题目性质:自编仿真题——题目、材料、选项、数据与情境均为按课程标准与联招常见考点独立编写的原创仿真题,非真题原文,未取自任何题库、教辅或试卷;解析与采分点为教研整理,非官方评分标准。
一、考点定位与做题顺序
焰色来自原子/离子外层电子跃迁:从高能级回到低能级时放出光子,能量差 ΔE = hν = hc/λ。三个量里 ΔE 与 ν 成正比,与 λ 成反比——先把 ν 算出来,再用 λ = c/ν 换波长,顺序不能跳。
自编示意:取 ΔE = 3.00×10⁻¹⁹ J,h = 6.626×10⁻³⁴ J·s,c = 300000000 m/s;另给钠双线示意值 589.0 / 589.6 nm。常数与能级差均为示意取值,不代表真实元素谱线数据。
二、逐题精讲
题1
题1 由 ΔE = 3.00×10⁻¹⁹ J 求发射光频率 ν 与波长 λ(m 与 nm)。
解析
ν = ΔE/h = 3.00×10⁻¹⁹/(6.626×10⁻³⁴) = 452761847268337 Hz。
λ = c/ν = hc/ΔE = 6.626×10⁻³⁴×3.00×10⁸/(3.00×10⁻¹⁹) = 6.626e-07 m,换成纳米乘 10⁹ 得 662.6 nm,落在可见光红端附近。
回代核验:ν×λ = 452761847268337×6.626e-07 = 300000000 m/s = c,闭合;hν = 6.626×10⁻³⁴×452761847268337 = 3.00×10⁻¹⁹ J = ΔE,也闭合。两条回代各管一个关系式。
答案 ν = 452761847268337 Hz;λ = 6.626e-07 m = 662.6 nm;νλ=c 与 hν=ΔE 双向闭合
采分点 写出 ν=ΔE/h 2 分;ν 数值 1 分;写出 λ=hc/ΔE 2 分;λ 两单位 2 分;两条回代 3 分
易错点 把 ν 直接写成波长;nm 换算乘错 10⁹
题2
题2 ΔE 降为 2.00×10⁻¹⁹ J 时波长变多少、往哪移?钠双线差 0.6 nm 相对多少?若把 ν 当 λ 会出什么错?
解析
λ′ = hc/ΔE₂ = 6.626×10⁻³⁴×3.00×10⁸/(2.00×10⁻¹⁹) = 993.9 nm。ΔE 变小、λ 变长,从 662.6 nm 移到 993.9 nm,越过可见红端进入近红外,符合「能量差越小、波长越长」。
钠双线:差 = 589.6 − 589.0 = 0.6 nm,相对 589.0 nm 为 0.6/589.0 = 0.1%。分母取较短那条线,口径写死;若用 589.6 当分母结果只差 0.0002 个百分点量级,但不能混着报。
把 ν 当 λ:会写出「波长 = 452761847268337 nm」这种 10¹⁴ nm 量级的数,比真实波长大约 10²¹ 倍。量纲上 ν 是 s⁻¹、λ 是 m,二者根本不是同一个量;这类错用回代 νλ=c 一验就露馅。回代核验:993.9/662.6 = 3e-19/2e-19 = 1.5,与 ΔE 反比关系一致。
答案 λ′ = 993.9 nm(移向近红外);双线差 0.6 nm 相对 0.1%;把 ν 当 λ 会得 452761847268337 nm 的量纲错
采分点 新波长 993.9 nm 2 分;移动方向 1 分;双线差与 0.1% 2 分;分母口径 1 分;量纲错说明 2 分;反比回代 1 分
易错点 说成 ΔE 变小波长变短;用 589.6 当双线相对差分母
三、规律小结与对照表
| 量 | 关系 | ΔE=3.00e−19 | ΔE=2.00e−19 |
|---|---|---|---|
| 频率 ν | ΔE/h | 452761847268337 Hz | 3.018e14 Hz |
| 波长 λ | hc/ΔE | 662.6 nm | 993.9 nm |
| 双线差 | 589.6−589.0 | 0.6 nm | — |
| 相对差 | gap/589.0 | 0.1% | — |
小结:ΔE=hν=hc/λ,先算频率再换波长。本例 ν=452761847268337 Hz、λ=662.6 nm;ΔE 降到 2.00×10⁻¹⁹ J 时移到 993.9 nm。把 ν 当 λ 会出 10¹⁴ nm 量级的量纲错。常数均为自编示意。
四、自测清单
- 能由 ΔE=hν 求频率
- 能由 λ=hc/ΔE 求波长并换算 nm
- 能用 νλ=c 与 hν=ΔE 双向回代
- 知道 ΔE 变小波长变长
- 能算谱线间隔与相对差
- 能识别把频率当波长的量纲错误