2022-2022學年高中化學第1章第1節(jié)第1課時氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型教案魯科版選修3

第1課時氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型[學習目標定位]1.知道原子結(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，認識原子光譜分析的應(yīng)用。一原子結(jié)構(gòu)模型的演變1．閱讀教材，將下列各原子結(jié)構(gòu)模型的名稱及相關(guān)科學家的名字填入表中：原子結(jié)構(gòu)模型模型名稱原子論模型“葡萄干布丁”模型核式模型電子分層排布模型量子力學模型相關(guān)科學家道爾頓湯姆遜盧瑟福玻爾薛定諤2.盧瑟福通過α粒子的散射實驗，提出了原子結(jié)構(gòu)有核模型，認為原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，電子在原子核外空間做高速運動。盧瑟福因此被譽為“原子之父”。[歸納總結(jié)]1．由于道爾頓最早提出了原子論，合理地解釋了當時的一些化學現(xiàn)象和規(guī)律，給化學奠定了唯物主義理論基石，所以道爾頓被譽為近代化學之父。2．從原子結(jié)構(gòu)模型的演變過程可以看出，人類對原子結(jié)構(gòu)的認識過程是逐步深入的。雖然很多科學家得到了一些錯誤的結(jié)論，但對當時發(fā)現(xiàn)真相作出了一定的貢獻。3．隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展，科學家已能利用電子顯微鏡和掃描隧道顯微鏡來拍攝表示原子圖像的照片并且能在晶體硅表面上用探針對原子進行“搬遷”。[活學活用]1．自從1803年英國化學家、物理學家道爾頓提出了原子假說，人類對原子結(jié)構(gòu)的認識就不斷深入、發(fā)展，并通過實驗事實不斷地完善對原子結(jié)構(gòu)的認識。下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的說法中，正確的是()A．道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型將原子看作實心球，故不能解釋任何問題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，故A選項是錯誤的；湯姆遜“葡萄干布丁”原子結(jié)構(gòu)模型提出了正負電荷的共存問題，但同時認為在這樣微小的距離上有著極大的作用力，存在著電子會被拉進去并會碰撞在帶正電的核心上這樣的問題，故B選項是錯誤的；盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了核式原子結(jié)構(gòu)模型，散射實驗的結(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，故C選項是正確的；玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型只引入了一個量子化的概念，只能夠解釋氫原子光譜，而不能解釋比較復雜的原子光譜，故D選項是錯誤的。2．道爾頓的原子學說曾起了很大的作用。他的學說包含下列三個論點：①原子是不能再分的粒子；②同種元素的原子的各種性質(zhì)和質(zhì)量都相同；③原子是微小的實心球體。從現(xiàn)代的觀點考慮，你認為三個論點中不確切的是___________________________。答案①②③解析根據(jù)現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀點可知原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，因此可以再分；由于存在同位素，因此質(zhì)子數(shù)相同的同種原子也會因中子數(shù)不同而導致其質(zhì)量和物理性質(zhì)不同，但其化學性質(zhì)相同；原子核的體積很小，原子中大部分為空隙，電子在核外作高速運動。二氫原子光譜和波爾的原子結(jié)構(gòu)模型1．閱讀教材，回答下列問題：(1)處于最低能量狀態(tài)的原子稱為基態(tài)原子。若基態(tài)原子的電子吸收能量后，電子躍遷至能量較高軌道成為激發(fā)態(tài)原子。(2)原子基態(tài)與激發(fā)態(tài)相互轉(zhuǎn)化間的能量變化基態(tài)原子eq\o(,\s\up7(吸收能量),\s\do5(釋放能量))激發(fā)態(tài)原子2．光是電子釋放能量的重要形式之一。在日常生活中，大家看到的許多可見光(如燈光、霓虹燈光、激光)和節(jié)日燃放的焰火等都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。(1)不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，若用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，則可確立某種元素的原子，這些光譜總稱原子光譜。在現(xiàn)代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為譜學分析。(2)氫原子光譜是線狀光譜而不是連續(xù)光譜，是由于氫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。3．為了解釋氫原子光譜是線狀光譜這一實驗事實，丹麥科學家玻爾提出了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型。其基本觀點是(1)原子中的電子在某一確定軌道上繞原子核運動，并且不輻射能量。(2)在不同軌道上運動的電子具有不同的能量，不同軌道的能量既不是任意取值也不是連續(xù)變化的，軌道能量只能是量子化的。軌道能量與量子數(shù)n的取值有關(guān)。(3)只有當電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，才會輻射或吸收能量。如果輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄下來，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驗事實。[歸納總結(jié)]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。[活學活用]3．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．在原子中只有某些電子能夠躍遷產(chǎn)生光譜B．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C．原子發(fā)射的光是單色光D．白光可以由多種單色光組成答案B解析光譜分為連續(xù)光譜和線狀光譜，無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)的能級差也是量子化的。4．玻爾理論不能解釋()A．氫原子光譜為線狀光譜B．在一給定的穩(wěn)定軌道上，運動的核外電子不輻射能量C．電子從一個軌道(能量為Ei)躍遷到另一個軌道(能量為Ej)時會輻射或吸收能量，且該能量與兩個軌道的能量差有關(guān)D．有外加磁場時氫原子光譜增加多條譜線答案D解析玻爾理論是針對原子的穩(wěn)定存在和氫原子光譜為線狀光譜的事實提出的，有外加磁場時氫原子光譜增加多條譜線，玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型無法解釋這一現(xiàn)象，必須借助量子力學加以解釋。當堂檢測1．自從1803年英國化學家、物理學家道爾頓提出原子假說以來，人類對原子結(jié)構(gòu)的研究不斷深入、發(fā)展，通過實驗事實不斷地豐富、完善原子結(jié)構(gòu)理論。請判斷下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說法正確的是()A．所有的原子都含有質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒B．所有的原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒的個數(shù)都是相等的C．原子核對核外電子的吸引作用的實質(zhì)是原子核中的質(zhì)子對核外電子的吸引D．原子中的質(zhì)子、中子和電子三種基本構(gòu)成微粒不可能再進一步分成更小的微粒答案C2．下列說法正確的是()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)時的能量一定高于處于基態(tài)時的能量C．無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選項錯誤；同一種原子處于激發(fā)態(tài)時的能量一定高于處于基態(tài)時的能量，若原子種類不同，則不一定如此，所以B選項正確，C選項錯誤；激發(fā)態(tài)原子的能量較高，容易躍遷到能量較低的狀態(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，故D錯誤。3．生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關(guān)的是()A．鋼鐵長期使用后生銹B．節(jié)日里燃放的焰火C．金屬導線可以導電D．衛(wèi)生丸久置后消失答案B解析鋼鐵長期使用后生銹是鐵失去電子，A錯；節(jié)日里燃放的焰火是原子核外電子發(fā)生躍遷，B正確；金屬導線可以導電是電子在電場作用下定向移動，C錯；衛(wèi)生丸久置后消失是分子的運動，D錯誤。4．對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解析對充有氖氣的霓虹燈管通電，電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以紅色光的形式釋放出能量。5．揭示原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的奧秘，有助于我們理解所處的物質(zhì)世界。(1)用化學方法不能實現(xiàn)的是________。A．生成一種新分子B．生成一種新離子C．生成一種新原子D．生成一種新單質(zhì)(2)1909年，盧瑟福等人做了用α粒子轟擊金箔的實驗，從而提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型，下列選項中能正確表示這種模型的是________。(3)古代哲學家們也樹立了不少有關(guān)物質(zhì)構(gòu)成的觀點。例如，我國戰(zhàn)國時期的惠施認為物質(zhì)是無限可分的；而同時期的墨子認為如果物質(zhì)不存在被分割的條件，物質(zhì)就不能被無限分割?；菔┑挠^點可用下圖表示：請你用相同的圖示方法表示墨子的觀點：________________________________________________________________________。答案(1)C(2)C(3)解析原子是物質(zhì)進行化學反應(yīng)的基本微粒，在化學反應(yīng)中，一種原子不會變成另外的原子。墨子認為如果不具備分割條件則不能被無限分割，所以用線段表示則不能再減小。40分鐘課時作業(yè)[基礎(chǔ)過關(guān)]一、原子結(jié)構(gòu)及其模型演變1．下列說法正確的是()A．原子是不可再分的B．原子中肯定含有中子C．原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核又可以分為質(zhì)子和中子，然后不能再分D．隨著科學的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)原子的組成中還存在更小的微粒，如夸克答案D2．1934年居里夫婦用α粒子(4He)轟擊27Al得到一種自然界不存在的P的一種同位素——30P，開創(chuàng)了人造核素的先河：27Al＋4He→30P＋1n。下列有關(guān)說法不正確的是()A．該變化說明原子核在化學反應(yīng)中也能發(fā)生變化B．該變化同樣遵循質(zhì)量守恒定律C．1n是一種電中性粒子D．對于30P：原子序數(shù)＝質(zhì)子數(shù)＝中子數(shù)＝核外電子數(shù)答案A解析化學變化的最小微粒是原子，不涉及原子核的變化，原子核的變化是核物理變化，A不正確；B項中質(zhì)量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律，B項正確；1n表示的是一個中子，中子不帶電荷，C項正確。3．下列對不同時期原子結(jié)構(gòu)模型的提出在時間上先后排列順序正確的是()①電子分層排布模型②“葡萄干布丁”模型③量子力學模型④道爾頓原子學說⑤核式模型A．①③②⑤④B．④②③①⑤C．④②⑤①③D．④⑤②①③答案C解析最早的是道爾頓的原子學說，然后是湯姆遜的“葡萄干布丁”模型，接著是盧瑟福的核式模型，再其次是玻爾的電子在原子核外空間一定軌道上繞核做高速圓周運動的原子結(jié)構(gòu)模型，最后人們將量子力學理論應(yīng)用于原子結(jié)構(gòu)研究，提出了原子結(jié)構(gòu)的量子力學模型，用量子化的觀點描述原子核外電子的運動狀態(tài)和運動規(guī)律。4．首先提出原子結(jié)構(gòu)模型并開始涉及原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學家是()A．盧瑟福B．玻爾C．湯姆遜D．道爾頓答案C解析本題考查原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展簡史?！捌咸迅刹级　蹦Ｐ烷_始涉及原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。A項盧瑟福提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型；B項玻爾建立了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型；D項道爾頓建立了原子學說。二、氫原子光譜和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型5．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分別是原子學說、元素周期律、原子軌道理論和原子的核式模型。丹麥科學家玻爾引入量子化觀點，提出電子在一定軌道上運動的原子結(jié)構(gòu)模型。C正確。6．原子的吸收光譜是線狀的而不是連續(xù)的，主要原因是()A．原子中電子的能量高低B．外界條件的影響C．儀器設(shè)備的工作原理D．原子軌道的能量是量子化的答案D解析原子軌道之間的能量變化是不連續(xù)的，是量子化的，從而造成原子的線狀吸收光譜。三、基態(tài)和激發(fā)態(tài)原子7．圖中所發(fā)生的現(xiàn)象與電子的躍遷無關(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能量以光的形式釋放出來導致的，而平面鏡成像則是光線反射的結(jié)果。8．氫原子核外只有一個電子，當氫原子的這個電子處于怎樣的狀態(tài)時是基態(tài)()A．n＝1B．n＝2C．n＝3D．n＝4答案A9．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)時的能量比激發(fā)態(tài)時高②基態(tài)時比較穩(wěn)定③基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時低④激發(fā)態(tài)時比較穩(wěn)定A．①②B．②③C．①③D．③④答案B解析本題考查原子的基態(tài)和激發(fā)態(tài)的能量和穩(wěn)定性。對同一原子，基態(tài)時比較穩(wěn)定，基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時低，②、③正確，①、④錯誤。[能力提升]10．1999年度諾貝爾化學獎授予了開創(chuàng)“飛秒(10－15s)化學”新領(lǐng)域的科學家，使運用激光光譜技術(shù)觀測化學反應(yīng)時分子中原子運動成為可能。你認為該技術(shù)不能觀察到的是()A．原子中原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)B．化學反應(yīng)中原子的運動C．化學反應(yīng)中生成物分子的形成D．化學反應(yīng)中反應(yīng)物分子的分解答案A解析從題目中可以看出運用激光光譜技術(shù)能夠觀測化學反應(yīng)時分子中原子運動，而化學反應(yīng)中反應(yīng)物分子的分解和生成物分子的形成都涉及原子的運動，因而B、C、D都是正確的，所以答案選A。11．隨著人們對物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的不斷深入，化學逐漸成為一門科學。根據(jù)你所掌握的知識回答下列問題：(1)19世紀末，人們開始揭示原子內(nèi)部的秘密，最早發(fā)現(xiàn)電子的科學家是________。A．法國的拉瓦錫B．瑞典的舍勒C．英國的道爾頓D．英國的湯姆遜(2)化學開始成為一門科學的標志是________。A．火藥的發(fā)現(xiàn)B．質(zhì)量守恒定律的提出C．“原子—分子論”的提出D．氧化還原理論的建立答案(1)D(2)C解析(1)最早發(fā)