2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册 4.3光谱与氢原子光谱 跟踪训练（word解析版）

2021-2022学年鲁科版（2019）选择性必修第三册
4.3光谱与氢原子光谱 跟踪训练（解析版）
1．下列说法正确的是（ ）
A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出
B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条
C．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分
D．氢原子光谱是连续谱
2．以下说法符合物理学史的是（　　）
A．德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性
B．为了解释黑体辐射规律，康普顿提出了电磁辐射的能量是量子化的
C．汤姆孙通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构
D．普朗克将量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征
3．如图所示放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发光，从其中的氢气放电管观察氢原子的光谱，发现它只有一些分立的不连续的亮线，下列说法正确的是（　　）
A．亮线分立是因为氢原子有时发光，有时不发光
B．有几条谱线，就对应着氢原子有几个能级
C．核式结构决定了氢原子有这种分立的光谱
D．光谱不连续对应着氢原子辐射光子能量的不连续
4．利用光谱分析的方法能鉴别物质的组成成分。关于光谱分析，下列说法正确的是（　　）
A．利用高温物体的连续光谱可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状光谱可鉴别其组成成分
C．吸收光谱的暗线反映高温物体的组成成分
D．同一种物质线状光谱的亮线与吸收光谱的暗线没有联系
5．如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为（　　）
A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素
6．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　）
A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧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，也可以利用连续谱
D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成
7．从氢气放电管可以获得氢原子的光谱，1885年，巴尔末发现这些谱线能够用一个公式表示，即：，其中n = 3，4，5，…，R = 1.10 × 107 m?1，这个公式称为巴尔末公式。如图所示为氢原子光谱中的三条谱线，下列对这三条谱线的描述正确的是（　　）
A．Hα谱线光子能量最大
B．Hβ谱线是电子由激发态向基态跃迁时发出的
C．Hγ谱线是电子在两个激发态间跃迁时发出的
D．每条谱线对应核外电子绕核旋转的一条轨道，任一谱线的频率等于电子做圆周运动的频率
8．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与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
9．下列说法正确的是( )
A．烧红的煤块和白炽灯发出的都是连续光谱
B．生活中试电笔内氖管和霓红灯发光都连续是光谱
C．用光谱管观察酒精灯火焰上钠盐的光谱可以看到钠的吸收光谱
D．神舟七号三名宇航员在绕着地球飞行中能够观察到太阳的连续光谱
10．下列关于巴耳末公式=R∞（－）的理解，正确的是（　　）
A．巴耳末系的4条谱线位于红外区
B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
11．下列关于光谱的说法正确的是（　　）
A．连续谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱
B．连续谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光
C．发射光谱一定是连续谱
D．炽热的液体发射连续谱
12．关于光谱，下列说法正确的是（　　）
A．炽热的液体发射连续光谱
B．明线光谱和暗线光谱都可以用来对物质进行分析
C．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素
D．发射光谱一定是连续光谱
13．下列关于光谱的说法正确的是（　　）
A．连续光谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱
B．通过对连续谱的光谱分析，可鉴定物质成分
C．连续光谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光
D．通过对线状谱的明线光谱分析或对吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分
14．关于线状谱，下列说法中正确的是（ ）
A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B．每种原子处在不同的物质中的线状谱相同
C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同
D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同
15．氢原子光谱的实验规律
（1）许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索_______的一条重要途径。
（2）氢原子光谱的实验规律满足
巴耳末公式：（n=3，4，5，…）
式中R为______，R∞=1.10×107 m-1，n取整数。
（3）巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的_____光谱的特征。
16．光谱
（1）定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长（频率）展开，获得____（频率）和____分布的记录。
（2）分类
a.线状谱：光谱是一条条的____。
b.连续谱：光谱是_____的光带。
（3）特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是____，说明原子只发出几种_________的光，不同原子的亮线______，说明不同原子的______不一样，光谱中的亮线称为原子的_____。
（4）应用：利用原子的______，可以鉴别物质和确定物质的______，这种方法称为_____，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13 kg时就可以被检测到。
17．利用①白炽灯②蜡烛③霓虹灯④在酒精火焰中烧钠或钾的盐所产生的光谱中，能产生连续光谱的有______，能产生明线光谱的有______．
18．如图所示为氢原子的光谱。
（1）仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
（2）阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？
19．根据巴耳末公式，算出氢原子光谱在可见光范围内，波长最长的2条谱线所对应的n。(λ1＝656.3 nm，λ2＝486.1nm)
20．在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式，n＝2，3，4……，其中，计算紫外线的最长波和最短波的波长。
参考答案
1．C
【详解】
A．此公式是巴耳末在可见光的14条谱线分析时发现的，式中的n只能取整数，不能连线取值，且从3，4，…开始取，只能适用于氢光谱，及红外与紫外区，则公式
的n只能取整数，不能连线取值，且从3，4，…开始取，A错误；
B．氢原子的谱系有好几个，巴耳末系仅是可见光区中的一个，仅四条谱线，B错误；
C．巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，C正确；
D．由于氢原子发射的光子的能量
E = En - Em
所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，D错误。
故选C。
2．A
【详解】
A． 德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，认为实物粒子也具有波动性。故A正确；
B．为了解释黑体辐射规律，普朗克提出了电磁辐射的能量是量子化的。故B错误；
C． 卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子具有核式结构。故C错误；
D．玻尔量子观念引入原子领域，其理论能够解释氢原子光谱的特征。故D错误。
故选A。
3．D
【详解】
放电管两端加上高压，管内的稀薄气体会发，这是因为原子发生了跃迁，同时辐射出光子，形成光谱，但是因为原子在不同能级之间跃迁时，形成不同波长的光，而形成的光谱是已经发生了跃迁的能级形成的，由于不同能级之间发生跃迁的条件不一样，几条光谱线并不对应着氢原子有几个能级，同时氢原子的光谱是一些分立的不连续的亮线，故ABC错误，D正确。
故选D。
4．B
【详解】
A．由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；
B．某种物质发出的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率有关，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；
C．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，这些暗线与所经物质有关，C错误；
D．某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质是时，它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。
故选B。
5．B
【详解】
把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，只有b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
故选B。
6．B
【详解】
A．太阳光谱是吸收光谱，白炽灯是连续光谱，所以A错误；
B．煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱，所以B正确；
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，不可以利用连续谱，所以C错误；
D．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成，所以D错误；
故选B。
7．C
【详解】
A．根据，Hγ谱线光子能量最大，故A错误；
B．巴尔末系的Hβ谱线是电子由激发态的高能级向第二能级跃迁时产生的，故B错误；
C．Hγ谱线是电子在两个激发态间跃迁发出的，是电子由激发态的高能级向第二能级跃迁时产生的，故C正确；
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于能级差值，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】
A.由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；
B.某种物质发光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对照，即可确定物质的组成成分，B正确；
C.高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；
D.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，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误．
9．A
【详解】
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱，如烧红的煤块和白炽灯出的都是连续光谱，A正确；生活中试电笔内氖管和霓虹灯发光光谱属于明线光谱，属于线状谱，B错误；在燃烧的酒精灯芯上放上少许食盐，用光谱管观察得到的光谱是钠的发射光谱，也是钠的线状光谱，C错误；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳表面的气体中存在与这些暗线相对应的元素，D错误．
10．CD
【详解】
A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，故A错误；
BC．公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，故B错误，C正确；
D．根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，故D正确。
故选CD。
11．BD
【详解】
ABD．连续谱是指光谱由连续分布的一切波长的光组成的，而不是指光源是连续的。连续谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，同理线状谱是指光谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状的，故A错误，B、D正确；
C．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，故C错误。
故选BD。
12．AB
【详解】
A．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故选项A正确；
B．每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应，因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线，可以用来光谱分析，选项B正确；
C．太阳光谱中的暗线，说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，选项C错误；
D．发射光谱有连续光谱和明线光谱，选项D错误。
13．CD
【详解】
AC．连续谱是指光谱由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的，而不是指光源是连续的。连续谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，线状谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状光源，选项A错误，C正确；
BD．光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续谱含有一切波长的光，不是原子的特征谱线，不能用来做光谱分析，而线状谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，所以可以用来做光谱分析，鉴定物质成分，其优点是灵敏度很高，在发现和鉴定元素上有着重大的意义，选项B错误，D正确。
故选CD。
14．BC
【详解】
每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、所处物质不同而改变．
A.A项与上述分析结论不相符，故A不符合题意；
B.B项与上述分析结论相符，故B符合题意；
C.C项与上述分析结论相符，故C符合题意；
D.D项与上述分析结论不相符，故D不符合题意．
15．原子结构 里德伯常量 线状
【详解】
（1）[1]许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索原子结构的一条重要途径。
（2）[2]氢原子光谱的实验规律满足巴耳末公式
（n=3，4，5，…）
式中R为里德伯常量，R∞=1.10×107 m-1，n取整数。
（3）[3]巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。
16．波长 强度 亮线 连在一起 线状谱 特定频率 位置不同 发光频率 特征谱线 特征谱线 组成成分 光谱分析
【详解】
略
17．①和② ③和④
【详解】
[1]白炽灯是炽热物体，是连续光谱，蜡烛是化学反应燃烧发光也是连续光谱，所以题中①和②属于连续光谱；
[2]霓虹灯是稀薄气体发光，是明线光谱，在酒精火焰上烧钠或钾的盐，会使钠或钾的盐分解为钠离子或钾离子，即使钠或钾处于电离态，当它们向基态跃迁时，会放出光子形成钠或钾的特征谱线，形成明线光谱，所以题中③和④属于明线光谱。
18．（1）从右至左，相邻谱线间的距离越来越小；（2）可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：，n=3，4，5，…
【详解】
（1）从右至左，相邻谱线间的距离越来越小
（2）巴耳末对当时已知的，在可见光区域的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，如果采用波长 的倒数，这个公式可以写成
式中的R叫做里德伯常量，实验测得值为
氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的线状谱，即波长的分立特征。
19．n1＝3；n2＝4
【详解】
根据巴耳末公式
得
，
解得
n1＝3，n2＝4
20．1.22×10－7 m；9.12×10－8 m
【详解】
根据莱曼系波长倒数公式，n＝2，3，4……可得
，n＝2，3，4……
当n＝2时波长最长，其值为
当n＝∞时，波长最短，其值为