第一部分 第三章 第四节
基础达标
1．处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
【答案】C
【解析】现有大量的氢原子处于n＝3的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时，辐射光子的频率为n＝C＝3种．选项C正确，A、B、D错误．
2．(2018年全国卷)如图为氢原子的能级示意图：a表示从能级n＝5到n＝3的跃迁；b表示从能级n＝4到n＝2的跃迁；c表示从能级n＝3到n＝1的跃迁．氢原子在( )
A．过程b发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长
B．过程a发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短
C．过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长
D．过程c发射的光频率最小，过程b发射的光波长最短
【答案】C
【解析】原子从高能级向低能级跃迁辐射出光子，能级间跃迁辐射的光子能量必须等于两能级间的能级差，过程a发射的光能量最小，过程c发射的光能量最大；根据E＝hν＝，辐射的光子能量越小，频率越小，波长越大，所以过程c发射的光频率最大，过程a发射的光波长最长．故A、B、D错误，C正确．
3．(2019年临沂二模)根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )
A．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能减少
B．吸收光子，原子的能量增加，电子的动能增加
C．放出光子，原子的能量减少，电子的动能减少
D．放出光子，原子的能量减少，电子的动能增加
【答案】D
【解析】电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，放出光子，总能量减小；根据＝，可知半径越小，动能越大．故A、B、C错误，D正确．
4．(2019年宁德模拟)氢原子能级图如图所示，用大量处于n＝2能级的氢原子跃迁到基态时，发射出的光照射光电管阴极K，测得光电管电流的遏止电压为7.6 V，已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，电子电量e＝－1.6×10－19 C，下列判断正确的是( )
A．电子从阴极K表面逸出的最大初动能为2.6 eV
B．阴极K材料的逸出功为7.6 eV
C．阴极K材料的极限频率为6.27×1014 Hz
D．氢原子从n＝4跃迁到n＝2能级，发射出的光照射该光电管阴极K时能发生光电效应
【答案】C
【解析】因遏止电压为U0＝7.6 V，根据动能定理可知，光电子的最大初动能Ekm＝eU0，光电子的最大初动能为7.6 eV，故A错误；根据光电效应方程可知，W0＝hν－Ekm，而hν＝E2－E1，因此W0＝(13.6－3.4－7.6) eV＝2.6 eV，故B错误；因逸出功W0等于hν0，则材料的极限频率ν0＝＝＝6.27×1014 Hz，故C正确；从n＝4跃迁到n＝2能级，释放能量为ΔE＝(3.4－0.85) eV＝2.55 eV<2.6 eV，因此发射出的光照射该光电管阴极K时，不能发生光电效应，故D错误．
5．(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
【答案】BC
【解析】氢原子的发射光谱是明线光谱，故选项A错误；氢原子光谱说明氢原子只能发出特定频率的光，氢原子能级是分立的，故选项B、C正确；由玻尔理论知氢原子发射出的光子能量由前、后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En，故选项D错误．
6．(多选)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射
D．用13.6 eV的光子照射
【答案】ACD
【解析】由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能级差．大于13.6 eV的光子能使氢原子电离．
7．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有( )
A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说
B．它发展了卢瑟福的核式结构学说
C．它完全抛弃了经典的电磁理论
D．它引入了普朗克的量子理论
【答案】BD
【解析】玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错误，B正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多引入的经典力学所困，故C错误，D正确．
8．(多选)如图所示是氢原子能级图的一部分，A、B、C分别表示原子在三种跃迁过程中辐射的光子，它们的能量和波长分别为EA、EB、EC和λA、λB、λC，则下列关系中正确的是( )
A．＝＋ B．λC＝λA＋λB
C．＝＋ D．EC＝EA＋EB
【答案】AD
【解析】ΔE31＝ΔE32＋ΔE21，故EC＝EA＋EB，又E＝h，故h＝h＋h即＝＋.
能力提升
9．氢原子光谱在可见光部分只有四条谱线，它们分别是从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时产生的．四条谱线中，一条红色、一条蓝色、两条紫色，则下列说法正确的是________．
A．红色光谱是氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时产生的
B．蓝色光谱是氢原子从n＝6能级或n＝5能级直接向n＝2能级跃迁时产生的
C．若氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，则能够产生红外线
D．若氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应
E．若氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应
【答案】ADE
【解析】从n为3、4、5、6的能级直接向n＝2能级跃迁时，从n＝3跃迁到n＝2辐射的光子频率最小，波长最大，可知为红色光谱，故A正确．蓝色光子频率大于红光光子频率，小于紫光光子频率，可知是从n＝4跃迁到n＝2能级辐射的光子，故B错误．氢原子从n＝6能级直接向n＝1能级跃迁，辐射的光子频率大于从n＝6跃迁到n＝2时辐射的光子频率，即产生的光子频率大于紫光，故C错误．由于n＝6跃迁到n＝2能级辐射的光子频率大于n＝6跃迁到n＝3辐射的光子频率，所以氢原子从n＝6能级直接向n＝3能级跃迁时所产生的辐射不能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射将可能使该金属发生光电效应，故D正确．从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的光子能量大于n＝3跃迁到n＝2辐射的光子能量，所以氢原子从n＝3能级向n＝2能级跃迁时所产生的辐射能使某金属发生光电效应，则氢原子从n＝6能级直接向n＝2能级跃迁时所产生的辐射一定能使该金属发生光电效应，故E正确．
10．如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2 的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．
【答案】12.75 eV 跃迁图见解析
【解析】氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足hν＝En－E2＝2.55 eV，En＝hν＋E2＝2.55 eV＋(－3.4 eV)＝－0.85 eV，所以n＝4.氢原子从基态跃迁到n＝4的能级，应提供ΔE＝E4－E1＝12.75 eV的能量，跃迁图如下图所示．
课件29张PPT。第四节 原子的能级结构1．白炽灯发光产生的光谱是( )
A．连续光谱 B．线状谱
C．原子光谱 D．吸收光谱
【答案】A3．(2019年北京名校期末)关于光谱，下列说法正确的是
( )
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱
B．太阳光谱中的暗线说明太阳缺少这些暗线对应的元素
C．气体发出的光只能产生线状光谱
D．发射光谱一定是连续光谱
【答案】A
【解析】炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱，故A正确．太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故B错误．高温高压气体发出的光谱是连续光谱，故C错误．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，故D错误．
4.(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是( )
A.光谱包括发射光谱、连续光谱、明线光谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱
B.往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的明线光谱
C.利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D.明线光谱又叫原子光谱【答案】BD
【解析】光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续光谱和明线光谱，明线光谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，选项A错误，D正确；往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的明线光谱，选项B正确；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，故C错误.一、能级结构猜想
1．由氢原子光谱是分立的，我们猜想原子内部的能量也是________的．
2．原子内部不连续的能量称为原子的________，原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做________．
3．能级跃迁中的能量关系：_______________.由此可知原子在跃迁前后的能级分别为Em和En，若原子由高能级向低能级跃迁，这个过程中________光子，若原子由低能级向高能级跃迁，这个过程需吸收特定频率的________或通过其他途径获得________．不连续 能级 跃迁 hν＝Em－En 辐射 光子 能量 二、氢原子的能级
1．氢原子能级表达式：En＝________，n＝1,2,3，…式中R为里德伯常量，h为普朗克常量，c为光速，n是正整数．这个式子表明氢原子的能量是不连续的，只能取一些定值，即氢原子的能量是__________，因此n也被称为能量________．
2．能级状态
(1)基态：氢原子处于________的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态在正常状态下称为基态，氢原子在基态的能量为__________．量子化的 量子数 最低 －13.6 eV (2)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到________的能级E2、E3、…上，这些能级对应的状态称为激发态，处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子形式向外辐射，原子辐射出的光子的能量等于两能级间的________，即hν＝Em－En(m>2)．
3．能级间的跃迁产生不连续的________，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个________，如巴耳末线系是氢原子从n＝3、4、5、…等能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱．较高 能量差 谱线 线系 利用光子的照射或电子与原子的碰撞都可以使原子从低能级跃迁到高能级，二者有何相同和不同之处呢？
【答案】利用电子与原子的碰撞使原子从低能级跃迁到高能级，原子也只吸收确定的能量，而剩余的能量作为电子碰撞后运动的动能．1．能级图(如图所示)氢原子的能级与跃迁 例1 有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态，当它们跃迁时：
(1)有可能放出几种能量的光子？
(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？波长是多少？
解析：由n＝3的激发态向低能级跃迁的路径为n3→n2→n1或n3→n1，其中由n3→n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长．
(1)共能放出三种能量的光子，即3种频率的光子．1．(2019年重庆二模)如图所示，为氢原子能级示意图的一部分，关于氢原子，下列说法正确的是( )
A．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，可能辐射出3种不同频率的电磁波B．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会吸收光子，能级升高
C．从n＝4能级跃迁到n＝3能级，氢原子会向外辐射光子，能级降低
D．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
【答案】C
【解析】一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级，最多可能辐射2种不同频率的电磁波，故A错误；从n＝4能级跃迁到n＝3能级，是从高能级向低级跃迁，氢原子会放出光子，能级降低，故B错误，C正确；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，故D错误．原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几个方面的问题．
1．一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．能级跃迁的几个问题2．跃迁与电离
原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．3．间接跃迁与直接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况的辐射(或吸收)光子的频率数不同．
4．入射光子与入射电子
若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差，两种情况有所不同，要引起注意． 例2 有一个处于量子数n＝4的激发态中的氢原子，在它向低能态跃迁时，最多可能发出几种频率的光子？
解析：氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，所以最多可能发出3种频率的光子．
答案：32．光子能量为E的一束光照射容器中的氢(设氢原子处于n＝3的能级)，氢原子吸收光子后，能发出频率ν1、ν2、ν3、ν4、ν5、ν6六种光谱线，且ν1<ν2<ν3<ν4<ν5<ν6，则E等于( )
A．hν1
B．hν6
C．h(ν6－ν1)
D．h(ν1＋ν2＋ν3＋ν4＋ν5＋ν6)
【答案】A
