1、课时分层作业课时分层作业(十四十四)氢原子光谱和玻尔的原氢原子光谱和玻尔的原 子模型子模型 (建议用时：建议用时：25 分钟分钟) 考点一考点一光谱及氢原子光谱的规律光谱及氢原子光谱的规律 1(多选多选)关于线状谱关于线状谱，下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B每种原子处在不同的物质中的线状谱相同每种原子处在不同的物质中的线状谱相同 C每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同 D两种不同的原子发光的线状谱可能相同两种不同的原子发光的线状谱可能相同 BC每种原子都有自己的
2、结构每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不不 会因温度、物质不同而改变会因温度、物质不同而改变，B、C 正确。正确。 2(多选多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是下列说法正确的是 () A经典电磁理论很容易解释原子的稳定性经典电磁理论很容易解释原子的稳定性 B经典电磁理论无法解释原子的稳定性经典电磁理论无法解释原子的稳定性 C根据经典电磁理论根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时电子绕原子核转动时， ，电子会不断释放能量电子会不断释放能量，最后被吸附最后被吸附
3、 到原子核上到原子核上 D根据经典电磁理论根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的原子光谱应该是连续的 BCD根据经典电磁理论根据经典电磁理论，电子绕核运动产生变化的电磁场电子绕核运动产生变化的电磁场，向外辐射电磁波向外辐射电磁波， 电子转动能量减少电子转动能量减少，轨道半径不断减小轨道半径不断减小，运动频率不断改变运动频率不断改变，因此大量原子发光的光谱因此大量原子发光的光谱 应该是连续谱应该是连续谱，最终电子落到原子核上最终电子落到原子核上，A 错误错误，B、C、D 正确。正确。 3以下说法中正确的是以下说法中正确的是() A进行光谱分析进行光谱分析，可以用连续光谱可以用连续光谱，也可以用吸
4、收光谱也可以用吸收光谱 B光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速 C分析某种物质的化学组成分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温 蒸气取得吸收光谱进行分析蒸气取得吸收光谱进行分析 D摄下月球的光谱摄下月球的光谱，可以分析出月球上有哪些元素可以分析出月球上有哪些元素 B进行光谱分析不能用连续光谱进行光谱分析不能用连续光谱，只能用明线光谱或吸收光谱只能用明线光谱或吸收光谱，A 错误错误；光谱分光谱分 析的优点是灵敏而且迅速析的优点是灵敏而且迅速，B 正确正确；分析某种物质的化学组成分析某种物质的化学
5、组成，可用白光照射其低温蒸可用白光照射其低温蒸 气产生的吸收光谱进行分析气产生的吸收光谱进行分析， 通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光 谱谱，C 错误错误；月球不能发光月球不能发光，它只能反射太阳光它只能反射太阳光，故其反射的光谱是太阳光谱故其反射的光谱是太阳光谱，而不是而不是 月球的光谱月球的光谱，不能用来分析月球上的元素不能用来分析月球上的元素，D 错误。错误。 考点二考点二玻尔原子理论的基本假设玻尔原子理论的基本假设 4根据玻尔原子模型根据玻尔原子模型，氢原子中电子绕原子核运动的半径氢原子中电子绕原子核运动的半径() A可
6、以取任意值可以取任意值 B可以在某一范围内取值可以在某一范围内取值 C可以取一系列不连续的任意值可以取一系列不连续的任意值 D可以取一系列不连续的特定值可以取一系列不连续的特定值 D根据玻尔提出的轨道量子化假设可知选项根据玻尔提出的轨道量子化假设可知选项 D 正确。正确。 5关于玻尔理论的局限性关于玻尔理论的局限性，下列说法中正确的是下列说法中正确的是() A玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是完全一致的 B玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论玻尔理论的局限性是保留了过多的经典物理理论 C玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃
7、迁的概念玻尔理论的局限性在于提出了定态和能级之间跃迁的概念 D玻尔第一次将量子观念引入原子领域玻尔第一次将量子观念引入原子领域，是使玻尔理论陷入局限性的根本原因 是使玻尔理论陷入局限性的根本原因 B玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的玻尔的原子模型与原子的核式结构模型本质上是不同的，故故 A 错误；玻尔第错误；玻尔第 一次将量子观念引入原子领域一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和能级之间跃迁的概念提出了定态和能级之间跃迁的概念，所以成功地解释了所以成功地解释了 氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律，但是由于过多保留了经典粒子的观念但是由于过多保留了经典粒子的观念，仍然摆脱不
8、了核式结构仍然摆脱不了核式结构 模型的局限性模型的局限性，可见可见 B 对对，C、D 错。故选错。故选 B。 考点三考点三氢原子的能级结构和跃迁问题的理解氢原子的能级结构和跃迁问题的理解 6(多选多选)氢原子能级图如图所示氢原子能级图如图所示，a、b、 、c 分别表示原子在不同能级之间的三种跃分别表示原子在不同能级之间的三种跃 迁途径迁途径，设设 a、b、c 在跃迁过程中在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是放出光子的能量和波长分别是 Ea、Eb、Ec和和a、b、 c，若若 a 光恰能使某金属发生光电效应光恰能使某金属发生光电效应，则则() Aabc B 1 b 1 a 1 c CEbEaE
9、c Dc 光也能使该金属发生光电效应光也能使该金属发生光电效应 BCEaE2E1，EbE3E1，EcE3E2，故故 EbEaEc，C 正确；又因为正确；又因为 E hhc ， ，故故 1 b 1 a 1 c， ，A 错误错误，B 正确正确；a 光恰能使某金属发生光电效应光恰能使某金属发生光电效应，而而 EaEc， D 错误。错误。 7根据玻尔理论根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是下列关于氢原子的论述正确的是() A若氢原子由能量为若氢原子由能量为 En的定态向低能级的定态向低能级 m 跃迁跃迁，则氢原子要辐射的光子能量则氢原子要辐射的光子能量为为 hEnEm B电子沿某一轨道绕核运动电
10、子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为若圆周运动的频率为，则其发光的频率也是则其发光的频率也是 C一个氢原子中的电子从一个半径为一个氢原子中的电子从一个半径为 ra的轨道直接跃迁到另一半径为的轨道直接跃迁到另一半径为 rb的轨道 的轨道， 则此过程原子要辐射某一频率的光子则此过程原子要辐射某一频率的光子 D氢原子吸收光子后氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁将从高能级向低能级跃迁 A原子由能量为原子由能量为 En的定态向低能级跃迁时的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于两能级的能量辐射的光子能量等于两能级的能量 差差，故故 A 正确；电子沿某一轨道绕核运动正确；电子沿某一轨道绕核运动，
11、处于某一定态处于某一定态，不向外辐射能量不向外辐射能量，故故 B 错错 误误；电子只有由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道电子只有由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低能级降低，才能辐射某一频率的光才能辐射某一频率的光 子子，故故 C 错误；原子吸收光子后能量增加错误；原子吸收光子后能量增加，能级升高能级升高，故故 D 错误。错误。 8如图所示是某原子的能级图如图所示是某原子的能级图，a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光为原子跃迁所发出的三种波长的光。在在 下列该原子光谱的各选项中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谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是则正确的是() A
12、BCD C根据根据Eh，c ， ，可知可知c hc E， ，能级差越大能级差越大，波长越小波长越小，所以所以 a 的波长的波长 最小最小，b 的波长最大的波长最大，C 正确。正确。 9氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？ 解析解析当当 n3 时时，对应的波长最长对应的波长最长，代入巴耳末公式有代入巴耳末公式有 1 1 1.10107 1 22 1 32 解之得解之得16.510 7 m 光子能量为光子能量为1hh c 1 6.63 10 34 3108 6.510 7 J3.0610 19 J。 答案答案 3.0610 19 J (建
13、议用时：建议用时：15 分钟分钟) 10(多选多选)有关氢原子光谱的说法有关氢原子光谱的说法，正确的是正确的是() A氢原子的发射光谱是线状谱氢原子的发射光谱是线状谱 B氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C氢原子光谱说明氢原子能级是分立的氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 ABC原子的发射光谱是原子跃迁时形成的原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的由于原子的能级是分立的，所以氢所以氢 原子的发射光谱是线状谱原子的发射光谱是线状谱，原子发出的光子的能
14、量正好等于原子跃迁时的能级差原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢故氢 原子只能发出特定频率的光原子只能发出特定频率的光，综上所述综上所述，选项选项 D 错误错误，A、B、C 正确。正确。 11氢原子能级示意图如图所示氢原子能级示意图如图所示。光子能量在光子能量在 1.63 eV 3.10 eV 的光为可见光的光为可见光，要要 使处于基态使处于基态(n1)的氢原子被激发后可辐射出可见光光子的氢原子被激发后可辐射出可见光光子，最少应给氢原子提供的能量最少应给氢原子提供的能量 为为() A12.09 eVB10.20 eV C1.89 eVD1.51 eV A因为可见光光子的能量范围
15、是因为可见光光子的能量范围是 1.63 eV3.10 eV，所以氢原子至少要被激发所以氢原子至少要被激发到到 n3 能级能级，要给氢原子提供的能量最少为要给氢原子提供的能量最少为 E(1.5113.60)eV12.09 eV，选项选项 A 正正 确。确。 12已知氢原子的基态能量为已知氢原子的基态能量为13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为核外电子的第一轨道半径为 0.5310 10 m，电子质量电子质量 me9.110 31 kg，电荷量为电荷量为 1.610 19 C，求电子跃迁到第三轨道时求电子跃迁到第三轨道时， 氢原子的能量氢原子的能量、电子的动能和原子的电势能各多大？电子的动能和原
16、子的电势能各多大？ 解析解析氢原子能量氢原子能量 E3 1 32E 11.51 eV 电子在第三轨道时半径为电子在第三轨道时半径为 r3n2r132r19r1 电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供电子绕核做圆周运动的向心力由库仑力提供，所以所以 ke2 r23 mev 2 3 r3 由由可得电子动能为可得电子动能为 Ek31 2m ev 2 2 3 3 ke2 232r1 9109 1.610 19 2 290.5310 10 1.610 19 eV1.51 eV 由于由于 E3Ek3Ep3，故原子的电势能为故原子的电势能为 Ep3E3Ek31.51 eV1.51 eV3.02 eV。 答案
17、答案 1.51 eV1.51 eV3.02 eV 13将氢原子电离将氢原子电离，就是从外部给电子能量就是从外部给电子能量，使其从基态或激发态脱离原子核的束使其从基态或激发态脱离原子核的束 缚而成为自由电子缚而成为自由电子。 (1)若要使处于若要使处于 n2 激发态的氢原子电离激发态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射该氢原至少要用多大频率的电磁波照射该氢原 子？子？ (2)若用波长为若用波长为 200 nm 的紫外线照射氢原子的紫外线照射氢原子，则电子飞到离核无穷远处时的速度多则电子飞到离核无穷远处时的速度多 大？大？(电子电荷量电子电荷量 e1.610 19 C，普朗克常量普朗克常量
18、h6.6310 34 Js，电子质量电子质量 me 9.110 31 kg) 解析解析(1)n2 时时，E213.6 22 eV3.4 eV 所谓电离所谓电离，就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到就是使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到 n的轨道的轨道，n 时时，E 0。 所以所以，要使处于要使处于 n2 激发态的原子电离激发态的原子电离，电离能为电离能为 EE E23.4 eV E h 3.4 1.610 19 6.6310 34 Hz8.211014Hz。 (2)波长为波长为 200 nm 的紫外线一个光子所具有的能量的紫外线一个光子所具有的能量 E0h6.6310 34 3108 20010 9 J9.94510 19 J 电离能电离能E3.41.610 19 J5.4410 19 J 由能量守恒与转化得由能量守恒与转化得 E0E1 2m ev2 代入数值解得代入数值解得 v9.95105m/s。 答案答案 (1)8.211014Hz(2)9.95105m/s
