2018-2019学年鲁科版高中化学选修3：第1节原子结构模型学案（含答案）

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1、第 1 节 原子结构模型1了解玻尔原子结构模型的基本观点及如何用其解释氢原子光谱的特点。2能应用量子力学对原子核外电子的运动状态进行描述。(重点)3了解原子轨道和电子云的含义。(难点)氢 原 子 光 谱 和 玻 尔 的 原 子 结 构 模 型基础初探1不同时期的原子结构模型2光谱和氢原子光谱(1)光谱概念：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。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

2、圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量能量 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。轨道分布 能量依 n(量子数)值(1，2，3)的增大而升高电子跃迁对氢原子而言，电子处于 n1 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)贡献成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。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。(1)道尔顿原子学说涉及到原子内部结构。()(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

3、子时释放能量。()(4)焰色反应与电子跃迁有关，属于化学变化。()核心突破1光谱(1)基态原子 激发态原子。 吸 收 能 量 释 放 能 量(2)同一原子不同状态的能量激发态大于基态；不同原子的能量不一定存在激发态大于基态。(3)基态原子和激发态原子相互转化时吸收或释放能量，形成光谱。(4)光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。如焰色反应产生的原因是原子中的电子在能量不同轨道上跃迁。2玻尔原子结构模型(1)基本观点：电子在确定的轨道上运动轨道能量是量子化的电子跃迁产生能量变化(2)意义：成功解释了氢原子的线状光谱说明核外电子是分层排布的(3)不足：无法解释复杂光谱问题题组冲关1下列有关

4、化学史知识错误的是( )A原子分子学说的建立是近代化学发展的里程碑B俄国科学家门捷列夫发现了元素周期律，编制了元素周期表C意大利科学家阿伏加德罗在总结气体反应体积比的基础上提出了分子的概念D英国科学家道尔顿首先发现了电子【解析】 英国科学家汤姆逊首先发现了电子。【答案】 D2下列说法正确的是( ) 【导学号：66240000】A氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一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，而且还能推广到其他原子光谱D原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着【解析】 A 项中氢原子光谱是元素的所有光谱中最

5、简单的光谱；B 项正确；C 项中玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对于解释多电子原子的光谱却遇到了困难；D 项中电子运动没有确定的轨道，电子的运动特点决定了只能用统计的方法来描述电子在空间出现的概率，不能同时准确测定电子的位置和速度，D 项错误。【答案】 B3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【解析】 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

6、迁的始态和终态的能级差也是量子化的。【答案】 B4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电子跃迁时发光B氖气发光，发出红光C氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应【解析】 原子发光的根本原因是由于电子跃迁释放或者吸收能量。【答案】 A【规律方法】 激发态原子不稳定，电子从能量较高的激发态跃迁到能量较低的激发态乃至基态时，将释放能量。光辐射是电子释放能量的重要形式之一。灯光、霓虹灯光、激光、焰火等可见光都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。激发态的电子从能量较高的轨道跃迁至能量较低的轨道时，以一定波长(可见光区域)

7、光的形式释放能量是大多数金属发生焰色反应的原因。电子的跃迁是物理变化，金属(元素)的焰色反应是物理变化。量子力学对原子核外电子运动状态的描述基础初探教材整理 1 原子轨道1电子层分层标准 电子离核的远近n 的取值 1 2 3 4 5 6 7符号 K L M N O P Q能量 由 低 到 高 离核 由 近 到 远 2.能级在同一电子层中，电子所具有的能量可能不同，所以同一电子层可分成不同的能级，用 s、p、d、f 表示。3原子轨道(1)概念：原子中的单个电子的空间运动状态。(2)n 值所对应的能级和原子轨道的情况n(电子层) 能级 原子轨道取值 符号 符号 符号 数目1 K ss2 Lpsp3

8、 Mdspd4 Nf【答案】 1s 1 2s 1 2p x、2p y、2p z 3 3s 1 3p x、3p y、3p z 3 3d 5 4s 1 4p x、4p y、4p z 3 4d 5 4f 74自旋运动状态处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有两种，分别用符号“”和“”表示。(1)离核越近的电子，能量越低。()(2)第 n 电子层共有 n 个能级， n2个原子轨道。()(3)每个轨道容纳的 2 个电子自旋方向不固定。()(4)n2 时，有 2s、2p x、2p y、2p z四个原子轨道。()教材整理 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：原子中单个电子的空间运

9、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表示电子在原子核外出现概率的大小。电子云中的每一个小点就是一个电子，对吗？【提示】 不对。合作探究原子核外电子运动状态的探究探究背景多电子原子如氧原子，电子的运动区域不同，其能量不同，而且电子的运动轨迹也不同。探究问题1多电子原子中，电子的运动区域与其能量的高低之间有何关系？【提示】 多电子原子中，通常能量较低

10、的电子在离核较近的区域运动，而能量较高的电子在离核较远的区域运动。2不同电子层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同？【提示】 不同能层的同种能级的原子轨道形状相似，但不完全相同。只是原子轨道的半径不同，能级序数 n 越大，电子的能量越大，原子轨道的半径越大。例如 1s、2s、3s轨道均为球形，原子轨道半径： r(1s) r(2s) r(3s)。核心突破1电子层数( n)、能级数、原子轨道数、容纳电子数的关系：n 取值 1 2 3 4 n能级数 1 2 3 4 n原子轨道数 1 4 9 16 n2最多容纳电子数 2 8 18 32 2n22.不同原子轨道能量大小的关系：3s 轨道为球形，p 轨道

11、为“”形，并不是说 s 能级电子绕核做圆周运动，p 能级电子绕核做“”形运动。4电子云图中的一个小黑点，不代表一个电子。5离核越近，电子在单位体积内出现的概率越大。题组冲关1下列有关认识正确的是( )A各能级的原子轨道数按 s、p、d、f 顺序依次为 1、3、5、7B各电子层的能级都是从 s 能级开始至 f 能级结束C各电子层含有的能级数为 n1D各电子层含有的电子数为 2n2个【解析】 各电子层的能级数等于其所处的电子层数，即当 n1 时，它只有一个 s 能级，当 n2 时，它有两个能级：s 能级和 p 能级，所以 B、C 均错误；而每个电子层最多容纳的电子数为 2n2个。【答案】 A2某元

12、素原子的核外有三个电子层，最外电子层有 4 个电子，该原子核内的质子数为( )A14 B15 C16 D17【解析】 原子核外共有三个电子层，最内层只有 1s 能级，可容纳 2 个电子，第二层有 2s、2p 两个能级，可容纳 12328 个电子，最外层有 4 个电子，所以该原子核外有 14 个电子，又因在原子中，核外电子数等于核内质子数，故选 A 项。【答案】 A3如图是 2pz轨道电子云的示意图，请观察图，并判断下列说法中不正确的是( )A2p z轨道上的电子在空间出现的概率分布是 z 轴对称Bs 电子的电子云形状是球形对称的C电子先沿 z 轴正半轴运动，然后再沿负半轴运动D2p z轨道形状

13、哑铃形【解析】 电子云是电子在一定区域内出现概率大小的图形，它并不是电子运动的实际轨迹(或轨道)，故 C 错；s 轨道是球形对称的，s 电子的电子云是球形对称的，故 B 对；观察该图可知 A 对；该 p 轨道为哑铃状，D 对。【答案】 C4比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。 【导学号：66240001】(1)2s_3s (2)2s_3d(3)3p_3s (4)4f_5d(5)3d_4s (6)3px_3pz【解析】 相同电子层上不同原子轨道能量的高低顺序： ns (4) (6)【温馨提示】 (1)一个原子轨道上最多只能容纳两个电子，且运动状态不同。(2)同一电子层上的电子能量不一定相同，但同一能级上的电子能量一定相同。(3)不同电子层的能级上的电子能量一定不同。