高中鲁科版 (2019)第1节 原子结构模型学案

这是一份高中鲁科版 (2019)第1节 原子结构模型学案，共13页。
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。
学法指导
1.通过阅读教材P4“追根寻源”中的知识理解玻尔理论。
2．通过阅读教材P4“联想·质疑”及相关内容了解能级和原子轨道。
3．结合氢原子和钠原子光谱体会电子的自旋状态。
4．类比数学中函数与函数图像之间的关系学习原子轨道的图形描述。
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知识点一氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
1.原子结构模型的演变
2.光谱及氢原子光谱
(1)光谱
①含义：利用原子光谱仪将物质________或________的频率(或波长)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________时，会辐射或吸收能量。
(2)氢原子光谱：实验证明，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。
3．玻尔的原子结构模型
(1)基本观点
(2)贡献
①成功地解释了氢原子光谱是________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，指出电子所处的轨道的能量是________的。
微点拨
(1)不同元素的原子光谱都是特定的，因此利用原子光谱可以辨别元素，就像“指纹辨人”一样。
(2)焰色试验
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。
(3)霓虹灯发光原理
霓虹灯的发光机制与氢原子光谱形成的机制基本相同。对霓虹灯而言，灯管中填充的气体不同，在高电压的激发下发出的光的颜色就不同。例如，在灯管中充入氖气，通电后在电场作用下，放电管里氖原子中的电子吸收能量后激发到能量较高的轨道，但处在能量较高轨道上的电子会很快以光的形式辐射能量而跃迁回能量较低的轨道，所发出的光的波长恰好位于可见光区域中的红色波段，所以我们看到的是红色光。通电后氩气发蓝紫色光、氦气发粉红色光等也是同样的道理。
学思用
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)原子核外电子绕核做圆周运动。( )
(2)氢原子核外只有一个电子，故氢原子光谱只有一条谱线。( )
(3)基态氢原子转变成激发态氢原子时释放能量。( )
(4)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．下列图像中所发生的现象与电子跃迁无关的是( )
知识点二量子力学对原子核外电子运动状态的描述
1．核外电子运动状态的描述
(1)电子层(n)
(2)能级
(3)原子轨道
(4)自旋运动：处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有____种，分别用符号“____”和“____”表示。
2．原子轨道的图形描述和电子在核外的空间分布
(1)原子轨道的图形描述
①表述：原子中单个电子的____________即原子轨道。
②形状：
(2)电子云图
①表述：描述电子在核外空间某处单位体积内的________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某处单位体积内出现________的大小。
微点拨
(1)s轨道为球形，p轨道为“∞”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。
(2)电子云图中的一个小黑点，不代表一个电子。
(3)离核越近，电子在单位体积内出现的概率越大。
(4)核外电子运动状态包含电子所处的电子层、能级、原子轨道和自旋四个方面，它与电子在核外的空间运动状态是有区别的，空间运动状态不包括电子的自旋，如：Li的基态原子核外电子运动状态为3种，但空间运动状态为2种。
学思用
1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)各能级的原子轨道数按s、p、d、f顺序依次为1、3、5、7。( )
(2)p电子的原子轨道呈哑铃形，s电子的原子轨道呈球形。( )
(3)各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束。( )
(4)各电子层含有的能级数为n2，各电子层含有的电子数为2n2个。( )
(5)pz轨道电子先沿z轴正半轴运动，然后再沿负半轴运动。( )
2．图①和图②分别是1s电子的概率密度分布图和电子云轮廓图。下列认识正确的是( )
A．图①中的每个小黑点表示1个电子
B．图②表明1s电子云呈球形，有无数条对称轴
C．图②表示1s电子只能在球体内出现
D．不同能层的s电子云的半径相等
关键能力·课堂探究——学科素养全通关
提升点一氢原子光谱和玻尔的原子结构模型
1.玻尔原子结构模型
(1)内容归纳
①原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁；
②电子所处的轨道的能量是量子化的；
③电子跃迁吸收(或放出)的能量也是量子化的。
(2)局限性：玻尔理论中只引入一个量子数n，只能解释氢原子光谱是线状光谱。无法解释多电子原子光谱的复杂现象及其在外磁场存在的谱线分裂现象，需要引入更多的量子数。
2．光谱分类
互动探究
问题1 为什么氢原子光谱是由具有特定波长、彼此分立的谱线组成的？
问题2 在日常生活中，我们看到许多可见光，如焰火、霓虹灯光、激光、萤光、LED灯光……这些光产生的原因是什么？
典例示范
[典例1] (双选)激发态原子和基态原子可以通过电子跃迁的方式相互转换，跃迁过程中可得到原子光谱，下列说法正确的是( )
A．LED灯发光与电子跃迁有关
B．以上实验装置测得的是氢原子的吸收光谱
C．电子仅从激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱
D．原子光谱可以用于定性鉴定元素
素养训练
[训练1] 对充有氖气的霓虹灯通电，灯管发出红色的光。产生这一现象的主要原因是( )
A．电子由较高能量的激发态向较低能量的激发态乃至基态跃迁时以光的形式释放能量
B．电子由基态向激发态跃迁时吸收除红光以外的光
C．氖原子获得电子后转变成能发出红光的物质
D．在电流的作用下，氖原子与构成灯管的物质发生反应
提升点二核外电子运动状态的描述
1.电子层数(n)、能级数、原子轨道数及最多容纳电子数的关系
2.不同原子轨道能量高低的关系
互动探究
问题1 每个电子层上都有s、p、d、f能级吗？
问题2 Na原子核外有多少个电子？有多少种运动状态？原子核外电子的运动状态决定因素有哪些？
问题3 如何比较两个原子轨道能量的高低？
典例示范
[典例2] 下列有关电子层和能级的叙述中正确的是( )
A．M电子层有s、p共2个能级，最多能容纳8个电子
B．3d能级最多容纳5个电子，3f能级最多容纳7个电子
C．无论哪一电子层的s能级，最多容纳的电子数均为2
D．任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级
素养训练
[训练2] 根据所学知识，回答下列问题：
(1)K层有________个能级，用符号表示为________；L层有________个能级，用符号分别表示为________；M层有________个能级，用符号分别表示为________。由此可推知第n电子层有________个能级。每个电子层中一定含有的能级符号为________，其对应的原子轨道电子云形状为________。
(2)基态钙原子电子占据的能量最高电子层符号是________，其核外共有________种运动状态不同的电子。
(3)比较下列多电子的原子轨道的能量高低(填“>”“