专题2 第一单元 第1课时 原子核外电子的运动-【高考领航】2023-2024学年高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评（苏教版）

第一单元　原子核外电子的运动 [学业要求解读]　1.能举例说明原子结构模型发展演变的历程。　2.认识基于实验证据建构和优化模型的思路。　3.能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。　4.能举例说明原子核外电子排布的构造原理。　5.能用电子排布式、轨道表示式表征1～36号元素基态原子的核外电子排布。 第1课时　原子核外电子的运动 学习任务一　人类对原子结构的认识 20世纪20年代以来电子绕核运动形成一个带负电荷的云团，对于具有波粒二象性的微观粒子在一个确定时刻其空间坐标与动量不能同时测准，这是德国物理学家海森堡在1926年提出的著名的不确定性原理。 什么叫做电子云？ 人类认识原子结构的历史进程 1．原子核外电子的运动特点 (1)电子的质量很小，带负电荷。 (2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。 (3)电子运动的速度很快，接近光速。 2．电子云图 用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。 3．电子云轮廓图 是指量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。一般是将出现的概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，称为原子轨道。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制： (1)电子云中的小黑点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小黑点密集的地方，表示电子在该处出现的概率大。 (2)离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。 　下列有关氢原子电子云的说法中正确的是(　　) A．小点密度大，电子数目多 B．小点密度大，单位体积内电子出现的机会小 C．电子云图是对电子运动无规律性的描述 D．电子云图反映了电子运动的客观规律 【思路点拨】　电子的运动与宏观物体的运动不同，因为电子的质量很小，运动的空间也很小，而速度却很大。 【解析】　单位体积内小点的数目相对较多，表示电子在该空间单位体积内出现的机会相对较大，A、B项错误；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，C项错误；电子云就是人们采用的描述电子运动规律的形象比喻，电子云图反映了电子的运动规律，D项正确。 【答案】　D 1．图甲和图乙分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是(　　) A．图甲中的每个小黑点表示1个电子 B．图甲中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置 C．图乙表示1s电子只能在球体内出现 D．图乙表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 解析：选D。图甲中每个小黑点并不代表一个电子，而是代表电子出现的概率密度，不是电子在核外所处的位置，故A、B错误；“轨道”是指电子在原子核外空间出现几率较大的区域，故C错误；1s轨道呈球形，有无数对称轴，故D正确。 学习任务二　原子核外电子的运动特征 1928年P.A.M.狄拉克提出电子的相对论波动方程，方程中自然地包括了电子自旋和自旋磁矩。电子自旋是量子效应，不能作经典的理解，如果把电子自旋看成绕轴的旋转，则得出与相对论矛盾的结果。自旋的直接应用包括电子顺磁共振谱(EPR)、巨磁电阻硬盘磁头、自旋场效应晶体管等。 那么，核外电子的运动状态如何描述呢？ 1．电子层 (1)电子层：如图所示，在多电子原子中，核外电子是分层运动的，能量高的电子在离核远的区域里运动，能量低的电子在离核近的区域里运动。这也说明多电子的原子中电子的能量是不同的。能量不同的电子在核外不同的区域内运动，这种不同的区域称为电子层(n)。 (2)电子层的表示方法 电子层(n) 1 2 3 4 5 6 7 …… 符号 K L M N O P Q …… 离核远近 由近到远 能量高低 由低到高 2.原子轨道 (1)类型及形状 ①类型：即同一电子层中含有不同类型的原子轨道，分别用s、p、d、f表示，不同的轨道其形状不相同。 ②形状：s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，d轨道和f轨道较复杂。 (2)原子轨道数目(电子云伸展方向)及表示方法 ①同一类型的原子轨道形状相同，但伸展方向不一定相同。每一种伸展方向代表一个原子轨道。 ②原子轨道表示方法及含有的轨道数 原子轨道符号 ns np nd nf 轨道数目 1 3 5 7 (3)原子轨道的能量比较 ①同一电子层同一类型的不同原子轨道的能量相等。 ②在同一电子层上不同类型原子轨道的能量由低到高的顺序是ns＜np＜nd＜nf。 ③不同电子层上形状相同的原子轨道的能量n值越大，能量越高，如1s<2s<3s<4s。 3．电子自旋 原子核外电子还存在一种称为“自旋”的运动，可以有两种不同的状态，通常用向上箭头“↑”和向下箭头“↓”来表示。 [思考1]　电子云中的每一个小黑点都表示一个电子吗？ 提示：不