2020高中化学 专题二 原子结构与元素的性质 第一单元 第一课时 原子核外电子的运动讲义+测试（含

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第一课时原子核外电子的运动[学习目标]1.知道原子核外电子的能层与原子轨道的分布。2.了解原子核外电子的运动特征，知道电子云和原子轨道。自主学习区对应学生用书P006一、人类对原子结构的认识1.卢瑟福原子结构模型(1)卢瑟福根据□01α粒子的散射实验，提出了原子结构的有核模型。(2)卢瑟福认为原子的质量主要集中于□02原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。(3)卢瑟福被称为“□03原子之父”。2.玻尔原子结构模型(1)玻尔在研究了□04氢原子光谱后，根据□05量子力学的观点，提出了新的原子结构模型。(2)玻尔原子结构模型①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为□06原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。②不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是□07不连续的。③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生□08跃迁。3.电子云(1)概念：用□09小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会的大小所得到的图形叫做电子云图。(2)含义①用小点代表电子在核外空间区域内□10出现的机会，用小点的疏密描述电子在原子核外某一区域出现的机会的□11大小。②运动区域离核近，电子出现的机会□12大；运动区域离核远，电子出现的机会□13小。二、能层与原子轨道1.能层(电子层)(1)能层的含义多电子的原子中电子的□01能量是不同的。人们根据□02电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为原子核外电子处于不同的电子层上。(2)能层的表示-2-习惯上人们用英文字母□03n表示电子层，原子中由内向外的电子层数n依次取□041、2、3、4、5等正整数，对应的电子层符号分别为□05K、L、M、N、O等。(3)各电子层距原子核距离及能量高低关系距离关系：KLMNO……能量关系：KLMNO……2.原子轨道(1)原子轨道的含义原子轨道是量子力学描述□06电子在原子核外空间运动的主要区域。(2)原子轨道的类型和形状轨道的类型不同，轨道的形状也不同。几种轨道的具体情况如下：轨道符号(英文字母)spdf轨道形状□07球形□08纺形状较复杂，在此不予讨论锤形(3)原子轨道的空间伸展方向形状相同的原子轨道在原子核外空间有不同的伸展方向。几类原子轨道的轨道数(空间伸展方向数)的情况如下：轨道类型轨道数目s□091p3(□10px、py、pz)d5f□117(4)原子所处轨道的描述方法为了表明原子核外电子所处的轨道，人们将表示□12电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来表示原子轨道，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。(5)原子轨道的能量高低规律①处于相同电子层的原子轨道能量的高低：nsnpndnf。-3-②形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s…③电子层和形状均相同的原子轨道的能量□13相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。三、电子自旋状态原子核外电子还存在一种称为“□01自旋”的运动。原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用□02向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。1.电子云表示的是电子在原子核外运动轨迹吗？提示：电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。2.不同能层中的相同原子轨道最多所容纳的电子数是否相等？提示：相等。不同能层相同原子轨道中所包含的轨道数是一样的，每个轨道中最多容纳的电子数一样，所以不同能层中的相同原子轨道最多所容纳的电子数是相等的。3.决定电子能量高低的因素有哪些？提示：①能层：原子轨道符号相同时，能层序数越大，电子能量越高。②原子轨道：在同一能层的不同原子轨道中，s、p、d、f轨道的能量依次升高。教师点拨区对应学生用书P007一、能层与原子轨道1.各能层包含的原子轨道数目和最多可容纳的电子数电子层原子轨道类型原子轨道数目最多可容纳电子数11s1222s,2p4833s,3p,3d91844s,4p,4d,4f1632n—n22n22.能层和原子轨道中的三个数量关系(1)能层中的原子轨道类型数＝能层序数。(2)原子轨道最多容纳的电子数＝原子轨道中轨道数目的2倍。s、p、d、f……轨道所包含的轨道数分别为1、3、5、7……，每个原子轨道最多容纳的电子数为其轨道数的2倍。(3)能层最多容纳的电子数＝2n2个(n代表能层序数)。如在第二能层中有s、p两个原子轨道，s轨道中容纳的电子数最多为1×2＝2，p轨道中容纳的电子数最多为3×2＝6，所以第二能层中最多容纳的电子数为2＋6＝8＝2×22，所以每一能层最多容纳的电子数是2n2个。特别提醒-4-(1)即使是同一能层中的电子其能量也有差别，故又分为不同的原子轨道，因此电子所具有的能量由能层和原子轨道共同决定。(2)每一能层只能最多填充2n2个电子，而非电子数一定是2n2。[练习与实践]1.下列说法正确的是(n表示能层序数)()A.各能层含有的原子轨道类型数＝n－1B.各能层的原子轨道都是从s轨道开始至f轨道结束C.不同能层上的s轨道完全相同D.s、p、d、f轨道最多容纳的电子个数依次是2、6、10、14答案D解析A任一能层中，原子轨道类型数＝能层序数×B并不是所有的能层中都有f轨道，如K层只有s轨道，L层有s和p两个原子轨道，M层有s、p、d三个原子轨道×C不同能层上的s轨道都是球形，但半径大小不同×Ds、p、d、f轨道最多容纳的电子数为其轨道数的2倍√2.下列各能层不包含d轨道的是()A.O能层B.P能层C.M能层D.K能层答案D解析多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的原子轨道，K层只有s轨道，L层有s、p轨道，从M层开始出现d轨道。D符合题意。二、电子云与原子轨道1.电子及其运动特点体积小、质量轻、带负电；绕核转、运动快、测不准(某时刻的位置和速度)。2.电子云电子在原子核外空间一定范围内出现，可以想象为一团带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，所以人们形象地把它叫做电子云。电子云密度大的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会多；电子云密度小的地方，表明电子在核外空间单位体积内出现的机会少。即电子云是电子在原子核外运动的概率分布图。3.原子轨道(1)定义-5-常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来，这种电子云轮廓图称为原子轨道。(2)原子轨道的形状(如下图)(3)各原子轨道形状及轨道数①s轨道都是球形的(原子核位于球心)，ns轨道各有1个轨道。②p轨道是纺锤形的，np轨道各有3个轨道(用px、py、pz表示)。③nd轨道各有5个轨道，nf轨道各有7个轨道。注意：对原子核外某电子运动状态的描述，必须说明其所在的电子层、原子轨道的类型、原子轨道的伸展方向和电子的自旋状态。这四个方面缺少任何一个，都不能准确描述电子运动的状态。特别提醒(1)如下图所示，是电子在1s轨道的电子云示意图：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。(2)下图中给出了2s和2p的电子云的轮廓图。[练习与实践]3.下列有关电子云和原子轨道的说法中正确的是()A.原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围，故称电子云B.s轨道呈球形，处于该轨道上的电子只能在球壳内运动C.p轨道呈纺锤形，随着能层的增加，p轨道的轨道数也在增多-6-D.p轨道与s轨道的平均半径都随能层序数的增大而增大答案D解析A电子云表示电子在核外某一区域出现的概率×B原子轨道是电子出现概率约为90%的电子云空间，只是表明电子在这一空间区域内出现的机会大，在此空间区域外出现的机会少×C无论能层序数n如何变化，每个p轨道都有3个轨道且相互垂直×D电子的能量越高，电子在离核越远的区域出现的机会越大，电子云将向更大的空间扩展，原子轨道半径会逐渐增大√4.下列原子轨道中轨道数为5的是()A.s轨道B.p轨道C.d轨道D.f轨道答案C解析s、p、d、f轨道中轨道数分别为1、3、5、7。方法规律电子云图中黑点的意义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。本课小结人类对原子结构的认识卢瑟福原子结构模型玻尔原子结构模型电子云原子核外电子的运动特征能层与原子轨道电子自旋状态学习效果检测对应学生用书P0091.下列叙述正确的是()A.原子轨道就是电子层B.每个能层最多可容纳的电子数是2n2C.同一能层中的不同原子轨道的能量高低相同-7-D.不同能层中的s轨道的能量高低相同答案B解析能层才是电子层；同一能层中的不同原子轨道的能量高低的顺序是EnsEnpEndEnf……；不同能层，原子轨道符号相同，n越大，能量越高，如E1sE2sE3sE4s……。2.下列各能层包含f轨道的是()A.L能层B.N能层C.M能层D.K能层答案B解析多电子原子中，同一能层的电子可分为不同的原子轨道，K层只有s轨道，L层有s、p轨道，M层有s、p、d轨道，从N层开始有f轨道。3.以下原子轨道符号正确的是()A.6sB.2dC.1dD.3f答案A解析原子轨道类型数等于该能层序数：第一能层只有1个原子轨道(1s)，第二能层有2个原子轨道(2s和2p)，第三能层有3个原子轨道(3s、3p、3d)，依次类推。4.关于电子云的下列说法不正确的是()A.s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子是走∞字形B.s轨道都是球形轨道C.轨道不同，电子云的形状也不一样D.电子云图是形象地描述电子在空间单位体积内出现概率大小的图形答案A解析A项不正确，因为电子运动并无固定轨道，应改为：s电子在核外运动，电子云图或概率分布呈球形对称，其剖面图是个圆，而p电子云图或概率分布呈纺锤形，其剖面图是∞形。5.下列叙述中，不属于核外电子的特点的是()A.质量很小B.运动范围很小C.运动速度很快D.有确定的运动轨迹答案D解析核外电子的质量极小，仅为质子质量的11836，约为9.1×10－31kg；电子在直径为10－10m的空间内做高速运动，运动速度接近光速(3×108m·s－1)。但不能准确地测定电子在某一时刻所处的位置及运动速度，也不能描绘出它的运动轨迹。6.如果每个轨道只能容纳2个电子，那么L电子层最多可容纳的电子数为()A.3个B.8个C.9个D.18个答案B-8-解析L电子层中有s轨道和p轨道，s轨道有1个原子轨道，p轨道有3个原子轨道，所以L电子层共有4个原子轨道，每个原子轨道容纳2个电子，所以L电子层最多可容纳8个电子。课时作业对应学生用书P0691.下列关于电子层与原子轨道的说法中不正确的是()A.原子核外的每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2(n为电子层)B.同一原子中，2p、3p、4p轨道的轨道数目依次增多C.s轨道在不同的电子层中所能容纳的最多电子数是相同的D.1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，且自旋方向相反答案B解析np轨道的轨道数目均为3。2.下列原子轨道中最多能容纳电子数为10的是()A.s轨道B.p轨道C.d轨道D.f轨道答案C解析s轨道有1个轨道，最多容纳2个电子；p轨道有3个轨道，最多容纳6个电子；d轨道有5个轨道，最多容纳10个电子；f轨道有7个轨道，最多容纳14个电子。3.某元素原子的核外有三个能层，最外能层有4个电子，该原子核内的质子数为()A.14B.15C.16D.17答案A解析原子核外共有三个电子层，最内层只有1s轨道，可容纳2个电子，第二层有2s、2p两个原子轨道，可容纳1×2＋3×2＝8个电子，最外层有4个电子，所以该原子核外有14个电子，又因在原子中核外电子数等于核内质子数，故选A。4.符号为N的能层最多能容纳的电子数为()A.18B.32C.50