1、【 精品教育资源文库 】 第 48 课时 原子结构 考点 1 原子的核式结构 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)1909 1911 年，英籍物理学家 卢瑟福 进行了 粒子散射实验，提出了 核式 结构模型。 (2) 粒子散射实验的结果： 绝大多数 粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有 少数 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 ” 。 (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。 1下列四个示
2、意图表示的实验中能说明原子核式结构的是 ( ) 答案 A 解析 粒子散射实验说明原子的核式结构，故 A 正确；双缝干涉实验证明光具有波动性，故 B 错误；光电效应说明光具有粒子性，故 C 错误；放射线在磁场中偏转是根据带电粒子的偏转方向确定放射线的电性，故 D 错误。 2 (多选 )关于原子核式结构理论说法正确的是 ( ) A是通过发现电子现象得出来的 B原子的中心有个核，叫做原子核 【 精品教育资源文库 】 C原子的正电荷均匀分布在整个原子中 D原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核 里，带负电的电子在核外旋转 答案 BD 解析 原子的核式结构模型是在 粒子的散射实验结果的基础上提出
3、的， A 错误。原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核， B 正确、C 错误。原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转， D 正确。 3. 根据 粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，如图所示虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个 粒子的运动轨迹。在 粒子从 a 运动到 b、再运动到 c 的过程中，下列说法中正确的是 ( ) A动能先增大，后减小 B 电势能先减小，后增大 C电场力先做负功，后做正功，总功等于零 D加速度先变小，后变大 答案 C 解析 粒子从 a 点经 b 点到达等势点 c 的过程中电场力先做负功后做
4、正功， 粒子的电势能先增加后减小、动能先减小后增大，加速度先变大，后变小，回到同一等势线上时，电场力做的总功为零，故 C 正确。 考点 2 能级跃迁及相关的能量问题 1氢原子光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的 波长 (频率 )和强度分布的记录，即光谱。 (2)光谱分类： 【 精品教育资源文库 】 (3)氢原子光谱的实验规律：巴耳末系是氢原子 光谱在可见光区的谱线，其波长公式 1 R? ?122 1n2 (n 3,4,5? ， R 是里德伯常量， R 1.1010 7 m 1)。 (4)光谱分析：利用每种原子都有自己的 特征谱线 可以用来鉴别物质和确定物质的组
5、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。 2氢原子的能级结构、能级公式 (1)玻尔理论 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。 跃迁：当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为h 的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 h Em En。 (h 是普朗克常量， h 6.6310 34 Js) 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。 (2)几个概念 能级：在玻尔理论中，原子的能量是
6、量子化的，这些量子化的能量值，叫做能级。 基态：原子能量 10最低 的状态。 激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他状态。 量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的 11正整数 。 (3)氢原子的能级公式： En 121n2E1(n 1,2,3?) ，其中 E1为基态能量，其数值为 E1 13 13.6 eV。 (4)氢原子的半径公式： rn 14n2r1(n 1,2,3?) ，其中 r1为基态半径，又称玻尔 半径，其数值为 r1 0.5310 10 m。 (5)氢原子的能级图：能级图如图所示。 【 精品教育资源文库 】 例 (2017 辽宁沈阳郊联体期末 )根据氢原子的能级图，现
7、让一束单色光照射到一群处于基态 (量子数 n 1)的氢原子上，受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，则照射氢原子的单色光的光子能量为 ( ) A 13.6 eV B 3.4 eV C 12.75 eV D 12.09 eV 解析 受激的氢原子能自发地发出 6 种不同频率的光，说明氢原子从 n 1 能级跃迁到n 4 能级上，所以照射氢原子的单色光的光子 能量 E E4 E1 12.75 eV， C 正确。 答案 C 能级跃迁中的几种情况 【 精品教育资源文库 】 (1)自发跃迁：高能级 低能级，释放能量，发出光子。光子的频率 Eh E高 E低h 。 (2)受激跃迁：低能级 高能级，吸收
8、能量。 光照 (吸收光子 )：光子的能量必须恰等于能级差 h E，即对光子的吸收具有选择性。 当入射光子能量大于该能级的电离能时，原子对光子吸收不再具有选择性，而是吸收电离。 碰撞、加热等：只要入射粒子能量大于或等于能级差即可，即 E 外 E。 (3)一群氢原 子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射出的光的种类有 C2n n?n 1?2 种。一个氢原子处于量子数为 n 的激发态，向低能级跃迁时，最多可辐射出的光的种类有 n 1种。 1 (2017 河南省洛阳月考 )用频率为 0 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 1、 2、 3的三条谱线，且 3 2 1，则
9、( ) A 0 2 1，则： n 3 能级向 n 1 能级跃迁时， h 3 E3 E1 n 2 能级向 n 1 能级跃迁时， h 2 E2 E1 n 3 能级向 n 2 能级跃迁时， h 1 E3 E2 将以上三式变形可得， h 3 h 2 h 1 解得 3 2 1，故 B 正确，再根据氢原子理论可知，入射光频率 0 3，故 A、C、 D 错误。 2氢原子辐射出一个光子后 ( ) A电子绕核旋转半径增大 B电子的动能 增大 C氢原子的电势能增大 D原子的能级值增大 答案 B 解析 根据玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，
10、因而电势能应减小。另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力： ke2r2 mv2r，则 Ek12mv2 ke22r。可见，电子运动半径越小，其动能越大。再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的 总能量减少，只有 B 正确。 【 精品教育资源文库 】 3 (2018 广州市执信中学期末 )已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量介于 1012.9 eV 范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是 ( ) A在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种 B在照射光中可能被吸收的光子能量只有 3 种 C照射后可能观测到氢原子发射不
11、同波长的光有 10 种 D照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有 3 种 答案 B 解析 因为 13.6 eV 10 eV 3.6 eV， 13.6 eV 12.9 eV 0.7 eV，能量介于 3.6 0.7 eV 的能级有 n 2、 3、 4 三种，可知照射光中有三种频率的光子被吸收，故 A错误、 B 正确；氢原子跃迁的最高能级为 n 4 能级，根据 C24 6 知，氢原子发射出六种不同波长的光，故 C、 D 错误，故选 B。 1在卢瑟福的 粒子散射实验中，有少数 粒子发生大角度偏转，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正电荷在原子中是均匀分布的 C原子
12、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 A 解析 粒子和电子之间有 相互作用力，它们接近时就有库仑引力作用，但由于电子的质量只有 粒子质量的 17300，粒子与电子碰撞就像一颗子弹与一个灰尘碰撞一样， 粒子质量大，其运动方向几乎不改变， 粒子散射实验中，有少数 粒子发生大角度偏转说明三点：一是原子内有一质量很大的粒子存在；二是这一粒子带有较大的正电荷；三是这一粒子的体积很小，故 A 正确。 2如图所示为 粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光【 精品教育资源文库 】 屏的显微镜分别放在图中 a、 b、 c、 d 四个位置。则这四个位置在相等时
13、间内统计的闪烁次数符合实验事实 的是 ( ) A 1305、 25、 7、 1 B 202、 405、 625、 825 C 1202、 1010、 723、 203 D 1202、 1305、 723、 203 答案 A 解析 由于绝大多数粒子运动方向基本不变，所以 a 位置闪烁次数最多，少数粒子发生了偏转，极少数发生了大角度偏转。符合该规律的数据只有 A 选项。 3 (2018 长春外国语学校期末 )(多选 )氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是 ( ) A核外电子受力变小 B原子的能量减少 C氢原子要吸收一 定频率的光子 D氢原子要放出一定频率的光子 答案 BD 解析 根据 F ke2r2得，轨道半径减小，则核外电子受力变大，故 A 错误；由较远轨道跃迁到较近轨道，原子能量减小，故 B 正确；因为原子能量减小，所以氢原子放出一定频率的光子，故 C 错误、 D 正确。 4 (2017 吉林高中三调 )下列说法正确的是 ( ) A 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B 粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构 C氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低 D原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 1的光子 ；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长为 2的光子，已知 1 2，那么原子从 a 能级跃迁到 c 能级状态
