物理粤教版选修3-5 第三章第三节氢原子光谱 课堂练习 Word版含解析

第3节氢原子光谱1.我们观察到的太阳光谱是()A.明线光谱B.吸收光谱C.连续光谱D.氢原子光谱[解析]太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，因此，选项B正确。

[答案] B2.(多选)对于原子光谱，下列说法正确的是()A.原子光谱是不连续的B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的C.各种元素的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪种元素[解析]每一种元素的原子都有自己的原子结构，所以都有一系列不连续的特征谱线，元素不同，其特征谱线不同，光谱分析就是根据其特征谱线判断元素种类的，故选项B错误，A、C、D正确。

[答案]ACD3.(多选)光谱分析所用的光谱是()A.连续光谱B.明线光谱C.太阳光谱D.以上都可以[解析]光谱分析可以用发射谱中的明线谱(原子光谱)，也可以用吸收光谱，因为一种元素原子光谱中的明线谱和吸收光谱中的暗线是对应的，太阳光谱是吸收光谱，分析其中的暗线可以分析太阳大气层的元素组成。

[答案]BC4.太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于()A.太阳表面大气层中缺少相应的元素B.太阳内部缺少相应的元素C.太阳表面大气层中存在着相应的元素D.太阳内部存在着相应的元素[解析]太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故选项C正确，A、B、D均错误。

[答案] C5.(多选)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.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱C.进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱D.观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成[解析]太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续谱，选项A错误；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱，选项B正确；光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，选项C正确；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析月球的物质成分，选项D错误。

第三节氢原子光谱[先填空]1．巴耳末系(1)公式：1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2.(式中n＝3,4,5,6…，R＝1.097×107 m－1)(2)巴耳末系：符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系．2. 其他线系：在紫外区、红外区、近红外区发现了氢原子的某地线系，分别是莱曼系(紫外区)、布喇开系(红外区)、普丰德系(红外区)、帕邢系(近红外区)．3．广义巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫1m2－1n2式中m，n均为正整数且n>m.[再判断]1．在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，再通过分光镜观察光谱．(√)2．氢原子受激发只能发出几种特定频率的光，它的光谱是连续的亮线．(×)3．n大于6的符合巴耳末公式的光谱线大部分在紫外区．(√)[后思考]巴耳末公式反映了氢原子谱线的分立特征，这说明了什么？【提示】谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原子结构具有指导意义．氢原子光谱的特点(1)在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．(2)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3、4、5、6…(该公式称为巴耳末公式)．公式中n 只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值．(3)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．1．(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究，总结出巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5…)，下列说法正确的是( )【导学号：55272088】A ．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B ．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C ．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的D ．氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足巴耳末类似的公式【解析】 由于巴耳末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，C 、D 正确．【答案】 CD2．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求： (1)λ1λ2的值等于多少？ (2)其中最长波长的光子能量是多少？ 【解析】 (1)由巴耳末公式可得 1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132 1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142 所以λ1λ2＝14－11614－19＝2720.(2)当n ＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132m －1，解得 λ1≈6.5×10－7m. 光子能量为ε1＝h ν＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J ＝3.06×10－19 J. 【答案】 (1)2720(2)3.06×10－19J巴耳末公式的两点提醒1．巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子．2．公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．[先填空] 1．原子光谱(1)某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称之为原子光谱．(2)科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱被称为原子的“指纹”．2．光谱分析及应用 (1)光谱分析应用的两种光谱①明线光谱：它是稀薄气体发光直接产生的．②吸收光谱：它是当白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的．③实验表明：原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应．即原子只能释放出某种特定频率的光，也只能吸收某种特定频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的．(2)光谱分析①通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素． ②优点：灵敏度高． [再判断]1．原子光谱的谱线是一些分立的亮线，是不连续的．(√)2．每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子其原子光谱不相同，其亮线位置不同，即特征谱线不同．(√)[后思考]为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？【提示】不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．1．光谱的分类2．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线．3．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣．3．对原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是连续的B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构虽不同，但各种原子的原子光谱相同D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素【解析】原子光谱为线状谱，A错误；各种原子都有自己的特征谱线，故B、C错误；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．【答案】 D4．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )【导学号：55272089】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，不能用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【解析】太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，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．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．【答案】BC5．太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于________．【解析】吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的．太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素原子吸收而产生的．【答案】太阳表面大气层中存在着相应的元素1．太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．2．某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析．。

氢原子光谱练习1．关于光谱，下列说法正确的是（ ）．A ．一切光源发出的光谱都是连续谱B ．一切光源发出的光谱都是线状谱C ．稀薄气体发出的光谱是线状谱D ．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学成分2．月亮的光通过分光镜所得到的光谱是（ ）．A ．连续光谱B ．吸收光谱C ．明线光谱D ．原子光谱3．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（ ）．A ．太阳表面大气层中缺少相应的元素B ．太阳内部缺少相应元素C ．太阳表面大气层中存在着相应的元素D ．太阳内部存在着相应的元素4．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的亮线与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系5．（双选）巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式22111=2R n λ⎛⎫- ⎪⎝⎭，n ＝3,4,5，…，对此，下列说法正确的是（ ）．A ．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B ．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C ．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的6．（双选）下列关于巴耳末公式22111=2R n λ⎛⎫- ⎪⎝⎭的理解，正确的是（ ）． A ．此公式是巴耳末发现的B ．公式很好地符合了氢原子的所有线系C ．公式中n 只能取不小于3的整数值，故氢光谱是分立的D ．公式不仅适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱分析7．计算氢原子光谱中巴耳末线系波长最短的光子的能量．8．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线对应的n ．参考答案1．答案：C 解析：物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A 、B 错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D 错．2．答案：B 解析：月亮是反射太阳光，而太阳光谱为吸收光谱，所以选项B 正确．3．答案：C 解析：太阳光谱是吸收光谱，物体发出的白光，通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱．4．答案：B 解析：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；某种物质发光的线状谱中的明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线对照，即可确定物质的组成成分，B 正确；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；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．5．答案：CD 解析：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条谱线作了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知，C 、D 正确．6．答案：AC 解析：巴耳末公式只适用于氢原子光谱的分析，且n 只能取大于等于3的整数，即λ不能取连续值，故氢原子光谱是分立的．7．答案：5.454×10－19 J解析：在巴耳末线系中，当n ＝∞时对应的波长最短，最短波长为λmin ，2min 11=02R λ⎛⎫- ⎪⎝⎭，解得λmin ＝3.647×10－7 m ＝364.7 nm ．对应的光子的能量为E ＝min hc λ＝5.454×10－19 J ．8．答案：3 4解析：由巴耳末公式22111=2R n λ⎛⎫- ⎪⎝⎭得 79221111=1.1010656.3102n -⎛⎫⨯⨯- ⎪⨯⎝⎭，解得13n ＝； 79222111=1.1010486.1102n -⎛⎫⨯⨯- ⎪⨯⎝⎭，解得24n ＝．。

学业分层测评(十)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续谱线，下列说法不正确的是()【导学号：55272090】A．棱镜使光谱加了颜色B．白光是由各种颜色的光组成的C．棱镜对各种颜色光的偏折不同D．发光物质发出了在可见光区的各种频率的光【解析】白光通过棱镜使各种颜色的光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种颜色的光偏折不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定，并非棱镜增加了颜色，B、C、D 正确，A错误．【答案】 A2．(多选)下列说法中正确的是()A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生明线光谱D．在一定条件下气体也可以产生连续光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B不对；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C错误，D正确．【答案】AD3．(多选)关于线状谱，下列说法中正确的是()【导学号：55272091】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【解析】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、物质不同而改变，B、C正确．【答案】BC4．下列关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的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为任意整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱【解析】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中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值．故氢原子光谱是线状谱，B、C错．【答案】 A5．如图3-3-1甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是________元素．图3-3-1【解析】将a、b、c、d四种元素的线状谱与乙图对照，可知矿物中缺少b、d元素．【答案】b、d6．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是________．【解析】实验表明各种元素的吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应．【答案】相对应的7．氢原子光谱巴耳末系最短波长与最长波长之比是多少？【解析】 由巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…得 当n ＝∞时，最小波长1λ1＝R ·122①当n ＝3时， 最大波长1λ2＝R (122－132)②由①②得λ1λ2＝59.【答案】 59[能力提升]8．氢原子光谱在巴耳末系中最长波长的光子能量是多少？【导学号：55272092】【解析】 当n ＝3时，对应的波长最长，代入巴耳末公式有： 1λ1＝1.10×107×(122－132) 解之得λ1≈6.5×10－7 m光子能量为ε1＝hν＝h c λ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J ＝3.06×10－19 J. 【答案】 3.06×10－19 J9．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2＝________.【解析】 由1λ＝R (122－1n 2)得当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R (122－132)，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R (122－142)，解得λ1λ2＝2720，由E ＝h cλ得 E 1E 2＝λ2λ1＝2027.【答案】 202710．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1λ＝R (112－1n 2)，n ＝2,3,4…，计算紫外线的最长波和最短波的波长.【导学号：55272093】【解析】 根据莱曼系波长倒数公式 1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4… 可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4…当n ＝2时波长最长，其值为 λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－122＝134R ＝134×1.097×107m＝1.22×10－7 m.当n ＝∞时，波长最短，其值为 λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－0＝1R ＝11.097×107 m＝9.12×10－8 m.【答案】 1.22×10－7 m 9.12×10－8 m11．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)，n ＝4,5,6…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？ 【解析】 (1)帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)， 当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由v＝λT＝λν，得ν＝vλ＝cλ＝3×1081.09×10－6Hz＝2.75×1014 Hz.【答案】(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2．75×1014 Hz。