化學科學思達教學─我的翻轉教育實踐(附件)

附件二 1-1 氫原子的構造 POINT 4 波耳氫原子模型 1. 閱讀第12至13頁課文，完成下列觀念填空： (1) 氫原子中的電子，只能在原子核外_______的軌道作圓周運動，軌道從原子核由內向外分別對應1,2,3,4,5…等正整數，稱為_______，以n表示。 (2) 電子在每一軌道上運動時，_______存在，不會釋出電磁波，並具有此軌道特有的能量。不同的軌道，能量不同，電子不連續的能量稱為_______。波耳導出氫原子能階的能量與主量子數n的數學關係_______。n愈大，能階能量愈高，而相鄰能階的能量差愈小。 (3) 氫原子的電子在最低的n＝1能階時，是最穩定的狀態，稱為_______。低能階的電子吸收足夠的能量，躍遷至較高的能階，成為不安定的狀態，稱為_______。 (4) 激發態的電子從高能階回到低能階時，以光的方式釋出能量，就是_______。 (5) 氫原子中電子從較高的 能階回到較低的 能階時，釋出的能量為兩能階的_______。 波耳的理論推導與芮得柏方程式的觀測完全相同。 2. 問題與討論： (1) 波耳立基於拉塞福提出原子的行星模型，為修正其穩定性的缺點，他提出兩個基本假設，試說明之。 (2) 計算E1 、E2 、E3 、E4、E∞的能階，並畫出能階圖，指出各能階間隔是否為等距離？ (3) 電子從n=3→ n=2與n=2→ n=1，能量變化是否相等？ (4) 波耳的理論推導與芮得柏方程式的觀測完全相同，試說明之。 提示： 波耳的理論： 普朗克的理論： 芮得柏的觀測結果： 3. 參考圖1-8，說明氫原子光譜系列與能階關係。 4. 下列有關氫原子光譜與波耳氫原子模型的敘述，何者正確？ (A)氫原子的放射光譜是譜線波長不間斷的連續光譜 (B)只要向心力與離心力相等，氫原子的電子可在任意的軌道做圓周運動 (C)電子的能階狀態改變時，常伴隨吸收或放出光子 (D)電子可以吸收任意波長的光，躍遷到不同之軌道 (E)氫原子的電子由一能階轉移到距原子核較近的能階時，會釋出能量。 5. 根據波耳的氫原子模型，氫原子的電子由n=4能階回到n=2能階時，能階差有多少J？放出的光是巴耳末系第二條譜線，此光波長為多少nm？ 6. 根據波耳的氫原子模型，若氫原子的電子能階由n=4回到n=2時，放出的光為譜線甲。若由n=2回到n=1時，放出的光為譜線乙。則兩條譜線之頻率比甲：乙為 (A)1：4 (B)4：1 (C)1：2 (D)2：1 (E)3：16。 7. 氫原子從較高能階放出光波到n=1能階之光譜線稱為來曼系列，此系列最長之波長為121.5nm，問此系列之最短波長會趨近何值？ (A) (B) (C) (D) 。 第8至10題為進階題： 8. 若氫原子中電子在各軌域的能量為焦耳，假設基態氫原子的游離能為a焦耳，而電子自n=1躍遷至n=2之激發能量為b焦耳，則之比值為下列何者？ (A)0.25 (B)0.75 (C)1.33 (D)4。 9. 氫原子的電子由 的激發態能階回到基態能階（ ），可能放出的光譜線，何者正確？ (A)共有四條譜線 (B)紫外光譜線有四條 (C)可見光譜線有二條 (D)紅外光譜線有一條 10. 附圖為氫原子光譜的紫外光區及可見光區的譜線，試回答下列問題： (1) 來曼線系是哪一區？ (2) 氫原子的電子由n=4降至n=2的譜線是哪一條？ (3) 譜線e與d的頻率比？ (4) 譜線b與d的波長比？ 附件三 十二年國教有效教學、差異化教學等教育理念，經由學思達教學，其實可以很實際的落實在學思達的教學現場中。茲以我和一位期中考成績不到20分的同學，在課堂中的對話為例: 本學期在進行有關「化石燃料之熱值」的問題與討論，當我正在各組間穿梭，並查看同學是否有不知如何開始討論的情形時，突然有一位同學，主動的問我說：「老師，什麼是莫耳燃燒熱？」 我想距離討論結束還有一段時間，就走到他旁邊，回答他說：「莫耳燃燒熱就是1莫耳的燃料（完全）燃燒時所放出的熱啊！」沒想到，他繼續問：「那什麼是熱值呢？」我回答：「熱值就是1克（單位質量）的燃料燃燒時所放出的熱。」他繼續問道：「為什麼有莫耳燃燒熱，又要有熱值呢？」 我知道他的程度，所以並沒有覺得不耐煩，反而覺得很欣慰。因此，很有耐心的陪他繼續聊著。「如果你回家時，覺得很口渴，對你的母親說，媽！可以幫我倒一杯50莫耳的水嗎？請你想想，你的母親會怎麼回答呢？」他說：「他不會理我的，因為我說的她根本聽不懂！」此時我接著問：「如果換成請幫我倒一杯500 CC的水呢？」 學生：「還不錯！」 我：「所以熱值也是一樣的道理啊！當我們對人說，1克的甲烷燃燒可放出13 kcal的熱量，是不是使人更容易領會呢？」 學生：「嗯！老師，那甲烷的莫耳燃燒熱要怎麼換算成熱值啊？」 我：「好！那我問你，甲烷的分子量為16克／莫耳，就是告訴你1莫耳的甲烷有多少克？」 學生：「16克。」 我：「甲烷的莫耳燃燒熱為－208 kcal，就是說多少克的甲烷燃燒可放出208 kcal的熱量呢？」 學生：「16克。」 我：「重點來囉！請注意聽！16克的甲烷燃燒可放出208 kcal的熱量，那麼1克的甲烷燃燒可放出多少熱量？」 學生：「我算一下，是13 kcal嗎？」 我：「對！你是怎麼算出來的？」 學生：「208 ÷ 16啊！」 我：「太好了，你答對了！這樣，其他燃料的熱值你也會算嗎？」 學生：「會！」 我：「加油！趕快把其他的算出來！」 這堂課真是讓我覺得值得再三回味！他不是化學高材生，他的化學期中考成績只有不到20分，但是他沒有逃走，卻願意一直留在學習的行列裡！

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