鲁科版高中化学选择性必修2第1章原子结构与元素性质第1节第1课时氢原子光谱与玻尔的原子结构模型课件

第1节原子结构模型第1课时氢原子光谱与玻尔的原子结构模型素养目标学习要点1.通过了解原子结构模型的演变历程,能够运用玻尔原子结构模型的基本观点解释原子光谱的特点,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。2.理解基态、激发态和原子光谱等概念,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。一部演变:原子结构模型的演变历程一种模型:玻尔原子结构模型一个概念:原子光谱两个状态:基态与激发态知识点一原子结构模型的演变知识点二氢原子光谱和玻尔的原子结构模型学以致用·随堂检测全达标目录索引知识点一基础落实•必备知识全过关知识点一原子结构模型的演变道尔顿原子论1803年,英国化学家道尔顿提出原子论汤姆孙“葡萄干布丁”模型1904年,汤姆孙在发现

的基础上提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型,开始涉及原子内部的结构

卢瑟福核式模型1911年,英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的

模型

玻尔原子结构模型1913年,丹麦科学家玻尔根据原子光谱实验,进一步建立起

的原子结构模型

量子力学模型20世纪20年代中期,建立了量子力学理论,从而产生了原子结构的

模型

电子核式核外电子分层排布量子力学名师点拨α粒子轰击金箔实验1911年著名物理学家卢瑟福等人用一束带正电的、质量比电子大得多的高速运动的α粒子轰击金箔,发现:大多数α粒子能够穿透金箔而不改变原来的运动方向;一小部分α粒子改变了原来的运动方向;有极少数α粒子被反弹了回来。辨析比较关于原子结构的演变道尔顿认为原子不可分,认为原子是个实心球;汤姆孙通过阴极射线实验发现电子,认为原子核是一个均匀带正电的球体,电子像葡萄干一样镶嵌在原子核中;卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型;玻尔为了解释氢原子光谱,提出了核外电子分层排布的原子结构模型,即玻尔原子结构模型。重难突破•能力素养全提升探究角度1

原子结构模型与对应的科学家例1下列实验事实与原子结构模型建立的关系正确的是(

)A.阴极射线实验发现电子:道尔顿原子结构模型B.α粒子散射实验发现原子核:卢瑟福原子结构模型C.氢原子光谱发现电子分层排布:卢瑟福原子结构模型D.α粒子散射实验发现电子:汤姆孙原子结构模型B解析

A选项,汤姆孙通过阴极射线实验发现电子,故A错误;B选项,卢瑟福根据α粒子散射实验发现原子结构的有核模型,故B正确;C选项,玻尔研究氢原子光谱,为解释氢原子光谱是线状光谱,引入量子理论,提出定轨理论,即玻尔理论,故C错误;D选项,汤姆孙发现电子,提出原子结构的“葡萄干布丁”模型,α粒子散射实验发现的是原子核,故D错误。[对点训练1]原子结构模型的演变如图所示,下列符合历史演变顺序的一组排列是(

)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

无需识记每一种原子结构模型的具体时间,只需要记住原子结构模型的发展是越来越科学,越来越接近原子的真实结构。即:实心球原子模型——葡萄干布丁模型——核式模型——玻尔原子结构模型——量子力学模型。探究角度2

各种原子结构模型的细节观点例2自从1803年英国化学家道尔顿提出了原子学说,人类对原子结构的认识就不断深入、发展,并通过实验事实不断地完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中,正确的是(

)A.道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球,故不能解释任何问题B.汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型成功地解释了原子中的正、负粒子是可以稳定共存的C.卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系D.玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念,能够成功解释所有的原子光谱C解析

道尔顿的原子论成功地解释了质量守恒定律等规律,故A错误;汤姆孙“葡萄干布丁”原子结构模型提出了正、负电荷的共存问题,但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力,故B错误;卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型,散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系,故C正确;玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念,引入一个量子数n,解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实,而不能解释某些复杂的光谱现象,更无法解释多电子原子的光谱,故D错误。[对点训练2]下列科学家都推动了原子结构模型的演变,其中提出“原子结构的核式模型”的科学家是(

)A.玻尔 B.道尔顿C.卢瑟福 D.汤姆孙C解析

1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验提出“原子结构的核式模型”,故选C。[对点训练3]自从1803年英国化学家道尔顿提出原子论以来,人类对原子结构的认识不断深入、不断发展,通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。请判断下列关于原子结构的说法正确的是(

)A.所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒B.每一类原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒的个数都是相等的C.原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引D.原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒C解析

普通氢原子没有中子,大多数原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒,故A错误;原子中质子数等于电子数,但中子数与质子数或电子数不一定相等,故B错误;质子带正电,中子不带电,电子带负电,则原子核对电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引,故C正确;随着科学的发展,可认识到质子等微粒还可以再分成更小的微粒,故D错误。知识点二基础落实•必备知识全过关知识点二氢原子光谱和玻尔的原子结构模型1.光谱(1)概念:利用

将物质

或

的频率(或波长)和强度分布记录下来的谱线。

(2)形成原因:核外电子在不同轨道间

时,会辐射或吸收能量。

2.氢原子光谱特点氢原子光谱是

光谱,与根据

原子结构核式模型得到的推论不一致。

原子光谱仪吸收的光发射的光跃迁线状卢瑟福3.玻尔原子结构模型(1)基本观点①运动轨迹原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动,并且

能量。

②能量分布在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E),而且能量值是不连续(量子化)的。轨道能量依n值(n称为

,取值1、2、3、…)的增大而

。对氢原子而言,电子处在n=1的轨道时能量最低,这种状态称为

;能量高于基态能量的状态,称为

。

不辐射量子数升高基态激发态③电子跃迁电子由能量较高能级跃迁至较低能级,辐射能量,由低能级跃迁至高能级,吸收能量

电子在能量不同的轨道之间跃迁时,辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来,就形成了

。

光谱(2)贡献

太阳光谱为连续光谱①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁,指出了电子所处的轨道的能量是

的。如图所示:

量子化(3)吸收光谱与发射光谱

发射光谱形成示意图吸收光谱形成示意图名师点拨1.光谱可以根据能量变化特点分为吸收光谱与发射光谱,根据波长特点分为连续光谱与线状光谱,而吸收光谱与发射光谱总称为原子光谱。2.电光源、焰色试验、物质燃烧或高温下发光等都与原子核外电子的跃迁有关,而化学反应中的颜色变化与原子核外电子的跃迁无关。深度思考为什么氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的?提示

根据玻尔原子结构模型,电子所处的轨道的能量是量子化的,轨道间的能量差也是确定的,而光的频率ν与轨道所具有的能量E之间的关系可用下式表示。hν=|Ej-Ei|式中:h为普朗克常数,其值为6.626×10-34

J·s。由上式计算得到的光的频率(或波长λ=c/ν,c为光速)只能是不连续的,此时形成的是具有特征波长的线状光谱。辨析比较发射光谱与吸收光谱的比较类型发射光谱吸收光谱条件电子从激发态跃迁到基态或从较高激发态跃迁到较低激发态电子从基态跃迁到激发态或从较低激发态跃迁到较高激发态特征背景暗色,谱线为明亮彩色细线背景彩色,谱线为一些暗线联系同种原子的发射谱线和吸收谱线位置精确重合正误判断(1)光是电子跃迁释放能量的重要形式之一。(

)(2)氢原子外围只有一个电子,故氢原子光谱只有一条谱线。(

)提示

氢原子光谱在可见光范围内有4条谱线。(3)氢原子光谱属于线状光谱。(

)(4)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。(

)提示

基态氢原子转变成激发态氢原子时吸收能量。(5)焰色试验与电子跃迁有关,属于化学变化。(

)提示

焰色试验没有新物质生成,不属于化学变化。√×√××重难突破•能力素养全提升探究角度1

玻尔原子结构模型例1下列说法正确的是(

)A.氢原子光谱是元素的所有光谱中最复杂的光谱之一B.“量子化”就是不连续的意思,微观粒子运动均有此特点C.玻尔理论不但成功地解释了氢原子光谱,而且还推广到其他原子光谱D.所有原子中都含有中子B解析

氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱,故A错误;玻尔理论具有局限性,只是解释了氢原子光谱,但对解释多电子原子的光谱却遇到困难,故C错误。思路剖析

基于经典物理学与量子力学理论分析玻尔原子结构模型的局限性在于其只适用于单电子原子,无法解释多电子原子的复杂性,也无法解释原子的化学性质。因此,在量子力学理论的发展下,玻尔原子结构模型已经被量子力学所描述更加精细的模型取代。[对点训练1]下列说法不正确的是(

)A.原子光谱是测定物质结构的基本方法和实验手段B.霓虹灯能够发出五颜六色的光,其发光机理与氢原子光谱形成机理基本相同C.原子线状光谱的产生是原子核外电子在不同的、能量量子化的状态之间跃迁所导致的D.“在高分辨钠原子光谱中靠得很近的两条黄色谱线”可以利用玻尔原子结构模型较好地解释D解析

玻尔原子结构模型能够成功地解释氢原子光谱,不能解释“在高分辨钠原子光谱中靠得很近的两条黄色谱线”等复杂的光谱现象,故D错误。解题技巧

选项D抓住“钠原子”关键词,谨记玻尔原子结构模型只能用来解释氢原子光谱。探究角度2

原子光谱例2下列有关光谱的说法不正确的是(

)A.原子中的电子在跃迁时能量的表现形式之一是光,这也是原子光谱产生的原因B.电子由能量较低轨道跃迁至能量较高轨道时,可通过光谱仪直接摄取原子的发射光谱C.燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花与原子核外电子的跃迁有关D.通过光谱分析可以鉴定某些元素B解析

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素原子的吸收光谱或发射光谱,A正确;电子由能量较低轨道跃迁至能量较高轨道时,要吸收能量,光谱仪摄取到的是吸收光谱,B错误;在现代化学中,常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素,称为光谱分析,D正确。思维建模

由于每种原子都有自己的特征谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫作光谱分析。做光谱分析时,可以利用发射光谱,也可以利用吸收光谱,光谱类测试(主要包括红外光谱、核磁共振波谱、X射线衍射、紫外和可见光谱、拉曼光谱)采用物质对不同波长区域光谱的吸收情况,对化合物的官能团、有机结构、化学键以及化合物分子内部振动进行分析,了解化合物结构特性以及辅助进行定性定量分析。[对点训练2]吸收光谱和发射光谱统称为原子光谱。下列说法错误的是(

)A.同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱的特征谱线相同B.激光与原子核外电子发生跃迁释放能量有关C.光谱仪可以摄取元素的吸收光谱和发射光谱D.目前发现的元素都是通过原子光谱发现的D解析

不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光,可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱,同一种元素原子的吸收光谱和发射光谱的特征谱线相同,故A、C正确;电子跃迁本质上是组成物质的粒子中电子的一种能量变化,激光与原子核外电子发生跃迁释放能量有关,故B正确;每种元素都有自己的特征谱线,在历史上许多元素是通过原子光谱发现的,如铯和铷,但目前发现的元素并非都是通过原子光谱发现的,故D错误。[对点训练3](2024广西南宁检测)碳量子点(CQDs)是一种尺寸小于10纳米,含有N、O等杂原子的新型碳基纳米材料,在紫外光照射下,产生荧光。居家利用香蕉皮等果蔬厨余物制备碳量子点的流程如图:下列叙述不正确的是(

)A.碳量子点是碳的一种新型单质 B.产生荧光与电子跃迁有关C.果蔬厨余物含C、H、O等元素 D.所得滤液可产生丁达尔效应A解析

碳量子点除了含碳元素外,还含有N、O等杂原子,所以碳量子点不是单质,是混合物,故A错误;产生荧光和电子跃迁有关,故B正确;水果、蔬菜都是有机物,含C、H、O等元素,故C正确;碳量子点是一种尺寸小于10纳米,含有N、O等杂原子的新型碳基纳米材料,故所得滤液属于胶体,可产生丁达尔效应,故D正确。学以致用·随堂检测全达标12345题组1原子结构模型的演变1.人类认识原子的历史是漫长的。下列与原子结构模型的演变无关的科学家是(

)A.道尔顿 B.汤姆孙C.卢瑟福 D.门捷列夫D解析

道尔顿提出了原子论;汤姆孙提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型;卢瑟福提出了原子结构的核式模型;门捷列夫发现了元素周期律,并编出了元素周期表,与原子结构模型的演变无关。12345题组2氢原子光谱与玻尔原子结构模型2.化学让生活更加美好,下列现象与原子核外电子跃迁释放能量无关的是(

)A.棱镜分光B.节日燃放的烟花C.日光灯通电发光D.璀璨的霓虹灯A解析

棱镜分光是根据不同波长的光发生折射时角度不同将光束分散,与电子跃迁无