第第3课时课时 原子结构原子结构 氢原子光谱氢原子光谱 考点一考点一 原子结构与原子结构与粒子散射实验粒子散射实验 通过通过粒子散射实验建立了原子的核式结构模型：原粒子散射实验建立了原子的核式结构模型：原子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电子中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转核外空间绕核旋转 【例【例1】 (2016大连模拟大连模拟)卢瑟福和他的助手做卢瑟福和他的助手做 粒子散粒子散射实验，获得了重要发现：射实验，获得了重要发现： (1)关于关于粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是粒子散射实验的结果，下列说法中正确的是( ) A证明了质子的存在证明了质子的存在 B证明了原子核是由质子和中子组成的证明了原子核是由质子和中子组成的 C证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里个很小的核里 D说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 (2)在粒子散射实验中，现有一个 粒子以 2.0107m/s的速度去轰击金箔， 若金原子的核电荷数为 79.求该粒子与金原子核间的最q1q2近距离(已知带电粒子在点电荷电场中的电势能表达式为 k，r 粒子质量为 6.641027kg)解析：解析：(1)粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子正电荷和几乎全部质量的核数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子，所以选项并预测核内存在中子，所以选项 C正确，正确，A、B错误；玻尔发错误；玻尔发现了电子轨道量子化，选项现了电子轨道量子化，选项D错误错误 (2)从能量转化的角度看，当从能量转化的角度看，当 粒子靠近原子核运动时，粒子靠近原子核运动时，粒子粒子的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，的动能转化为电势能，达到最近距离时，动能全部转化为电势能，设设 粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为粒子与原子核发生对心碰撞时所能达到的最小距离为 d，则有，则有 12q1q2mv kd， 2199229.010 279（1.610）2kq1q2解得解得 d m 22772mv6.64 10（2.010 ）2.71014m. 答案：答案：(1)C (2)2.71014m 1(多选多选)(2016洛阳模拟洛阳模拟)关于原子结构，下列说法正确的是关于原子结构，下列说法正确的是( ) A玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律玻尔原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律 B卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性卢瑟福核式结构模型可以很好地解释原子的稳定性 C卢瑟福的卢瑟福的粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子粒子散射实验表明原子内部存在带负电的电子 D卢瑟福的卢瑟福的 粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的粒子散射实验否定了汤姆孙关于原子结构的“枣糕模型枣糕模型” 解析：解析：玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实玻尔提出的原子模型能很好地解释氢原子光谱的实验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢验规律；卢瑟福核式结构模型不能解释原子的稳定性；卢瑟福的瑟福的粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤粒子散射实验表明原子具有核式结构，否定了汤姆孙关于原子结构的姆孙关于原子结构的“枣糕模型枣糕模型”，故选项，故选项A、D正确，正确，B、C错误错误 答案：答案：AD 考点二考点二 氢原子能级及能级跃迁氢原子能级及能级跃迁 1氢原子的能级图氢原子的能级图 能级图如图所示能级图如图所示 2定态间的跃迁满足能级差跃迁(1)从低能级(n小) 高能级(n大)吸收能量h En大En小跃迁(2)从高能级(n大) 低能级(n小)放出能量h En大En小3电离电离态与电离能电离态：n，E0.基态电离态：E吸0(13.6eV)13.6eV 电离能n2电离态：E吸0E23.4eV.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 【例【例2】 (多选多选)(2014山东卷山东卷)氢原子能级如图所示，当氢原子能级如图所示，当氢原子从氢原子从n3跃迁到跃迁到n2的能级时，辐射光的波长为的能级时，辐射光的波长为 656 nm.以下判断正确的是以下判断正确的是( ) A氢原子从氢原子从n2跃迁到跃迁到n1的能级时，辐射光的波长的能级时，辐射光的波长大于大于656 nm B用波长为用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从的光照射，可使氢原子从n1跃迁跃迁到到n2的能级的能级 C一群处于一群处于n3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生产生3种谱线种谱线 D用波长为用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从的光照射，不能使氢原子从n2跃跃迁到迁到n3的能级的能级 解析：解析：由由 E初初E终终hh可知，氢原子跃迁时始末能级差可知，氢原子跃迁时始末能级差c值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知值越大，辐射的光子能量越高、波长越短，由能级图知E3E2E21.51（3.4）E1， 故选项故选项 A错误；错误； 由由得得121.6 nm325 3.4（13.6）656nm，故选项，故选项 B 错误；由错误；由2C33 可知选项可知选项 C 正确；因跃迁中所吸收光正确；因跃迁中所吸收光子的能量必须等于始末能级的差值，即从子的能量必须等于始末能级的差值，即从n2 跃迁到跃迁到 n3 的能级的能级时必须吸收时必须吸收656 nm的光子，故选项的光子，故选项 D 正确正确 答案：答案：CD 2(2015海南卷海南卷)氢原子基态的能量为氢原子基态的能量为 E113.6 eV.大量氢大量氢原子处于某一激发态由这些氢原子可能发出的所有光子中，原子处于某一激发态由这些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为频率最大的光子能量为 0.96E1，频率最小的光子的能量为，频率最小的光子的能量为_ eV(保留保留2位有效数字位有效数字)，这些光子可具有，这些光子可具有 _ 种不同种不同的频率的频率 解析：解析：频率最小的光子是从频率最小的光子是从 n地地2跃迁，即频率最小跃迁，即频率最小的光子的能量为的光子的能量为Emin3.4 eV(13.6 eV) 10 eV，频率最大的光子能量为频率最大的光子能量为0.96E1，即，即En(13.6 eV)0.96(13.6 eV)，解得，解得En0.54 eV，即，即n5，从从n5能级开始，共有能级开始，共有C10种不同频率的光子种不同频率的光子 答案：答案：10 10 方方 法法 技技 巧巧 思思 维维 提提 升升 氢原子的能量及其变化E11原子能量：EnEknEpn2，随 n(r)增大而增大，其中 E1n13.6eV.e22 电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力， 即 k2rnv21 e2m，所以Eknk ，随n(r)增大而减小rn2 rn3电势能：通过库仑力做功判断电势能的增减当n 减小，即轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之， n 增大，即轨道半径增大时，电势能增加典例典例 氢原子在基态时轨道半径氢原子在基态时轨道半径r10.531010m，能，能量量E113.6 eV ，求氢原子处于基态时：，求氢原子处于基态时： (1)电子的动能；电子的动能； (2)原子的电势能；原子的电势能； (3)用波长是多少的光照射可使其电离？用波长是多少的光照射可使其电离？ 思路导引思路导引 解答本题需要弄明白以下两个问题：解答本题需要弄明白以下两个问题：电电子绕核做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？子绕核做匀速圆周运动的向心力是由什么力提供的？原子的总能量原子的总能量 E与电子的动能与电子的动能 Ek、原子的电势能、原子的电势能 Ep是怎是怎样的关系？样的关系？ 解析：解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为设处于基态的氢原子核外电子速度为 v1， e则则 k2. r1r112ke2所以电子动能所以电子动能 Ek1 mv113.6 eV . 22r1(2)因为因为 E1Ek1Ep1， 所以所以 Ep1E1Ek113.6 eV 13.6 eV 27.2 eV . 22mv1(3)设用波长为设用波长为的光照射可使氢原子电离的光照射可使氢原子电离 hc0E1. 86.63 10310hc8所以所以m9.1410 m. 19E113.6 1.61034答案：答案：(1)13.6 eV (2)27.2 eV (3)9.14 10 m 8