2019-2020学年高中化学 第一章 原子结构 第1节 原子结构模型课件 鲁科版选修3

1．了解氢原子光谱的特点和玻尔原子结构模型的基本观点及其对原子结构理论的贡献。2．会描述核外电子的运动状态。3．了解原子轨道和电子云的含义。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一氢原子光谱和玻尔的原子结构模型1．原子结构的发展历程在道尔顿原子学说的基础上，原子结构模型先后经历了道尔顿的实心球原子模型→汤姆逊的“”模型→卢瑟福的模型→玻尔的的原子结构模型→模型。2．氢原子光谱氢原子的光谱是由具有、的谱线组成的光谱。葡萄干布丁核式核外电子分层排布量子力学特定波长彼此分立线状3．玻尔原子结构模型的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运动，并且不辐射能量能量分布在不同轨道上运动的电子具有的能量，而且能量是的。轨道能量依n值(1,2,3，…)的增大而，n称为量子数电子跃迁对氢原子而言，电子处在n＝1的轨道时能量最低，这种状态称为；能量高于基态的状态称为。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，或的能量以的形式表现出来并被记录下来，就形成了原子核不同量子化升高基态激发态辐射吸收光光谱[自我诊断]玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型阐明了什么重要问题？提示：玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型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。知识点二量子力学对原子核外电子运动状态的描述1．原子轨道电子层(n)通常用n描述电子离核的远近，习惯上称为电子层。n的取值为正整数，对应符号为等。n越大，电子离核的平均距离越，能量越能级同一电子层中，具有不同能量的电子称为能级，分别用等表示。电子层数等于该电子层中所包含的能级数原子轨道原子轨道用来描述单个电子的，电子层数为n时，该层中所含原子轨道的数目为自旋运动状态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1,2,3,4,5,6…K，L，M，N，O，P远高s、p、d、f空间运动状态n2↑↓2.原子轨道的图形描述对象描述原子中单个电子的方法用标注意义表示原子轨道的空间分布s轨道，p轨道对称3.电子云(1)定义：描述电子在原子核外单位体积内出现的图形。(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单位体积内出现的大小。空间运动状态直角坐标系空间分布球形分别相对于x、y、z轴概率大小概率[自我诊断]下列电子层中，有f能级的是()A．KB．LC．MD．N解析：各电子层的电子层数等于该电子层中所包含的能级数。K、L、M、N层的能级分别为s，s、p，s、p、d，s、p、d、f。答案：D要点量子力学对原子核外电子运动状态的描述1．电子层和能级的关系(1)原子核外电子是分层排布的，根据电子能量的差异和距核远近依次用符号K、L、M、N、O、P、Q……表示。(2)多电子原子中，同一电子层的电子能量可能不同，还可以分成不同能级，分别用符号s、p、d、f……表示。2．电子层和能级的能量关系原子轨道能量关系相同电子层上原子轨道ns＜np＜nd＜nf形状相同的原子轨道1s＜2s＜3s＜4s……电子层和形状相同的原子轨道2px＝2py＝2pz3.原子轨道(1)原子轨道是核外电子运动的空间区域，有一定形状。s电子的原子轨道为球形，p电子的原子轨道为哑铃形。电子层数不同的s电子的原子轨道形状相同。电子云半径的大小关系为1s＜2s＜3s……。(2)同一能级又可能包含几个空间取向不同的原子轨道，s能级中有1个原子轨道；p能级中有3个能量相同的原子轨道，分别记作npx、npy、npz；d能级中有5个能量相同的原子轨道。4．n所对应的能级和原子轨道的关系能级原子轨道量子数n符号能级数目能级种类原子轨道符号原子轨道数原子轨道总数n＝1K1s1s11s2s1n＝2L2p2p34s3s1p3p3n＝3M3d3d59…………………nnn2[典例]下列有关认识正确的是()A．各能级的原子轨道数按s、p、d、f顺序依次为1、3、5、7B．各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束C．各电子层含有的能级数为n－1D．同一能级的不同原子轨道的能量是不同的[解析]各电子层的能级数等于其所处的电子层数，即当n＝1时，它只有一个s能级，当n＝2时，它有两个能级：s能级和p能级，所以B、C均错误；同一能级的不同原子轨道只是空间分布特点不同，没有外磁场时，能量是相同的，D错误。[答案]A(1)量子数n对应的是电子层，所包含的能级数与n相等，原子轨道数等于n2。(2)量子数n和能级(s、p、d、f……)决定原子核外电子的能量高低。(3)电子云只是运用统计学的方法形象地描述核外电子运动的一种图形，并不是表示核外电子运动状态的真实图像。小点不仅不代表1个电子，也不代表电子在某一时刻在此一定出现过。下列说法正确的是()A．因为p轨道是“8”字形的，所以p电子走“8”字形B．主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f4个轨道C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有1个原子轨道D．原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的解析：A项p轨道是哑铃形，是说电子出现频率高的“空间区域”的形状；B项主量子数为3时，共有9个轨道；C项氢原子中有1个轨道有电子，其他属于空轨道。答案：D[随堂训练]1．下列各电子层不包含p能级的是()A．N电子层B．K电子层C．L电子层D．M电子层解析：在一个电子层中，能级数与主量子数n相同，n为多少，就有多少个不同的能级，因此K电子层只有1个s能级，不含p能级。答案：B2．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，而且还推广到了其他原子光谱D．原子中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解析：A项，氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱；C项，玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对多电子原子光谱的解释却遇到了困难；D项，原子中电子运动没有确定半径的原子轨道，原子轨道是电子运动出现的“区域”。答案：B3．科学家对原子结构认识的先后顺序正确的是()①道尔顿原子学说②汤姆逊“葡萄干布丁”模型③卢瑟福核式模型④电子分层排布模型A．①③②④B．④①②③C．①②③④D．④②③①解析：①1803年英国化学家道尔顿建立了原子学说；②1903年汤姆逊提出了“葡萄干布丁”原子结构模型；③1911年卢瑟福提出了原子结构的核式模型；④1913年玻尔建立了核外电子分层排布的原子结构模型。故选C。答案：C4．3px所代表的含义是()A．px轨道上有3个电子B．第三电子层px轨道有3个伸展方向C．px电子云有3个伸展方向D．第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道解析：n、l、m共同确定原子核外电子的空间运动状态。3px中，3表示第三电子层，p原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z轴三个方向，px表示沿x轴方向伸展的p轨道。答案：D5．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解析：为了形象地表示电子在原子核外空间的分布状况，人们常用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小。点密集的地方，表示电子在单位体积内出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在单位体积内出现的概率小，这就是电子云。1s电子云界面以外，电子出现的概率不为零，只是出现的概率很小。答案：A6．在下列能级中，所含原子轨道数最多的是()A．7sB．3dC．5fD．6p解析：不同能级中所含原子轨道的数目与电子层无关，7s、3d、5f、6p能级中分别含有1、5、7、3个原子轨道。答案：C7．量子力学原子结构模型中的原子轨道是描述核外电子空间运动状态的。下列关于原子轨道的叙述，正确的是()A．原子轨道就是原子核外电子运动的轨道，这与宏观物体运动轨道的含义相同B．第n电子层上共有n个原子轨道C．任意电子层上的p能级都有3个伸展方向相互垂直的原子轨道D．同一能级的不同原子轨道的能量是不同的解析：原子轨道与宏观物体的运动轨道完全不同，它是指电子出现的主要区域，而不是电子运动的实际轨道，A项错误；第n电子层上共有n个能级，n2个原子轨道，B项错误；任意电子层上的p能级都有沿x、y、z轴伸展的相互垂直的3个原子轨道，C项正确；电子能量只与电子层和电子云形状有关，与原子轨道的伸展方向和电子的自旋状态无关。同一能级的不同原子轨道能量相同，D项错误。答案：C8．玻尔理论不能解释()A．氢原子光谱为线状光谱B．在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不辐射能量C．氢原子的可见光区谱线D．在有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线解析：玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，在有外加磁场时氢原子光谱增加多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助于量子力学加以解释。答案：D