第2章原子结构和原子光谱[1]

第1讲 原子结构 氢原子光谱

【知识点1】 氢原子光谱 Ⅰ

1．原子的核式结构

(1)电子的发现：英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子。

(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。

(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。

2．光谱

(1)光谱

用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。

(2)光谱分类

有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。

(3)氢原子光谱的实验规律

巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。

【知识点2】 氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ

1．玻尔理论

(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 (2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，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＝Em－En。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)

(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。

2．基态和激发态

原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。

3．氢原子的能级图

板块二 考点细研·悟法培优

考点1 氢原子能级图及原子跃迁 [深化理解]

1．能级图中相关量意义的说明

原子结构知识：原子的能级结构和谱线

原子的能级结构和谱线

原子是物质的基本单位，由原子核和电子组成。原子核带有正电荷，电子带有负电荷，电子云中的电子按照一定的能级分布。当电子在不同能级之间跃迁时，会发射或吸收特定频率的电磁辐射即谱线。

原子的能级结构

电子在原子中的运动方式是量子力学的。电子的能量是量子化的，即只能取某些离散的值。电子的能量和位置不能同时确定，它们之间的关系由海森堡测不准原理给出。在原子中，电子能够取的能级由量子数来描述。量子数有主量子数n、角量子数l、磁量子数m和自旋量子数s。主量子数n决定电子的能级大小，取值为1、2、3、4…；角量子数l决定电子运动的轨道和运动方式，它的取值与n有关，l的取值为0到n-1；磁量子数m描述角动量在轨道平面上投影的大小和方向，取值为-l到l；自旋量子数s描述电子的自旋状态，取值为+1/2或-1/2。对于一个原子来说，不同的电子状态由不同的量子数组合而成，因此原子的能级结构也是由不同的能级组合而成。 原子的基态是最低能量状态，可以被描述为n=1，l=0，m=0，s=+1/2或-1/2的状态。相邻两个能级之间的能量差值是固定的，可以由公式ΔE=hν得到，其中h为普朗克常数，ν为频率。这意味着，当电子从高能级跃迁到低能级时，会发射特定频率的电磁辐射，称为发射谱线；当电子从低能级跃迁到高能级时，会吸收特定频率的电磁辐射，称为吸收谱线。

原子的谱线

原子发射谱线是由电子从高能级跃迁到低能级时产生的辐射，吸收谱线是由电子从低能级跃迁到高能级时吸收电磁辐射。原子的谱线是唯一的，因为原子发射或吸收的谱线与其能级结构有关。原子吸收辐射的谱线和发射谱线形成了原子的光谱。原子光谱是一个原子发射或吸收的谱线的集合，它可以用来确定元素的组成，以及研究原子的结构和性质。

原子谱线在实际应用中有广泛的用途。比如，在天文学中，利用原子的发射和吸收谱线可以研究天体的物理结构和组成；在分析化学中，利用元素发射和吸收谱线可以分析元素的含量和组成；在医学成像中，利用放射性同位素的辐射可以产生发射谱线，从而研究组织和器官的代谢和功能情况。

个性化教案

1.2 原子结构和相对原子质量

适用学科 化学 适用年级 高一

适用区域 通用 课时时长（分钟） 120

知识点 1. 原子的构成

2. 元素、核素、同位素的含义

3. 相对原子质量

教学目标 1. 知道原子构成的初步知识；

2. 知道元素符号角标的意义；

3. 知道构成原子的粒子间的关系；

4. 知道同位素的概念及其应用，能区别同位素和同素异形体；

5. 加深对相对原子质量概念的理解，明确元素的相对原子质量与同位素的相对原子质量的关系和区别；

6. 学会十字交叉法在化学计算中的应用。

教学重点 1. 构成原子的粒子间的关系；

2. 同位素的概念；

3. 元素的相对原子质量

教学难点 1. 同位素的概念；

2. 元素的相对原子质量及其计算。

个性化教案

教学过程

一、复习预习

从古代希腊哲学家留基伯和德谟克利特的朴素原子说到现代量子力学模型，人类思想中的原子结构模型经过多次演变，给我们多方面的启迪。

1. 道尔顿提出的近代原子学说的观点有哪些？

2. 汤姆孙提出原子的葡萄干面包模型的理论依据是什么？

3. 射性是什么？

4. 卢瑟福提出的行星模型是以经典电磁学为理论基础，主要内容有哪些？

原子是化学变化中的最小微粒。同种原子的性质和质量都相同。那么原子能不能再分？原子又是如何构成的呢?

二、知识讲解

考点/易错点1.原子的构成

（1）原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子构成的。

（2）经测定，一个质子带一个单位正电荷，一个电子带一个单位负电荷。

（3）由于整个原子不带电性，所以在原子中：核电荷数=质子数=核外电子数

注意：（1）并不是所有原子都是由质子、中子和电子构成的。（重视化学中的一般性和特殊性） （2）中子数不一定等于质子数。（3）元素周期表中的原子序数等于质子数。

个性化教案

全面有效 学习载体

课题2《原子的结构》教学设计（第1课时）

一、教学目标

知识

技能 1．了解原子是由原子核和核外电子构成的，原子核带正电，电子带负电；

2．了解原子核是由质子和中子构成的，质子带正电，中子不带电；原子的质量主要集中在原子核上。

过程

方法 1．了解原子结构模型的发展历程，体验猜想和模型方法在微观世界研究中的作用。

2．体验“发现问题——实验验证——建立模型——解释模型”过程，初步应用由现象到本质、宏观与微观相结合的思维方法。

情感

态度

价值观 逐渐树立世界是物质的，物质是可分的这一辩证唯物主义观点。

体会到人们对物质世界的认识是不断深入、艰难曲折的，科学实验在科学发展历程中起到了重要作用，赏析科学家的创新过程。

【教学重点】原子的构成；分析、交流、表达总结的能力

【教学难点】相对原子质量的概念形成。

二、学生认知分析

在物理课上，“电荷”概念的引入和学习是从原子构成开始的。但是学生对于原子构成粒子的带电量和电性等知识还是需要通过本课题的学习才能进一步认识的。

三、教学过程

环节一、创设情境，引入新课

教师活动 学生活动 设计意图

全面有效 学习载体

【播放视频】1964年我国第一颗原子弹爆炸的视频，然后结合目前国际形势讲述“核力量是一个国家国防力量的象征”。

【讲述，并提出问题】原子的体积很小，如果将一个原子跟一个乒乓球相比，就好像将一个乒乓球跟地球相比。原子这么小，那为什么“原子弹爆炸”会产生如此巨大的能量呢？ 观看，倾听，思考。 利用图片和视频，结合国际形势激发学生的好奇心。

【讲述】要了解这个问题，首先要先弄清楚原子结构的奥秘。（板书本节课的课题）

环节二、循着历史的足迹，探寻原子结构模型的变迁，认识科学的发展史