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(接14日)
例1
如图所示为卢瑟福和他的同事们做粒子散射实验装置的示意图,荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时,观察到的现象,下述说法中正确的是( )
A.放在A位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B.放在B位置时,相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时少些
C.放在C、D位置时,屏上观察不到闪光
D.放在D位置时,屏上仍能观察一些闪光,但次数极少
[解析]根据α粒子散射现象,绝大多数粒子沿原方向前进,少数粒子发生较大偏转,本题应选择A、B、D。
3.玻尔原子理论(引入量子理论,量子化就是不连续性,整数n叫量子数。)
⑴玻尔的三条假设(量子化)
①轨道量子化rn=n2r1
r1=0.53×10-10m
②能量量子化:En=-;
E1=-13.6eV
③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量hν=Em-En
⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子;从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(用加热的方法,使分子热运动加剧,分子间的相互碰撞可以传递能量)。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子;而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。(如在基态,可以吸收E≥13.6eV的任何光子,所吸收的能量除用于电离外,都转化为电离出去的电子的动能)。
⑶玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论(轨道量子化和能量量子化),玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论(牛顿第二定律、向心力、库仑力等),所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
例2
用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子,停止照射后,发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子,它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3,由此可知,开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为:①hν1;②hν3;③h(ν1+ν2);④h(ν1+ν2+ν3)。以上表示式中( )
A.只有①③正确 B.只有②正确
C.只有②③正确 D.只有④正确
解:该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子,说明这时氢原子处于第三能级。
根据玻尔理论,应该有hν3=E3-E1,hν1=E3-E2,hν2=E2-E1,可见hν3=hν1+hν2=h(ν1+ν2),所以照射光子能量可以表示为②或③,答案选C。
例3
氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )
A.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能增大,原子的能量增大
B.原子要放出光子,电子的动能减小,原子的电势能减小,原子的能量也减小
C.原子要吸收光子,电子的动能增大,原子的电势能减小,原子的能量增大
D.原子要吸收光子,电子的动能减小,原子的电势能增大,原子的能量增加
[解析]:根据玻尔理论,氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时,其能量越大,由能量公式En=-(E1=-13.6eV)可知,电子从低轨道(量子数n小)向高轨道(n值较大)跃迁时,要吸收一定的能量的光子。故选项B可排除。氢原子核外电子绕核做圆周运动,其向心力由原子核对电子的库仑引力提供,即-=-,电子运动的动能Ek=-mν2=-。由此可知:电子离核越远,r越大时,则电子的动能就越小,故选项A、C均可排除。
由于原子核带正电荷,电子带负电荷,事实上异性电荷远离过程中需克服库仑引力做功,即库仑力对电子做负功,则原子系统的电势能将增大,系统的总能量增加,故选项D正确。
4.光谱和光谱分析
⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。
⑵稀薄气体发光形成线状谱(又叫明线光谱、原子光谱)。
根据玻尔理论,不同原子的结构不同,能级不同,可能辐射的光子就有不同的波长。所以每种原子都有自己特定的线状谱,因此这些谱线也叫元素的特征谱线。
根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成,这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。只要某种元素在物质中的含量达到10-10g,就可以从光谱中发现它的特征谱线。
(完)
和平区教研室贾浦东老师撰写的稿件“联想法突破无机框图推断题”下周四继续刊登。
——编者