第1章 第1节　原子结构模型-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二化学选择性必修2 同步课堂高效讲义教师用书（鲁科版2019，单选）

第1节　原子结构模型 [素养发展目标]　1．了解有关核外电子运动模型的历史发展过程，认识核外电子的运动特点。　2．知道电子运动的能量状态具有量子化的特征(能量不连续)，电子可以处于不同的能级，在一定条件下会发生激发与跃迁。　3．知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道和电子云模型来描述。 一、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型 1．不同时期的原子结构模型 2．玻尔的原子结构模型 (1)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原子核运动，并且不辐射能量 能量分布 在不同轨道上运动的电子具有不同的能量，而且能量是量子化的。轨道能量依n(量子数)值(1、2、3…)的增大而升高 电子跃迁 对氢原子而言，电子处于n＝1的轨道时能量最低，称为基态，能量高于基态能量的状态称为激发态。电子在能量不同的轨道之间跃迁时，辐射或吸收的能量以光的形式表现出来并被记录下来，就形成了光谱 (2)贡献 ①成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。 ②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。 3．光谱及氢原子光谱 (1)光谱 ①含义：利用原子光谱将物质吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来的谱线。 ②形成原因：电子在不同轨道间跃迁时，会辐射或吸收能量。 (2)氢原子光谱：属于线状光谱。 二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述 1．原子轨道：用来描述原子中的单个电子的空间运动状态的一种形象说法。 学生用书第2页 2．量子力学对电子运动状态的描述 (1)量子数n用来描述电子空间运动时离核远近；n取值1、2、3、4、5、6等，对应的符号(光谱记号)分别为K、L、M、N、O、P等。量子数n就是常说的电子层。 (2)能级用来描述同一电子层内不同能量的电子的空间运动状态，用s、p、d、f等表示；一个电子层内能级数x与电子层相应量子数n的关系是n＝x，用s、p、d、f等表示。 (3)原子轨道用来描述同一电子层、同一能级内不同空间运动状态的电子；量子数为n的电子层内轨道数是 n2个。 (4)用“↑”和“↓”表示电子“自旋”运动状态。 3．原子轨道的图形描述 原子轨道在量子力学中用波函数来表示，并可以将其以图形的方式在直角坐标系中呈现出来。s轨道图形为球形，具有球对称性；p轨道图形为哑铃形(3个p轨道互相垂直)，相对x、y、z轴具有轴对称性，可表示为px、py、pz。 4．电子在核外的空间分布 (1)电子运动特点：电子质量非常小、运行速度极快且运动空间极小；人们不可能同时准确测定电子等微观粒子的位置和速度。 (2)电子云图：对波函数进行数学处理后，用单位体积内小点的疏密程度来表示电子在原子核外某处单位体积内出现概率的大小，这样的图形叫电子云图。 1．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有多条谱线 D　[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有多条谱线，玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助量子力学加以解释。] 2．下列说法正确的是(　　) A．同一原子中，1s、2s、3s电子的能量逐渐增大 B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 C．能量高的电子在离核近的区域运动，能量低的电子在离核远的区域运动 D．各电子层含有的原子轨道数为2n2(n为电子层序数) A　[同一能级，能层越大，能级上电子的能量越大，故A正确；同一原子中，各p能级的轨道数相等，都为3，故B错误；能量高的电子在离核远的区域运动，能量低的电子在离核近的区域运动，故C错误；电子层为n的状态，含有n2个原子轨道，D错误。] 探究一　电子层　能级　原子轨道 1．Na原子核外有多少个电子？有多少种运动状态？原子核外电子的运动状态决定因素有哪些？ 提示：11；11；电子层、能级、原子轨道、自旋运动状态共同决定了原子核外电子运动状态，即一个原子中不存在运动状态完全相同的电子。 2．如何比较两个原子轨道能量的高低？ 提示：①原子轨道的能量取决于电子层和能级，若两者相同则能量相等，如npx＝npy＝npz。 ②相同电子层不同能级的原子轨道能量的高低： ns<np<nd<nf。 ③不同电子层相同能级的原子轨道能量的高低： 1s<2s<3s<4s。 学生用书第3页 1．电子层序数(n)、能级数、原子轨道数的关系 n(电子层) 能级 原子轨道 取值 符号 符号 符号 数目 合计 1 K s 1s 1 1 2 L s 2s 1 4 p 2p 3 3 M s 3s 1 9