Question

根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后

A．原子的能量增加，电子的动能减少

B．原子的能量增加，电子的动能增加

C．原子的能量减少，电子的动能减少

D．原子的能量减少，电子的动能增加

Answer 1

D

解析:

  根据玻尔理论原子的能级公式为E_n=，从外层轨道跃迁到内层轨道，量子数由大变小，所以原子的能量减少．原子减少的能量以光子的形式辐射出去．

由于原子核对电子的库仑力为电子绕核做匀速做圆周运动的向心力．根据牛顿第二运动定律、库仑定律和向心加速度公式，有：　　 ，

又根据玻尔理论的轨道公式：　　　 r_n=n² r₁．

综合上述公式可知，电子在轨道上运动时的动能为：．

当轨道量子数减少时，电子的动能增加．

此题涉及原子能量、电子动能和势能两方面问题．玻尔应用量子化假设很好地解释了氢原子能级(能量)问题．氢原子只能处于一些不连续的能量状态，这些能量状态与核外电子沿不同的圆形轨道绕核运转(动能+势能)相对应．量子数为n(对应电子在第n条轨道上)的氢原子能量为．氢原子由于吸收或辐射光子而使能量改变时，能量的改变不能是任意的，只能为两个能级之差．当氢原子核外电子从高能级向低能级(从n较大的高轨道向n较小的低轨道)跃迁时，氢原子辐射光子能量后减少；电子动能(速度)增加；电场力对电子做正功，电子的电势能减少．

在分析核外电子动能变化时，一些考生把电子绕氢原子核运转与行星运转规律相类比，以为电子跃迁到不同轨道上绕氢原子核运转过程中能量守恒，电子从较高轨道跃迁到较低轨道过程中，总能量不变，动能则增加，这样理解是不对的．还有的同学死套公式最容易出现以下的错误：从外层轨道跃迁到内层轨道，量子数由大变小，n²减小，根据E_n=，原子的能量增加．这样做错误的直接原因是忘记了原子能量的规定：设电子距离原子核无限远处时为原子的能量零点，在各层轨道上原子的能量均为负值．