氢原子光谱导学案

【教学目标】1．知道光谱、线状谱、连续谱、特征谱线的概念。

2．知道利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成。

3．了解玻尔原子模型及能级的概念。

4．理解原子发射和吸收光子频率与能级差的关系。

【知识要点1】1.光谱：用光栅或棱镜把光按________展开，获得光的________和强度分布的记录，即光谱。

2．有些光谱是一条条的亮线，把它们叫做________，这样的光谱叫做________谱，有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，我们把它叫做________谱。

3．各种原子的发射光谱都是________谱，说明原子只发出几种________的光。

不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光________是不一样的，因此这些亮线称为原子的________谱线。

4．每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来________物质和确定物质的________，这种方法称为光谱分析。

物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：(1)发射光谱：物质直接发出的光通过分光后产生的光谱。

它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)。

①连续光谱：由连续分布的一切波长的光(单色光)组成的光谱。

炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。

如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都是连续光谱。

②明线光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱。

它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱。

稀薄气体或金属的蒸气的发射的光谱就是明线光谱。

实验证明，每种元素的原子都有一定特征的明线光谱。

(2)吸收光谱：高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱。

这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的。

【例1】对原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是不连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素【例2】．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。

产生这些暗线的原因是由于( )A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素【知识要点2】1.由玻尔的原子理论可知，电子的轨道是________的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，________电磁辐射。

2．由玻尔的原子理论可知，原子的能量是量子化的。

这些量子化的能量值叫做________。

原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________。

3．基态和激发态：能量____________的状态叫做基态，________的状态叫做激发态。

4．按照玻尔的观点，当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为________的光子，这个光子的能量由前后两个能级的________决定，即hν＝________，这个式子称为频率条件，又称辐射条件。

反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，________的光子的能量同样由频率条件决定。

5．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是________的。

如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称做________。

6．玻尔原子理论的基本假设1）．轨道量子化与定态假设的内容(1)轨道量子化：玻尔认为在库仑力的作用下，原子中的电子围绕原子核做圆周运动，服从经典力学规律，但是电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的，即电子的轨道是量子化的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。

(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。

这些量子化的能量值叫做能级。

(3)定态：原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。

能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态。

2）．频率条件(1)电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En(m>n)。

这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。

(2)当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率条件决定。

【典型例题】【例1】关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是( )A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子的能量状态不是连续的C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的【例3】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则( )A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2C．ν1＝ν2＋ν3D．hν1＝hν2＋hν3【例4】关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的是( )A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论能级跃迁的规律及理解1．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有()A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率2．一个氢原子中的电子从一个半径为r a的轨道自发地直接跃迁至另一半径为r b的轨道，已知r a＞r b，则在此过程中()A．原子发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要吸收某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子3．氢原子处于量子数n＝3的状态时，要使它的核外电子成为自由电子，吸收的光子能量应是() A．13.6 eV B．3.5 eVC．1.51 eV D．0.54 eV4．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们在向较低激发态或基态跃迁的过程中() A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条明线C．可能吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．可能发出频率一定的光子，形成光谱中的一条明线5．用紫外线照射一些物质时，会发生荧光效应，即物质发出可见光。

这些物质中的原子先后发生两次跃迁，其能量变化分别为ΔE1和ΔE2。

下列关于原子这两次跃迁的说法中正确的是() A．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|B．先向高能级跃迁，再向低能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|C．两次均向高能级跃迁，且|ΔE1|>|ΔE2|D．两次均向低能级跃迁，且|ΔE1|<|ΔE2|6．[20XX年重庆理综]氢原子部分能级的示意图如图13－1所示。

不同色光的光子能量如下表所示。

处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为() A．红、蓝－靛B．黄、绿C．红、紫D．蓝－靛、紫7.氢原子的能级如图13－2所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV—3.11 eV，下列说法错误的是()A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光8．用能量为12.30 eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁说法正确的是()A．电子能跃迁到n＝2的能级上去B．电子能跃迁到n＝3的能级上去C．电子能跃迁到n＝4的能级上去D．电子不能跃迁到其他能级上去9．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。

已知基态的氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图13－3所示。

在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A．40.8 eVB．43.2 eVC．51.0 eVD．54.4 eV10．如图13－4所示，画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E。

处在n＝4的能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波。

已知金属钾的逸出功为2.22 eV。

在这些光波中，能够从金属钾的表面打出的光电子总共有()A．二种B．三种C．四种D．五种11.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。

调高电子能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。

用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n 之差，E表示调高后电子的能量。

根据氢原子的能级图(如图18－4－4所示)可以判断，Δn和E的可能值为( )A．Δn＝1, 13.22 eV<E<13.32 eVB．Δn＝2, 13.22 eV<E<13.32 eVC．Δn＝1, 12.75 eV<E<13.06 eVD．Δn＝2, 12.75 eV<E<13.06 eV。