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第3节　光谱与氢原子光谱
1~5题每题8分，共40分
考点一　光谱和光谱分析
1.关于太阳光谱，下列说法正确的是 (　　)
A.太阳光谱是连续光谱
B.太阳光谱中的暗线，说明太阳外层大气中含有与这些暗线相对应的元素
C.根据太阳光谱中的暗线，可分析太阳的物质组成
D.根据太阳光谱中的暗线，可分析地球大气层中含哪些元素
2.(多选)关于光谱，下列说法中正确的是 (　　)
A.进行光谱分析，可以用线状光谱，也可以用吸收光谱
B.光谱分析的优点是非常灵敏而迅速
C.使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析
D.根据月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的
3.(多选)关于原子的特征谱线，下列说法正确的是 (　　)
A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B.各种原子的原子结构不同，但各种原子的特征谱线可能相同
C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
考点二　氢原子光谱
4.下列对氢原子光谱实验规律的认识中正确的是 (　　)
A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光
B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线
C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线
D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关
5.(多选)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，氢原子光谱在可见光区域的谱线可以有无数条
C.巴耳末系包含了氢原子光谱中的可见光部分
D.氢原子光谱是线状光谱的一个例证
6~8题每题10分，共30分
6.(多选)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光谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数，故氢原子光谱是线状光谱
D.在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
7.如图甲所示为a、b、c、d四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状光谱，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
8.巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式=R(-)，式中n=3，4，5，…。后人把可用该公式描述的谱线系称为巴耳末系，氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子频率为ν1，其次为ν2，则为 (　　)
A. B.
C. D.
答案精析
1.B
2.AB　[光谱分析非常灵敏且迅速，由于每种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学成分，所以光谱分析可以用线状光谱或者吸收光谱。一种物质发出的白光通过另一种物质取得吸收光谱，不能分析前者的化学组成。月亮的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的。故A、B正确，C、D错误。 ]
3.AC　[不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确，B错误；每种原子都有自己的特征谱线，所以可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，选项C正确；α粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，选项D错误。]
4.B　[氢原子光谱是线状光谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，选项B正确，A、C错误；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光，其光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，选项D错误。]
5.CD　[氢原子光谱包括巴耳末系、赖曼系、帕邢系等，其中巴耳末系包含了其中的可见光部分的4条谱线。氢原子光谱为不连续的线状光谱，无线电波、微波、红外线、可见光、到紫外线区段都有其谱线。选项A、B错误，C、D正确。]
6.CD　[此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区域的四条谱线时得到的，A错误；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光谱，B错误，C正确；根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D正确。]
7.B　[由矿物的线状光谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的特征谱线在该线状光谱中不存在，故选B。]
8.A　[谱线的波长满足公式=R(-)(n=3，4，5…)，当n=3时，波长最长，=R(-)，当n=4时，波长次之，=R(-)，解得=，由c=λν得==，故A正确，B、C、D错误。]第3节　光谱与氢原子光谱
[学习目标]　1.知道什么是光谱，掌握连续光谱与线状光谱的区别(重点)。2.了解光谱分析的原理，知道氢原子光谱的实验规律(难点)。
一、光谱
如图所示为不同物体发出的不同光谱。
(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？
(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光谱
当复色光通过棱镜或光栅后，被色散开的单色光按　　　　(或频率)大小依次排列的图案，称为光谱。
2.光谱的类型
(1)连续光谱：包含有　　　　　　且连续分布的光谱称为连续光谱。
(2)线状光谱：有些光谱不是连续的，而是由一条条的　　　　组成，这种光谱称为线状光谱。
(3)发射光谱：物体自身　　　　形成的光谱称为发射光谱，发射光谱又分为　　　　和　　　　　　。
(4)吸收光谱：高温物体发出的包含连续分布的各种波长的光通过其他物质时，某些波长的光被该种物质吸收后，在连续光谱中相应波长的位置上便出现了　　　　，这样的光谱称为吸收光谱。
3.光谱分析
(1)原子的特征谱线
①原子的发射光谱都是线状光谱，这些亮线称为原子的　　　　　　。每种原子都有　　　　的特征谱线，不同原子的特征谱线　　　　。
②白光通过某种物质时产生的吸收光谱的暗线与该物质元素的线状光谱的明线位置相对应，即吸收光谱的暗线与原子的特征谱线相对应。
(2)光谱分析
①光谱分析：利用原子的　　　　　　来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。
②优点：光谱分析极为灵敏，它的精确度远高于化学分析和其他分析手段；在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其内部信息。
③应用：人们通过光谱分析发现了若干新元素；通过光谱分析检查半导体的纯度等，另外，光谱分析在考古学、医学、空气质量和环境污染探测中也有重要应用。
太阳光谱有什么特点？产生的原因是什么？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1　(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是(　　)
A.发射光谱包括连续光谱和线状光谱
B.往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状光谱
C.太阳光谱是连续光谱，利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D.各种原子的发射光谱都是线状光谱
例2　(多选)关于原子的特征谱线，下列说法正确的是(　　)
A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气，可得到钠元素的特征谱线
C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D.同一种物质的线状光谱的亮线与吸收光谱的暗线没有联系
二、氢原子光谱
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.氢原子光谱的特点
(1)Hα~Hδ的这几个波长数值构成了　　　　的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有________________的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢。
(2)从长波到短波，Hα~Hδ两相邻光谱线间的距离　　　　　　　　，表现出明显的规律性。
2.巴耳末公式
氢原子在可见光区域遵循的规律：
=R(n=3，4，5，6…)，式中R叫作　　　　　　　　　　　　　　　　　　　常量，其值为R=1.096 775 81×107 m-1。满足该公式的光谱线称为巴耳末系。
3.其他谱线系
人们通过实验先后发现了氢原子其他谱线系的规律，如在红外区的帕邢系，在紫外区的赖曼系等。
例3　(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式=R-(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.巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式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
例4　氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为(　　)
A. B.
C. D.
答案精析
一、
(1)钨丝白炽灯的光谱是连续的，中间没有暗线或亮线。而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的。
(2)这三种光谱中亮线的位置是不同的，即特征不同。
梳理与总结
1.波长
2.(1)各种色光　(2)亮线
(3)发光　连续光谱　线状光谱　(4)暗线
3.(1)①特征谱线　独自　不同
(2)①特征谱线
思考与讨论
太阳光谱的特点：在连续光谱的背景上出现一些不连续的暗线。
产生原因：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弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。
例1　ABD　[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线状光谱，各种原子的发射光谱都是线状光谱，选项A、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线状光谱，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，选项C错误。]
例2　ABC　[不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；强烈的白光通过低温的钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，故选项B正确；每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，故选项C正确；某种物质可发出某种频率的光，当光通过这种物质时，它也会吸收这种频率的光，因此线状光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。]
二、
从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
梳理与总结
1.(1)氢原子　这些波长
(2)越来越小
2.里德伯
例3　CD　[巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的。氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D正确。]
例4　A　[由巴耳末公式=R(n=3，4，5…)，
当n→∞时，有最小波长λ1，=R，
当n=3时，有最大波长λ2，
=R，得=，故选A。](共36张PPT)
DISIZHANG
第4章
第3节　光谱与氢原子光谱
1.知道什么是光谱，掌握连续光谱与线状光谱的区别(重点)。
2.了解光谱分析的原理，知道氢原子光谱的实验规律(难点)。
学习目标
一、光谱
二、氢原子光谱
课时对点练
内容索引
光 谱
一
如图所示为不同物体发出的不同光谱。
(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别
答案　钨丝白炽灯的光谱是连续的，中间没有暗线或亮线。而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的。
(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗
答案　这三种光谱中亮线的位置是不同的，即特征不同。
1.光谱
当复色光通过棱镜或光栅后，被色散开的单色光按　　　(或频率)大小依次排列的图案，称为光谱。
梳理与总结
波长
2.光谱的类型
(1)连续光谱：包含有　　　　　且连续分布的光谱称为连续光谱。
(2)线状光谱：有些光谱不是连续的，而是由一条条的　　　组成，这种光谱称为线状光谱。
(3)发射光谱：物体自身　　　形成的光谱称为发射光谱，发射光谱又分为　　　　　和　　　　　。
各种色光
亮线
发光
连续光谱
线状光谱
(4)吸收光谱：高温物体发出的包含连续分布的各种波长的光通过其他物质时，某些波长的光被该种物质吸收后，在连续光谱中相应波长的位置上便出现了　　　，这样的光谱称为吸收光谱。
暗线
3.光谱分析
(1)原子的特征谱线
①原子的发射光谱都是线状光谱，这些亮线称为原子的　　　　　。每种原子都有　　　的特征谱线，不同原子的特征谱线　　　。
②白光通过某种物质时产生的吸收光谱的暗线与该物质元素的线状光谱的明线位置相对应，即吸收光谱的暗线与原子的特征谱线相对应。
特征谱线
独自
不同
(2)光谱分析
①光谱分析：利用原子的　　　　　来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。
②优点：光谱分析极为灵敏，它的精确度远高于化学分析和其他分析手段；在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其内部信息。
③应用：人们通过光谱分析发现了若干新元素；通过光谱分析检查半导体的纯度等，另外，光谱分析在考古学、医学、空气质量和环境污染探测中也有重要应用。
特征谱线
太阳光谱有什么特点 产生的原因是什么
思考与讨论
答案　太阳光谱的特点：在连续光谱的背景上出现一些不连续的暗线。
产生原因：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弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。
　 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是
A.发射光谱包括连续光谱和线状光谱
B.往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状光谱
C.太阳光谱是连续光谱，利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D.各种原子的发射光谱都是线状光谱
例1
√
√
√
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线状光谱，各种原子的发射光谱都是线状光谱，选项A、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线状光谱，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，选项C错误。
　 (多选)关于原子的特征谱线，下列说法正确的是
A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气，可得到钠元素的特征谱线
C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D.同一种物质的线状光谱的亮线与吸收光谱的暗线没有联系
例2
√
√
√
不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；
强烈的白光通过低温的钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，故选项B正确；
每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，故选项C正确；
某种物质可发出某种频率的光，当光通过这种物质时，它也会吸收这种频率的光，因此线状光谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。
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氢原子光谱
二
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点
答案　从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
1.氢原子光谱的特点
梳理与总结
(1)Hα~Hδ的这几个波长数值构成了　　　　的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有　　　　　的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢。
(2)从长波到短波，Hα~Hδ两相邻光谱线间的距离　　　　　，表现出明显的规律性。
氢原子
这些波长
越来越小
2.巴耳末公式
氢原子在可见光区域遵循的规律：
=R(n=3，4，5，6…)，式中R叫作　　　　常量，其值为R=
1.096 775 81×107 m-1。满足该公式的光谱线称为巴耳末系。
3.其他谱线系
人们通过实验先后发现了氢原子其他谱线系的规律，如在红外区的帕邢系，在紫外区的赖曼系等。
里德伯
　(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式=R
(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.巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式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
例3
√
√
巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的。氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D正确。
　氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为
A. B.
C. D.
例4
√
由巴耳末公式=R(n=3，4，5…)，
当n→∞时，有最小波长λ1，=R，
当n=3时，有最大波长λ2，
=R，得=，故选A。
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课时对点练
三
考点一　光谱和光谱分析
1.关于太阳光谱，下列说法正确的是
A.太阳光谱是连续光谱
B.太阳光谱中的暗线，说明太阳外层大气中含有与这些暗线相对应的元素
C.根据太阳光谱中的暗线，可分析太阳的物质组成
D.根据太阳光谱中的暗线，可分析地球大气层中含哪些元素
1
2
3
4
5
6
7
8
基础对点练
√
2.(多选)关于光谱，下列说法中正确的是
A.进行光谱分析，可以用线状光谱，也可以用吸收光谱
B.光谱分析的优点是非常灵敏而迅速
C.使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，
　就可以对前者的化学组成进行分析
D.根据月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的
√
1
2
3
4
5
6
7
8
√
1
2
3
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光谱分析非常灵敏且迅速，由于每种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学成分，所以光谱分析可以用线状光谱或者吸收光谱。一种物质发出的白光通过另一种物质取得吸收光谱，不能分析前者的化学组成。月亮的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的。故A、B正确，C、D错误。
3.(多选)关于原子的特征谱线，下列说法正确的是
A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B.各种原子的原子结构不同，但各种原子的特征谱线可能相同
C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
√
1
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√
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不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确，B错误；
每种原子都有自己的特征谱线，所以可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，选项C正确；
α粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，选项D错误。
考点二　氢原子光谱
4.下列对氢原子光谱实验规律的认识中正确的是
A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光
B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线
C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线
D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关
1
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氢原子光谱是线状光谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，选项B正确，A、C错误；
氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光，其光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，选项D错误。
5.(多选)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，氢原子光谱在可见光区域的
　谱线可以有无数条
C.巴耳末系包含了氢原子光谱中的可见光部分
D.氢原子光谱是线状光谱的一个例证
1
2
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6
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√
√
1
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氢原子光谱包括巴耳末系、赖曼系、帕邢系等，其中巴耳末系包含了其中的可见光部分的4条谱线。氢原子光谱为不连续的线状光谱，无线电波、微波、红外线、可见光、到紫外线区段都有其谱线。选项A、B错误，C、D正确。
6.(多选)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光谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数，故氢原子光谱是线状光谱
D.在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
1
2
3
4
5
6
7
8
√
能力综合练
√
1
2
3
4
5
6
7
8
此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区域的四条谱线时得到的，A错误；
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光谱，B错误，C正确；
根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D正确。
7.如图甲所示为a、b、c、d四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状光谱，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
√
1
2
3
4
5
6
7
8
由矿物的线状光谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的特征谱线在该线状光谱中不存在，故选B。
8.巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式=R(-)，式中n=3，4，5，…。后人把可用该公式描述的谱线系称为巴耳末系，氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子频率为ν1，其次为ν2，则为
A. B.
C. D.
1
2
3
4
5
6
7
8
√
1
2
3
4
5
6
7
8
谱线的波长满足公式=R(-)(n=3，4，5…)，当n=3时，波长最长，=R(-)，当n=4时，波长次之，=R(-)，解得=，由c=λν得==，故A正确，B、C、D错误。
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