高三物理二轮专题复习课件：原子结构.pptx

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1、一一原子结构专题复习原子结构专题复习学习任务学习任务1.了解人类探索原子结构的历史。2.知道原子核式结构模型。3.通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。知识框架知识框架原子原子原子原子结结构构构构汤汤姆姆姆姆孙孙“西瓜西瓜西瓜西瓜”模型模型模型模型卢卢瑟福瑟福瑟福瑟福核式核式核式核式结结构构构构玻玻玻玻尔尔量子化模型量子化模型量子化模型量子化模型一、电子的发现一、电子的发现1.1.英国物理学家英国物理学家汤姆孙汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电通过对阴极射线的研究发现了电 子，电子的发现说明原子可以再分。子，电子的发现说明原子可以再分。2.2.阴极射线的本质：电子流。阴极射线的本质：电子

2、流。3.3.密立根密立根油滴实验精确测量了电子电荷量，同时发现电油滴实验精确测量了电子电荷量，同时发现电荷是量子化的。荷是量子化的。知识梳理例：关于阴极射线，下列说法正确的是()A阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象B阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流C阴极射线是在真空管内由负极放出的电子流D阴极射线就是X射线C例：阴极射线从阴极射线管中的阴极发出，在其间的高电压下加速飞向阳极，如图所示若要使射线向上偏转，所加磁场的方向应为()A平行于纸面向左B平行于纸面向上C垂直于纸面向里 D垂直于纸面向外 D 二二、汤姆孙的原子模型、汤姆孙的原子模型 1898 1898年汤姆孙提出了年汤姆孙提出了

3、一种一种模型，认为原子是一模型，认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中。子镶嵌在球中。图中图中小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。小圆点代表正电荷，大圆点代表电子。这种这种模型被称为模型被称为西瓜模型西瓜模型或或枣糕模型枣糕模型，该模型能解释一些，该模型能解释一些实验现象，但后来被实验现象，但后来被 粒子散射实验否定了。粒子散射实验否定了。三、卢瑟福的原子核式结构三、卢瑟福的原子核式结构 1.粒子散射实验粒子散射实验 实验现象实验现象：绝大多数的绝大多数的粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进

4、；少数少数粒子发生了大角度偏转；粒子发生了大角度偏转；极少数发生反弹，极少数发生反弹，几乎被几乎被“撞撞了回来了回来”。2 2实验意义实验意义 卢瑟福通过卢瑟福通过粒子散射实验，否定了粒子散射实验，否定了 汤姆孙的原子模型，建立了核式结构汤姆孙的原子模型，建立了核式结构 模型。模型。3原子的核式结构模型对原子的核式结构模型对粒子散射实验结果的解释粒子散射实验结果的解释 （1）当）当粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，力很小，粒子就像穿过粒子就像穿过“一片空地一片空地”一样，运动方向改变很小。一样，运动方向改变很小。因为原子核很小，所以

5、绝大多数因为原子核很小，所以绝大多数粒子不发生偏转。粒子不发生偏转。（2）当当粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转。生了大角度偏转。（3）当）当粒子正对着原子核射来，偏转角粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到几乎达到180，这种机会极少。，这种机会极少。原子的核式结构：原子由原子核和核外电子构成，原子的半径数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 m。核式结构核式结构枣糕模型枣糕模型原子内部是非常空旷的，正电荷集

6、原子内部是非常空旷的，正电荷集中在一个很小的核里中在一个很小的核里原子是充满了正电荷的球原子是充满了正电荷的球体体电子绕核高速旋转电子绕核高速旋转电子均匀嵌在原子球体内电子均匀嵌在原子球体内4.原子核式结构与原子“枣糕”模型的对比 例：例：用用 粒子撞击金原子核发生散射，图粒子撞击金原子核发生散射，图中关于中关于 粒子的运动轨迹正确的是粒子的运动轨迹正确的是()A Aa a B Bb b C Cc c D Dd dCD例：例：关于关于粒子散射实验粒子散射实验()A绝大多数绝大多数粒子经过金箔后，发生了角度粒子经过金箔后，发生了角度很很大的偏转大的偏转B粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能

7、减少粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少C粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加粒子离开原子核的过程中，动能增加，电势能也增加D对对粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核 的大小的大小D例：例：如图所示表示如图所示表示在在粒子散射实验中，某个粒子散射实验中，某个粒子经过原子粒子经过原子核的情景，虚线核的情景，虚线a、b和和c表示原子核形成的静电场中的三个表示原子核形成的静电场中的三个等势面，它们的电势分别为等势面，它们的电势分别为a、b和和c，abc，一个，一个粒子射入电场中，其运动轨迹如实线粒子射入电场中，其运动轨迹如实线K

8、LMN所示，由图可知所示，由图可知()A粒子从粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B粒子从粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C粒子从粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D粒子从粒子从L到到M的过程中，动能减小的过程中，动能减小 AC四、氢原子光谱四、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 得光的波长得光的波长(或频率或频率)和强度分布的记录。和强度分布的记录。2连续光连续光谱：光谱为连在一起的光带。谱：光谱为连在一起的光带。线状线状光光谱：光谱是一条条的亮线

9、谱：光谱是一条条的亮线。吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。3各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，这些亮线称为原子的特征谱线。这些亮线称为原子的特征谱线。4巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：三种光谱的比较产生条件产生条件光谱形式光谱形式应用应用线状线状光谱光谱稀薄气体发光形成的光谱稀薄气体发光形成的光谱一些不连续的明线组成，不同元一些不连续的明线组成，不同元素的素的明线光谱不同明线光谱不

10、同(又叫特征光谱又叫特征光谱)可用于可用于光谱分析光谱分析连续连续光谱光谱炽热的固体、液体和高压炽热的固体、液体和高压气体发光形成的气体发光形成的连续分布，一切波长的光都有连续分布，一切波长的光都有不能用于光谱分不能用于光谱分析析吸收吸收光谱光谱炽热的炽热的白光白光，通过通过温度较温度较白光低的气体后，再色散白光低的气体后，再色散形成的形成的用分光镜观察时，见到连续光谱用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线背景上出现一些暗线(与特征谱线与特征谱线相对应相对应)可用于可用于光谱分析光谱分析例：例：下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()A太阳光

11、谱和白炽灯光谱都是线状谱太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱D我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分BC例：例：关于巴耳末公式关于巴耳末公式 的理解，正确的是的理解，正确的是()()A A此公式只适用于氢原子发光此公式只适用于氢原子发光B B公式中的公式中的n n可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的C C公式中的公式中的n n是大

12、于等于是大于等于3 3的正整数，所以氢原子光谱不是连的正整数，所以氢原子光谱不是连 续的续的D D该公式包含了氢原子的所有光谱线该公式包含了氢原子的所有光谱线AC五、五、玻玻尔的原子模型尔的原子模型1.经典理论的困难经典理论的困难：核式结构模型的核式结构模型的提出提出正确地指出了原子核正确地指出了原子核的存在，很好地解释了的存在，很好地解释了粒子散射实验粒子散射实验；但是；但是经典物理学既无经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。2.2.玻尔理论的基本假设玻尔理论的基本假设(1)(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的

13、能量定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的状态之中，这些状态中能量是稳定的。（能量量子化）（能量量子化）(2)(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。辐射或吸收一定频率的光子。hhE EmmE En n。(3)(3)轨道假设：原子的不同能量状态轨道假设：原子的不同能量状态，跟电子沿不同跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。的圆形轨道绕核运动相对应。（轨道量子化）（轨道量子化）3.对玻尔原子模型的理解对玻尔原子模型的理解 轨道量子化：轨道半径只能是一些不连续的、分立的数值轨道量子化：轨道

14、半径只能是一些不连续的、分立的数值，氢原子氢原子各条轨道上的半径各条轨道上的半径：rnn2r1(n1,2,3，)能量量子化：电子在可能轨道上运动时，不释放能量，原子是稳定能量量子化：电子在可能轨道上运动时，不释放能量，原子是稳定的。能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态，氢原子的。能量最低的状态称为基态，其他的状态叫做激发态，氢原子能级公式能级公式 。原子的能量包括电势能和电子运动的动能。原子的能量包括电势能和电子运动的动能。能级能级跃迁：从高能级到低能级跃迁：从高能级到低能级跃迁跃迁放出能量放出能量，从低能级到高能级从低能级到高能级跃跃迁迁吸收能量吸收能量。4.对对原子能级和能级跃迁的

15、理解原子能级和能级跃迁的理解（1）能级图中能级图中n称为量子数，称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，其代表氢原子的基态能量，其值值 为为-13.6eV。（2）能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地 向较低能级跃迁，跃迁方式：向较低能级跃迁，跃迁方式：（3）使原子使原子从低从低能级能级向高能级向高能级跃迁的两种跃迁的两种方法：方法：光子光子照射照射与实物粒子与实物粒子撞击撞击（4）原子的电离：若入射光子的能量大于原子原子的电离：若入射光子的能量大于原子 的电离能，则原子会被激发跃迁的电离能，则原子会被激发跃迁，发生电，发生电 离离。可见

16、光的波长范围：可见光的波长范围：400770nm紫外线光子紫外线光子能量：能量：3.10248eV3.10248eV巴耳巴耳末系末系赖曼系赖曼系帕邢系帕邢系21谱线系谱线系 6.玻尔玻尔模型模型的局限性的局限性 （1）玻尔玻尔原子原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。但是对于稍。但是对于稍微复杂一点的原子，玻尔理论无法解释它的光谱现象。微复杂一点的原子，玻尔理论无法解释它的光谱现象。（2）保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描保留了经典粒

17、子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动。述下的轨道运动。电子云电子云 例：例：氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为为1.611.613.10 eV3.10 eV。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A A处于处于n n3 3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发 生电离生电离 B B大量氢原子从高能级向大量氢原子从高能级向n n3 3能级跃迁时，可能发出可见光能级跃迁时，可能发出可见光 C C大量处于大量处于n n4 4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出能级的氢原子向

18、低能级跃迁时，可能发出6 6种种 不同频率的光不同频率的光 D D一个处于一个处于n n3 3能级的氢原子向低能级跃迁能级的氢原子向低能级跃迁 时，最多可能发出时，最多可能发出3 3种不同频率的光种不同频率的光AC 例：例：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1.611.613.10 eV 3.10 eV 的光为可见光。要使处于基态的氢原子被激发后可辐射出可见的光为可见光。要使处于基态的氢原子被激发后可辐射出可见光，最少应给氢原子提供的能量为光，最少应给氢原子提供的能量为（）A.12.09eV A.12.09eV B.10.20eV B.10.20eV C.1.89eV C.1.89eV D.1.51eV D.1.51eV A 例：例：氢原子能级图如所示，氢原子能级图如所示，a、b、c分别表示原子在不同能分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是子的能量和波长分别是Ea、Eb、Ec和和a、b、c，若，若a光恰光恰能使某金属产生光电效应，则能使某金属产生光电效应，则()Aabc B CEbEaEc Dc光也能使该金属产生光电效应光也能使该金属产生光电效应BC