1.1 原子结构模型-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第1节　原子结构模型 目标与素养：1.了解玻尔原子结构的基本观点及如何用其解释氢原子光谱的特点。(微观探析)2.能应用量子力学对原子核外电子的运动状态进行描述，知道核外电子在一定条件下会发生跃迁。(变化观念) 一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1．不同时期的原子结构模型 2．光谱和氢原子光谱 (1)光谱 ①概念：利用仪器将物质吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来的谱线。 ②形成原因：电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。 (2)氢原子光谱：属于线状光谱。 　氢原子外围只有1个电子，故氢原子光谱只有一条谱线，对吗？ [提示]　不对。 3．玻尔原子结构模型 (1)基本观点 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，并且不辐射能量 能量分布 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的。轨道能量依n(主量子数)值(1,2,3，…)的增大而升高 对氢原子而言，电子处在n＝1的轨道时能量最低，称为基态；能量高于基态的状态，称为激发态 电子跃迁 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 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，而电子所处的轨道的能量是量子化的。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1．原子轨道与量子数 根据量子力学理论，人们将描述单电子运动状态的波函数称为原子轨道。原子中的单个电子的空间运动状态用原子轨道来描述，其中每个原子轨道由3个只能取整数的量子数n、l、m共同描述。 (1)主量子数n：n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，…，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。一般而言，n越大，电子离核的平均距离越远，能量越高，因此，也将n值所表示的电子运动状态称为电子层。 　引入主量子数n解决了什么问题？ [提示]　引入主量子数n解决了氢原子光谱为线状光谱而不是连续光谱的问题。 (2)角量子数l：对于确定的n值，l共有n个值：0,1,2,3，…，(n－1)，对应的符号分别为s，p，d，f等。若两个电子所取的n，l值均相同，就表明这两个电子具有相同的能量。我们用能级来表达具有相同n，l的电子运动状态，在一个电子层中，l有多少个取值，就表示该电子层有多少个不同的能级。可见，同一电子层内的电子根据能量的不同，可以分成不同的能级，第n电子层内有n个能级，如在K层中只有1个s能级；在L层中有1个s能级和1个p能级；在M层中有1个s能级、1个p能级和1个d能级；等等。 　引入角量子数l解决了什么问题？ [提示]　引入角量子数l解决了多电子原子多条谱线的问题，例如钠原子，处于n＝4状态的电子跃迁到n＝3的状态时，会产生多条谱线的问题。 (3)磁量子数m：在没有外磁场时，量子数n，l相同的状态的能量是相同的；在有外磁场时，这些状态的能量就不同，我们用磁量子数m来标记这些状态，对于每一个确定的l，m值可取0，±1，±2，…±l，共(2l＋1)个值。磁量子数用来描述核外电子的空间运动方向。 　引入磁量子数m解决了什么问题？ [提示]　引入磁量子数m解决了在外磁场的作用下，某一特定跃迁原来产生的一条谱线都可能分裂为多条的问题。 2．原子轨道的图形描述和电子云 (1)原子轨道的图形描述 ①对象：原子中单电子的空间运动状态即原子轨道。 ②方法：用直角坐标系标注。 ③意义：表示原子轨道的空间分布。 ④形状：s轨道为球形；p轨道在空间的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称，呈纺锤形(哑铃形)。 (2)电子云 ①概念：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形。 ②含义：用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。 1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)氢原子光谱属于线状光谱。(√) (2)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。(×) (3)焰色反应与电子跃迁有关，属于化学变化。(×) (4)电子云中的每一个小点就是一个电子。(×) 2．以下能级符号不正确的是(　　) A．3s　　 B．3p C．3d D．3f [答案]　D 3．写出下列各电子层的原子轨道数目。 K：1，L：4，M：9，N：16。 光谱与光谱分析 1．基态与激发态原子 (1)基态：最低能量状态。处于最低能量状态的原子称为基态原子。 (2)激发态：较高能量状态(相对基态而言)。如基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至较高能级成为激发态原子。 (3)基态、激发态相互转化与能量的关系： 基态原子激发态原子。 2．光谱与光谱分析 光谱：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电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。光谱分析：在