专题2 第一单元 第1课时 人类对原子结构的认识 原子核外电子的运动特征-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（苏教版）

优化探究 专题2　原子结构与元素性质 第一单元　原子核外电子的运动 第1课时　人类对原子结构的认识　原子核外电子的运动特征 [课程标准要求]　1.能举例说明原子结构模型发展演变的历程。2.理解“电子云”的概念,能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。 任务一　人类对原子结构的认识 任务二　原子核外电子的运动特征 课时作业　巩固提升 任务一　人类对原子结构的认识 1.人类对原子结构的认识演变 (1)道尔顿原子模型(19世纪初):原子是组成物质的基本的粒子,它们是坚实的实心球,在化学变化中不可再分割。 (2)汤姆生原子模型(19世纪末):原子是一个平均分布着正电荷的粒子,其中镶嵌着许多电子,中和了正电荷,从而形成了中性原子。 (3)卢瑟福原子模型(1911年):在原子的中心有一个带正电荷的核,它的质量几乎等于原子的全部质量,电子在它的周围做高速运动。 (4)玻尔原子模型(1913年):电子在原子核外空间的一定轨道上运动。 ①该理论认为 a.原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动,这些轨道称为　　　　　。核外电子在　　　　　上运动时,既不　　　　　,也不　　　　　。  b.不同的原子轨道具有不同的能量,原子轨道的能量变化是　　　　。  c.原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 ②玻尔原子结构模型的局限性:该模型无法解释氢原子线状光谱的精细结构,更无法解释多电子原子的光谱。 原子轨道　 原子轨道　 放出能量　 吸收能量 不连续的 2.原子核外电子的运动特点 (1)电子的体积和质量　　　　,带　　电荷。  (2)相对于原子和电子的体积而言,电子运动的空间　　　。  (3)电子运动的速度　　　,接近光速。  非常小 负 很大 很快 3.电子云:用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的　　　　　所得到的图形。  4.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 　　　　。原子轨道的形状是将这个能级上的电子在核外出现概率P=90%的空间圈出来所得的电子云轮廓图。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制:  机会大小 主要区域 (1)道尔顿的近代原子论是基于实验证据建构和优化模型提出的。 (　　) (2)玻尔认为,原子轨道的能量变化是不连续的,即量子化的。 (　　) (3)在电子云图中,1个小点代表一个电子。(　　) × √　 × 1.图a和图b分别是氢原子的电子云示意图和原子轨道图。下列有关说法正确的是(　　) A.图a中的每个小点表示1个电子 B.图b表示电子只能在球体内出现 C.图b表明氢原子的轨道呈球形, 有无数条对称轴 D.图a中的小点表示某一时刻电子在核外所处的位置 C 原子轨道只描述了电子出现概率约为90%的空间,B错误;电子云图中的小点只表示电子在核外空间区域出现的机会,而不表示一个电子,A、D错误。 2.下列说法正确的是(　　) A.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹 B.“量子化”就是不连续的意思,微观粒子运动均有此特点 C.玻尔理论不但成功解释了氢原子光谱,而且还能推广到其他原子光谱 D.通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动 B A项,电子云表示电子在原子核外空间出现的机会大小,不是表示电子在原子核外运动的轨迹;C项,玻尔理论成功地解释了氢原子光谱,但对解释多电子原子的光谱却遇到困难。 任务二　原子核外电子的运动特征 1.电子层 根据电子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。 电子层n 1 2 3 4 5 6 7 符号 K L M N O P Q 特点 离核由　　到　　,能量由　　到　　  近　 远　 低 高 2.原子轨道与能级 (1)概念 电子在原子核外的一个　　　　　状态称为一个原子轨道。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。  处于同一电子层的原子核外电子,可以在　　　　　的原子轨道上运动,其　　　也不相同,故可将同一电子层进一步划分为不同的　　　。  空间运动　 不同类型　 能量　 能级 (2)原子轨道 ①类型 原子轨道的伸展方向　　　原子轨道数。  原子轨道 形状 伸展 方向数 轨道数 可容纳的 电子数 s 　　  　  　  　  p 　　  　  　  　  d - 5 5 10 f - 7 7 14 球形 1　 1　 2 纺锤形　 3 3　　 等于 6　　 ②表示方法:原子轨道用　　　　　　　　　和_____________________ 　　　　　　　结合起来表示,如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。  表示电子层的n 表示原子轨道形状的 s、p、d、f ③各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数 电子层 1 2 3 4 n 原子轨道 类型 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f   原子轨 道数目 ___ 1 ___ 1 3 __ 1 3 5 __ __ ___ ____ ____ 可容纳的 电子数 __ ____ ____ ____ __ 1　 3　 5　 7　 4　 9　 16 2　 8　 18　 32　 n2 2n2 ④原子轨道能量高低(在横线上填“>”“<”或“=”) 处于相同电子层的原子轨道 ns　np　nd　nf  形状相同的原子轨道 2p　3p　4p  电子层和形状均相同的原子轨道 2px　2py　2pz  <　 < < <　 < = = 3.电子自旋 原子核外电子有　　种不同的自旋状态,通常用“↑”和“↓”表示。   2 (1)2px、2py、2pz轨道相互垂直,但能量相等。 (　　) (2)2p、3p、4p轨道的轨道数依次增多。 (　　) (3)2p轨道和3p轨道的形状相同,能量也相同。 (　　) √ × × 1.应该从哪几个方面描述原子核外电子运动状态?在同一个原子中是否存在运动状态相同的电子? 提示:原子核外电子的运动状态包括电子层、原子轨道的形状、原子轨道的伸展方向和电子的自旋状态4个方面。同一个原子中,不存在运动状态相同的电子。 2.不同电子层中的s轨道和p轨道电子云轮廓图分别相同吗? 能量分别相同吗? 提示:电子云轮廓形状相同(s轨道均为球形,p轨道均为纺锤形),大小不同。如: 能量不同(电子层序数越大,能量越高)。 1.某电子层的轨道类型数=电子层序数(n)。 2.某电子层的轨道数=电子层序数的平方(n2)。 3.s、p、d、f轨道的轨道数目分别为1、3、5、7。 4.每一个原子轨道最多容纳2个电子。 5.每一个电子层最多容纳的电子数为2n2(n为电子层序数)。 6. 1.下列能级表示正确(实际存在的)且最多可容纳的电子数按照从少到多的顺序排列的是(　　) A.1s、2p、3d　　　　　　　 B.1s、2s、3s C.2s、2p、2d D.3p、3d、3f A 不同电子层的相同类型的能级,最多可容纳的电子数相同,故B错误;从M层开始有d能级,即有3d,不存在2d,故C错误;同理从N层开始有f能级,即有4f,不存在3f,故D错误。 2.下列说法正确的是(　　) A.s轨道呈圆形 B.科学家们采用统计的方法来描述电子在原子核外某一区域出现的机会 C.电子云中小黑点的密度表示了电子的多少 D.f轨道有5个伸展方向 B s轨道为球形,A项错误;电子云的小黑点不是真正的电子,而是电子在核外空间区域出现的机会,C项错误;f轨道有7个伸展方向,D项错误。 课时作业　巩固提升 2 3 4 5 6 7 8 1 [对点训练] 题组一　人类对原子结构的认识及电子云 1.如图是2pz电子的电子云图,判断下列说法不正确的是(　　) A.2pz轨道上的电子在空间出现的机会分布是z轴对称 B.点密集的地方表明电子出现的机会多 C.电子先沿z轴正半轴运动,然后在负半轴运动 D.电子云图中的小点代表电子出现的机会 9 10 C 11 12 13 14 电子云是用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现机会大小的图形,它并不是电子运动的实际轨迹(或轨道),故C错。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2.人们把电子云轮廓图称为原子轨道,下列有关说法错误的是(　　) A.s电子的原子轨道都是球形的,2s电子比1s电子能量高且电子云比1s更扩散 B.p电子的原子轨道都是纺锤形的,每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,能量相同 C.所有p轨道的形状相同,大小相等 D.处于同一原子轨道的电子,自旋状态有两种 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 不同电子层(n)上的p轨道形状相同,但随着n增大,p轨道越来越大。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 3.为解释氢原子光谱是线状光谱这一事实,玻尔提出了核外电子的分层排布理论。下列说法不符合这一理论的是(　　) A.电子绕核运动具有特定的半径和能量 B.电子在特定半径的轨道上运动 时不辐射能量 C.电子跃迁时,会吸收或放出特定的能量 D.揭示了氢原子光谱存在多条谱线 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 D选项的内容无法用玻尔理论解释。要解释氢原子光谱的多条谱线,需用量子力学所建立的量子数来描述核外电子的运动状态。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 4.下列说法正确的是(　　) A.1s电子云轮廓图呈球形,表示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能级的原子轨道示意图可表示为 D.3d表示3d能级有3个轨道 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 A项,1s电子云轮廓图呈球形,表示1s电子在空间出现的机会分布呈球形,而不是表示电子做圆周运动;B项,电子云图中的小点仅表示电子在此区域出现的机会;C项,ns能级的原子轨道为球形;D项,3d表示第3电子层上的d轨道。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 题组二　电子层与原子轨道 5.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 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。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 6.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 p轨道有3个原子轨道,沿x、y、z三个不同的方向延伸,3px所代表的含义是第3电子层沿x轴方向伸展的p轨道。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 7.下列各组多电子原子的原子轨道能量高低比较中,错误的是(　　) A.2s<2p B.3px<3py C.3s<3d D.4s<4p 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 B 11 12 13 14 同一电子层上原子轨道的能量高低为ns<np<nd,A、C、D正确,同一能级上各原子轨道的能量相同,3px=3py,B错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 8.下列关于d轨道的说法错误的是(　　) A.M层才开始出现d轨道 B.d轨道最早出现在第4周期元素 C.3d轨道能量高于3p轨道 D.d轨道有10种空间伸展方向 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 D 11 12 13 14 M层才开始出现d轨道,最早出现在第4周期元素,3d轨道能量高于3p轨道,A、B、C正确;d轨道有5种空间伸展方向,D错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 9.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 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 C 11 12 13 14 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;C项,每个电子层都从s轨道开始,且s轨道最多容纳2个电子;D项,K电子层只有s轨道,不含有p轨道。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 10.回答下列问题: (1)n=2的电子层有　　　　个能级,　　　　种形状不同的电子云,有 　　　　个原子轨道,最多容纳　　　　个电子。  (2)用相应的符号描述n=2的所有的原子轨道　　　　　　　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 2　 2 4　　 8 2s、2px、2py、2pz (3)基态K原子中,核外电子占据的最高电子层符号为　,占据该电子层电子的电子云轮廓图的形状为　　　　。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 N 11 12 13 14 球形 (1)(2)第2电子层有2s、2p两个能级,有s、p 2种形状不同的电子云,有2s、2px、2py、2pz 4个原子轨道,每个轨道最多容纳2个电子,所以n=2的电子层最多容纳8个电子。(3)基态K原子核外有四个电子层,N层上只有一个电子,占据4s轨道,电子云轮廓图为球形。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 [综合强化] 11.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.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.原子轨道与电子云都是用来形象描述电子运动状态的 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D A中p轨道是纺锤形,是指电子出现机会多的“区域”的形状;B中电子层数为3时,共有九个轨道;C中氢原子中只有一个电子,但轨道不只有一个,可以存在空轨道。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 12.N电子层所含原子轨道类型数、原子轨道数和可容纳的电子数分别为(　　) A.3、9、18 B.4、12、24 C.5、16、32 D.4、16、32 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D 第N电子层含原子轨道类型数为4,原子轨道数为16,可容纳的电子数为32。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 13.下列叙述正确的是(　　) A.钾原子的2s轨道的能量比3p轨道的高 B.锂原子的1s与2s轨道皆为球形 C.p能级的原子轨道呈纺锤形,随着电子层序数的增大,p能级的原子轨道数增多 D.第3电子层可容纳的电子数为9 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 B 钾原子的2s轨道的能量比3p轨道的低,A项错误;s轨道都为球形,B项正确;p能级的原子轨道都是3个,C项错误;每个电子层可容纳的电子数为2n2,故第3电子层可容纳的电子数为18,D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 14.回答下列问题: (1)在基态多电子原子中,关于核外电子能量的叙述错误的是　　(填字母,下同)。  a.最易失去的电子能量最低 b.同一个电子层上的不同能级上的原子轨道,能量大小不同 c.在离核最近区域内运动的电子能量最低 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 a (2)下列说法正确的是　　　　。  A.一个原子轨道上只能有1个电子 B.处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同 C.处在同一电子层上的电子(基态)能量一定相同 D.处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同 2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 D (3)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。 ①1s,3d　　　　;②3s,3p,3d　　　　　　　;  ③2p,3p,4p　　 　　;④3px,3py,3pz　　　 　。  (4)基态铝原子核外电子云有　　种不同的伸展方向,共有　　　　种不同能级的电子,有　　　　种不同运动状态的电子。  2 3 4 5 6 7 8 1 9 10 11 12 13 14 1s<3d 3s<3p<3d 2p<3p<4p 3px=3py=3pz 4 13 5 $$