1.1 原子结构（第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱）-2023-2024学年高二化学同步素养目标精品讲义（人教版2019选择性必修2）

第一章 第一节 原子结构 第1课时 能层与能级 基态与激发态 原子光谱 榆次一中 李金虎 【学习目标】 1．认识核外电子的运动特点，知道电子运动的能量状态具有量子化特征，电子处于不同能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。 2．探究微观中电子跃迁与光形成的关系，从而更好地理解原子光谱、能层能级与电子跃迁及光产生的原因。 【素养目标】 1．充分认识原子结构理论发展的过程是一个逐步深入完美的过程，培养学生“科学探究与科学精神”的学科素养。 2．通过学习原子结构、电子运动等内容，培养学生“宏观辨识和微观探析”的学科素养。 3．通过宏观上对光的理解和感知。探究微观中电子跃迁与光形成的关系，从而更好地理解原子光谱、能层能级与电子跃迁及光产生的原因。 必备知识与关键能力 知识点一：原子结构模型的演变 原子结构模型是科学家根据自己的认识，对原子结构的形象描摹。一种模型代表了人类对原子结构认识的一个阶段。人类认识原子的历史是漫长的，也是无止境的。下面是几种原子结构模型简明形象地表示出了人类对原子结构认识逐步深化的演变过程。 1．道尔顿原子模型（1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。 2．汤姆生原子模型（1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形成了中性原子。 3．卢瑟福原子模型 （1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。 4．玻尔原子模型 （1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。 5．电子云模型 （1927年—1935年）：现代物质结构学说。 现在，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜拍摄表示原子图像的照片。随着现代科学技术的发展，人类对原子的认识过程还会不断深化。 典例1．自从1803年英国化学家、物理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 【答案】C 【解析】道尔顿的原子理论成功解释了质量守恒定律等规律，故A选项是错误的。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，存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核心上这样的问题，故B选项是错误的。卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子结构模型，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选项是正确的。玻尔电子分层排布原子结构模型只引入了一个量子化的概念，只能够解释氢原子光谱，而不能解释比较复杂的原子光谱，故D选项是错误的。 典例2．1911年，英国科学家卢瑟福用一束α粒子(带2个单位正电荷的氦原子核)轰击金箔时，发现绝大部分的α粒子都能顺利地穿过金箔，而且不改变原来的前进方向，小部分α粒子改变了原来的运动方向，只有万分之一的α粒子被反弹回来。这个实验不能说明(　　) A．原子中存在原子核，它在原子中占极小的体积 B．原子核带正电荷 C．金原子核的质量远大于α粒子的质量 D．金原子中电子是分层排布的 【答案】D 【解析】根据实验无法解解释金原子中电子是分层排布的 知识点二：原子结构 1．构成微粒及作用 2．微粒间的数量关系 ①阳离子的核外电子数＝质子数－所带电荷数。 ②阴离子的核外电子数＝质子数＋所带电荷数。 3．微粒符号周围数字代表的信息 典例3．正电子、负质子等都是反粒子。它们跟通常所说的电子、质子相比较，质量相等但电性相反。科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质；物质与反物质相遇会产生“湮灭”现象，释放出巨大的能量，在能源研究领域中前景可观。请你推测，反氢原子的结构可能是(　　) A．由一个带正电荷的质子和一个带负电荷的电子构成 B．由一个带负电荷的质子和一个带正电荷的电子构成 C．由一个带正电荷的质子和一个带正电荷的电子构成 D．由一个带负电荷的质子和一个带负电荷的电子构成 【答案】B 【解析】题中给出了正电子、负质子与通常所说的电子、质子关系，据此可推知反氢原子的结构，故选B。 知识点三：能层与能级 1．能层 (1) 能层的含义： 多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层