1.1.1 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（鲁科版2019，单选）

原子结构与元素性质 第1章 第1节 原子结构模型 学习目标 重点难点 1.了解原子结构模型的演变历程和玻尔的原子结构模型的内容。 2.知道基态、激发态和原子光谱等概念,认识原子光谱分析的应用。 3.知道描述原子核外电子运动状态的物理量的含义。 4.理解原子核外电子的运动状态;了解原子轨道和电子云的含义。 重点 核外电子的运动状态,电子云与原子轨道。 难点 1.基态、激发态与原子光谱。 2.电子云与原子轨道。 氢原子光谱和玻尔的 原子结构模型 第一课时 4 目 录 01 02 新知探究(一)——不同时期的原子结构模型 新知探究(二)——氢原子光谱和玻尔的 原子结构模型 03 课时跟踪检测 01 新知探究(一)——不同时期的原子 结构模型 (1)1803年,道尔顿提出______论。 (2)1904年,汤姆孙在发现电子的基础上提出了原子结构的______________模型,开始涉及原子内部的结构。 (3)1911年,卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的_____模型。 (4)1913年,玻尔根据原子光谱实验,建立起核外电子__________的原子结构模型。 (5)20世纪20年代中期建立的__________理论,产生了原子结构的量子力学模型。 原子 “葡萄干布丁” 核式 分层排布 量子力学 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)1904年,汤姆孙提出核式结构模型。( ) (2)1911年,卢瑟福通过α粒子散射实验提出核式结构模型。( ) (3)1913年玻尔提出了近代量子力学模型。( ) × √ × 2.如图所示的原子结构模型依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆孙、玻尔的观点的是 (　　) A.(1)(2)(3)(4) B.(2)(1)(3)(4) C.(1)(3)(2)(4) D.(1)(3)(4)(2) √ 解析:卢瑟福提出了原子结构的核式模型;道尔顿认为原子是一个实心的球体;汤姆孙发现了电子,并提出了原子结构的“葡萄干布丁”模型;玻尔在卢瑟福核式模型的基础上建立起核外电子分层排布的原子结构模型,B项符合题意。 3.下列对不同时期原子结构模型的提出在时间上先后排列顺序正确的是　　　　　　　。  ①玻尔原子结构模型 ②汤姆孙“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型 ④道尔顿原子论 ⑤卢瑟福核式模型 ④②⑤①③ 解析:最早提出的是道尔顿原子论,然后是汤姆孙“葡萄干布丁”模型,接着是卢瑟福核式模型,而后是玻尔原子结构模型,最后是量子力学模型。 02 新知探究(二)——氢原子光谱和玻尔 的原子结构模型 1.光谱 利用原子光谱仪将物质吸收的光或发射的光的频率(或波长)和强度分布记录下来得到光谱。 2.氢原子光谱特点 氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的______光谱,这与根据卢瑟福原子结构______模型得到的推论是不一致的。 线状 核式 [微思考]　氢原子光谱为什么是线状光谱? 提示:电子在不同轨道上运动时能量不同,且能量值是不连续的,氢原子的电子从一个能级跃迁到另一个能级时,吸收或释放一定的能量,就会吸收或释放具有一定频率的光,并被光谱分析仪记录下来,得到线状光谱。 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 续表 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称为量子数,取值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,这种状态称为_______;能量高于基态能量的状态,称为_________ 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______ 基态 激发态 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,指出了电子所处的轨道的能量是量子化的。如图所示: (3)吸收光谱与发射光谱 应用化学 　 汝窑以烧制青瓷闻名,有天青、豆青、粉青诸品。汝窑的青瓷,色泽青翠华滋,釉汁肥润莹亮,被历代称颂,有“宋瓷之冠”的美誉。虽然现代仿汝窑外观上可以以假乱真,但是成分上却有区别,在考古行业,可以用光谱进行汝窑的真假鉴定。 1.陶瓷属于哪种类型的材料?青瓷表面的绿色是釉层中的几价铁元素显色而成的。 提示:陶瓷属于无机非金属材料。青瓷表面的绿色是釉层中的二价铁元素显色而成的。 2.常见的光谱为原子光谱,原子光谱形成的原因是什么? 提示:由于原子的核外电子在不同轨道上跃迁时会辐射或吸收能量,这部分能量以光的形式表现出来并被记录时,就形成了光谱。 3.原子光谱有两种形式:吸收光谱和发射光谱,这两种光谱形成的原理是否相同? 提示:电子在原子轨道上跃迁时若辐射能量则形成发射光谱,若吸收能量则形成吸收光谱,所以这两种光谱形成的原理不同。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)氢原子外围只有一个电子,故氢原子光谱只有一条谱线。( ) (2)氢原子光谱属于线状光谱。( ) (3)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。( ) (4)焰色试验与电子跃迁有关,属于化学变化。( ) (5)玻尔理论不能解释在有外加磁场时氢原子光谱有多条谱线。( ) × √ × × √ 2.以下现象与核外电子的跃迁有关的是 (　　) ①霓虹灯发出有色光　②棱镜分光　③激光器产生激光　④石油蒸馏　⑤凸透镜聚光　⑥燃放的焰火在夜空中呈现五彩缤纷的礼花　⑦日光灯通电发光　⑧冷却结晶 A.①③⑥⑦ B.②④⑤⑧ C.①③⑤⑥⑦ D.①②③⑤⑥⑦ √ 解析:霓虹灯、激光器、焰火及日光灯等工作过程中产生的光,都是基态原子吸收能量后核外电子跃迁到较高能级,然后电子从较高能级跃迁到较低能级的过程中辐射出的光能。石油蒸馏、冷却结晶的过程都是物质发生物理变化的过程,其中伴随的能量变化是热能的变化。棱镜分光、凸透镜聚光都是光的折射现象,而不是光的产生。 3.玻尔理论在人类对原子结构认识的历程上是非常重要的。以下关于人类对原子结构的认识错误的是 (　　) A.玻尔首次将量子化的概念运用到原子结构,并解释了原子稳定性 B.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 C.原子能量高于基态能量的状态,称为激发态 D.n称为量子数,轨道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高 √ 解析:玻尔首次将量子化概念应用到原子结构,并解释了原子稳定性,解释了氢原子光谱,故A正确;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B错误;能量高于基态能量的状态,称为激发态,故C正确;n称为量子数,轨道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高,故D正确。 4.激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转化,跃迁过程中可得到光谱,下列说法正确的是 (　　) A.元素K的焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃),产生紫色的原因是化学变化 B.如图实验装置测得的是氢元素的吸收光谱 C.电子仅由激发态跃迁到基态才会产生原子光谱 D.原子光谱可以用于定性鉴定元素 √ 解析:元素K的焰色试验呈紫色(透过蓝色钴玻璃),是钾原子中电子发生跃迁的结果,属于物理变化,A错误;该实验装置测得的是氢原子的发射光谱,B错误;原子光谱有吸收光谱和发射光谱两种,电子由激发态跃迁到基态时产生发射光谱,C错误;原子光谱可以用于定性鉴定元素,D正确。 |归纳总结|焰色试验与电子跃迁的关系 　 焰色试验是电子跃迁的结果,故焰色试验是物理变化而不是化学变化。焰色试验发生的过程:基态原子 激发态原子 较低能量的激发态或基态原子。 03 课时跟踪检测 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 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 2.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 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:卢瑟福根据α粒子散射实验发现原子结构的核式模型,故B正确;玻尔通过氢原子光谱,为解释此现象,引入量子理论,即玻尔理论,故C错误;汤姆孙通过阴极射线实验发现电子,提出“葡萄干布丁”模型,故A、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 3.原子的吸收光谱是线状的而不是连续的,主要原因是 (　　) A.原子中电子的能量高低 B.外界条件的影响 C.仪器设备的工作原理 D.原子轨道的能量是量子化的 解析:原子轨道之间的能量变化是不连续的,是量子化的,从而造成原子的线状吸收光谱。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 4.(2024·衡水二中高二期中)下列有关光谱的说法中不正确的是 (　　) A.原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因 B.原子只有发射光谱 C.通过原子光谱可以发现新的元素,也可以鉴定某些元素 D.霓虹灯光、激光、焰火都与电子跃迁释放能量有关 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:原子中的电子在跃迁时会发生能量的变化,能量的表现形式之一是光(辐射),这也是原子光谱产生的原因,电子从基态向激发态的跃迁会吸收能量,形成吸收光谱,电子从激发态向基态的跃迁会放出能量,形成发射光谱,A正确,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,C正确;电子在基态和激发态之间的跃迁会引起能量的变化,并以光的形式体现,所以霓虹灯光、激光、焰火都与原子核外电子跃迁释放能量有关,D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 5.玻尔理论不能解释 (　　) A.氢原子光谱为线状光谱 B.在一给定的稳定轨道上,运动的核外电子不辐射能量 C.电子从一个轨道(能量为Ei)跃迁到另一个轨道(能量为Ej)时会辐射或吸收能量 D.有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:玻尔理论是针对电子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的,A项不符合题意;根据玻尔理论的观点,在一给定的稳定轨道上,运动的核外电子不辐射能量,电子从一个轨道(能量为Ei)跃迁到另一个轨道(能量为Ej)时会辐射或吸收能量,B、C项不符合题意;而对于有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线这一现象,玻尔的原子结构模型已无法解释,必须借助量子力学加以解释,D项符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 6.对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是 (　　) A.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质 B.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应 C.电子由激发态向基态跃迁时以光的形式释放能量 D.电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光线 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:光是电子释放能量的一种重要形式,霓虹灯发光过程中没有新物质生成,故A错误;霓虹灯发光过程属于物理变化,没有发生化学反应,故B错误;由于处于激发态的氖原子不稳定,则电子由能量较高轨道跃迁到能量较低轨道时,多余的能量以光的形式释放出来,光的波长对应一定的颜色,故C正确,D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 7.下列说法正确的是 (　　) A.自然界中的所有原子都处于基态 B.同一种原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量 C.无论原子种类是否相同,基态原子的能量总是低于激发态原子的能量 D.激发态原子的能量较高,极易失去电子,表现出较强的还原性 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:自然界中的原子有的处于基态,有的处于激发态,A项错误;同一种原子处于激发态时的能量一定高于基态时的能量,若原子种类不同,则不一定如此,所以B项正确,C项错误;激发态原子的能量越高,越易失电子,但不一定表现出较强的还原性,故D项错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 8.为揭示氢原子光谱是线性光谱这一事实,玻尔提出了核外电子的分层排布理论。下列说法中,不符合这一理论的是 (　　) A.电子绕核运动具有特定的半径和能量 B.电子在特定半径的轨道上运动时不辐射能量 C.电子跃迁时,会吸收或放出特定的能量 D.揭示了氢原子光谱存在多条谱线 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:D项的内容无法用玻尔理论解释。玻尔的原子结构模型只能解释氢原子光谱是线状光谱。要解释氢原子光谱的多条谱线,需用量子力学理论来描述核外电子的运动状态。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 9.氢原子核外只有一个电子,当氢原子的这个电子处于怎样的状态时是基态 (　　) A.n=1 B.n=2 C.n=3 D.n=4 解析:对氢原子而言,电子处于n=1的轨道时能量最低,称为基态,能量高于基态能量的状态称为激发态。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 10.原子光谱是线状光谱,是由不连续的谱线组成的,这表明 (　　) A.在原子中只有某些电子能够跃迁产生光谱 B.原子中的电子可以处于某些特定的能量状态,即电子所处轨道的能量是量子化的 C.原子发射的光是单色光 D.白光可以由多种单色光组成 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:光谱分为连续光谱和线状光谱,无论是单色光还是白光,都是连续光谱,原子光谱是线状光谱,也就是由具有特定频率的光形成的谱线。原子光谱之所以产生这种特定的谱线,是由于电子的能量是量子化的,电子跃迁吸收或释放的能量也是量子化的。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 11.回答下列问题: (1)日光等白光经棱镜折射后产生的是　　　　光谱。原子光谱是______光谱。  解析:日光形成的光谱为连续光谱;原子光谱是由不连续特征谱线组成的,都是线状光谱。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 连续 线状 (2)吸收光谱是由　　　的电子跃迁为　　　　的电子产生的,此过程中电子　　　能量;发射光谱是由　　　 　　　　的电子跃迁为　 　　 　 　　　的电子产生的,此过程中电子　 　能量。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 基态 激发态 吸收 较高能量的激发态　 较低能量的激发态或基态 释放 12.(1)1861年德国人基尔霍夫和本生研究锂云母的某光谱时,发现在深红区有一新线,从而发现了铷元素,他们研究的是　　　 　。  (2)含有钾元素的盐的焰色试验为　 色。许多含金属的盐都可以发生焰色试验,其原因是 _______________________________________ ___________________________________________________。  1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 原子光谱 紫 激发态的电子从能量较高的轨道跃迁到能量 较低的轨道时,以一定波长(可见光区域)光的形式辐射能量 高阶思维训练 13.下列对焰色试验的描述不正确的是(　　) A.焰色试验是元素的性质 B.焰色试验是金属原子失去电子时吸收能量产生的现象 C.焰色试验是金属原子或离子中的电子从较高的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象 D.用洁净的铂丝蘸取少量某溶液进行焰色试验,观察到火焰呈黄色,该溶液可能是钠盐溶液 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 √ 解析:焰色试验是金属原子或离子中的电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将能量以光的形式释放出来的现象,是元素的性质,当观察到火焰呈黄色时,可知溶液中有钠元素,可能为NaOH或钠盐溶液,所以A、C、D正确,B不正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 14.请你根据教科书中关于原子结构模型演变的有关内容,完成下列各题。 人类探索自然奥秘的一个重要方法是研究物质的微观结构,对原子结构的认识经历了以下几个阶段: (1)公元前5世纪,古希腊哲学家　　　 　提出,世间万物都是由不可分割的粒子,即原子构成的,这和我国古代哲学家　　 的观点类似。  解析:公元前5世纪,古希腊哲学家德谟克利特提出世间万物都是由不可分割的粒子,即原子构成的,这和我国古代哲学家墨子的观点类似; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 德谟克利特 墨子 (2)19世纪初,英国科学家　　　　提出原子论。  解析:道尔顿提出原子论; (3)19世纪末,科学家　　　　发现原子中存在电子,并于1904年提出了相关的原子结构模型。  解析:汤姆孙发现电子后,提出了“葡萄干布丁”模型,现在科学家普遍认为电子云模型能更好地解释我们观察到的有关电子的现象; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 道尔顿 汤姆孙 (4)1911年,英国物理学家卢瑟福提出原子结构的　　　　模型。  解析:1911年英国物理学家卢瑟福进行α粒子散射实验后,提出了原子结构的核式模型。 (5)1913年,丹麦物理学家玻尔提出了核外电子分层排布的原子结构模型。 (6)20世纪20年代中期,科学家又提出了原子结构的量子力学模型。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 核式 $$