第1節原子結構模型第1課時氫原子光譜與玻爾的原子結構模型素養目標學習要點1.通過了解原子結構模型的演變歷程,能夠運用玻爾原子結構模型的基本觀點解釋原子光譜的特點,形成證據推理與模型認知的化學核心素養。2.理解基態、激發態和原子光譜等概念,培養宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養。一部演變:原子結構模型的演變歷程一種模型:玻爾原子結構模型一個概念:原子光譜兩個狀態:基態與激發態知識點一原子結構模型的演變知識點二氫原子光譜和玻爾的原子結構模型學以致用·隨堂檢測全達標目錄索引知識點一基礎落實?必備知識全過關知識點一原子結構模型的演變道爾頓原子論1803年,英國化學家道爾頓提出原子論湯姆孫“葡萄干布丁”模型1904年,湯姆孫在發現

的基礎上提出了原子結構的“葡萄干布丁”模型,開始涉及原子內部的結構

盧瑟福核式模型1911年,英國物理學家盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的

模型

玻爾原子結構模型1913年,丹麥科學家玻爾根據原子光譜實驗,進一步建立起

的原子結構模型

量子力學模型20世紀20年代中期,建立了量子力學理論,從而產生了原子結構的

模型

電子核式核外電子分層排布量子力學名師點撥α粒子轟擊金箔實驗1911年著名物理學家盧瑟福等人用一束帶正電的、質量比電子大得多的高速運動的α粒子轟擊金箔,發現:大多數α粒子能夠穿透金箔而不改變原來的運動方向;一小部分α粒子改變了原來的運動方向;有極少數α粒子被反彈了回來。辨析比較關于原子結構的演變道爾頓認為原子不可分,認為原子是個實心球;湯姆孫通過陰極射線實驗發現電子,認為原子核是一個均勻帶正電的球體,電子像葡萄干一樣鑲嵌在原子核中;盧瑟福根據α粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型;玻爾為了解釋氫原子光譜,提出了核外電子分層排布的原子結構模型,即玻爾原子結構模型。重難突破?能力素養全提升探究角度1

原子結構模型與對應的科學家例1下列實驗事實與原子結構模型建立的關系正確的是(

)A.陰極射線實驗發現電子:道爾頓原子結構模型B.α粒子散射實驗發現原子核:盧瑟福原子結構模型C.氫原子光譜發現電子分層排布:盧瑟福原子結構模型D.α粒子散射實驗發現電子:湯姆孫原子結構模型B解析

A選項,湯姆孫通過陰極射線實驗發現電子,故A錯誤;B選項,盧瑟福根據α粒子散射實驗發現原子結構的有核模型,故B正確;C選項,玻爾研究氫原子光譜,為解釋氫原子光譜是線狀光譜,引入量子理論,提出定軌理論,即玻爾理論,故C錯誤;D選項,湯姆孫發現電子,提出原子結構的“葡萄干布丁”模型,α粒子散射實驗發現的是原子核,故D錯誤。[對點訓練1]原子結構模型的演變如圖所示,下列符合歷史演變順序的一組排列是(

)A.(1)(3)(2)(4)(5) B.(1)(2)(3)(4)(5)C.(1)(5)(3)(2)(4) D.(1)(3)(5)(4)(2)A思路剖析

無需識記每一種原子結構模型的具體時間,只需要記住原子結構模型的發展是越來越科學,越來越接近原子的真實結構。即:實心球原子模型——葡萄干布丁模型——核式模型——玻爾原子結構模型——量子力學模型。探究角度2

各種原子結構模型的細節觀點例2自從1803年英國化學家道爾頓提出了原子學說,人類對原子結構的認識就不斷深入、發展,并通過實驗事實不斷地完善對原子結構的認識。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,故不能解釋任何問題B.湯姆孫“葡萄干布丁”原子結構模型成功地解釋了原子中的正、負粒子是可以穩定共存的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,能夠成功解釋所有的原子光譜C解析

道爾頓的原子論成功地解釋了質量守恒定律等規律,故A錯誤;湯姆孫“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,故B錯誤;盧瑟福通過α粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型,散射實驗的結果能夠分析出原子核和核外電子的質量關系、電性關系及占有體積的關系,故C正確;玻爾電子分層排布原子結構模型引入了量子化的概念,引入一個量子數n,解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實,而不能解釋某些復雜的光譜現象,更無法解釋多電子原子的光譜,故D錯誤。[對點訓練2]下列科學家都推動了原子結構模型的演變,其中提出“原子結構的核式模型”的科學家是(

)A.玻爾 B.道爾頓C.盧瑟福 D.湯姆孫C解析

1911年,盧瑟福根據α粒子散射實驗提出“原子結構的核式模型”,故選C。[對點訓練3]自從1803年英國化學家道爾頓提出原子論以來,人類對原子結構的認識不斷深入、不斷發展,通過實驗事實不斷地豐富、完善原子結構理論。請判斷下列關于原子結構的說法正確的是(

)A.所有的原子都含有質子、中子和電子三種基本構成微粒B.每一類原子中的質子、中子和電子三種基本構成微粒的個數都是相等的C.原子核對電子的吸引作用的實質是原子核中的質子對核外電子的吸引D.原子中的質子、中子和電子三種基本構成微粒不可能再進一步分成更小的微粒C解析

普通氫原子沒有中子,大多數原子都含有質子、中子和電子三種基本構成微粒,故A錯誤;原子中質子數等于電子數,但中子數與質子數或電子數不一定相等,故B錯誤;質子帶正電,中子不帶電,電子帶負電,則原子核對電子的吸引作用的實質是原子核中的質子對核外電子的吸引,故C正確;隨著科學的發展,可認識到質子等微粒還可以再分成更小的微粒,故D錯誤。知識點二基礎落實?必備知識全過關知識點二氫原子光譜和玻爾的原子結構模型1.光譜(1)概念:利用

將物質

或

的頻率(或波長)和強度分布記錄下來的譜線。

(2)形成原因:核外電子在不同軌道間

時,會輻射或吸收能量。

2.氫原子光譜特點氫原子光譜是

光譜,與根據

原子結構核式模型得到的推論不一致。

原子光譜儀吸收的光發射的光躍遷線狀盧瑟福3.玻爾原子結構模型(1)基本觀點①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

能量。

②能量分布在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),而且能量值是不連續(量子化)的。軌道能量依n值(n稱為

,取值1、2、3、…)的增大而

。對氫原子而言,電子處在n=1的軌道時能量最低,這種狀態稱為

;能量高于基態能量的狀態,稱為

。

不輻射量子數升高基態激發態③電子躍遷電子由能量較高能級躍遷至較低能級,輻射能量,由低能級躍遷至高能級,吸收能量

電子在能量不同的軌道之間躍遷時,輻射或吸收的能量以光的形式表現出來并被記錄下來,就形成了

。

光譜(2)貢獻

太陽光譜為連續光譜①成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實。②闡明了原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷,指出了電子所處的軌道的能量是

的。如圖所示:

量子化(3)吸收光譜與發射光譜

發射光譜形成示意圖吸收光譜形成示意圖名師點撥1.光譜可以根據能量變化特點分為吸收光譜與發射光譜,根據波長特點分為連續光譜與線狀光譜,而吸收光譜與發射光譜總稱為原子光譜。2.電光源、焰色試驗、物質燃燒或高溫下發光等都與原子核外電子的躍遷有關,而化學反應中的顏色變化與原子核外電子的躍遷無關。深度思考為什么氫原子光譜是由具有特定波長、彼此分立的譜線組成的?提示

根據玻爾原子結構模型,電子所處的軌道的能量是量子化的,軌道間的能量差也是確定的,而光的頻率ν與軌道所具有的能量E之間的關系可用下式表示。hν=|Ej-Ei|式中:h為普朗克常數,其值為6.626×10-34

J·s。由上式計算得到的光的頻率(或波長λ=c/ν,c為光速)只能是不連續的,此時形成的是具有特征波長的線狀光譜。辨析比較發射光譜與吸收光譜的比較類型發射光譜吸收光譜條件電子從激發態躍遷到基態或從較高激發態躍遷到較低激發態電子從基態躍遷到激發態或從較低激發態躍遷到較高激發態特征背景暗色,譜線為明亮彩色細線背景彩色,譜線為一些暗線聯系同種原子的發射譜線和吸收譜線位置精確重合正誤判斷(1)光是電子躍遷釋放能量的重要形式之一。(

)(2)氫原子外圍只有一個電子,故氫原子光譜只有一條譜線。(

)提示

氫原子光譜在可見光范圍內有4條譜線。(3)氫原子光譜屬于線狀光譜。(

)(4)基態氫原子轉變成激發態氫原子時釋放能量。(

)提示

基態氫原子轉變成激發態氫原子時吸收能量。(5)焰色試驗與電子躍遷有關,屬于化學變化。(

)提示

焰色試驗沒有新物質生成,不屬于化學變化。√×√××重難突破?能力素養全提升探究角度1

玻爾原子結構模型例1下列說法正確的是(

)A.氫原子光譜是元素的所有光譜中最復雜的光譜之一B.“量子化”就是不連續的意思,微觀粒子運動均有此特點C.玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜,而且還推廣到其他原子光譜D.所有原子中都含有中子B解析

氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡單的光譜,故A錯誤;玻爾理論具有局限性,只是解釋了氫原子光譜,但對解釋多電子原子的光譜卻遇到困難,故C錯誤。思路剖析

基于經典物理學與量子力學理論分析玻爾原子結構模型的局限性在于其只適用于單電子原子,無法解釋多電子原子的復雜性,也無法解釋原子的化學性質。因此,在量子力學理論的發展下,玻爾原子結構模型已經被量子力學所描述更加精細的模型取代。[對點訓練1]下列說法不正確的是(

)A.原子光譜是測定物質結構的基本方法和實驗手段B.霓虹燈能夠發出五顏六色的光,其發光機理與氫原子光譜形成機理基本相同C.原子線狀光譜的產生是原子核外電子在不同的、能量量子化的狀態之間躍遷所導致的D.“在高分辨鈉原子光譜中靠得很近的兩條黃色譜線”可以利用玻爾原子結構模型較好地解釋D解析

玻爾原子結構模型能夠成功地解釋氫原子光譜,不能解釋“在高分辨鈉原子光譜中靠得很近的兩條黃色譜線”等復雜的光譜現象,故D錯誤。解題技巧

選項D抓住“鈉原子”關鍵詞,謹記玻爾原子結構模型只能用來解釋氫原子光譜。探究角度2

原子光譜例2下列有關光譜的說法不正確的是(

)A.原子中的電子在躍遷時能量的表現形式之一是光,這也是原子光譜產生的原因B.電子由能量較低軌道躍遷至能量較高軌道時,可通過光譜儀直接攝取原子的發射光譜C.燃放的焰火在夜空中呈現五彩繽紛的禮花與原子核外電子的躍遷有關D.通過光譜分析可以鑒定某些元素B解析

不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素原子的吸收光譜或發射光譜,A正確;電子由能量較低軌道躍遷至能量較高軌道時,要吸收能量,光譜儀攝取到的是吸收光譜,B錯誤;在現代化學中,常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素,稱為光譜分析,D正確。思維建模

由于每種原子都有自己的特征譜線,因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成。這種方法叫作光譜分析。做光譜分析時,可以利用發射光譜,也可以利用吸收光譜,光譜類測試(主要包括紅外光譜、核磁共振波譜、X射線衍射、紫外和可見光譜、拉曼光譜)采用物質對不同波長區域光譜的吸收情況,對化合物的官能團、有機結構、化學鍵以及化合物分子內部振動進行分析,了解化合物結構特性以及輔助進行定性定量分析。[對點訓練2]吸收光譜和發射光譜統稱為原子光譜。下列說法錯誤的是(

)A.同一種元素原子的吸收光譜和發射光譜的特征譜線相同B.激光與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關C.光譜儀可以攝取元素的吸收光譜和發射光譜D.目前發現的元素都是通過原子光譜發現的D解析

不同元素的原子發生躍遷時會吸收或釋放不同的光,可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發射光譜,同一種元素原子的吸收光譜和發射光譜的特征譜線相同,故A、C正確;電子躍遷本質上是組成物質的粒子中電子的一種能量變化,激光與原子核外電子發生躍遷釋放能量有關,故B正確;每種元素都有自己的特征譜線,在歷史上許多元素是通過原子光譜發現的,如銫和銣,但目前發現的元素并非都是通過原子光譜發現的,故D錯誤。[對點訓練3](2024廣西南寧檢測)碳量子點(CQDs)是一種尺寸小于10納米,含有N、O等雜原子的新型碳基納米材料,在紫外光照射下,產生熒光。居家利用香蕉皮等果蔬廚余物制備碳量子點的流程如圖:下列敘述不正確的是(

)A.碳量子點是碳的一種新型單質 B.產生熒光與電子躍遷有關C.果蔬廚余物含C、H、O等元素 D.所得濾液可產生丁達爾效應A解析

碳量子點除了含碳元素外,還含有N、O等雜原子,所以碳量子點不是單質,是混合物,故A錯誤;產生熒光和電子躍遷有關,故B正確;水果、蔬菜都是有機物,含C、H、O等元素,故C正確;碳量子點是一種尺寸小于10納米,含有N、O等雜原子的新型碳基納米材料,故所得濾液屬于膠體,可產生丁達爾效應,故D正確。學以致用·隨堂檢測全達標12345題組1原子結構模型的演變1.人類認識原子的歷史是漫長的。下列與原子結構模型的演變無關的科學家是(

)A.道爾頓 B.湯姆孫C.盧瑟福 D.門捷列夫D解析

道爾頓提出了原子論;湯姆孫提出了原子結構的“葡萄干布丁”模型;盧瑟福提出了原子結構的核式模型;門捷列夫發現了元素周期律,并編出了元素周期表,與原子結構模型的演變無關。12345題組2氫原子光譜與玻爾原子結構模型2.化學讓生活更加美好,下列現象與原子核外電子躍遷釋放能量無關的是(

)A.棱鏡分光B.節日燃放的煙花C.日光燈通電發光D.璀璨的霓虹燈A解析

棱鏡分光是根據不同波長的光發生折射時角度不同將光束分散,與電子躍遷無