2018届高考一轮复习教案：14. 1原子结构

第1课时原子结构

基础知识归纳

1.电子的发现和汤姆孙的原子模型

电子的发现：

1897年英国物理学家汤姆孙，对阴极射线进行了一系列的研究，从而发现了电子.使人们认识到原子有复杂结构，揭开了研究原子的序幕.b5E2RGbCAP

汤姆孙的“枣糕”模型：

原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里.

2.卢瑟福的核式结构模型

(1>α粒子散射实验装置

(2>α粒子散射实验的结果：α粒子

通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿

原来的方向前进，少数发生较大的偏转，极少数偏转角超过90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°.p1EanqFDPw

(3>核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核空间里绕着核旋转.原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是呈电中性的.电子绕着核旋转所需的向心力就是核对它的库仑引力.DXDiTa9E3d

(4>从α粒子散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为10－15～10－14 m，原子大小的数量级为10－10 m.RTCrpUDGiT

3.氢原子光谱

(1>光谱分为两类，一类称为线光谱，另一类称为连续光谱；

(2>各种原子的发射光谱都是线状光谱，都只能发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率是不同的，因此线状光谱称为原子的特征谱线，对光谱线进行分析，就可以确定发光物质，这种方法称为光谱分析.5PCzVD7HxA

(3>氢原子光谱可见光谱线波长可以用公式：表示，式中R称为里德伯常量，R＝1.1×107 m－1.

4.玻尔的原子模型

(1>原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念，提出三个假设：jLBHrnAILg

①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态.xHAQX74J0X

②跃迁假设：原子从一个定态(设能量为E2>跃迁到另一定态(设能量为E1>时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E2－E1.LDAYtRyKfE

③轨道量子化假设：原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应.原子的能量不连续，因而电子可能轨道的分布也是不连续的.Zzz6ZB2Ltk

(2>玻尔的氢原子模型

①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运动时原

子的能量.dvzfvkwMI1

氢原子中电子在第n条可能轨道上运

动时，氢原子的能量En和电子轨道半径rn

分别为En＝、rn＝n2r1(n＝1、2、3…>.rqyn14ZNXI

其中E1、r1为离核最近的第一条轨道(即n＝1>的氢原子能量和轨道半径.即E1＝－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算>.EmxvxOtOco

②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级.按能量的大小用图象表示出来即能级图.

其中n＝1的定态称为基态，n＝2以上的定态，称为激发态.

5.原子核结构

(1>汤姆孙发现电子，说明原子不是最小的微粒；卢瑟福α粒子散射实验，说明原子里存在一个很小的原子核；卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，获得质子，说明原子核也不是最小的微粒.SixE2yXPq5

(2>原子核是由质子和中子组成的；质子和中子统称为核子，原子核的核电荷数等于质子数，等于原子的核外电子数；原子核的质量数等于原子核内的核子数.6ewMyirQFL

(3>质子数相同而中子数不同的原子核互称同位素，原子的化学性质决定于原子的核外电子数；同位素具有相同的质子数，相同的核外电子数，因而具有相同的化学性质.kavU42VRUs 重点难点突破

一、为什么用α粒子散射实验研究原子结构

原子结构无法直接观察到，要用高速粒子进行轰击，根据粒子的散射情况分析判断原子的结构，而α粒子有足够的能量，可以穿过原子，并且利用荧光作用可观察α粒子的散射情况，所以选取α粒子进行散射实验.y6v3ALoS89

二、氢原子怎样吸收能量由低能级向高能级跃迁

此类问题可分为三种情况：

1.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收.

2.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能.M2ub6vSTnP

3.当粒子与原子碰撞(如电子与氢原子碰撞>时，由于粒子的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁.0YujCfmUCw 典例精析

1.α粒子散射实验与核式结构模型

【例1】卢瑟福通过对α粒子散射实验结果的分析，提出( >

A.原子的核式结构模型

B.原子核内有中子存在

C.电子是原子的组成部分

D.原子核是由质子和中子组成的

【解读】卢瑟福精确统计了向各个方向散射的α粒子的数目，提出了原子的核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外的空间运动，由此可知，A选项正确.eUts8ZQVRd 【答案】A

【思维提升】(1>关键是利用α粒子散射实验的结果进行分析.

(2>尽管B、C、D正确，但实验结果不能说明它们，故不选B、

C、D.

【拓展1】在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( A >

A.原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上

B.正电荷在原子中是均匀分布的

C.原子中存在着带负电的电子