归纳与整理教案2

原子结构模型

适用学高中化学

科

适用区人教版

域

课时时长（分2课时

钟）

适用年级

高中二年级

知识点

氢原子光谱和玻尔的原子结构模型、量子力学对原子核外电子运动状态的描述

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。

教学目标

2．能应用量子力学对原子核外电子的运动状态进行描述。

3．了解原子轨道和电子云的含义。

教学重1.能应用量子力学对原子核外电子的运动状态进行描述。

点

2.了解原子轨道和电子云的含义。

教学难了解原子轨道和电子云的含义

点

教学过程

一、

课堂导入

在美丽的城市，我们经常可以看到五光十色的霓虹灯，霓虹灯为什么能发出五颜六色的光？我们马上就会知道。

二、复习预习

1.请同学们指出原子是由什么构成的？

2.请同学们描述一下核外电子运动有什么特征？

三、知识讲解

考点1：氢原子光谱和玻尔的原子结构模型

1．不同时期的原子结构模型

2．光谱和氢原子光谱

(1)光谱

①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。

②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。

（3）基态原子和激发态原子

①基态原子吸收能量释放能量激发态原子。

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。

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圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量

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。轨道能量依n(量子数)值(1，2，3…)的增大而升高

能量分布

对氢原子而言，电子处于n＝1的轨道时能量最低，称为基态，电子跃迁

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

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。

考点2：原子轨道

1．电子层

分层标准

n的取值

符号

能量

离核

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) 取值

1 2 3 符号

K L M 能级

符号

s s p s 原子轨道

符号

1s 2s 2px、2py、2pz

3s 数目

1 1 3 1 1 K 2 L 电子离核的远近

3 M 4 N 5 O 6 P 7 Q 由低到高――――――→

由近到远――――――→

p d s 4 N p d f

4．自旋运动状态

3px、3py、3pz

3d 4s 4px、4py、4pz

4d 4f 3 5 1 3 5 7 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。

5．电子层数(n)、能级数、原子轨道数、容纳电子数的关系：

n取值

能级数

原子轨道数

最多容纳电子数

1 1 1 2 2 2 4 8 3 3 9 18 4 4 16 32 n

n

n2

2n2

6.不同原子轨道能量大小的关系：

考点3：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(∞)。

注意：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

(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。

注意：1．电子云图中的一个小黑点，不代表一个电子。

2．离核越近，电子在单位体积内出现的概率越大。

四、例题精析

【例题1】下列说法正确的是(

)

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

【答案】B

【解析】

A项中氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱；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。

【例题2】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】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。

【例题3】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

【答案】A 【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。

五、课程小结

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。

3．了解原子轨道和电子云的含义。