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学案:第三节 氢原子光谱
惠东高级中学 吴川广
【课前自主预习】
1.原子光谱:某种原子的 通电后可以发光,并产生固定不变的光谱.
2.巴耳末系:瑞士的一位数学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱,发现了 条光谱的波长可以用一个简单的数学公式表示,这个公式称为巴耳末公式。
3.光谱分析:由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据 来鉴别物质和确定它的化学成分,这种方法叫做光谱分析.
【要点剖析】
要点1 对光谱的认识
新知探究
1858年秋到1859年夏,德国化学家本生把含有钠、钾、锂、锶,钡等不同元素的物质放在本生灯上燃烧,基尔霍夫则用分光镜对准火焰观测其光谱。他们发现,不同物质燃烧时,产生各不相同的明线光谱,接着,他们又把几种物质的混合物放在火焰上燃烧,他们发现,这些不同物质的光谱线依然在光谱中同时呈现,彼此并不互相影响。于是,根据不同元素的光谱特征,仍能判别出混合物中有那些物质,这种情况就象许多人合影在同一张照片上,每个人是谁依然可以分得一清二楚一样。就这样,基尔霍夫和本生找到了一种根据 来判别化学元素的方法——光谱分析术。
图光谱分析仪
重点归纳
1.发射光谱:
(1)由发光物体直接发出的光谱叫做发射光谱.
(2)发射光谱有两种:线状谱和连续谱.
①连续谱通常是由热的固体、液体及高压气体产生的连续分布的一切波长的光组成的.
②单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱,故线状光谱又称原子光谱。由稀薄气体或金属蒸汽(即处于游离态的原子)通电后发光产生。
2.吸收光谱
(1)高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,叫做吸收光谱。
(2)产生:由炽热物体(或高压气体)发出的白光通过温度较低的气体后产生。
(3)各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子吸收光谱的一条明线相对应。
2.光谱分析
(1)由于每一种元素的原子发出的光都具有自己的特征,因此,研究物体的发光情况就可以了解它的内部元素,也就可以了解它的化学组成.
(2)可用作光谱分析的原子光谱主要有两种:一种是明线光谱,它是稀薄气体发光直接产生的;另一种是吸收光谱,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,而且释放出光的频率和吸收光的频率是相同的.
【例1】太阳的连续光谱中有许多暗线,它们对应着某些元素的特征谱线,产生这些暗线的主要原因是由于( )
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.太阳表面大气层存在着相应的元素
D.太阳内部存在着相应元素
思路点拨:太阳发出的连续光谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱。
【触类旁通】
1.(多选) 下列说法正确的是( )
A.吸收光谱是当白光通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的
B.原子的吸收光谱中的一条暗线跟该原子明线光谱中的一条明线相对应
C.根据明线光谱不能鉴别物质和确定它的化学成分
D.根据发射光谱不能鉴别物质和确定它的化学成分
要点2 氢原子光谱
新知探究
《元素的指纹》是2005年明天出版社出版的图书,作者是冯中平。书中以故事的形式介绍了元素的“指纹”是什么样的?它是谁发现的?它是怎样被发现的?它有什么用处?
世界上没有哪两个人会有相同的指纹;并且,一个人的指纹,从生到死,终身不变.所以,指纹是区别每一个人最准确最可靠的依据.化学元素也有自己“指纹”.科学家们就是通过元素“指纹”来鉴别它们.其实,元素的“指纹”是指元素的 。
重点归纳
1.氢原子光谱(atomic spectrum of hydrogen)是最简单的原子光谱。由A.埃斯特朗首先从氢放电管中获得,后来W.哈根斯和H.沃格耳等在拍摄恒星光谱中也发现了氢原子光谱线。到1885年已在可见光和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条谱线,谱线强度和间隔都沿着短波方向递减。
2.氢原子光谱的特点是不连续的,是量子化的。
3.巴耳末系
氢原子光谱谱线满足巴耳末公式:
=R; n=3, 4, 5,6
式中R称为里德伯常量,R=1.096 776×107 m-1
在可见光区域内,只有4条谱线,分别用Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示,其波长的粗略值分别为656.28nm(纳米)、486.13nm、434.05nm和410.17nm。
4.氢原子光谱的其他线系
氢原子谱线的波长可以用下列经验公式表示:
=R;m=1,2,3,…;n=m+1,m+2,m+3,….
式中R称为里德伯常量,R=1.096 776×107 m-1
波数:=R
m=1,n=2、3、4……莱曼系,紫外区
m=2,n=3、4、5……巴耳末系,可见光区
m=3,n=4、5、6……帕邢系,近红外区
……
其他元素的光谱也有类似的规律性,原子光谱线系的规律性深刻地反映了原子内部的规律性.
【例2】计算巴耳末系中的最短波长.
思路点拨:应用巴耳末系中的波长公式结合数学知识进行求解.
【触类旁通】
2.计算巴耳末系中的最长波长.
随堂练习
考点:对光谱的认识
1.关于光谱下列说法正确的是( )
A.太阳光谱是连续光谱
B.稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱
C.煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱
D.白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱
考点:光谱分析
2.关于光谱分析,下列说法正确的是( )
A.光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线
B.光谱分析时,既可用线状谱也可用吸收光谱
C.分析月亮的光谱可得到月球化学成分
D.光谱分析时,只能用线状谱
考点:氢原子光谱
3.下列关于氢原子关谱的说法中,正确的是( )
A.氢原子光谱是连续的
B.氢原子光谱是线状的
C.利用连续光谱可进行光谱分析
D.可以利用氢原子光谱进行光谱分析
考点:巴耳末系
4.下列说法正确的是( )
A.巴耳末线系光谱线的条数只有4条
B.巴耳末线系光谱线有无数多条
C.根据巴耳末系中的波长公式:=R ,n为任何大于或等于3的值均可以
D.巴耳末线系在可见光范围内只有4条光谱线
第三节 氢原子光谱
【课前自主预习】
1.气体 2.四 3.光谱
【要点剖析】
要点1
新知探究
光谱
【例1】C解析:太阳发出的连续光谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱,我们通过对太阳光谱中暗线的分析,把它跟各种原子谱线对照,就知道大气层中含有氢、氮、氦、碳、氧、镁、钙、钠等几十种元素.
【触类旁通】1.AB 解析:吸收光谱是当白光通过物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的,而原子的吸收光谱中的一条暗线跟该原子明线光谱中的一条明线相对应.可以根据吸收光谱和明线光谱来鉴别物质和确定它的化学成分,这种方法叫做光谱分析.
要点2
新知探究
光谱
【例2】解析:根据巴耳末系中的波长公式:
=R n=3,4,5,…
式中里德堡常量R=1.096 776×107 m-1
当n=∞时,波长最短:=
λ=3.65×10-7 m=365 nm.
答案:365 nm
【触类旁通】2.解:根据巴耳末系中的波长公式:
=R n=3,4,5,…
式中里德堡常量R=1.096 776×107 m-1
当n=3时,波长最长:=R=
λ==656 nm.
随堂检测
1.BC 解析:太阳发出的连续光谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱,A错;明线光谱是稀薄气体发光直接产生的,B对;钠蒸气产生的光谱是原子光谱,C对;白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱,D错.
2.AB 解析:每种元素有自己的特征谱线,利用这些谱线特征可以鉴别元素.
3.BD
4.BCD
2015年