人教版 (2019)选择性必修 第三册氢原子光谱和玻尔的原子模型教学ppt课件

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4 氢原子光谱和玻尔的原子模型学习任务一 光谱学习任务二 氢原子光谱的实验规律和经典理论的困难学习任务三 玻尔原子理论的基本假设学习任务四 玻尔理论对氢光谱的解释及其局限性随堂巩固◆练习册备用习题学习任务一 光谱［教材链接］ 阅读教材“光谱”相关内容,完成下列填空：(1) 光谱：用____________可以把物质发出的光按___________展开，获得_________________分布的记录，即光谱.(2) 线状谱：有些光谱是一条条的______，我们把它们叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱.棱镜或光栅波长(频率)波长(频率)和强度亮线(3)连续谱：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，我们把它叫作连续谱.(4) 特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是________，且不同原子的亮线位置______，故这些亮线称为原子的______谱线.线状谱不同特征 特征谱线组成成分光谱分析例1 (多选)下列有关光谱问题的论述中,正确的是( ) A.熔化的钢水发出的光通过分光镜所得到的是连续光谱B.气体发出的光只能产生明线光谱C.光谱分析的优点是非常灵敏与迅速D.进行光谱分析,可以用连续光谱,也可以用吸收光谱√√[解析] 炽热的固体、液体和高压气体发出的光通过分光镜形成的是连续光谱,A正确;气体发光,若为高压气体则产生连续光谱,若为稀薄气体则产生明线光谱,B错误;光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分,故光谱分析非常灵敏与迅速,C正确;进行光谱分析,必须利用线状谱或吸收光谱,连续谱不行,D错误.【要点总结】1.光谱的分类2.几种光谱的比较3.太阳光谱(1)特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱.(2)产生原因：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了明亮背景下的暗线.学习任务二 氢原子光谱的实验规律和经典理论的困难［教材链接］ 阅读教材“氢原子光谱的实验规律”和“经典理论的困难”相关内容,完成以下填空: 特定波长可见 ① 按照经典电磁理论,核外电子将把自己绕核转动的能量以________的形式辐射出去,因此电子绕核转动这个系统应是________的,但事实上,原子是个很稳定的系统.电磁波不稳定② 根据经典电磁理论,大量原子发光的光谱应该包含__________的连续光谱,而事实上原子光谱是由一些不连续的亮线组成的______的线状谱.一切频率分立   √√【要点总结】1.巴耳末公式是对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线分析时总结出来的，反映氢原子的线状光谱的特征，不能描述其他原子的.2.其他谱线：除了巴耳末系，氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式.学习任务三 玻尔原子理论的基本假设［教材链接］ 阅读教材“玻尔原子理论的基本假设”相关内容,完成以下填空：(1) 轨道量子化① 原子中的电子在________力的作用下，绕________做圆周运动.② 电子绕核运动的轨道是________的.③ 电子在这些轨道上绕核的转动是______的，且不产生__________.库仑引原子核量子化稳定电磁辐射(2) 能量量子化① 能量量子化：当电子在不同轨道上运动时，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，即原子的能量是________的，这些量子化的能量值叫作______.量子化能级② 定态：原子具有确定能量的______状态，称为定态.③ 基态：能量______的状态叫作基态.稳定最低④激发态：基态之外较高的能量状态叫作激发态. 跃迁放出 频率辐射例3 (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是( )  √√[解析] 根据玻尔理论，可知核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B正确；由跃迁规律可知，C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误.变式 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有( ) 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√√√[解析] A、B、C三项都是玻尔提出来的假设,其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念,原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合.电子跃迁时辐射的光子的频率与能级间的能量差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关.   学习任务四 玻尔理论对氢光谱的解释及其局限性［教材链接］ 阅读教材“玻尔理论的局限性”相关内容，完成下列填空：(1) 玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将__________引入原子领域,提出了______和______的概念,成功解释了________光谱的实验规律.但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱.量子观念定态跃迁氢原子(2)玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论,即保留了经典粒子的观念,仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动.(3) 电子云：原子中电子的______没有确定的值,我们只能描述电子在某个位置出现的______是多少,把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时,这种图像就像云雾一样,故称________.坐标概率电子云  √   1.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分,关于光谱分析,下列说法正确的是 (　 　)A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C.高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D.同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线,由于光谱的不同,它们没有关系√[解析]高温物体的连续谱不能鉴别组成成分,A错误;某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关,通过这些亮线与原子的特征谱线对照,即可确定物质的组成成分,B正确;高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线,这些暗线由所经过的物质决定,C错误;某种物质发出某种频率的光,当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光,因此同一物质线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线相对应,D错误.2.通过光栅分析太阳光谱,我们发现其中有很多暗线,对于这些暗线,我们可以得到的结论是 (　 　)A.太阳中与暗线相对应的元素少B.太阳大气中含有暗线对应的元素C.地球大气中的某些元素吸收了暗线中对应的光谱D.观测仪器精度不足造成的[解析]太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候,被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的,是一种吸收光谱,所以太阳光的光谱中有许多暗线,它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线,故B正确,A、C、D错误.√ √  √ 5.图甲为氢原子能级图,图乙为氢原子光谱,Hα、Hβ、Hγ、Hδ是可见光区的四条谱线,其中Hβ谱线是氢原子从n=4能级跃迁到n=2能级辐射产生的.下列说法正确的是(　 　)A.这四条谱线中,Hα谱线光子能量最大B. Hα谱线是氢原子从n=5能级跃迁到n=2能级辐射产生的C.处于n=2能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量D.若Hα、Hβ、Hγ、Hδ中只有一种光能使某金属产生光电效应,那一定是Hδ√ 6.按照玻尔原子理论,原子只能处于一系列不连续的能量状态,在这些不同的能量状态中,核外电子绕原子核做半径不同的圆周运动.根据此理论可知,处于n=3能级的某氢原子辐射一定频率的光子后跃迁到n=2能级,则 (　 　)A.核外电子的动能减小B.氢原子系统的总能量减少C.氢原子系统的电势能增大D.氢原子系统减少的电势能等于电子增加的动能√ 7.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,已知电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=0.91×10-30 kg,氢原子的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10 m.(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)(1)氢原子的核外电子绕核运动,处于n=2的定态与n=4的定态的氢原子的核外电子运动周期之比为多少?(用k、e、r1、m表示,rn=n2r1,不要求代入数据)[答案] 1∶8　   [答案] 8.21×1014 Hz 7.氢原子处于基态时,原子能量E1=-13.6 eV,已知电子电荷量e=1.6×10-19 C,电子质量m=0.91×10-30 kg,氢原子的核外电子的第一条可能轨道的半径为r1=0.53×10-10 m.(普朗克常量h=6.63×10-34 J·s)(3)若已知钠的极限频率为6.00×1014 Hz,今用一群处于n=4的激发态的氢原子发射的光谱照射钠,则有几条谱线可使钠发生光电效应?[答案]四条 1.(光谱)[2024·河南郑州一中月考] 如图所示是原子的发射光谱、原子的吸收光谱、太阳光谱图像，下列说法正确的是( ) A.所有原子的发射光谱都是线状谱B.太阳光谱中的暗线表明，太阳中正好不存在这些元素C.可见光的光谱有分立特征，不可见光的光谱没有分立特征D.电子绕原子核运动的轨道是不连续的，所以我们看到了原子光谱的分立特征√[解析] 原子的发射光谱即有线状谱又有连续谱，A错误；太阳光谱中的许多暗线与太阳中存在的元素的特征谱线相对应，太阳光谱中的暗线表明太阳中正好存在这些元素，B错误；可见光的光谱与不可见光的光谱都有分立特征，C错误；电子绕原子核运动的轨道是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D正确.2.(光谱)关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法正确的是( ) A.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关B.吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合C.明线光谱与吸收光谱都是连续谱D.明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成√[解析] 吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与明线光谱中的明线相对应，故A、B错误；明线光谱是线状谱，故C错误；明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，用来鉴别物质和确定化学组成，故D正确.  √   √√√ 练 习 册知识点一 氢原子光谱的实验规律1.根据光谱的特征谱线，可以确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是( ) A.线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线B.线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线C.线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线都不是特征谱线D.同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的√[解析] 根据光谱理论可知，亮线光谱与吸收光谱都能表示元素的特点，都是元素的特征谱线，而同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱中的暗线都是一一对应的，选项D正确，A、B、C错误.2.(多选)[2024·河北唐山一中月考] 关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( ) A.白炽灯光谱是线状谱B.霓虹灯和煤气灯火焰中的钠蒸气产生的光谱是线状谱C.进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱D.观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成√√[解析] 白炽灯光谱是连续谱，故A错误；煤气灯火焰中的钠蒸气产生的光谱属于稀薄气体发光，是线状谱，霓虹灯产生的光谱也是线状谱，B正确；线状谱可用于对物质成分进行分析，故C正确；月亮是反射的太阳光，故观察月亮光谱，不可以确定月亮的化学组成，故D错误.    √√   √知识点二 玻尔原子理论的基本假设5.[2024·吉林一中月考] 下列关于玻尔原子理论及氢原子能级的说法中正确的是( )  √  A.原子要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.原子的能量变小 D.原子的电势能变小[解析] 直接跃迁，只能发出一个光子，A、B错误；原子从高能级往低能级跃迁时，放出光子，能量变小，库仑力做正功，电子的动能增大，原子的电势能减小，C、D正确.√√知识点三 氢原子能级跃迁  √ 8.[2024·江苏南京期末] 我国“北斗三号”全球组网卫星采用星载氢原子钟.如图为氢原子能级示意图的一部分，则下列说法中正确的是( )  √ 知识点四 玻尔理论的局限性9.关于玻尔理论的局限性，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B.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迁的概念D.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√[解析] 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A错误；玻尔第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，所以成功地解释了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，仍然摆脱不了核式结构模型的局限性，故B正确，C、D错误.  √     √   √   (1) 氢原子的发射光谱属于______(选填“明线”、“吸收”或“连续”)光谱.一群处于第4能级的氢原子，原子最终都回到基态，总共能发出___种不同频率的光；明线6  6112.756.75  5.34