化學(xué)史（原子結(jié)構(gòu)模型演變）試題一、選擇題（每題3分，共30分）人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歷史過(guò)程，下列原子結(jié)構(gòu)模型按提出時(shí)間由早到晚的順序排列正確的是（）A.道爾頓原子模型→湯姆孫“葡萄干布丁”模型→盧瑟福核式模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型B.湯姆孫“葡萄干布丁”模型→道爾頓原子模型→盧瑟福核式模型→量子力學(xué)模型→玻爾原子模型C.盧瑟福核式模型→道爾頓原子模型→湯姆孫“葡萄干布丁”模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型D.道爾頓原子模型→盧瑟福核式模型→湯姆孫“葡萄干布丁”模型→量子力學(xué)模型→玻爾原子模型道爾頓在1803年提出了原子學(xué)說(shuō)，其主要內(nèi)容包括：①原子是不可再分的實(shí)心球體；②同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同；③原子是化學(xué)變化中的最小微粒。隨著科學(xué)的發(fā)展，道爾頓原子學(xué)說(shuō)中的部分觀點(diǎn)需要修正，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為原子可以再分，原子內(nèi)部存在原子核和核外電子B.同位素的發(fā)現(xiàn)表明同種元素的原子質(zhì)量可能不同C.化學(xué)變化中原子的種類(lèi)和數(shù)目不發(fā)生改變，支持了道爾頓的觀點(diǎn)D.道爾頓原子學(xué)說(shuō)完全錯(cuò)誤，沒(méi)有任何科學(xué)價(jià)值1897年，湯姆孫通過(guò)陰極射線(xiàn)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了電子，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)原子結(jié)構(gòu)模型的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。下列關(guān)于湯姆孫“葡萄干布丁”模型的說(shuō)法正確的是（）A.該模型認(rèn)為原子是由帶正電的球體和嵌入其中的帶負(fù)電的電子組成B.該模型能夠解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)現(xiàn)象C.該模型首次提出了原子核的存在D.該模型認(rèn)為電子在原子核外的固定軌道上運(yùn)動(dòng)盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了核式原子模型，下列關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.實(shí)驗(yàn)中大多數(shù)α粒子能夠穿過(guò)金箔，說(shuō)明原子內(nèi)部存在很大的空間B.少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明原子中心有一個(gè)體積很小、質(zhì)量很大的帶正電的原子核C.極少數(shù)α粒子被反彈回來(lái)，說(shuō)明原子核的質(zhì)量遠(yuǎn)大于α粒子的質(zhì)量D.該實(shí)驗(yàn)直接證明了電子在原子核外的分層排布玻爾在盧瑟福核式模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子結(jié)構(gòu)的軌道模型。下列關(guān)于玻爾原子模型的說(shuō)法正確的是（）A.該模型認(rèn)為電子在原子核外的固定軌道上運(yùn)動(dòng)，軌道的能量是量子化的B.該模型能夠解釋所有原子的光譜現(xiàn)象C.該模型認(rèn)為電子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑可以連續(xù)變化D.該模型否定了原子核的存在量子力學(xué)模型是目前被廣泛接受的原子結(jié)構(gòu)模型，下列關(guān)于該模型的說(shuō)法正確的是（）A.該模型認(rèn)為電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用電子云來(lái)描述，電子云表示電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率密度B.該模型認(rèn)為電子在原子核外的運(yùn)動(dòng)有確定的軌道C.該模型無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性D.該模型是由玻爾首先提出的下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型演變過(guò)程的說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A.道爾頓的原子學(xué)說(shuō)為近代化學(xué)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)B.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子是原子結(jié)構(gòu)模型發(fā)展的重要里程碑C.盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)是人類(lèi)第一次觀察到原子核的實(shí)驗(yàn)D.量子力學(xué)模型的提出標(biāo)志著人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)已經(jīng)達(dá)到了終極階段下列科學(xué)家與其提出的原子結(jié)構(gòu)模型或主要貢獻(xiàn)對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤的是（）A.道爾頓——提出原子學(xué)說(shuō)，認(rèn)為原子是不可再分的實(shí)心球體B.湯姆孫——發(fā)現(xiàn)電子，提出“葡萄干布丁”模型C.盧瑟?！岢龊耸皆幽Ｐ?，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子D.玻爾——提出量子力學(xué)模型，解釋氫原子光譜下列現(xiàn)象或?qū)嶒?yàn)事實(shí)能夠支持盧瑟福核式原子模型的是（）A.陰極射線(xiàn)的發(fā)現(xiàn)B.氫原子光譜為線(xiàn)狀光譜C.α粒子散射實(shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)D.電子的發(fā)現(xiàn)下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是（）A.原子的質(zhì)量主要集中在原子核上，原子核的體積很小B.原子中質(zhì)子和中子的數(shù)目一定相等C.原子中電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是固定不變的D.原子的化學(xué)性質(zhì)主要取決于原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)二、填空題（每空2分，共40分）原子結(jié)構(gòu)模型的演變反映了人類(lèi)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的不斷深入。19世紀(jì)初，英國(guó)科學(xué)家________提出了原子學(xué)說(shuō)，認(rèn)為原子是不可再分的實(shí)心球體；19世紀(jì)末，英國(guó)物理學(xué)家________發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了“葡萄干布丁”模型；1911年，英國(guó)物理學(xué)家________通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了核式原子模型；1913年，丹麥物理學(xué)家________在核式模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出了原子結(jié)構(gòu)的軌道模型；20世紀(jì)20年代，科學(xué)家們建立了________模型，該模型認(rèn)為電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用波函數(shù)來(lái)描述。道爾頓原子學(xué)說(shuō)的主要內(nèi)容包括：①物質(zhì)是由________構(gòu)成的；②________是不可再分的最小微粒；③同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都________；④不同元素的原子以簡(jiǎn)單整數(shù)比結(jié)合形成化合物。湯姆孫的“葡萄干布丁”模型認(rèn)為原子是一個(gè)平均分布著________電荷的球體，其中鑲嵌著許多帶________電荷的________，這些________的總電荷量與球體所帶的________電荷量相等，整個(gè)原子呈電中性。盧瑟福的核式原子模型認(rèn)為原子是由________和________構(gòu)成的，________位于原子的中心，體積很小，但集中了原子的幾乎全部質(zhì)量，________在原子核外空間繞核運(yùn)動(dòng)。玻爾的原子結(jié)構(gòu)軌道模型認(rèn)為電子在原子核外的________上運(yùn)動(dòng)，這些________具有確定的能量，稱(chēng)為_(kāi)_______；電子在不同的________之間躍遷時(shí)，會(huì)吸收或放出一定頻率的光，這一觀點(diǎn)成功解釋了氫原子的________現(xiàn)象。量子力學(xué)模型中，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由________、________、________和________四個(gè)量子數(shù)來(lái)描述，其中________決定了電子所處的電子層，________決定了電子所處的能級(jí)，________決定了原子軌道的伸展方向，________決定了電子的自旋方向。三、簡(jiǎn)答題（每題10分，共30分）簡(jiǎn)述盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的主要裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)論。盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)的主要裝置包括α粒子源、金箔、熒光屏和顯微鏡。α粒子源能夠發(fā)射出高速運(yùn)動(dòng)的α粒子，金箔作為靶物質(zhì)，熒光屏用于檢測(cè)α粒子的位置，顯微鏡用于觀察熒光屏上的閃光點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象主要有以下三點(diǎn)：①大多數(shù)α粒子能夠穿過(guò)金箔，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)或只發(fā)生很小角度的偏轉(zhuǎn)；②少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)；③極少數(shù)α粒子被反彈回來(lái)，偏轉(zhuǎn)角度幾乎達(dá)到180°。根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，盧瑟福得出了以下實(shí)驗(yàn)結(jié)論：①原子內(nèi)部存在很大的空間，這是大多數(shù)α粒子能夠穿過(guò)金箔的原因；②原子中心有一個(gè)體積很小、質(zhì)量很大的帶正電的原子核，這是少數(shù)α粒子發(fā)生較大角度偏轉(zhuǎn)和極少數(shù)α粒子被反彈回來(lái)的原因；③原子核所帶的正電荷數(shù)等于核外電子數(shù)，整個(gè)原子呈電中性。比較玻爾原子模型和量子力學(xué)模型的異同點(diǎn)。玻爾原子模型和量子力學(xué)模型的相同點(diǎn)在于：兩者都認(rèn)為原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核位于原子的中心，電子在原子核外空間運(yùn)動(dòng)。兩者的不同點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：①電子運(yùn)動(dòng)軌道：玻爾原子模型認(rèn)為電子在原子核外的固定軌道上運(yùn)動(dòng)，軌道的能量是量子化的；量子力學(xué)模型認(rèn)為電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用電子云來(lái)描述，電子沒(méi)有確定的軌道，電子云表示電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率密度。②能量量子化：玻爾原子模型認(rèn)為電子的能量是量子化的，只能取一系列不連續(xù)的值；量子力學(xué)模型同樣認(rèn)為電子的能量是量子化的，但能量的量子化是通過(guò)求解薛定諤方程得到的，比玻爾模型的能量量子化更加精確和普遍。③解釋現(xiàn)象的范圍：玻爾原子模型只能解釋氫原子和類(lèi)氫原子的光譜現(xiàn)象，對(duì)于多電子原子的光譜現(xiàn)象無(wú)法解釋?zhuān)涣孔恿W(xué)模型能夠解釋各種原子的光譜現(xiàn)象，以及原子的化學(xué)性質(zhì)等。④提出時(shí)間和科學(xué)家：玻爾原子模型是由玻爾在1913年提出的；量子力學(xué)模型是在20世紀(jì)20年代由薛定諤、海森堡等科學(xué)家共同建立的。簡(jiǎn)述原子結(jié)構(gòu)模型演變過(guò)程中，每一種模型的主要特點(diǎn)和局限性。道爾頓原子模型的主要特點(diǎn)是認(rèn)為原子是不可再分的實(shí)心球體，同種元素的原子性質(zhì)和質(zhì)量都相同。其局限性在于無(wú)法解釋原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和化學(xué)變化的本質(zhì)。湯姆孫“葡萄干布丁”模型的主要特點(diǎn)是認(rèn)為原子是一個(gè)平均分布著正電荷的球體，其中鑲嵌著許多帶負(fù)電荷的電子。其局限性在于無(wú)法解釋?duì)亮Ｗ由⑸鋵?shí)驗(yàn)中少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，也沒(méi)有認(rèn)識(shí)到原子核的存在。盧瑟福核式原子模型的主要特點(diǎn)是認(rèn)為原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核位于原子的中心，體積很小，但集中了原子的幾乎全部質(zhì)量，電子在原子核外空間繞核運(yùn)動(dòng)。其局限性在于無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的不連續(xù)性，根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)不斷輻射能量，最終會(huì)落到原子核上，導(dǎo)致原子不穩(wěn)定，這與實(shí)際情況不符。玻爾原子結(jié)構(gòu)軌道模型的主要特點(diǎn)是認(rèn)為電子在原子核外的固定軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道具有確定的能量，電子在不同的軌道之間躍遷時(shí)會(huì)吸收或放出一定頻率的光。其局限性在于只能解釋氫原子和類(lèi)氫原子的光譜現(xiàn)象，對(duì)于多電子原子的光譜現(xiàn)象無(wú)法解釋?zhuān)矝](méi)有完全擺脫經(jīng)典物理的束縛，仍然保留了電子軌道的概念。量子力學(xué)模型的主要特點(diǎn)是認(rèn)為電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用電子云來(lái)描述，電子云表示電子在原子核外空間出現(xiàn)的概率密度，電子的能量是量子化的，由四個(gè)量子數(shù)來(lái)描述電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。其局限性在于量子力學(xué)模型的概念比較抽象，難以用直觀的圖像來(lái)描述，對(duì)于一些復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的解釋還需要進(jìn)一步的發(fā)展和完善。四、計(jì)算題（每題10分，共10分）已知?dú)湓拥幕鶓B(tài)能量為E1=-13.6eV，電子的質(zhì)量為m=9.11×10^-31kg，電荷量為e=1.60×10^-19C，普朗克常量為h=6.63×10^-34J·s，光速為c=3.00×10^8m/s。（1）計(jì)算氫原子中電子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí)，釋放出的光子的能量和波長(zhǎng)。（2）計(jì)算該光子的動(dòng)量大小。（1）氫原子的能量公式為En=E1/n2，其中n為量子數(shù)。電子從n=3的激發(fā)態(tài)躍遷到n=1的基態(tài)時(shí)，釋放出的光子的能量為：ΔE=E3-E1=E1/32-E1=E1(1/9-1)=-13.6eV×(-8/9)=12.09eV將電子伏特轉(zhuǎn)換為焦耳：1eV=1.60×10^-19J，所以ΔE=12.09eV×1.60×10^-19J/eV=1.93×10^-18J光子的能量與波長(zhǎng)的關(guān)系為ΔE=hc/λ，所以波長(zhǎng)λ=hc/ΔE=6.63×10^-34J·s×3.00×10^8m/s/1.93×10^-18J=1.03×10^-7m（2）光子的動(dòng)量大小p=h/λ=6.63×10^-34J·s/1.03×10^-7m=6.44×10^-27kg·m/s五、實(shí)驗(yàn)探究題（共20分）某化學(xué)興趣小組為探究原子結(jié)構(gòu)模型的演變過(guò)程，設(shè)計(jì)了如下系列實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：模擬道爾頓原子學(xué)說(shuō)的實(shí)驗(yàn)取一定質(zhì)量的鐵粉和硫粉，按照物質(zhì)的量之比1:1混合均勻后，在密閉容器中加熱，反應(yīng)結(jié)束后，稱(chēng)量反應(yīng)后固體的質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)二：模擬湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)使用陰極射線(xiàn)管，在陰極和陽(yáng)極之間加上高壓電場(chǎng)，觀察陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況。實(shí)驗(yàn)三：模擬盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)使用α粒子源、金箔、熒光屏和顯微鏡等裝置，觀察α粒子穿過(guò)金箔后的偏轉(zhuǎn)情況。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）實(shí)驗(yàn)一中，反應(yīng)前鐵粉和硫粉的總質(zhì)量與反應(yīng)后固體的質(zhì)量是否相等？為什么？該實(shí)驗(yàn)支持道爾頓原子學(xué)說(shuō)的哪一觀點(diǎn)？（2）實(shí)驗(yàn)二中，陰極射線(xiàn)在電場(chǎng)中會(huì)向哪個(gè)方向偏轉(zhuǎn)？該實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明了什么？（3）實(shí)驗(yàn)三中，如果將金箔換成鋁箔，α粒子的偏轉(zhuǎn)情況會(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么？（1）實(shí)驗(yàn)一中，反應(yīng)前鐵粉和硫粉的總質(zhì)量與反應(yīng)后固體的質(zhì)量相等。因?yàn)楦鶕?jù)質(zhì)量守恒定律，參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和。該實(shí)驗(yàn)支持道爾頓原子學(xué)說(shuō)中“化學(xué)反應(yīng)中原子的種類(lèi)和數(shù)目不發(fā)生改變”的觀