高中化学第1章原子结构第1节第1课时氢原子光谱和玻尔的原子结构模型学案鲁科版

第1课时 氢原子光谱和玻尔的原子结构模型

[学习目标定位] 1.知道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。

一 原子结构模型的演变

1．阅读教材，将下列各原子结构模型的名称及相关科学家的名字填入表中：

中在原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。卢瑟福因此被誉为“原子之父”。

[归纳总结]

1．由于道尔顿最早提出了原子论，合理地解释了当时的一些化学现象和规律，给化学奠定了唯物主义理论基石，所以道尔顿被誉为近代化学之父。

2．从原子结构模型的演变过程可以看出，人类对原子结构的认识过程是逐步深入的。虽然很多科学家得到了一些错误的结论，但对当时发现真相作出了一定的贡献。

3．随着现代科学技术的发展，科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行“搬迁”。

[活学活用]

1．自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出了原子假说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断地完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法中，正确的是( )

A ．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题

B ．汤姆逊“葡萄干布丁”原子结构模型成功地解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的

C ．卢瑟福核式原子结构模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体

积的关系

D ．玻尔电子分层排布原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱

答案 C

解析 道尔顿的原子理论成功地解释了质量守恒定律等规律，故A 选项是错误的；汤姆逊“葡萄干布丁”原子结构模型提出了正负电荷的共存问题，但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力，存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核心上这样的问题，故B 选项是错误的；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了核式原子结构模型，散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系，故C 选项是正确的；玻尔电子分层排布原子结构模型只引入了一个量子化的概念，只能够解释氢原子光谱，而不能解释比较复杂的原子光谱，故D 选项是错误的。

2．道尔顿的原子学说曾起了很大的作用。他的学说包含下列三个论点： ①原子是不能再分的粒子；

②同种元素的原子的各种性质和质量都相同； ③原子是微小的实心球体。

从现代的观点考虑，你认为三个论点中不确切的是___________________________。 答案 ①②③

解析 根据现代物质结构的观点可知原子是由原子核和核外电子构成的，因此可以再分；由于存在同位素，因此质子数相同的同种原子也会因中子数不同而导致其质量和物理性质不同，但其化学性质相同；原子核的体积很小，原子中大部分为空隙，电子在核外作 高速运动。

二 氢原子光谱和波尔的原子结构模型

1．阅读教材，回答下列问题：

(1)处于最低能量状态的原子称为基态原子。若基态原子的电子吸收能量后，电子跃迁至能量较高轨道成为激发态原子。

(2)原子基态与激发态相互转化间的能量变化 基态原子 吸收能量释放能量激发态原子

2．光是电子释放能量的重要形式之一。在日常生活中，大家看到的许多可见光(如灯光、霓虹灯光、激光)和节日燃放的焰火等都与原子核外电子发生跃迁释放能量有关。

(1)不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，若用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，则可确立某种元素的原子，这些光谱总称原子光谱。在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为谱学分析。

(2)氢原子光谱是线状光谱而不是连续光谱，是由于氢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。

3．为了解释氢原子光谱是线状光谱这一实验事实，丹麦科学家玻尔提出了核外电子分层排布的原子结构模型。其基本观点是

(1)原子中的电子在某一确定轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量。

(2)在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，不同轨道的能量既不是任意取值也不是连续变化的，轨道能量只能是量子化的。轨道能量与量子数n的取值有关。

(3)只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射或吸收能量。如果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。

玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。

[归纳总结]

玻尔原子结构模型

(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。

[活学活用]

3．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

答案 B

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，电子跃迁的始态和终态的能级差也是量子化的。

4．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E i)跃迁到另一个轨道(能量为E j)时会辐射或吸收能量，且

该能量与两个轨道的能量差有关

D．有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线

答案 D

解析玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线，玻尔的原子结构模型无法解释这一现象，必须借助量子力学加以解释。

当堂检测

1．自从1803年英国化学家、物理学家道尔顿提出原子假说以来，人类对原子结构的研究不断深入、发展，通过实验事实不断地丰富、完善原子结构理论。请判断下列关于原子结构的说法正确的是( )

A．所有的原子都含有质子、中子和电子三种基本构成微粒

B．所有的原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒的个数都是相等的

C．原子核对核外电子的吸引作用的实质是原子核中的质子对核外电子的吸引

D．原子中的质子、中子和电子三种基本构成微粒不可能再进一步分成更小的微粒

答案 C

解析所有的原子都含有质子和电子，并且二者在数值上是相等的。因为质子和电子带的电荷相等，而电性却相反，故整个原子是电中性的。需要注意的是，并不是所有的原子都是由质子、中子和电子组成的。如11H中就只含有一个质子和一个电子，没有中子。多数原子的中子数和质子数比较接近但没有必然的数量关系。故A、B选项均不正确；原子核对核外电子的吸引是一种电性作用，因为中子不显电性，质子和电子带相反电荷，所以C选项正确；从发展的观点出发，原子中的质子、中子和电子三种构成原子的基本微粒有可能再进一步分成更小的微粒，目前有资料介绍，科学家已经研究发现了更小的微粒——夸克，所以D选项是错误的。

2．下列说法正确的是( )

A．自然界中的所有原子都处于基态

B．同一原子处于激发态时的能量一定高于处于基态时的能量

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

答案 B