2024-2025學年高中化學第1章第1節(jié)原子結構模型第1課時氫原子光譜和玻爾的原子結構模型教案魯科版選修3

PAGEPAGE8第1課時氫原子光譜和玻爾的原子結構模型[學習目標定位]1.了解原子結構模型的演化歷程和玻爾的原子結構模型的內(nèi)容。2.知道基態(tài)、激發(fā)態(tài)和原子光譜等概念，相識原子光譜分析的應用。一、原子結構模型的演化1．不同時期的原子結構模型時間或年頭1803年1903年1911年1913年20世紀2年頭中期原子結構模型模型名稱實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模型相關科學家道爾頓湯姆遜盧瑟福玻爾薛定諤2.盧瑟福原子結構模型的理論要點原子的質(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。(1)道爾頓原子模型(1803年)：原子是組成物質(zhì)的基本粒子，它們是堅實的、不行再分的實心球。(2)湯姆遜原子模型(1903年)：原子是一個平均分布著正電荷的粒子，其中鑲嵌著很多電子，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，電子在它的四周沿著不同的軌道運轉，就像行星環(huán)繞太陽運轉一樣。(4)玻爾原子模型(1913年)：電子在原子核外空間的肯定軌道上繞核做高速的圓周運動。(5)原子結構的量子力學模型(20世紀20年頭中期)：現(xiàn)代物質(zhì)結構學說。例1如圖①②③原子結構模型中依次符合盧瑟福、道爾頓、湯姆遜的觀點的是()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，道爾頓認為原子是一個實心的球體，湯姆遜發(fā)覺了電子，并提出了原子的“葡萄干布丁”模型。例2下列關于原子結構模型的說法中，正確的是()A．道爾頓的原子結構模型將原子看作實心球，故不能說明任何問題B．湯姆遜“葡萄干布丁”原子結構模型勝利地說明了原子中的正、負粒子是可以穩(wěn)定共存的C．盧瑟福核式原子結構模型指出了原子核和核外電子的質(zhì)量關系、電性關系及占有體積的關系D．玻爾電子分層排布原子結構模型引入了量子化的概念，能夠勝利說明全部的原子光譜答案C解析道爾頓的原子理論勝利地說明了質(zhì)量守恒定律等規(guī)律，A項不正確；湯姆遜“葡萄干布丁”原子結構模型提出了正、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，電子會被拉進去并會碰撞在帶正電的核心上，B項不正確；盧瑟福通過α粒子散射試驗提出了核式原子結構模型，散射試驗的結果能夠分析出原子核和核外電子的質(zhì)量關系、電性關系及占有體積的關系，C項正確；玻爾電子分層排布原子結構模型只引入了一個量子數(shù)，只能夠說明氫原子光譜，而不能說明比較困難的原子光譜，D項不正確。二、氫原子光譜和玻爾的原子結構模型1．光譜及其分類(1)含義：利用儀器將物質(zhì)汲取的光或放射的光的波長和強度分布記錄下來，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的光所組成，且相近的波長差別微小而不能辨別，則這種光譜為連續(xù)光譜。例如，陽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的、彼此分立的譜線組成，則所得光譜為線狀光譜。如：氫原子光譜是線狀光譜。2．玻爾的原子結構模型(1)玻爾原子結構模型的基本觀點運動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動，并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運動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。對氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時能量最低，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)電子躍遷只有當電子從一個軌道(Ei)躍遷到另一個軌道(Ej)時，才會輻射或汲取能量。假如輻射或汲取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構模型勝利地說明了氫原子光譜是線狀光譜的試驗事實。(2)汲取光譜與放射光譜(3)譜學分析：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。(1)玻爾原子結構模型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電子躍遷汲取(或放出)的能量也是量子化的。(2)光譜的分類例3玻爾理論不能說明()A．氫原子光譜為線狀光譜B．氫原子的可見光區(qū)譜線C．在有外加磁場時氫原子光譜有多條譜線D．在一給定的穩(wěn)定軌道上，運動的核外電子不輻射能量答案C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有多條譜線，玻爾的原子結構模型已無法說明這一現(xiàn)象，必需借助量子力學加以說明。特殊提示玻爾理論中只引入一個量子數(shù)n，只能說明氫原子光譜是線狀光譜。若要說明更困難的原子光譜，需引入更多的量子數(shù)。例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)象的主要緣由是()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)躍遷時汲取除紅光以外的光線C．氖原子獲得電子后轉變成發(fā)出紅光的物質(zhì)D．在電流的作用下，氖原子與構成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應答案A解析在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子汲取能量躍遷到較高的軌道，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過程要汲取能量，不會發(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，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅光，故A項正確。易錯警示焰色反應、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，而化學反應中的顏色改變與原子核外電子的躍遷無關。1．最早勝利說明了氫原子光譜為線狀光譜的原子結構模型是()A．盧瑟福原子結構模型B．玻爾原子結構模型C．量子力學模型D．湯姆遜原子結構模型答案B解析玻爾的原子結構模型最早勝利說明了氫原子光譜是線狀光譜；湯姆遜“葡萄干布丁”原子結構模型只說明了原子中存在電子的問題；盧瑟福原子結構模型是依據(jù)α粒子散射試驗提出來的，解決了原子核的問題(帶正電的部分集中在一個核上)；量子力學模型是在量子力學理論的基礎上提出的，能說明困難的原子光譜現(xiàn)象。2．首次將量子化概念應用到原子結構，并說明了原子的穩(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，提出電子在肯定軌道上運動的原子結構模型。3．下列說法正確的是()A．氫原子光譜是元素的全部光譜中最簡潔的光譜B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運動均有此特點C．玻爾理論不但勝利說明了氫原子光譜，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動著答案A解析氫原子光譜是元素的全部光譜中最簡潔的光譜；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、離子等無此特點；玻爾理論勝利地說明了氫原子光譜，但對多電子原子的光譜卻難以說明；原子中電子沒有確定的半徑，原子半徑是電子運動的“區(qū)域”。4．為揭示氫原子光譜是線狀光譜這一事實，玻爾提出了核外電子的分層排布理論，下列說法中，不符合這一理論的是()A．電子繞核運動具有特定的半徑和能量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．電子躍遷時，會汲取或放出特定的能量D．揭示氫原子光譜存在多條譜線答案D解析玻爾的原子結構模型只能說明氫原子光譜是線狀光譜，要說明氫原子光譜的多條譜線，需用量子力學理論來說明。5．元素K的焰色反應呈紫色，其中紫色對應的輻射波長為()A．404.4nm B．553.5nmC．589.2nm D．670.8nm答案A解析紫色波長介于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，焰火發(fā)出五彩繽紛的光，請用原子結構的學問說明發(fā)光的緣由：______________________________________________________________________________________________________________________。答案燃燒時，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)，它隨即就會躍達到能量較低的軌道，并向外界以光能的形式釋放能量解析焰火在燃燒時產(chǎn)生五彩繽紛的光，是因為金屬原子的核外電子發(fā)生了從能量較低的軌道向能量較高的軌道躍遷，然后電子再從能量較高的軌道回到能量較低的軌道，此過程中釋放能量，放出的能量以光能的形式釋放，所以看到了不同顏色的光(電子躍遷時產(chǎn)生了放射光譜)。題組1原子結構模型的演化史1．在物質(zhì)結構探討的歷史上，首先提出原子是一個實心球體的是()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年提出原子是堅實的，不行再分的實心球。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．首先提出原子結構模型并起先涉及原子內(nèi)部結構的科學家是()A．盧瑟福 B．玻爾C．湯姆遜 D．道爾頓答案C解析湯姆遜“葡萄干布丁”模型起先涉及原子內(nèi)部的結構。盧瑟福提出原子結構的核式模型；玻爾建立了核外電子分層排布的原子結構模型；道爾頓建立了原子學說。3．關于原子模型的演化過程，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→量子力學模型答案D題組2氫原子光譜及玻爾原子結構模型4．在試驗室中用下列裝置可以得到氫原子光譜，試驗證明該光譜為線狀光譜，該光譜的發(fā)覺在原子結構的相識過程中，有極為重要的意義，依據(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．原子結構的量子力學模型答案C解析玻爾的原子結構模型是為了說明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．原子放射的光是單色光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的焰色反應呈黃色，從能量改變的角度其光譜類型屬于()A．放射光譜 B．汲取光譜C．連續(xù)光譜 D．線狀光譜答案A解析焰色反應是待測物的金屬元素汲取能量后，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)生放射光譜。題組3基態(tài)與激發(fā)態(tài)原子7．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．①② B．②③C．①④ D．③④答案B解析對同一原子，基態(tài)時比較穩(wěn)定，基態(tài)時的能量比激發(fā)態(tài)時低，②③正確，①④錯誤。8．下列說法正確的是()A．自然界中的全部原子都處于基態(tài)B．同一原子處于激發(fā)態(tài)時的能量肯定高于基態(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項錯誤；同一種原子處于激發(fā)態(tài)時的能量肯定高于基態(tài)時的能量，若原子種類不同，則不肯定如此，B項正確，C項錯誤；激發(fā)態(tài)原子的能量較高，簡潔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，仍必需再汲取能量，失去電子難易程度需依據(jù)原子的詳細狀況而定，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項錯誤。9．(2024·成都高二下學期期末考試)生活中的下列現(xiàn)象與原子核外電子發(fā)生躍遷有關的是()A．鋼鐵長期運用后生銹B．節(jié)日里燃放的焰火五彩繽紛C．金屬可以導電D．樟腦丸久置后消逝答案B解析鋼鐵長期運用后生銹是因為鐵失去電子被氧化，A項錯誤；節(jié)日里燃放的焰火五彩繽紛是因為原子核外電子發(fā)生了躍遷，B項正確；金屬可以導電是因為自由電子在外加電場作用下發(fā)生了定向移動，C項錯誤；樟腦丸久置后消逝是由于分子的運動，D項錯誤。10．下列對焰色反應的描述正確的是()A．焰色反應是單質(zhì)的性質(zhì)B．焰色反應是化學改變C．焰色反應是金屬原子失去電子時汲取能量產(chǎn)生的現(xiàn)象D．焰色反應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，將能量以光的形式釋放出來的現(xiàn)象答案D解析焰色反應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，將能量以光的形式釋放出來的現(xiàn)象，改變過程中并沒有新物質(zhì)生成，是物理改變，而不是化學改變。11．回答下列問題：(1)日光等白光經(jīng)棱鏡折射后產(chǎn)生的是________光譜。原子光譜是________光譜。(2)汲取光譜是________的電子躍遷為________的電子產(chǎn)生的，此過程中電子________能量；放射光譜是________的電子躍遷為________的電子產(chǎn)生的，此過程中電子________能量。答案(1)連續(xù)線狀(2)基態(tài)激發(fā)態(tài)汲取激發(fā)態(tài)基態(tài)釋放12．(1)1861年德國人基爾霍夫(G.R.Kirchhoff)和本生(R.W.Bunsen)探討鋰云母的某譜時，發(fā)覺