高二化学物质结构与性质优质学案2：1.1原子结构模型

第1节原子结构模型

学习目标

1.了解氢原子光谱的特点及玻尔原子结构模型的基本观点。

2.了解原子核外电子在一定条件下发生跃迁与光谱的联系。

3.理解原子轨道和电子云的含义。

自主学习

知识点一氢原子光谱和玻尔的原子结构模型

1.原子结构理论的发展史

道尔顿―→实心球原子模型

汤姆逊―→“葡萄干布丁”模型

卢瑟福―

玻尔―→核外电子分层排布模型

现代―

2．光谱

(1)连续光谱：由各种波长的光组成，且相近的波长差别极小而不能分辨。如阳光形成的光谱即为连续光谱。

(2)线状光谱：由具有特定波长、彼此分立的谱线组成。如氢原子光谱为线状光谱。

3．玻尔原子模型的基本观点

(2)贡献

①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。

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，而电子所处的轨道的能量是量子化的。

思考交流

1．电子跃迁时只吸收能量吗？

知识点二量子力学对原子核外电子运动状态的描述

1．原子轨道

(1)电子层：在多电子原子中，根据电子离核的平均距离远近、能量的高低分为多个电子层；用n表示，n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，……，对应符号K，L，M，N，O，P等。

(2)能级：当n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。如n＝2时，有1个s能级和1个p能级。

(3)原子轨道：用来描述原子中的单个电子的空间运动状态。

(4)n值所对应的能级和原子轨道的情况。

思考交流

2．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？2．原子轨道的图形描述

3．电子云

(1)定义：描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形称为电子云图。

(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单位体积内出现概率的大小。点密的地方，表示在那里电子在单位体积内出现的概率大；点疏的地方，表示在那里电子在单位体积内出现的概率小。

探究学习

探究一 基态、激发态与原子光谱 【问题导思】

①原子光谱形成的原因是什么？

【提示】 不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，形成原子光谱。②霓虹灯的发光原理与氢原子光谱相同吗？

【提示】 基本相同，都是气体在高电压激发下发生电子跃迁产生的。 1．基态原子与激发态原子

2．不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。

3．光谱分析：利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素。 4．玻尔原子结构模型

(1)基本观点：①电子在确定的轨道上运动 ②轨道能量是量子化的 ③电子跃迁产生能量变化

(2)意义：①成功解释了氢原子的线状光谱 ②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

【例1】可见光光子的能量在1.61

～3.10 eV 范围内。若氢原子从高能级跃迁到量子数为n 的低能级的谱线中有可见光，根据氢原子能级图可判断n 为( )

A ．1

B ．2

C ．3

D ．4

变式训练

1．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 探究二 电子层、能级和原子轨道

【问题导思】

①电子层序数和其对应的能级数有何关系？【提示】 能级数＝电子层序数

②某一电子层最多容纳的电子数是多少？【提示】 2n 2(n 为电子层数)

1．电子层：用符号K 、L 、M 、N 、O 、P 、Q ……表示。

2．能级：用s 、p 、d 、f ……表示，各能级可容纳最多电子数依次为1、3、5、7……的二倍。

3．原子轨道

原子轨道形状⎩

⎪⎨⎪⎧

s 电子的原子轨道呈球形

p 电子的原子轨道呈哑铃形

原子轨道数目⎩⎪⎨⎪⎧

n s ：

1个

n p ：3个

n d ：5个

n f ：7个……

能量关系⎩⎪⎨⎪⎧

①相同电子层上原子轨道能量的高低：

n s

②形状相同的原子轨道能量的高低：

1s<2s<3s<4s ……

③电子层和形状相同的原子轨道的 能量相等，如2p x

、2p y

、2p z

轨道 的能量相等。

4．三者之间的联系

【例2】某元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( )

A ．14

B ．15

C ．16

D ．17 变式训练

2．(2013·新课标Ⅰ高考节选)硅是重要的半导体材料，构成了现代电子工业的基础。回答下列问题：

(1)基态Si 原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为__________，电子数为__________。

(2)硅主要以硅酸盐、________等化合物的形式存在于地壳中。 探究三 电子云

【问题导思】

①s 轨道的电子云图与p 轨道的电子云图有何区别？【提示】 s 电子云图为球形，p 电子云图为哑铃形。②电子云中小点的疏密程度有何意义？

【提示】 点疏密的程度表示了电子在原子核外出现概率的大小。

1．电子云图中的点不代表一个电子，也不表示电子在此出现过一次。