專題18-1原子結構單元知識脈絡與核心素養(yǎng)-2

(一)本章知識網(wǎng)絡(二)本章核心素養(yǎng)解析一、科學思維——原子核式結構模型.a粒子散射實驗(1)實驗裝置：如下圖所示。(2)實驗條件：金屬箔是由重金屬原子組成，很薄，厚度接近單原子的直徑，全部設備裝在真空環(huán)境中,因為a粒子很容易使氣體電離，在空氣中只能前進幾厘米.顯微鏡可在底盤上旋轉，可在360。的范圍內進行觀察。(3)實驗結果：a粒子穿過金箔后，絕大多數(shù)沿原方向前進，少數(shù)發(fā)生較大角度偏轉，極少數(shù)偏轉角度大于90。，甚至被彈回。a粒子的大角度散射現(xiàn)象無法用湯姆孫的原子模型解釋，a粒子散射實驗的結果揭示了：①原子內部絕大部分是空的；②原子內部有一個很小的“核.核式結構模型對a粒子散射實驗的解釋(1)因為原子核很小，原子的大部分空間是空的，大部分a粒子穿過金箔時離核很遠，受到的庫侖力很小，運動幾乎不受影響，因而大部分a粒子穿過金箔后，運動方向幾乎不改變。(2)只有少數(shù)a粒子從原子核附近飛過，受到原子核的庫侖力較大，才發(fā)生較大角度的偏轉。.核式結構學說(1)核式結構學說：在原子的中心有一個很小的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質量都集中在原子核內，電子繞核運轉。(2)電子由離核近的軌道躍遷到離核遠的軌道，能量增加，電勢能增加，動能減少，受到的庫侖力變小?！纠?】如圖所示為盧瑟福a粒子散射實驗裝置的示意圖，圖中的顯微鏡可在圓周軌道上轉動，通過顯微鏡前相連的熒光屏可觀察a粒子在各個角度的散射情況。下列說法中正確的是()A.在圖中的A、8兩位置分別進行觀察，相同時間內觀察到屏上的閃光次數(shù)一樣多B.在圖中的B位置進行觀察，屏上觀察不到任何閃光C.盧瑟福選用不同金屬箔片作為a粒子散射的靶，觀察到的實驗結果基本相似D.?粒子發(fā)生散射的主要原因是a粒子撞擊到金原子后產生的反彈【答案】C【例2】圖示是a粒子(氮原子核)被重金屬原子核散射的運動軌跡，M、N、P、。是軌跡上的四點，在散射過程中可以認為重金屬原子核靜止不動。圖中所標出的a粒子在各點處的加速度方向正確的是()A.M點B.N點、C.尸點D.。點【答案】C二、科學態(tài)度一一氫原子光譜問題.氫原子的能級圖⑴能級圖如圖所示。(2)能級圖中相關量意義的說明.能級躍遷的幾個問題相關量表示意義能級圖中的橫線表示氫原子可能的能量狀態(tài)——定態(tài)橫線左端的數(shù)字力,2,表示量子數(shù)橫線右端的數(shù)字“一13?6,一3.40…”表示氫原子的能級相鄰橫線間的距離表示相鄰的能級差，量子數(shù)越大相鄰的能級差越小帶箭頭的豎線表示原子由較高能級向較低能級躍遷，原子躍遷的條件為一當原子吸收能量后從低能級躍遷到高能級，放出能量后從高能級躍遷到低能級，不論是哪一種躍遷都要注意以下幾個方面的問題：一群原子和一個原子氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)了。學科&網(wǎng)(2)躍遷與電離根據(jù)玻爾理論，當原子從低能態(tài)向高能態(tài)躍遷時，必須吸收光子才能實現(xiàn)。相反，當原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時，必須輻射光子才能實現(xiàn)，不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個能級的能量差。欲想把處于某一定態(tài)的原子的電子電離出去，就需要給原子一定的能量.如使氫原子從鹿=1的基態(tài)上升到八=8的狀態(tài)，這個能量的大小至少為13.6eVo(3)間接躍遷和直接躍遷原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷。兩種情況下輻射(或吸收)光子的頻率可能不同。(4)入射光子與入射電子若是在光子的激發(fā)下引發(fā)原子的躍遷，則要求光子的能量必須等于原子的某兩個能級差值；若是在電子的碰撞下引起原子的躍遷，則要求電子的能量必須大于或等于原子的某兩個能級差值，兩種情況有所不同，要引起注意。【例3】用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測到了一定數(shù)目的光譜線。調高電子的能量再次進行觀測，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來增加了5條。用△〃表示兩次觀測中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)〃之差，石表示調高后電子的能量。根據(jù)氫原子的能級圖可以判斷，△〃和石的可能值為()A.△〃=1,13.22eV<E<13.32eVB.An=2,13.22eV<￡<13.32eVC.\n=1,12.75eV<E<13.06eVD.D.bn=2,D.bn=2,12.75eV<E<13.06eV【答案】D.bn=2,12.75eV<E<13.06eV當加z=2時,n=2,調整后的能級為〃=4,此時能極差為：\E=-0.85-(-13.6)=12.75eV,因此提高電子的動能應該大于此時的能級差，但是應該小于基態(tài)和第5能級之間的能級差，否則將躍遷到更高能級，即小于△石=—0.54—(—13.6)=13.06eV,所以B、D選項中D正確，B錯誤。故選A、D。［例4］根據(jù)玻爾原子結構理論，氮離子(He+)的能級圖如圖所示。電子處在〃=3軌道上比處在n=5軌道上離氨核的距離(選填"近"或"遠當大量He+處在〃=4的激發(fā)態(tài)時，由于躍遷所發(fā)射的譜線nHe+e(eV)TOC