2018-2019版化學(xué)新導(dǎo)學(xué)筆記魯科選修三通用版講義：第1章　第1節(jié)　原子結(jié)構(gòu)模型 第1課時(shí)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型第1課時(shí)氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1。了解原子結(jié)構(gòu)模型的演變歷程和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型的內(nèi)容。2。知道基態(tài)、激發(fā)態(tài)和原子光譜等概念，認(rèn)識(shí)原子光譜分析的應(yīng)用。一、原子結(jié)構(gòu)模型的演變1．不同時(shí)期的原子結(jié)構(gòu)模型時(shí)間或年代1803年1903年1911年1913年20世紀(jì)20年代中期原子結(jié)構(gòu)模型模型名稱實(shí)心球原子模型葡萄干布丁模型核式模型電子分層排布模型量子力學(xué)模型相關(guān)科學(xué)家道爾頓湯姆遜盧瑟福玻爾薛定諤2.盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型的理論要點(diǎn)原子的質(zhì)量主要集中在原子核上,電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。（1）道爾頓原子模型(1803年)：原子是組成物質(zhì)的基本粒子，它們是堅(jiān)實(shí)的、不可再分的實(shí)心球。(2)湯姆遜原子模型（1903年):原子是一個(gè)平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著許多電子，中和了正電荷，從而形成了中性原子。(3)盧瑟福原子模型(1911年)：在原子的中心有一個(gè)帶正電荷的核，它的質(zhì)量幾乎等于原子的全部質(zhì)量,電子在它的周圍沿著不同的軌道運(yùn)轉(zhuǎn)，就像行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。（4）玻爾原子模型(1913年）：電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速的圓周運(yùn)動(dòng)。(5)原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型（20世紀(jì)20年代中期）:現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。例1如圖①②③原子結(jié)構(gòu)模型中依次符合盧瑟福、道爾頓、湯姆遜的觀點(diǎn)的是(）A．①②③ B．③①②C．③②① D．②①③答案B解析盧瑟福提出了原子的核式模型,道爾頓認(rèn)為原子是一個(gè)實(shí)心的球體，湯姆遜發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子的“葡萄干布丁”模型。例2下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的說(shuō)法中,正確的是(）A．道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型將原子看作實(shí)心球,故不能解釋任何問(wèn)題B．湯姆遜“葡萄干布丁”原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了原子中的正、負(fù)粒子是可以穩(wěn)定共存的C．盧瑟福核式原子結(jié)構(gòu)模型指出了原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系D．玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型引入了量子化的概念，能夠成功解釋所有的原子光譜答案C解析道爾頓的原子理論成功地解釋了質(zhì)量守恒定律等規(guī)律,A項(xiàng)不正確；湯姆遜“葡萄干布丁”原子結(jié)構(gòu)模型提出了正、負(fù)電荷的共存問(wèn)題,但同時(shí)認(rèn)為在這樣微小的距離上有著極大的作用力，電子會(huì)被拉進(jìn)去并會(huì)碰撞在帶正電的核心上,B項(xiàng)不正確；盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了核式原子結(jié)構(gòu)模型,散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能夠分析出原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系，C項(xiàng)正確；玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型只引入了一個(gè)量子數(shù),只能夠解釋氫原子光譜，而不能解釋比較復(fù)雜的原子光譜，D項(xiàng)不正確。二、氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型1．光譜及其分類(1）含義:利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布記錄下來(lái),就得到所謂的光譜。（2）分類①連續(xù)光譜:若光譜是由各種波長(zhǎng)的光所組成，且相近的波長(zhǎng)差別極小而不能分辨,則這種光譜為連續(xù)光譜。例如，陽(yáng)光形成的光譜即為連續(xù)光譜。②線狀光譜:若光譜是由具有特定波長(zhǎng)的、彼此分立的譜線組成，則所得光譜為線狀光譜。（3）氫原子光譜特點(diǎn)氫原子光譜是線狀光譜.2．玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型(1）玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量(E)，而且能量是量子化的。軌道能量與量子數(shù)n的取值有關(guān)。對(duì)氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時(shí)能量最低，這種狀態(tài)稱為基態(tài)；能量高于基態(tài)的狀態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)電子躍遷只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道（Ei）躍遷到另一個(gè)軌道(Ej)時(shí)，才會(huì)輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來(lái)并被記錄下來(lái),就形成了光譜玻爾的核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí).(2)吸收光譜與發(fā)射光譜(3)譜學(xué)分析：在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱為譜學(xué)分析。（1）玻爾原子結(jié)構(gòu)模型①原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷;②電子所處的軌道的能量是量子化的；③電子躍遷吸收(或放出)的能量也是量子化的。（2）光譜的分類例3玻爾理論不能解釋()A．氫原子光譜為線狀光譜B．氫原子的可見(jiàn)光區(qū)譜線C．在有外加磁場(chǎng)時(shí)氫原子光譜有多條譜線D．在一給定的穩(wěn)定軌道上,運(yùn)動(dòng)的核外電子不輻射能量答案C解析玻爾理論是針對(duì)原子的穩(wěn)定存在和氫原子光譜為線狀光譜的事實(shí)提出的.有外加磁場(chǎng)時(shí)氫原子有多條譜線，玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型已無(wú)法解釋這一現(xiàn)象，必須借助量子力學(xué)加以解釋.特別提醒玻爾理論中只引入一個(gè)量子數(shù)n,只能解釋氫原子光譜是線狀光譜。若要解釋更復(fù)雜的原子光譜，需引入更多的量子數(shù)。例4對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是（）A．電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量B．電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)答案A解析在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高的軌道,變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子,這一過(guò)程要吸收能量，不會(huì)發(fā)出紅光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光,故A項(xiàng)正確。易錯(cuò)警示焰色反應(yīng)、物質(zhì)燃燒或高溫下發(fā)光等都與原子核外電子的躍遷有關(guān)，而化學(xué)反應(yīng)中的顏色變化與原子核外電子的躍遷無(wú)關(guān)。1．最早成功解釋了氫原子光譜為線狀光譜的原子結(jié)構(gòu)模型是()A．盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型B．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型C．量子力學(xué)模型D．湯姆遜原子結(jié)構(gòu)模型答案B解析玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型最早成功解釋了氫原子光譜是線狀光譜；湯姆遜“葡萄干布丁"原子結(jié)構(gòu)模型只解釋了原子中存在電子的問(wèn)題；盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型是根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出來(lái)的,解決了原子核的問(wèn)題（帶正電的部分集中在一個(gè)核上)；量子力學(xué)模型是在量子力學(xué)理論的基礎(chǔ)上提出的,能解釋復(fù)雜的原子光譜現(xiàn)象。2．首次將量子化概念應(yīng)用到原子結(jié)構(gòu)，并解釋了原子的穩(wěn)定性的科學(xué)家是（)A．道爾頓 B．門捷列夫C．玻爾 D．盧瑟福答案C解析道爾頓、門捷列夫、玻爾和盧瑟福的主要貢獻(xiàn)分別是原子學(xué)說(shuō)、元素周期律、原子軌道理論和原子的核式模型。丹麥科學(xué)家玻爾引入量子化觀點(diǎn),提出電子在一定軌道上運(yùn)動(dòng)的原子結(jié)構(gòu)模型。3．下列說(shuō)法正確的是(）A．氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運(yùn)動(dòng)均有此特點(diǎn)C．玻爾理論不但成功解釋了氫原子光譜,而且還推廣到其他原子光譜D．原子中電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一樣高速運(yùn)動(dòng)著答案A解析氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜；原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷，而電子所處的軌道的能量是“量子化”的，其他微粒如分子、離子等無(wú)此特點(diǎn)；玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子的光譜卻難以解釋;原子中電子沒(méi)有確定的半徑，原子半徑是電子運(yùn)動(dòng)的“區(qū)域”。4．為揭示氫原子光譜是線狀光譜這一事實(shí)，玻爾提出了核外電子的分層排布理論，下列說(shuō)法中，不符合這一理論的是(）A．電子繞核運(yùn)動(dòng)具有特定的半徑和能量B．在一給定的穩(wěn)定軌道上，運(yùn)動(dòng)的核外電子不輻射能量C．電子躍遷時(shí)，會(huì)吸收或放出特定的能量D．揭示氫原子光譜存在多條譜線答案D解析玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型只能解釋氫原子光譜是線狀光譜，要解釋氫原子光譜的多重譜線，需用量子力學(xué)理論來(lái)解釋.5．元素K的焰色反應(yīng)呈紫色,其中紫色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為(）A．404.4nm B．553。5nmC．589。2nm D．670.8nm答案A解析紫色波長(zhǎng)介于400～435nm之間，只有A符合.6．用鎂粉、堿金屬鹽及堿土金屬鹽等可以做成焰火。燃放時(shí)，焰火發(fā)出五顏六色的光，請(qǐng)用原子結(jié)構(gòu)的知識(shí)解釋發(fā)光的原因:______________________________________________________________________________________________________________________。答案燃燒時(shí)，電子獲得能量,從能量較低的軌道向能量較高的軌道躍遷，躍遷到能量較高的軌道的電子處于一種不穩(wěn)定的狀態(tài)，它隨即就會(huì)躍達(dá)到能量較低的軌道，并向外界以光能的形式釋放能量解析焰火在燃燒時(shí)產(chǎn)生五顏六色的光,是因?yàn)榻饘僭拥暮送怆娮影l(fā)生了從能量較低的軌道向能量較高的軌道躍遷，然后電子再?gòu)哪芰枯^高的軌道回到能量較低的軌道,此過(guò)程中釋放能量，放出的能量以光能的形式釋放，所以看到了不同顏色的光(電子躍遷時(shí)產(chǎn)生了發(fā)射光譜)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練］題組1原子結(jié)構(gòu)模型的演變史1．在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史上，首先提出原子是一個(gè)實(shí)心球體的是(）A．湯姆遜 B．盧瑟福C．道爾頓 D．玻爾答案C解析道爾頓在1803年提出原子是堅(jiān)實(shí)的，不可再分的實(shí)心球。依次出現(xiàn)湯姆遜原子模型、盧瑟福原子模型、玻爾原子模型。2．首先提出原子結(jié)構(gòu)模型并開(kāi)始涉及原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)家是()A．盧瑟福 B．玻爾C．湯姆遜 D．道爾頓答案C解析湯姆遜“葡萄干布丁”模型開(kāi)始涉及原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。盧瑟福提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型；玻爾建立了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型;道爾頓建立了原子學(xué)說(shuō)。3．關(guān)于原子模型的演變過(guò)程，正確的是（)A．湯姆遜原子模型→道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型B．湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型→道爾頓原子模型C．道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→湯姆遜原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型D．道爾頓原子模型→湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型答案D題組2氫原子光譜及玻爾原子結(jié)構(gòu)模型4．在實(shí)驗(yàn)室中用下列裝置可以得到氫原子光譜，實(shí)驗(yàn)證明該光譜為線狀光譜,該光譜的發(fā)現(xiàn)在原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過(guò)程中，有極為重要的意義，根據(jù)它產(chǎn)生了()A．盧瑟福核式原子模型B．湯姆遜“葡萄干布丁”模型C．玻爾核外電子分層排布模型D．原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型答案C解析玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型是為了解釋氫原子光譜為線狀光譜而不是連續(xù)光譜而提出的。5．原子光譜是線狀光譜，是由不連續(xù)的譜線組成的，這表明（)A．原子發(fā)射的光是單色光B．白光可以由多種單色光組成C．在原子中只有某些電子能夠躍遷產(chǎn)生光譜D．原子中的電子可以處于某些特定的能量狀態(tài),即電子的能量是量子化的答案D解析光譜分為連續(xù)光譜和線狀光譜，無(wú)論是單色光還是白光，都是連續(xù)光譜，原子光譜是線狀光譜,也就是由具有特定頻率的光形成的譜線。原子光譜之所以產(chǎn)生這種特定的譜線，是由于電子的能量是量子化的，電子躍遷的始態(tài)和終態(tài)的能量差也是量子化的。6．元素Na的焰色反應(yīng)呈黃色，其中黃色對(duì)應(yīng)的輻射波長(zhǎng)為（)A．404。4nm B．553。5nmC．589.2nm D．670。8nm答案C解析黃色波長(zhǎng)介于589.0~589.6nm之間，只有C符合。7．元素Na的焰色反應(yīng)呈黃色，從能量變化的角度其光譜類型屬于(）A．發(fā)射光譜 B．吸收光譜C．連續(xù)光譜 D．線狀光譜答案A解析焰色反應(yīng)是待測(cè)物的金屬元素吸收能量后，原子中的電子發(fā)生躍遷變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，而激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，釋放能量變?yōu)檩^低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)，產(chǎn)生發(fā)射光譜。題組3基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子8．同一原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)相比較，正確的是（）①基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)高 ②基態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定③基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)低 ④激發(fā)態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定A．①② B．②③C．①④ D．③④答案B解析對(duì)同一原子,基態(tài)時(shí)比較穩(wěn)定,基態(tài)時(shí)的能量比激發(fā)態(tài)時(shí)低,②③正確，①④錯(cuò)誤.9．下列說(shuō)法正確的是（)A．自然界中的所有原子都處于基態(tài)B．同一原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量C．無(wú)論原子種類是否相同，基態(tài)原子的能量總是低于激發(fā)態(tài)原子的能量D．激發(fā)態(tài)原子的能量較高,極易失去電子，表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性答案B解析自然界中的原子有的處于基態(tài)，有的處于激發(fā)態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；同一種原子處于激發(fā)態(tài)時(shí)的能量一定高于基態(tài)時(shí)的能量,若原子種類不同，則不一定如此，B項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤;激發(fā)態(tài)原子的能量較高，容易躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)，能量降低，激發(fā)態(tài)原子若要失去電子，仍必須再吸收能量,失去電子難易程度需根據(jù)原子的具體情況而定，有的激發(fā)態(tài)原子易失去電子，有的激發(fā)態(tài)原子難失去電子,D項(xiàng)錯(cuò)誤。10．下圖中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無(wú)關(guān)的是（) 答案D解析燃放煙火、霓虹燈、燃燒蠟燭等獲得的光能都是電子躍遷時(shí)能量以光的形式釋放出來(lái)導(dǎo)致的，而平面鏡成像則是光線反射的結(jié)果。11．下列對(duì)焰色反應(yīng)的描述正確的是(）A．焰色反應(yīng)是單質(zhì)的性質(zhì)B．焰色反應(yīng)是化學(xué)變化C．焰色反應(yīng)是金屬原子失去電子時(shí)吸收能量產(chǎn)生的現(xiàn)象D．焰色反應(yīng)是金屬原子或離子中的電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將能量以光的形式釋放出來(lái)的現(xiàn)象答案D解析焰色反應(yīng)是金屬原子或離子中的電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將能量以光的形式釋放出來(lái)的現(xiàn)象，變化過(guò)程中并沒(méi)有新物質(zhì)生成，是物理變化，而不是化學(xué)變化。12．下列說(shuō)法不能用玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型解釋的是（）A．氫原子光譜為線狀光譜B．在一定的穩(wěn)定軌道上，運(yùn)動(dòng)的核外電子不能發(fā)射電磁波C．氫原子中處于激發(fā)態(tài)的電子能量高D．氫原子在可見(jiàn)光區(qū)形成紫色譜線時(shí)說(shuō)明電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)答案D解析原子核外電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)才會(huì)形成發(fā)射光譜，D項(xiàng)符合題意。［綜合強(qiáng)化］13．回答下列問(wèn)題:(1)日光等