時(shí)一定不能輻射能量為40.8 eV的光子,答案,解析,考點(diǎn)一,考點(diǎn)二,方法技巧1.當(dāng)光子能量大于或等于13.6 eV時(shí),也可以被處于基態(tài)的氫原子吸收,使氫原子電離。當(dāng)處于基態(tài)的氫原子吸收的光子能量大于13.6 eV時(shí),氫原子電離后,電子具有一定的初動(dòng)能。 2.原子還可吸收外來(lái)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(E=Em-En),均可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷。,1,2,3,4,5,1.(多選)關(guān)于盧瑟福研究粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法中正確的是() A.按照湯姆孫模型,粒子轟擊金箔時(shí)不可能發(fā)生大角度的偏

10、轉(zhuǎn),因而盧瑟福否定了湯姆孫的“棗糕模型”,提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型 B.絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔運(yùn)動(dòng)方向不變,說(shuō)明原子所帶正電荷是均勻分布的 C.粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里 D.盧瑟福利用經(jīng)典力學(xué)計(jì)算出向各方向散射的粒子的比例,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(多選)以下關(guān)于玻爾原子理論的說(shuō)法正確的是() A.電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的 B.電子在繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),穩(wěn)定地產(chǎn)生電磁輻射 C.電子從量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為3的能級(jí)時(shí)要輻射光子 D.不同頻率的光照射處于基態(tài)的氫原子時(shí),只有某些頻率的光可以被氫原子吸收,答案,解析,

11、1,2,3,4,5,3.(多選)(2017浙江紹興一中期末)氫原子能級(jí)圖如圖所示,a、b、c分別表示原子在不同能級(jí)之間的三種躍遷途徑,設(shè)在a、b、c躍遷過(guò)程中,放出光子的能量和波長(zhǎng)分別是Ea、Eb、Ec和a、b、c,若a光恰能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則() A.a=b+c,C.Eb=Ea+Ec D.c光也能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng),答案,解析,1,2,3,4,5,4.(多選)已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1,n=2、3能級(jí)所對(duì)應(yīng)的能量分別為E2和E3,大量處于第3能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷放出若干頻率的光子,依據(jù)玻爾理論,下列說(shuō)法正確的是() A.產(chǎn)生的光子的最大頻率為 B.當(dāng)氫原子從能級(jí)n=2躍遷到n=1

12、時(shí),對(duì)應(yīng)的電子的軌道半徑變小,能量也變小 C.若氫原子從能級(jí)n=2躍遷到n=1時(shí)放出的光子恰好能使某金屬發(fā)生光電效應(yīng),則當(dāng)氫原子從能級(jí)n=3躍遷到n=1時(shí)放出的光子照到該金屬表面時(shí),逸出的光電子的最大初動(dòng)能為E3-E2 D.若要使處于能級(jí)n=3的氫原子電離,可以采用兩種方法:一是用能量為-E3的電子撞擊氫原子,二是用能量為-E3的光子照射氫原子,答案,解析,1,2,3,4,5,5.(多選)氦原子被電離出一個(gè)核外電子,形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1=-54.4 eV,氦離子的能級(jí)示意圖如圖所示。在具有下列能量的粒子中,能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是() A.54.4 eV(光子)B.42.4 eV(光子) C.48.4 eV(光子)D.41.8 eV(電子),答案,解析,