魯科版化學(xué)選修3教師用書：第1章 第1節(jié) 原子結(jié)構(gòu)模型 Word版含解析

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1、 精品資料 第1節(jié)　原子結(jié)構(gòu)模型 1．了解玻爾原子結(jié)構(gòu)模型的基本觀點(diǎn)及如何用其解釋氫原子光譜的特點(diǎn)。 2．能應(yīng)用量子力學(xué)對(duì)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行描述。(重點(diǎn)) 3．了解原子軌道和電子云的含義。(難點(diǎn)) 氫 原 子 光 譜 和 玻 爾 的 原 子 結(jié) 構(gòu) 模 型 [基礎(chǔ)·初探] 1．不同時(shí)期的原子結(jié)構(gòu)模型 2．光譜和氫原子光譜 (1)光譜 ①概念：利用儀器將物質(zhì)吸收的光或發(fā)射的光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布記錄下來的譜線。 ②形成原因：電子在不同軌道間躍遷時(shí)，會(huì)輻射或吸收能量。 (2)氫原子光譜：屬于線狀光

2、譜。 氫原子外圍只有1個(gè)電子，故氫原子光譜只有一條譜線，對(duì)嗎？ 【提示】　不對(duì)。 3．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型 (1)基本觀點(diǎn) 運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，并且不輻射能量 能量分布 在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量，而且能量是量子化的。軌道能量依n(量子數(shù))值(1，2，3…)的增大而升高 電子躍遷 對(duì)氫原子而言，電子處于n＝1的軌道時(shí)能量最低，稱為基態(tài)，能量高于基態(tài)的狀態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。電子在能量不同的軌道之間躍遷時(shí)，輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄下來，就形成了光譜 (2)貢獻(xiàn) ①成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。

3、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，而電子所處的軌道的能量是量子化的。 (1)道爾頓原子學(xué)說涉及到原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)。(×) (2)氫原子光譜屬于線狀光譜。(√) (3)基態(tài)氫原子轉(zhuǎn)變成激發(fā)態(tài)氫原子時(shí)釋放能量。(×) (4)焰色反應(yīng)與電子躍遷有關(guān)，屬于化學(xué)變化。(×) [核心·突破] 1．光譜 (1)基態(tài)原子激發(fā)態(tài)原子。 (2)同一原子不同狀態(tài)的能量激發(fā)態(tài)大于基態(tài)；不同原子的能量不一定存在激發(fā)態(tài)大于基態(tài)。 (3)基態(tài)原子和激發(fā)態(tài)原子相互轉(zhuǎn)化時(shí)吸收或釋放能量，形成光譜。 (4)光譜分析：利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素。如焰色反應(yīng)產(chǎn)生的原因是原子中的電子在

4、能量不同軌道上躍遷。 2．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型 (1)基本觀點(diǎn)：①電子在確定的軌道上運(yùn)動(dòng) ②軌道能量是量子化的 ③電子躍遷產(chǎn)生能量變化 (2)意義：①成功解釋了氫原子的線狀光譜 ②說明核外電子是分層排布的 (3)不足：無法解釋復(fù)雜光譜問題 [題組·沖關(guān)] 1．下列有關(guān)化學(xué)史知識(shí)錯(cuò)誤的是(　　) A．原子分子學(xué)說的建立是近代化學(xué)發(fā)展的里程碑 B．俄國(guó)科學(xué)家門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律，編制了元素周期表 C．意大利科學(xué)家阿伏加德羅在總結(jié)氣體反應(yīng)體積比的基礎(chǔ)上提出了分子的概念 D．英國(guó)科學(xué)家道爾頓首先發(fā)現(xiàn)了電子 【解析】　英國(guó)科學(xué)家湯姆遜首先發(fā)現(xiàn)了電子。 【答案】　D 2．下

5、列說法正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66240000】 A．氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜之一 B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運(yùn)動(dòng)均有此特點(diǎn) C．玻爾理論不但成功地解釋了氫原子光譜，而且還能推廣到其他原子光譜 D．原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一樣高速運(yùn)轉(zhuǎn)著 【解析】　A項(xiàng)中氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜；B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但對(duì)于解釋多電子原子的光譜卻遇到了困難；D項(xiàng)中電子運(yùn)動(dòng)沒有確定的軌道，電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)決定了只能用統(tǒng)計(jì)的方法來描述電子在空間出現(xiàn)的概率，不能同時(shí)準(zhǔn)確測(cè)定電子的位置和速度，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案

6、】　B 3．原子光譜是線狀光譜，是由不連續(xù)的譜線組成的，這表明(　　) A．在原子中只有某些電子能夠躍遷產(chǎn)生光譜 B．原子中的電子可以處于某些特定的能量狀態(tài)，即電子的能量是量子化的 C．原子發(fā)射的光是單色光 D．白光可以由多種單色光組成 【解析】　原子光譜是線狀光譜，也就是由具有特定頻率的光形成的譜線，原子光譜之所以產(chǎn)生這種特定的譜線，是由于電子的能量是量子化的，電子躍遷的始態(tài)和終態(tài)的能級(jí)差也是量子化的。 【答案】　B 4．對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是(　　) A．電子躍遷時(shí)發(fā)光 B．氖氣發(fā)光，發(fā)出紅光 C．氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出

7、紅光的物質(zhì) D．在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) 【解析】　原子發(fā)光的根本原因是由于電子躍遷釋放或者吸收能量。 【答案】　A 【規(guī)律方法】　激發(fā)態(tài)原子不穩(wěn)定，電子從能量較高的激發(fā)態(tài)躍遷到能量較低的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將釋放能量。光輻射是電子釋放能量的重要形式之一。燈光、霓虹燈光、激光、焰火等可見光都與原子核外電子發(fā)生躍遷釋放能量有關(guān)。激發(fā)態(tài)的電子從能量較高的軌道躍遷至能量較低的軌道時(shí)，以一定波長(zhǎng)(可見光區(qū)域)光的形式釋放能量是大多數(shù)金屬發(fā)生焰色反應(yīng)的原因。電子的躍遷是物理變化，金屬(元素)的焰色反應(yīng)是物理變化。 量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述 [基礎(chǔ)·初探]

8、 教材整理1　原子軌道 1．電子層 分層標(biāo)準(zhǔn) 電子離核的遠(yuǎn)近 n的取值 1 2 3 4 5 6 7 符號(hào) K L M N O P Q 能量 離核 2.能級(jí) 在同一電子層中，電子所具有的能量可能不同，所以同一電子層可分成不同的能級(jí)，用s、p、d、f表示。 3．原子軌道 (1)概念：原子中的單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 (2)n值所對(duì)應(yīng)的能級(jí)和原子軌道的情況 n(電子層) 能級(jí) 原子軌道 取值 符號(hào) 符號(hào) 符號(hào) 數(shù)目 1 K s 2 L s p 3 M s p d

9、 4 N s p d f 【答案】　1s　1　2s　1　2px、2py、2pz　3　3s　1　3px、3py、3pz　3　3d　5　4s　1　4px、4py、4pz　3　4d　5　4f　7 4．自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有兩種，分別用符號(hào)“↑”和“↓”表示。 (1)離核越近的電子，能量越低。(√) (2)第n電子層共有n個(gè)能級(jí)，n2個(gè)原子軌道。(√) (3)每個(gè)軌道容納的2個(gè)電子自旋方向不固定。(×) (4)n＝2時(shí)，有2s、2px、2py、2pz四個(gè)原子軌道。(√) 教材整理2　原子軌道的圖形描

10、述和電子云 1．原子軌道的圖形描述 (1)對(duì)象：原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)即原子軌道。 (2)方法：用直角坐標(biāo)系標(biāo)注。 (3)意義：表示原子軌道的空間分布。 (4)形狀：s軌道球形；p軌道在空間的分布特點(diǎn)是分別相對(duì)于x、y、z軸對(duì)稱，呈啞鈴形(∞)。 2．電子云 (1)概念：描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率大小的圖形。 (2)含義：用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。 電子云中的每一個(gè)小點(diǎn)就是一個(gè)電子，對(duì)嗎？ 【提示】　不對(duì)。 [合作·探究] 原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的探究 [探究背景] 多電子原子如氧原子，電子的運(yùn)動(dòng)區(qū)域不同，其能量不同，

11、而且電子的運(yùn)動(dòng)軌跡也不同。 [探究問題] 1．多電子原子中，電子的運(yùn)動(dòng)區(qū)域與其能量的高低之間有何關(guān)系？ 【提示】　多電子原子中，通常能量較低的電子在離核較近的區(qū)域運(yùn)動(dòng)，而能量較高的電子在離核較遠(yuǎn)的區(qū)域運(yùn)動(dòng)。 2．不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全相同？ 【提示】　不同能層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，但不完全相同。只是原子軌道的半徑不同，能級(jí)序數(shù)n越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)＜r(2s)＜r(3s)。 [核心·突破] 1．電子層數(shù)(n)、能級(jí)數(shù)、原子軌道數(shù)、容納電子數(shù)的關(guān)系： n取值 1 2

12、3 4 n 能級(jí)數(shù) 1 2 3 4 n 原子軌道數(shù) 1 4 9 16 n2 最多容納電子數(shù) 2 8 18 32 2n2 2.不同原子軌道能量大小的關(guān)系： 3．s軌道為球形，p軌道為“∞”形，并不是說s能級(jí)電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)，p能級(jí)電子繞核做“∞”形運(yùn)動(dòng)。 4．電子云圖中的一個(gè)小黑點(diǎn)，不代表一個(gè)電子。 5．離核越近，電子在單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率越大。 [題組·沖關(guān)] 1．下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是(　　) A．各能級(jí)的原子軌道數(shù)按s、p、d、f順序依次為1、3、5、7 B．各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開始至f能級(jí)結(jié)束 C．各電子層含有的能級(jí)數(shù)為

13、n－1 D．各電子層含有的電子數(shù)為2n2個(gè) 【解析】　各電子層的能級(jí)數(shù)等于其所處的電子層數(shù)，即當(dāng)n＝1時(shí)，它只有一個(gè)s能級(jí)，當(dāng)n＝2時(shí)，它有兩個(gè)能級(jí)：s能級(jí)和p能級(jí)，所以B、C均錯(cuò)誤；而每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)。 【答案】　A 2．某元素原子的核外有三個(gè)電子層，最外電子層有4個(gè)電子，該原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為(　　) A．14 B．15　　　C．16　　　D．17 【解析】　原子核外共有三個(gè)電子層，最內(nèi)層只有1s能級(jí)，可容納2個(gè)電子，第二層有2s、2p兩個(gè)能級(jí)，可容納1×2＋3×2＝8個(gè)電子，最外層有4個(gè)電子，所以該原子核外有14個(gè)電子，又因在原子中，核外電子數(shù)等于核內(nèi)

14、質(zhì)子數(shù)，故選A項(xiàng)。 【答案】　A 3．如圖是2pz軌道電子云的示意圖，請(qǐng)觀察圖，并判斷下列說法中不正確的是(　　) A．2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布是z軸對(duì)稱 B．s電子的電子云形狀是球形對(duì)稱的 C．電子先沿z軸正半軸運(yùn)動(dòng)，然后再沿負(fù)半軸運(yùn)動(dòng) D．2pz軌道形狀啞鈴形 【解析】　電子云是電子在一定區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)概率大小的圖形，它并不是電子運(yùn)動(dòng)的實(shí)際軌跡(或軌道)，故C錯(cuò)；s軌道是球形對(duì)稱的，s電子的電子云是球形對(duì)稱的，故B對(duì)；觀察該圖可知A對(duì)；該p軌道為啞鈴狀，D對(duì)。 【答案】　C 4．比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低。【導(dǎo)學(xué)號(hào)：66240001】 (1)2

15、s________3s　 (2)2s________3d (3)3p________3s (4)4f________5d (5)3d________4s (6)3px________3pz 【解析】　相同電子層上不同原子軌道能量的高低順序：ns　(4)<　(5)>　(6)＝ 【溫馨提示】　(1)一個(gè)原子軌道上最多只能容納兩個(gè)電子，且運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。 (2)同一電子層上的電子能量不一定相同，但同一能級(jí)上的電子能量一定相同。 (3)不同電子層的能級(jí)上的電子能量一定不同。