高考物理基础知识归纳:原子结构。

俗话说，磨刀不误砍柴工。作为教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，帮助教师提高自己的教学质量。那么，你知道教案要怎么写呢？下面是小编帮大家编辑的《高考物理基础知识归纳:原子结构》，仅供您在工作和学习中参考。

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.
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°.
(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.
(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10－15～10－14m，原子大小的数量级为10－10m.
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.
(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＝1.1×107m－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：
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.
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.
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.

(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.
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…).
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＝－13.6eV，r1＝0.53×10－10m(以电子距原子核无穷远时电势能为零计算).
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.
(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.
(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.
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.
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.
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.
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
【解析】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.
【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
D.原子只能处于一系列不连续的能量状态中
【解析】α粒子带正电，其质量约是电子质量的7300倍.α粒子碰到金原子内的电子，就像飞行中的子弹碰到尘埃一样，其运动方向不会发生明显的改变.
若正电荷在原子内均匀分布，α粒子穿过原子时，它受到的两侧正电荷斥力有相当大一部分互相抵消，使α粒子偏转的力也不会很大.
根据少数α粒子发生大角度偏转的现象，只能认为原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上，入射的α粒子中，只有少数α粒子有机会很接近核，受到很大的斥力而发生大角度偏转.所以正确选项是A.
2.氢原子的能级跃迁
【例2】假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数是处在该激发态能级上的原子总数的.现在1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是()
A.2200个B.2000个C.1200个D.2400个
【解析】如图所示，各能级间跃迁的原子个数及处于各能级的原子个数分别为
n＝4到n＝3N1＝1200×＝400
n＝3能级的原子个数为400个.
n＝4到n＝2N2＝1200×＝400
n＝3到n＝2N3＝400×＝200
n＝2能级的原子个数为600个.
n＝4到n＝1N4＝1200×＝400
n＝3到n＝1N5＝400×＝200
n＝2到n＝1N6＝600
所以发出的光子总数为
N＝N1＋N2＋…＋N6＝2200
【答案】A
【思维提升】(1)原子从低能级向高能级跃迁吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hυ＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hυ大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收.
(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差.
(3)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能.
一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝.
【拓展2】氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62eV～3.11eV.下列说法错误的是(D)
A.处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离
B.大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应
C.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光
D.大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光
易错门诊
3.氢原子的能量
【例3】氢原子基态的轨道半径为0.528×10－14m，量子数为n的能级的能量为E＝－eV.
(1)求电子在基态轨道上运动时的动能；
(2)有一群氢原子处于量子数n＝3的激发态.画一能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几条光谱线；
(3)计算这几条光谱线中波长最短的一条的波长.(其中静电力常量k＝9.0×109Nm2/C2，电子的电荷量e＝1.6×10－19C，普朗克恒量h＝6.63×10－34Js，真空中光速c＝3.0×108m/s)
【错解】(1)电子在基态轨道中运动时量子数n＝1，其动能为En＝－＝－＝
－13.6eV
由于动能不为负值，所以Ek＝|En|＝13.6eV
(2)作能级图如图，可能发出两条光谱线.
(3)由于能级差最小的两能级间跃迁产生的光谱线波长最短，所以(E3－E2)时所产生的光谱线为所求，其中
E2＝－eV＝－3.4eVE3＝－eV＝－1.51eV
由hν＝E3－E2及λ＝
所以λ＝=m＝6.62×10－7m
【错因】(1)动能的计算错误主要是不理解能级的能量值的物理意义，因而把电子在基态轨道上运动时的动能与n＝1时的能级的能量值等同起来.电子在轨道上的能量E，它包括电势能Ep和动能Ek.计算表明Ep＝－2Ek，所以E＝Ek＋Ep＝－Ek，Ek＝－E＝13.6eV.虽然错解中解出的数值正确，但概念的理解是错误的.
(2)错解中把电子的发射光谱图画成了吸收光谱图.
(3)不少学生把能级图上表示能级间能量差的长度线看成与谱线波长成正比了.
【正解】(1)设电子的质量为m，电子在基态轨道上的速率为v1，根据牛顿第二定律和库仑定律有
所以Ek＝J＝2.18×10－18J＝13.6eV
(2)当氢原子从量子数n＝3的能级跃迁到较低能级时，可以得到3条光谱线，如图所示.
(3)波长最短的一条光谱线对应的能级差应为最大，应是从量子数为3的能级跃迁到量子数为1的能级所发出的光谱线.
E3－E1＝hυ
υ＝
λ＝＝1.65×10－7m
【思维提升】正确理解能级、能级图的物理意义是避免出错的关键.

相关知识

原子结构原子结构

一位优秀的教师不打无准备之仗，会提前做好准备，高中教师要准备好教案，这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够在课堂积极的参与互动，帮助高中教师缓解教学的压力，提高教学质量。高中教案的内容具体要怎样写呢？以下是小编为大家收集的“原子结构原子结构”大家不妨来参考。希望您能喜欢！

《选修三第一章第一节　原子结构》导学案（第3课时）
学习时间2011—2012学年上学期周
【课标要求】
1.解原子核外电子的运动规律，了解电子云的概念
2.了解原子轨道图及每个能级中的轨道分布情况和最大容纳电子数
3.掌握泡利原理、洪特规则4.基本能掌握核外电子排布规律
[阅读与思考]阅读教材P9-11，思考
1.原子核外电子是如何运动的呢？
2.电子在核外空间运动，能否用宏观的牛顿运动定律来描述呢？
3.什么事原子轨道？阅读P11表1-2，明确不同能层的能量、原子轨道及电子云能廓图
[阅读、思考]阅读教材P11-12，思考泡利原理与洪特规则分别是什么？洪特规则的使用前提？（基态原子）洪特规则的特例？
【典例解悟】
1.　观察1s轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是…()
A．一个小黑点表示1个自由运动的电子
B．1s轨道的电子云形状为圆形的面
C．电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
D．1s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少
2.　以下是两个原子的2p能级或3d能级的电子排布情况，试分析有无错误，若有，违反了什么原则？
(1)
↑↑↓
(2)
↓↑↓↑↑↑↓↑↓↑

【课堂练习】
1．以下能级符号正确的是()
A．6sB．2dC．1dD．3f
2．下列能级中轨道数为5的是()
A．s能级B．p能级C．d能级D．f能级
3．表示一个原子在第三个电子层上有10个电子可以写成()
A．3s10　B．3d10C．3s23p63d2D．3s23p53d3
4．Cl－核外电子的运动状态共有()
A．3种　B．5种　C．17种　D．18种
5．以下电子排布式不是基态原子的电子排布的是()
A．1s12s1B．1s22s12p1C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63s1
6．具有下列电子排布式的原子中，半径最大的是()
A．1s22s22p63s23p1B．1s22s22p1C．1s22s22p3D．1s22s22p63s23p4
7．下列有关电子云的叙述中，正确的是()
A．电子云形象地表示了电子在核外某处单位体积内出现的概率
B．电子云直观地表示了核外电子的数目
C．1s电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零
D．电子云是电子绕核运动形成了一团带负电荷的云雾
8．以下电子排布式是激发态原子的电子排布的是()
A．1s22s1B．1s22s22p1C．1s22s22p63s2D．1s22s22p63p1
9．下列能层中，原子轨道的数目为4的是()
A．K层　B．L层　C．M层　D．N层
10．在1s、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是()
A．1s　B．2px　C．2py　D．2pz
11．下列轨道表示式所表示的元素原子中，其能量处于最低状态的是()
13.将下列多电子原子的原子轨道按能量由高到低的顺序排列：
1s　3p　2p　5d　4s　5f
14.试画出第三周期Mg、P的基态原子的电子排布图。
15.下列原子的外围电子排布式(或外围轨道表示式)中，哪一种状态的能量较低？试说明理由。
(1)氮原子：。
17.某元素最外层只有1个电子，最高能层n＝4。问：
(1)符合上述条件的元素，可以有______种，原子序数分别为__________。
(2)写出相应元素原子的电子排布式，并指出其在周期表中的位置。
【对点练习】
1.下列3d能级的电子排布图正确的是()
A.
↑↑↑↑↑↑↑↑
B.
↓↑↑↑↑↑

C.
↓↑↓↑↓↑
D.
↓↑↓↑↓↓↓↑↓↑

2.A、B属于短周期中不同主族的元素，A、B原子的最外层电子中，成对电子和未成对电子占据的轨道数相等，若A元素的原子序数为a，则B元素的原子序数为()
A.a－4　B．a－5　C．a＋3　D．a＋4
3.某元素的原子3d能级上有1个电子，它的N能层上电子数是()
A.0B．2C．5D．8
4.下列说法中肯定错误的是()
A.某原子K层上只有一个电子B.某原子M层上电子数为L层上电子数的4倍
C.某离子M层上和L层上的电子数均为K层的4倍D.某离子的核电荷数与最外层电子数相等
【课后作业】
1.主族元素原子失去最外层电子形成阳离子，主族元素的原子得到电子填充在最外层形成阴离子。下列各原子或离子的电子排布式错误的是()
A.K＋　1s22s22p63s23p6B．O2－　1s22s23p4
C.S2－　1s22s22p63s23p6D．Ne　1s22s22p6
2.下面是某些元素的最外层电子排布，各组指定的元素，不能形成AB2型化合物的是()
A.2s22p2和2s22p4B．3s23p4和2s22p4C.3s2和2s22p5D．3s1和3s23p4
3.下列表示式中错误的是()
A.Na＋的电子式[Na??]＋B.Na＋的结构示意图：
C.Na的电子排布式：1s22s22p63s1D.Na的简化电子排布式：[Na]3s1
4.下列轨道表示式能表示最低能量状态的氮原子的是()
5.下列各组原子中，彼此化学性质一定相似的是()
A.原子核外电子排布式为1s2的X原子与原子核外电子排布式为1s22s2的Y原子
B.原子核外M层上仅有两个电子的X原子与原子核外N层上仅有两个电子的Y原子
C.2p轨道上有三个未成对的电子的X原子与3p轨道上只有三个未成对的电子的Y原子
D.最外层都只有一个电子的X、Y原子
6.A和M为两种元素，已知A位于短周期，且A2－与M＋的电子数之差为8，则下列说法正确的是A.A和M原子的电子总数之和可能是11B.A和M的原子序数之和为8
C.A和M原子的最外层电子数之和为8D.A和M原子的最外层电子数之差为7
7.氡(22286Rn)可从矿泉水、岩石、地下水、天然气、建筑材料中源源不断地释放出来。它可通过呼吸进入人体，停留在呼吸道中，放出α射线，其衰变产物还能放出β、γ射线。这些射线可诱发肺癌。关于氡的下列叙述正确的是()
A.Rn的原子核内含有222个中子B.Rn位于元素周期表中第七周期0族
C.Rn的最外层电子排布式为6s26p6，化学性质活泼，因此对人体有害
D.新铺大理石地面的居室，可常打开门窗换气，以减少氡对人体的危害
8.正电子、负质子等都属于反粒子，它们跟普通电子、质子的质量、电量等相等，而电性相反。科学家设想在宇宙的某些部分可能存在完全由反粒子构成的物质——反物质。
欧洲和美国的科研机构先后宣布：他们分别制造出9个和7个反氢原子，这是人类探索反物质的一大进步。请回答下面两题：
(1)反氢原子的结构示意图中，正确的是________。
(2)如果制取了反氧原子，则下列说法中正确的是________。
A.核内有8个带正电的质子，核外有8个带负电的电子
B.核内有8个带负电的电子，核外有8个带正电的质子
C.核内有8个带负电的中子，核外有8个带正电的质子
D.核内有8个带负电的质子，核外有8个带正电的电子
9.处于前三周期的主族元素A、B、C、D，其离子半径逐渐增大，它们的原子中核外都有一个未成对电子。已知A和D处于同一周期，0.2摩尔A单质可以从D的氢化物的水溶液中置换出6.72L氢气(标准状况)，试回答：
(1)写出元素符号A：_____，B：_____，C：_____，D：_____。
(2)比较C和D的氢化物：沸点________，稳定性______，水溶液的酸性____________。
(3)元素A原子的轨道表示式为____________________________________________。
10.有第四周期的A、B、C、D四种元素，其价电子数依次为1、2、2、7，其原子序数依A、B、C、D依次增大。已知A与B的次外层电子数为8，而C与D的为18。根据原子结构，判断A、B、C、D各是什么元素？
(1)哪些是金属元素？
(2)D与A的简单离子是什么？并写出其离子的电子排布式。
(3)哪一元素的氢氧化物碱性最强？
(4)B与D两原子间能形成何种化合物？写出化学式，并写出电子式。
11.A、B、C、D是短周期元素，A元素的最高价氧化物对应的水化物与它的气态氢化物反应得到离子化合物，1mol该化合物含有42mol电子，B原子的最外层电子排布式为nsnnp2n。C、D两原子的最外层电子数分别是内层电子数的一半。C元素是植物生长的营养元素之一。试写出：
(1)A、B元素形成的酸酐的化学式：____________。
(2)D元素的单质与水反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
(3)A、C元素气态氢化物的稳定性大小：____________(用分子式表示)。

疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）
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《选修三第一章第一节　原子结构》导学案（第3课时）
[阅读与思考]阅读教材P9-11，思考
[典例解悟]
1.　解析　尽管人们不能确定某一时刻原子中电子的精确位置，但能够统计出电子在什么地方出现的概率大，在什么地方出现的概率小。为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用小黑点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。由图可知，处于1s轨道上的电子在空间出现的概率分布呈球形对称，而且电子在原子核附近出现的概率最大，离核越远。出现的概率越小。图中的小黑点不表示电子，而表现电子曾经出现过的位置。
答案　D
电子云图中的黑点绝无具体数目的意义，而有相对多少的意义。单位体积内黑点数目较多(黑点密度较大)，表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较大；单位体积内黑点数目相对较少(黑点密度较小)，表示电子在该空间的单位体积内出现的机会相对较小。电子的运动无宏观物体那样的运动规律，但有它自身的规律。

2.　解析　本题考查的是学生对电子排布的两个原则(泡利原理和洪特规则)的理解。泡利原理：在同一个原子轨道内的电子的自旋方向是相反的。而(2)中的第三个轨道中的两个电子自旋方向完全相同，所以(2)排布错误，违反了泡利原理。洪特规则：当电子排布在同一能级的不同轨道时，总是优先单独占据一个轨道，而且自旋方向相同。而(1)中的第三个轨道内的电子的自旋方向与前两个轨道的电子自旋方向相反，排布违反了洪特规则。
答案　(1)错误，违反了洪特规则　(2)错误，违反了泡利原理
原子的核外电子排布与电子排布图描述的内容是完全相同的，相对而言，电子排布图不仅能表示出原子的核外电子排布在哪些电子能层上，还能表示出这些电子的自旋状态。处于稳定状态的原子，核外电子将尽可能地按能量最低原理排布，且要遵守泡利原理、洪特规则。
【课堂练习】
1．答案　A2．答案　C3．答案　C4．答案　D5．答案　AB6．答案　A7．答案　A
8．答案　D9．答案　B10．答案　A11．答案　D12.答案
13.答案　5f5d4s3p2p1s
14.答案
15.答案　(1)B。A违背洪特规则，能量高。
(2)A。B表示钠原子处于激发态，能量高。
(3)A。A表示铬原子3d轨道处于半充满状态，能量低。
(4)A。B表示碳原子违背洪特规则，能量高。
16.答案　(1)1s22s22p63s23p4
(2)1s22s22p63s23p63d104s1
(3)1s22s22p63s23p63d54s1
(4)1s22s22p63s23p63d104s24p4
(5)1s22s22p63s23p63d104s2
(6)1s22s22p63s23p63d64s2
17.答案　(1)3　19、24、29(2)K：[Ar]4s1　第四周期ⅠA族
Cr：[Ar]3d54s1　第四周期ⅥB族Cu：[Ar]3d104s1　第四周期ⅠB族
1.答案　B2.答案　BC3.答案　B4.答案　B
【课后作业】
1.答案　B2.答案　D3.答案　AD4.答案　B5.答案　C6.答案　A7.答案　D8.答案　(1)C　(2)D
9.答案　(1)Al　Na　F　Cl
(2)HFHCl　HFHCl　HClHF　(3)Al

10答案　A：K　B：Ca　C：Zn　D：Br
(1)K、Ca、Zn
(2)Br－、K＋　Br－：1s22s22p63s23p63d104s24p6
K＋：1s22s22p63s23p6　(3)K　(4)离子化合物　CaBr2　[Br??]－Ca2＋[Br??]－
11.答案　(1)N2O3或N2O5
(2)2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
(3)PH3　NH3

高考物理考点重点原子结构和原子核复习

第十九章原子结构和原子核

1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。
2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。
3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。
第一课时氢原子光谱
氢原子的能级结构和公式

【教学要求】
1．了解人们对原子结构的认识过程
2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的
3．理解玻尔模型的三条假设
【知识再现】
一、人们认识原子结构的思维线索
气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”卢瑟福的核式结构模型玻尔模型（轨道量子化模型）。
二、卢瑟福的核式结构模型
1．α粒子散射实验
做法：用质量是电子7300倍的a粒子轰击薄金箔。
结果：绝大多数，少数，极少数，有的甚至。
2．原子的核式结构
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，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。
3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m，原子大小的数量级为10-10m
三、玻尔的原子理论——三条假设
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，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。
2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E2-E1。
3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足
四、氢原子能级及氢光谱
1．氢原子能级：原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。
2．氢原子的能级图
3．氢光谱
在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系；
n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系；
n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系；
n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系，
其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。
知识点一原子的核式结构
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。我们把这样的原子模型称为“核式结构模型”。
【应用1】英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象。下图中，o表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的图是（）
导示:根据库仑定律知：离核越近的粒子受到的库仑斥力越大，运动轨迹弯曲越厉害。又正对原子核粒子将被弹回。故正确答案选BD。
知识点二氢原子的能级、轨道公式
1．能级公式：氢原子存在一个能量最低也是最稳定的状态，称为基态，其能量用E1表示；其余定态称为激发态，能量用En表示，由玻尔理论可推出氢原子能级公式En=E1/n2即(n=1、2、……)式中n称为能量量子数。E1=-l3.6eV。
2．半径公式rn=n2r1式中r1，为基态半径，又称为玻尔半径，r1=O.53×10-10m
【应用2】（07海南卷）氢原子第n能级的能量为En=E1/n2，其中E1是基态能量，而n=1、2、…。若一氢原子发射能量为的光子后处于比基态能量高出的激发态，则氢原子发射光子前后分别处于第几能级？
导示:设氢原子发射光子前后分别处于第l与第m能级，则依题意有
①
②
由②式解得：m=2③
由①③式得：l=4④
氢原子发射光子前后分别处于第4与第2能级。
1、原子定态能量En是指核外电子动能及电子与核之间的静电势能之和；2、En是负值，这里是取电子自由态作为能量零点。
类型一氢原子的跃迁与电离问题
当原子从低能级向高能级跃迁时，要吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hγ=E末-E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hγ大于或小于E末-E初时都不能被原子吸收。当原子从高能级向低能级跃迁时，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．当光子能量大于或等于l3.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。
【例1】（2007年高考理综Ⅰ卷）用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能量再此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用△n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，△n和E的可能值为（）
A．△n=1，13.22eVE13.32eV
B．△n=2，13.22eVE13.32eV
C．△n=1，12.75eVE13.06eV
D．△n=2，12.75eVE13.06eV
导示:原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量不受上述条件的限制。
本题由于是电子轰击,存在两种可能：第一种n=2到n=4,所以电子的能量必须满足13.6-0.85E13.6-0.54,故D选项正确；第二种可能是n=5到n=6,电子能量必须满足13.6-0.38E13.6-0.28,故A选项正确。
所以答案应选AD。
原子跃迁时需注意的几个问题：（1）一群原子和一个原子：一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N=Cn2=n(n-1)/2；一个氢原子处于量子数为n的激发态上时，最多可辐射出n-1条光谱线。（2）光子激发和实物粒子激发：若是在光子的作用下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在实物粒子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求实物粒子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差。（3）直接跃迁和间接跃迁：原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态，有时可能是直接跃迁，有时是间接跃迁。两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及频率可能不同。（4）跃迁和电离。
类型二跃迁过程的能量变化问题
【例2】（07届南京市综合检测题三）处于激发态的原子，如果在入射光子的作用下，可以引起其从高能态向低能态跃迁，同时在两个能态之间的能量差以辐射光子的形式发射出去，这种辐射叫做受激辐射。原子发生受激辐射时，发出的光子的频率、发射方向等都跟入射光子完全一样，这样使光得到加强，这就是激光产生的机理。那么，发生受激辐射时，产生激光的原子的总能量En、电子的电势能Ep、电子动能Ek的变化关系是（D）
A．En减小、Ep增大、Ek增大
B．En增大、Ep减小、Ek减小
C．En减小、Ep增大、Ek减小
D．En减小、Ep减小、Ek增大
导示:由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道，在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。另由经典电磁理论知，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢核对电子的库仑力：ke2/r2=mv2/r，所以Ek=mv2=ke2/2r。可见，电子运动半径越小，其动能越大．再结合能量转化和守恒定律，氢原子放出光子，辐射出一定的能量，所以原子的总能量减小。综上讨论，可知该题只有答案D正确。
故选D。
1．根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型．图中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹．在α粒子从a运动到b、再运动到c的过程中，下列说法中正确的是（）
A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大

2．（2007年全国卷Ⅱ）氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1＞λ2，则另一个波长可能是（）
A．λ1＋λ2B．λ1-λ2
C．D．

3．（07广东卷）如图所示为氢原子的四个能级，其中E1为基态，若氢原子A处于激发态E2，氢原子B处于激发态E3，则下列说法正确的是（）
A．原子A可能辐射出3种频率的光子
B．原子B可能辐射出3种频率的光子
C．原子A能够吸收原子B发出的光子并跃迁道能级E4
D．原子B能够吸收原子A发出的光子并跃迁道能级E4

答案：1、C；2、CD；3、B。

原子结构

第五章物质结构元素周期律
第一节原子结构
●教学目标
1.复习原子构成的初步知识，使学生懂得质量数和X的含义，掌握构成原子的粒子间的关系。
2.使学生了解关于原子核外电子运动特征的常识。
3.了解核外电子排布的初步知识，能画出1~18号元素的原子结构示意图。
4.培养学生的空间想象能力、抽象思维能力、科学的分析推理能力及对所学知识的应用能力。
5.使学生认识物质的结构决定物质的性质。
●教学重点
原子核外电子的排布规律
●教学难点
1.原子核外电子运动的特征
2.原子核外电子的排布规律
●课时安排
2课时
●教学方法
启发、诱导、设问、激疑、形象比喻、讨论、练习、讲述
●教学用具
投影仪、胶片、画面一样的音乐贺卡和普通贺卡、铁锁、电脑
●教学过程
第一课时
［引言］
［教师举起两张外表一样的生日贺卡］
［师］同学们，我这儿有两张生日贺卡，现在我把它们打开，请大家说出它们最明显的不同点在哪里？
［教师打开贺卡］
［生］一个会响，一个不会响。
［师］如果你想要知道这张音乐贺卡为什么会发出美妙动听的声音，你首先想要做的是什么？
［生］拆开看看！
［师］对！也就是说首先要了解它的结构。我们知道，一种物质之所以区别于另一种物质，是由于它们具有不同的性质。而它们的性质又决定于它们各自的结构。因此，我们很有必要掌握有关物质结构的知识。然而，自然界的物质太多太多，如果我们不假思索地去一个一个地进行认识的话，既耗时间又费精力，这显然是不切合实际的。这就需要我们在研究物质结构的基础上，总结出一些规律，并以此来指导我们的实践。
本章我们就来学习这方面的内容。
［板书］第五章物质结构元素周期律
［师］研究物质的结构首先要解剖物质。我们知道，化学变化中的最小粒子是原子，化学反应的实质就是原子的重新组合，那么，是不是任何两个或多个原子的接触都能生成新物质呢？举例说明。
［引导学生根据前面学过的知识来进行分析，如H2与F2在冷暗处就能反应，而H2和I2在常温下却不反应；Na与O2常温下迅速反应生成Na2O，而真金却不怕火炼；再如稀有气体等等……］
［师］为什么常温下氢原子与氟原子“一拍即合”，而氢原子与氖原子却“老死不相往来”呢？
要知其究竟，必须揭开原子内部的秘密，即认识原子的结构。
［板书］第一节原子结构（第一课时）
［师］关于原子结构，我们在初中就已熟悉。请大家说出构成原子的粒子有哪些？它们怎样构成原子的？
［生］构成原子的粒子有质子、中子、电子三种；其中，质子和中子构成了原子的原子核，居于原子中心，电子在核外做高速运动。
［师］很好，下面我们用如下形式把它表示出来。
［板书］一、原子结构
原子
［师］下面，我们通过下表来认识一下构成原子的粒子及其性质。
［投影展示表5—1］
表5—1构成原子的粒子及其性质
构成原子的粒子电子质子中子
电性和电量1个电子带1个单位负电荷1个质子带1个单位正电荷不显电性
质量/kg9.109×10－311.673×10－271.675×10－27
相对质量①1/1836（电子与质子质量之比）1.0071.008

注①是指对12C原子质量的1/12（1.661×10－27kg）相比较所得的数值。
［师］通过上表我们知道，构成原子的粒子中，中子不显电性，质子带正电，电子带负电。
我这儿有一把铁锁，（举起铁锁）接触它是否会有触电的感觉？
［生］不会。
［问题探究］金属均由原子构成，而原子中又含有带电粒子，那它为什么不显电性呢？
［生］可能是正负电荷互相抵消的缘故吧！
［师］对，因为原子内部，质子所带正电荷和电子所带负电荷电量相等、电性相反，因此原子作为一个整体不显电性。从原子的结构我们可知，原子核带正电，它所带的电荷数——核电荷数决定于核内质子数，我们用Z来表示核电荷数，便有如下关系：
［板书］核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子数。
［师］下面，我们再来深入了解一下原子核与原子的关系。
［问］谁能形象地比喻一下原子核和原子的体积的相对大小？
［生］甲回答：如果把原子比作一座十层大楼，原子核就像放置在这所大楼中央的一个樱桃。
乙回答：如果假设原子是一座庞大的体育场，而原子核只相当于体育场中央的一只蚂蚁。
［师］回答得很好，甲比喻说明对初中的知识掌握很牢固；乙比喻说明大家对新课的预习很到位。
确切地讲，原子核的体积只占原子体积的几千万亿分之一。原子核虽小，但并不简单，它是由质子和中子两种粒子构成的，几乎集中了原子的所有质量，且其密度很大。
［投影展示有关原子核密度的资料］原子核密度很大，假如在1cm3的容器里装满原子核，则它的质量就相当于1.2×108t，形象地可以比喻为需要3000辆载重4t的卡车来运载。
［师］其实，从表5—1中所示电子、质子、中子的相对质量也可得出原子的质量主要集中在原子核上的结论。从表中可看出，质子和中子的相对质量均近似等于1，而电子的质量只有质子质量的1/1836，如果忽略电子的质量，将原子核内所有质子和中子的相对质量取近似值加起来，所得数值便近似等于该原子的相对原子质量，我们把其称为质量数，用符号A表示。中子数规定用符号N表示。则得出以下关系：
［板书］质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
［师］这样，只要知道上述三个数值中的任意两个，就可推算出另一个数值来。
在化学上，我们用符号X来表示一个质量数为A、质子数为Z的具体的X原子。比如C表示质量数为12，原子核内有6个质子和6个中子的碳原子。
［问题探究］“O”与“O”所表示的意义是否相同？
［生］O表示原子核内有8个中子的具体的氧原子，而O除表示一个氧原子外，还可表示氧元素。
［师］为了熟记X所表示意义及A、Z、N之间的关系，请同学填写下表：
［投影练习］
粒子符号质子数（Z）中子数（N）质量数（A）用X表示为

①O818
②Al1427
③Ar1822
④ClCl

⑤HH

［答案］①10O②13Al③40Ar④171835⑤101
［师］由以上计算我们可得出，组成原子的各粒子之间的关系可以表示如下：
［板书］原子X
［问题探究］是不是任何原子核都是由质子和中子构成的？
［生］不是，如上述练习中H原子，核内无中子，仅有一个质子。
［问题探究］假如原子在化学反应中得到或失去电子，它还会显电中性吗？
［生］不会，原子失去或得到电子后，成为带电的原子——离子，不显电中性；形成的带正电荷的粒子叫阳离子，带负电荷的粒子叫阴离子。
［问题探究］离子所带电荷数与原子在化学反应中失去或得到的电子数之间有什么联系？
［生］离子所带电荷数与原子在化学反应中失去或得到的电子数相等，失去几个电子，阳离子就带几个单位的正电荷，得到几个电子，阴离子就带几个单位的负电荷。
［师］回答得很好。即：
［讲解并板书］离子所带电荷数=质子数－核外电子数
［师］这样，我们就可根据粒子的核内质子数与核外电子数的关系，来判断出一些粒子是阳离子还是阴离子。
请大家口答下列问题：
［投影］1.当质子数（核电荷数）＞核外电子数时，该粒子是离子，带电荷。
2.当质子数（核电荷数）核外电子数时，该粒子是阴离子，带电荷。
［答案］1.阳正2.＜负
［师］根据以上结论，请大家做如下练习。
［投影练习］填写表中空白。
粒子符号质子数电子数
①S2－
②Xn+x
③Ym－y
④NH
⑤OH－
［学生活动，教师巡视，并指正错误］
［答案］①1618②x－n③y－m④1110⑤910
［小结］本节课我们重点讲了原子结构及构成原子的各粒子之间的关系及其性质，它是几代科学家经过近半个世纪的努力才得出来的结论。
［作业］1.用X符号的形式表示出10种原子。
2.课本第94页，二、1、2。
●参考练习
1.某粒子用Rn－表示，下列关于该粒子的叙述正确的是
A.所含质子数=A－nB.所含中子数=A－Z
C.所含电子数=Z+nD.所带电荷数=n
2.某元素Mn+核外有a个电子,该元素的某种原子的质量数为A,则该原子的核内中子数为
A.A－a+nB.A－a－n
C.A+a－nD.A+a+n
参考答案:1.BC（D选项所带电荷数应标明正负）
2.B
●板书设计
第五章物质结构元素周期律
第一节原子结构（第一课时）
一、原子结构
原子X
核电荷数（Z）=核内质子数=核外电子数
质量数（A）=质子数（Z）+中子数（N）
离子所带电荷数=质子数－核外电子数
●教学说明
本节教材是在学生初中学习过的《原子》的基础上来进一步学习有关原子结构知识的。由于本节教学内容无演示实验，理论性较强，学生对此处的内容容易产生枯燥感。为此，采用了旧中引新、设问激疑的方法，对学生进行精心的引导，并结合形象的比喻，让学生亲自参与到学习新知识的过程中来，最后通过对所学知识的应用——练习，使本节课的知识得以巩固。
另外，本节教材的第一部分内容，用原子结构或构成原子的粒子的相互关系做标题更为合适。此处，采取了前者。

原子结构教案

每个老师上课需要准备的东西是教案课件，规划教案课件的时刻悄悄来临了。是时候对自己教案课件工作做个新的规划了，接下来的工作才会更顺利！你们了解多少教案课件范文呢？考虑到您的需要，小编特地编辑了“原子结构教案”，希望对您的工作和生活有所帮助。

知识目标：

1、认识原子核的结构

2、理解质量数和AZX的含义，

3、掌握质量数、质子数、中子数、电子数间的关系。能进行质量数、质子数、中子数、电子数间的简单计算

4、理解元素、核素、同位素的含义，会判断同位素

能力情感目标：

1、培养学生对数据的分析处理、概括总结能力

2、尝试运用比较、归纳等方法对信息进行加工

3、通过假说、模型等科学研究方法培养学生科学的学习方法和科学的学习态度

4、通过放射性同位素作用的自学和查阅，激发学生学习的热情

学习重点：

原子核的结构，构成原子的各微粒间的关系及同位素的判断

难点：原子核的结构及构成原子的各微粒间的关系

教法:模型展示、多媒体动画模拟、问题推进、对比归纳

学法:交流研讨、比较归纳、练习巩固

[引入]初中我们学习了原子结构的初步知识，原子由原子核和核外电子构成。那么原子核和核外电子在原子中的相对关系是怎样的呢？下面我们重温一下著名的卢瑟福实验。

[多媒体动画演示1]卢瑟福的α粒子散射实验及实验现象2·

[学生活动]学生观看实验，总结现象，分析现象并思考问题：

1、大部分粒子穿过金箔不偏转，说明了什么？

2、少数粒子被偏转，个别粒子被反射分别说明了什么？

3、试想象推测原子的结构模型

[多媒体演示2]展示卢瑟福的解释：原子：原子核（带正电）；核外电子（带负电）在此实验的基础上，卢瑟福提出了“核式原子模型”，较好的解释了原子核与核外电子的关系，那么，原子核内部的结构又是怎样的？

【多媒体演示3】学习目标1·

一、原子核核素

1、原子核的构成

[交流研讨]9·阅读P3表格，分析电子、质子、中子的基本数据表,思考讨论以下问题

微粒

电子

质子

中子

质量（Kg）

9.109×10-31

1.673×10-27

1.675×10-27

相对质量

0.000548

1.007

1.008

电量(C)

1.602×10-19

1.602×10-19

0

电荷

-1

+1

0

1、电子、质子各带何种电荷？中子带不带电？为什么原子呈电中性？

2、在原子中质子数、核电荷数和电子数之间存在怎样的关系？为什么？

3、原子的质量主要由哪些微粒决定的？

4、若忽略电子的质量，质子、中子的相对质量取近似值，试推测原子的相对质量的数值与核内质子数和中子数的关系。

[学生总结]回答问题1、2

[多媒体演示4]

结论（1）核电荷数、质子数、核外电子数之间的关系：

核电荷数=质子数=核外电子数

[思考]以上关系式是否适合所有的微粒?(以Na+、Cl-为例进行分析)

核电荷数

质子数

核外电子数

Na+

Cl-

注意：以上关系式只适用于原子，不适用于阴阳离子。

[学生总结]回答问题3、4

结论（2）：原子中各微粒之间的关系：质子数（Z）+中子数（N）=质量数（A）

[学生阅读P3-P4第一段]掌握质量数和AZX的意义：表示一个质量数为A、质子数为Z的原子。

跟踪练习：2·

1、判断正误：

（1）原子核都是由质子和中子组成。

（2）氧元素的质量数是16

2、符号为baXn-的微粒，核电荷数是，中子数是，电子总数是。

符号为baYm+的微粒，核电荷数是，中子数是，电子总数是。

结论：阴离子中：核电荷数=质子数是=电子数电荷数

阳离子中：核电荷数=质子数是=电子数电荷数

说明：X为元素符号，AZX为原子符号，baXn-和baYm+为离子符号。

[多媒体演示5]跟踪练习答案

[迁移应用P4]思考回答2·

1、在科学研究中，人们常用“3517Cl”来表示某种氯原子，说明其中符号和数字的意义。

2、碳-14具有衰变性，可用于考古工作中推测遗物的年代，碳-12为计算原子相对质量的标准，试用AZX表示这两种碳原子，分析二者在原子结构上有什么异同？

结论：碳-12和碳-14都可以用元素符号C来表示，它们都是碳元素，二者质子数相同而中子数不同。质子数相同而中子数不同的同一类原子总称为元素。同一元素的不同原子之间互称为同位素。

2、核素

[交流.研讨]5·学生阅读课本P4-P5第一段，比较氢元素的三种原子的结构图，填写下表，回答问题

原子

氕(H)

氘(D)

氚(T)

质子数

中子数

质量数

1、氕、氘、氚的原子结构有什么异同？

2、它们是不是同一种元素？是不是同一种原子？三者之间什么关系？

3、目前已发现了112种元素，是否就发现了112种原子？为什么？

4、哪些微粒决定了元素的种类？哪些微粒决定了核素的种类？

[多媒体演示6]

小结：

元素：具有相同质子数（核电荷数）的同一类原子的总称。

核素：具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。

同位素：质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素。

质子数决定元素的种类，质子数和中子数决定核素的种类。

说明：①三者的研究对象都是原子②同一元素的不同核素之间互称为同位素③同种元

素可以有多种核素（同位素）所以元素的种数远少于原子的种数。

回顾练习：比较同位素与同素异形体：1·

同位素

同素异形体

研究对象

概念

[多媒体演示7]

本节内容整合：

[多媒体演示8]

当堂检测：（4分完成前三题，标＊号的为选做题）

1、32He可以作为核聚变的材料。下列关于32He的叙述正确的是（）

A、32He核31H互为同位素

B、32He原子核内中子数为2

C、32He原子核外电子数为2

D、32He代表原子核内有2个质子和3个中子的氦原子

2、已知核电荷数为118的一种原子的质量数为293，则该原子中中子数与电子数之差为（）

A、0B、57C、118D、175

3、下列八种化学符号：11H2、21H2、146C、63Li、2311Na、147N、73Li、2412Mg

⑴表示核素的符号共种

⑵互为同位素的是和

⑶质量数相等，但不能互称同位素的是和

⑷中子数相等，但质子数不相等的是和。

＊4、某元素的一种原子R质量数为A，该原子形成的微粒Rn-共有x个电子，该元素的原子R中的中子数为()

A、A-x-nB、A+x+nC、A-x+nD、A+x-n

＊5、元素A、B，A的核电荷数为n，A2+比B2-少8个电子，则B原子的核电荷数为？