专题2 第1单元 第1课时 原子核外电子的运动特征-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修2创新导学案教用word（苏教版2019）

化学　选择性必修2[SJ] 第一单元　原子核外电子的运动 第一课时　原子核外电子的运动特征 1.能举例说明原子结构模型发展演变的历程，基于实验证据建构和优化模型。2.能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 一　人类对原子结构的认识 1．人类对原子结构认识的演变 (1)19世纪，英国科学家道尔顿提出了近代原子论，认为原子有质量，不可分割，但该理论无法解释很多事实。 (2)19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了电子，提出电子普遍存在于原子中。 (3)1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验，修正了汤姆生的“葡萄干面包式”原子结构模型，提出了原子结构的有核模型。卢瑟福认为原子的质量主要集中于原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。 (4)1913年，丹麦物理学家玻尔研究了氢原子的光谱后，根据量子力学的观点，提出了新的原子结构模型：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不连续的。③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 2．原子核外电子运动状态的描述——电子云 (1)电子云：用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形。 (2)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。 二　原子核外电子的运动特征 1．电子层 (1)划分标准：根据电子能量差异和主要运动区域的不同。 (2)表示方示：习惯上人们用英文字母n表示电子层，原子中由内向外的电子层数n可依次取1、2、3、4、5等正整数，对应的电子层符号分别为K、L、M、N、O等。 2．原子轨道 (1)原子轨道是量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。 (2)原子轨道的形状和数目 原子轨道符号 s p d f 原子轨道形状 球形 纺锤形 形状较复杂，在此不予讨论 原子轨道数目 1 3(px、py、pz) 5 7 (3)原子轨道的表示方法 为了表明原子核外电子所处的轨道，人们将表示电子层的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。 (4)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：ns<np<nd<nf。 ②形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s<4s…… ③电子层和形状均相同的原子轨道的能量相等，如2px、2py、2pz轨道的能量相等。 3．电子自旋状态 原子核外电子的自旋可以有两种不同的状态，通常人们用向上的箭头“↑”和向下的箭头“↓”来表示这两种不同的自旋状态。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)汤姆生运用α粒子散射实验得出“葡萄干面包式”原子结构模型。(　　) (2)电子层序数越大，该电子层的能量越高。(　　) (3)2s的电子云比1s的电子云大，说明2s的电子云中电子数目比1s多。(　　) (4)同一原子中2p轨道比3p轨道的轨道数目多。(　　) (5)2p轨道和3p轨道的形状相同，能量也相同。(　　) (6)p、d、f轨道分别有3、5、7个伸展方向。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 2．以下原子轨道符号正确的是(　　) A．6s B．2d C．1d D．3f 答案：A 3．下列原子结构模型的排序符合历史发展顺序的是(　　) ①实心球模型　②行星式模型　③葡萄干面包式模型　④电子云模型 A．①③②④ B．①②③④ C．①④③② D．①③④② 答案：A 4．关于“电子云”的描述中，正确的是(　　) A．黑点的多少表示电子个数的多少 B．一个小黑点代表电子在此出现过一次 C．电子云是带负电的云雾 D．小黑点的疏密表示电子在核外空间出现的机会大小 答案：D 5．在同一个原子中，M电子层上的电子与Q电子层上的电子的能量(　　) A．前者大于后者 B．后者大于前者 C．前者等于后者 D．无法确定 答案：B 6．在对电子运动状态的描述中，确定一个“轨道”的方面包括(　　) ①电子层　②轨道类型　③电子云的伸展方向　④电子的自旋状态 A．①②③④ B．①②③ C．①② D．③④ 答案：B 知识点一　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 (1)电子云中的小黑点并不代表一个电子也不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空间出现的机会大小。小黑点稀疏的地方，表示电子在该区域内出现的机会小；小黑点密集的地方，表示电子在该区域内出现的机会大。 (2)离核越近，电子出现的机会越大，小黑点越密集。 [注意]　电子云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。 3．原子轨道 (1)定义 常把电子在核外出现的概率为90%的空间圈出来，这种电子云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： (2)原子轨道的形状(如下图) ①电子层数越大，相同形状的原子轨道的半径就越大。 ②原子轨道的空间伸展方向决定该轨道类型的个数。 1．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，随着电子层的增加，p轨道的轨道数也在增多 D．p轨道与s轨道的平均半径都随电子层序数的增大而增大 答案：D 2．下列有关原子轨道的描述，正确的是(　　) A．从空间结构看，2s轨道比1s轨道大，其空间包含了1s轨道 B．p能级的能量一定比s能级的能量高 C．2p、3p、4p能级的轨道数依次增多 D．2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量不相等 答案：A 解析：同一电子层p能级的能量一定比s能级的能量高，不同电子层s能级的能量可能高于p能级，如4s>3p，B错误；2p、3p、4p能级的轨道数相同，C错误；2px、2py、2pz轨道相互垂直，且能量相等，D错误。 知识点二　电子层与原子轨道 1．描述核外电子运动状态的参数 2．电子层序数与原子轨道数、可容纳电子数目的关系 电子层 1 2 3 4 n 原子轨道类型 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f － 轨道数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 n2 4 9 16 可容纳的电子数目 2 8 18 32 2n2 [说明]　(1)所有电子层都有s轨道，但不一定有p、d、f轨道。 (2)每一个原子轨道最多容纳2个电子。 (3)不同电子层符号相同的原子轨道最多所能容纳的电子数相同，s、p、d、f轨道的轨道数目分别为1、3、5、7，其最多可容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。 (4)某电子层的轨道类型数＝电子层序数(n)。 (5)某电子层的轨道数＝电子层序数的平方(n2)。 3．已知电子层序数用n表示，下列有关说法正确的是(　　) A．各电子层含有的能级数为n－1 B．各电子层含有的电子数为2n2 C．各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束 D．各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 答案：D 解析：每一电子层含有的能级数与其电子层序数n相等，故A错误；各电子层中最多可容纳的电子数是2n2，故B错误；各电子层的能级都是从s能级开始，但并不都是至f能级结束，故C错误。 4．下列关于电子层与原子轨道的说法中正确的是(　　) A．不同的电子层中的s轨道的能量相同 B．每一个电子层最多可容纳的电子数为n2 C．每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数与原子轨道数目相等 D．电子层中所含有的原子轨道类型数等于该电子层序数 答案：D 解析：A项，不同电子层中的s轨道的能量不同，电子层序数越大，能量越高；B项，每一个电子层最多可容纳的电子数为2n2；C项，每种类型的原子轨道里最多容纳的电子个数是原子轨道数目的2倍。 课时作业 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 难度 ★ ★ ★★ ★ ★ ★ ★ ★★ ★★ ★★ 对点 原子轨道的表示方式与含义 原子轨道最多可容纳的电子数 原子核外电子的运动 电子层与原子轨道 原子轨道 原子轨道 原子轨道 原子轨道 电子云与原子轨道 电子云与原子轨道 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 19 难度 ★ ★ ★ ★★ ★★★ ★ ★ ★ ★ 对点 核外电子运动状态的描述 电子层与原子轨道 玻尔原子结构模型 电子云与原子轨道 核外电子运动状态的描述 原子核外电子运动特征的综合考查 电子层与原子轨道 电子云与原子轨道 电子层与原子轨道 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．符号3px所代表的含义是(　　) A．px轨道上有3个电子 B．第3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3电子层沿x轴方向伸展的p轨道 答案：D 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 3．原子核外电子属于微观粒子范畴，它们的运动规律与宏观物体不同。下列有关说法错误的是(　　) A．原子核外每个电子运动状态都不同 B．离核越远的电子，能量越低 C．用电子云描述电子在原子核外空间出现的机会大小所得到的图形 D．电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道 答案：B 解析：电子能量越低，离核越近，电子能量越高，离核越远，B错误。 4．下列叙述正确的是(　　) A．原子轨道就是电子层 B．每个电子层最多可容纳的电子数是2n2 C．同一电子层中的不同原子轨道的能量相等 D．不同电子层中的s轨道的能量相等 答案：B 5．对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法中正确的是(　　) A．电子云形状不同 B．原子轨道的对称类型不同 C．电子的能量不同 D．电子云空间伸展方向不同 答案：D 解析：2px、2py、2pz所表示的是同一电子层中形状相同的原子轨道，其能量相同。2px、2py、2pz的电子云，原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形，但在空间伸展方向上不同。 6．下列电子层中有9个原子轨道的是(　　) A．K B．L C．M D．N 答案：C 解析：K层只有s能级，只有1个原子轨道；L层有s、p能级，含有4个原子轨道；M层有s、p、d能级，含有9个原子轨道；N层有s、p、d、f能级，含有16个原子轨道。 7．符号“2px”没有给出的信息是(　　) A．电子层 B．能级 C．轨道在直角坐标系里的伸展方向 D．电子的数目 答案：D 解析：2px中“2”表示第二能层，“px”表示沿x轴方向伸展的p轨道，没有表示出电子的数目。 8．下列说法正确的是(n代表电子层序数)(　　) A．L电子层不包含d能级 B．s电子绕核旋转，其轨道为一个圆，而p电子是走“∞”形 C．当n＝2时，该电子层不一定有四个原子轨道 D．当n＝3时，该电子层有3s、3p、3d、3f四个原子轨道 答案：A 解析：L电子层只包含s、p能级，A正确；核外电子的运动无固定轨迹，B错误；n＝2时，该电子层一定有四个原子轨道，C错误；n＝3时，该电子层有3s、3p、3d能级，共9个原子轨道，没有3f能级，D错误。 9．下列说法中正确的是(　　) A．1s电子云轮廓图呈圆形，处在该轨道上的电子绕原子核做圆周运动 B．电子云图中的小点密度大，说明该原子核外空间电子数目多 C．ns能级的原子轨道的电子云轮廓图如图所示 D．3d6表示3d能级有6个原子轨道 答案：C 解析：1s电子云轮廓图呈球形，表示1s电子在核外空间出现的机会分布呈球形，而不是电子绕原子核做圆周运动，A错误；小点密度的大小表示电子在核外空间出现的机会大小，B错误；d能级有5个原子轨道，3d6表示3d能级有6个电子，D错误。 10．图a和图b分别是1s电子的电子云图和电子云轮廓图。下列有关说法正确的是(　　) A．图a中的每个小黑点表示1个电子 B．图b表示1s电子只能在球体内出现 C．图b表明1s轨道呈球形，有无数对称轴 D．图a中的小黑点表示某一时刻电子在核外所处的位置 答案：C 解析：原子轨道只描述了电子在核外出现概率为90%的空间，B错误；电子云中的小黑点只表示电子在此出现的机会大小，而不表示一个电子，A、D错误。 11．下列有关核外电子运动状态的说法正确的是(　　) A．电子自旋就是电子围绕轴“自转” B．原子轨道可用来描述核外电子的运动状态 C．第2电子层有自旋相反的两个轨道 D．原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹 答案：B 解析：电子的自旋表示处于同一原子轨道上电子的量子化运动，自旋不是“自转”，A错误；原子轨道可用来描述核外电子的运动状态，而不是运动轨迹，B正确，D错误；第2电子层有四个轨道，分别为2s、2px、2py、2pz，C错误。 12．下列有关电子层和原子轨道的叙述正确的是(　　) A．M电子层有s、p共2个轨道，最多能容纳8个电子 B．3d轨道最多容纳5个电子，3f轨道最多容纳7个电子 C．无论哪一电子层的s轨道最多容纳的电子数均为2 D．任一电子层都有s、p轨道，但不一定有d轨道 答案：C 解析：A项，M电子层有s、p、d共3种不同类型的原子轨道，最多能容纳18个电子；B项，3d轨道最多容纳10个电子，从N电子层开始有f轨道，最多容纳14个电子，不存在3f轨道；D项，K电子层只有s轨道，没有p轨道。 13．为揭示原子光谱是线状光谱这一事实，玻尔提出了核外电子分层排布的原子结构模型。下列说法不符合这一理论的是(　　) A．在不同轨道上运动的电子具有不同的能量 B．电子在具有确定半径的轨道上运动时，不辐射能量 C．电子跃迁时，会吸收或辐射特定的能量 D．钠原子的原子光谱中存在靠得很近的两条黄色谱线 答案：D 解析：玻尔原子结构模型存在局限性，其无法解释多电子原子的光谱，量子力学理论才能解释D项说法。 14．如图是2pz轨道的示意图，则下列说法不正确的是(　　) A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布关于z轴对称 B．点密集的地方表明电子在单位体积内出现的概率大 C．电子先沿z轴正半轴运动，然后再沿负半轴运动 D．2pz轨道呈纺锤形 答案：C 解析：电子云是描述电子在空间单位体积内出现的机会大小的图形，它并不是电子运动的实际轨迹，C错误。 15．下列对核外电子运动状态的描述正确的是(　　) A．电子的运动与行星的运动相似，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转 B．电子层数为3时，有3s、3p、3d、3f四个轨道 C．氢原子中只有一个电子，故氢原子只有一个轨道 D．在同一轨道上运动的电子，其运动状态肯定不同 答案：D 解析：A项，质量很小的电子在做高速运动时，其运动规律跟普通物体不同，电子没有确定的运动轨道；B项，第3电子层只有3s、3p、3d三种轨道，而3s轨道有1个轨道、3p轨道有3个轨道、3d轨道有5个轨道，故第3电子层有9个轨道；C项，氢原子中只有1个电子，在1s轨道，但还存在其他空轨道；D项，电子的运动状态与电子层、原子轨道和自旋状态有关，在同一原子内部没有两个电子的运动状态完全相同。 16．下列表述不正确的是(　　) A．多电子原子中，原子轨道能量：E(3s)<E(3p)<E(3d) B．第4周期有18种元素，因此第4电子层最多容纳18个电子 C．不同元素原子的1s轨道能量不同 D．基态Cl原子中，存在17个运动状态不同的电子 答案：B 二、非选择题 17．请回答下列与电子层(电子层序数为n)或原子轨道有关的问题： (1)原子核外电子的每个电子层最多容纳的电子个数为________。 (2)不同的电子层，原子轨道数________，但原子轨道类型数________电子层序数，如K层有1种原子轨道：1s；L层有________种原子轨道：2s和2p；M层有3种原子轨道：________________。 (3)不同电子层的相同原子轨道中最多能容纳的电子数相等，如s、p、d、f最多能容纳的电子个数分别为______________。 答案：(1)2n2　(2)不同　等于　2　3s、3p、3d (3)2、6、10、14 18．下图是s轨道、p轨道的原子轨道示意图，试回答下列问题： (1)s轨道呈________形，每个s轨道有________个原子轨道；p轨道呈________形，每个p轨道有________个原子轨道。 (2)s轨道、p轨道的能量与____________有关，____________越大，原子轨道的能量越大。 答案：(1)球　1　纺锤　3　(2)电子层序数　电子层序数 19．按要求填空： (1)基态Si原子中，电子占据的能量最高的电子层符号为________，该电子层具有的原子轨道数为________，电子数为________。 (2)基态N原子中，核外电子占据________个电子层，________个原子轨道，共有________种运动状态；占据能量最高的原子轨道的电子的电子云轮廓图形状为________。 (3)对于排布在2s轨道上的电子，不能确定的是________(填字母)。 a．电子所在的电子层 b．电子的自旋方向 c．电子云的形状 答案：(1)M　9　4　(2)2　5　7　纺锤形　(3)b 12 学科网（北京）股份有限公司 $$