2.1 原子核外电子的运动 第1课时（同步讲义）化学苏教版选择性必修2

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 教学目标 1．能说明原子结构模型发展演变的历程。 2．能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。 重点和难点 重点：核外电子的运动特征。 难点：核外电子运动状态的描述方法。 ◆知识点一 人类对原子结构的认识 1．原子结构模型的演变 (1)实心球模型：19世纪，英国科学家道尔顿提出了______________，认为原子有质量，不可分割。 (2)葡萄干面包模型：19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了_______，提出_______普遍存在于原子中。 (3)有核模型：1911年，英国物理学家卢瑟福根据______________实验，认为原子的质量主要集中在_________上，电子在原子核外空间做_______运动。由于卢瑟福对原子结构研究的杰出贡献，人们称他为“原子之父”。 (4)1913年，丹麦物理学家玻尔研究了______________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______________上运动，既不_________，也不___________。 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_______的，即量子化的。 ③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生_______。 当电子吸收了能量后，就会从能量较低的轨道_______到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道上的电子不稳定，当电子从能量较高的轨道回到能量较低的轨道时，就会发射出光子，发出的光的波长取决于两个轨道的__________。 2．现代量子力学模型 (1)电子主要在原子核周围的_______区域内运动。运动区域距离核近，电子出现的机会_______；运动区域距离核远，电子出现的机会_______。 (2)电子云： 用小点的疏密描述电子在原子核外空间______________的大小所得到的图形叫电子云。 用小点代表电子在核外空间区域内___________，小点的疏密与电子在该区域内__________大小成正比。 (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。一般是将出现概率约为90%的空间圈出来，制作电子云的轮廓图，称为__________。如氢原子核外电子的电子云轮廓图的绘制： 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (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(　 　) 2．成功运用α粒子散射实验研究原子结构的科学家是(　　) A．道尔顿 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．玻尔 3．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 ◆知识点二 原子核外电子的运动特征 1．电子层 根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为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 特点 离核由_______到_______，能量由_______到_______。 2．原子轨道与能级 (1)原子轨道与能级的概念 ①原子轨道：电子在原子核外的一个__________状态称为一个原子轨道。原子轨道是用__________描述电子在原子核外空间运动的主要区域。 ②能级：处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同_______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能级。 (2)原子轨道 ①类型 原子轨道 形状 延伸方向 轨道数 可容纳的电子数 s p d ­­­­­ f ­­­­­ 原子轨道的伸展方向_______原子轨道数 ②表示方法：原子轨道用______________和_____________________结合起来共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。 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 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数 1 2 3 4 n —— ④原子轨道能量高低 相同电子层的原子轨道中 ns_____np_____nd_____nf 形状相同的原子轨道 2p_____3p_____4p 电子层数和原子轨道形状均相同 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。 【特别提醒】 (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)。 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (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(　 　) 2．(1)M电子层的轨道类型有_____种，轨道数为______，包含的原子轨道的能量由低到高的顺序是______________。 (2)氧原子有_____个核外电子，核外电子填充的原子轨道顺序是__________________。 3．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)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 (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。 一、核外电子的运动特征 (1)原子轨道的图形描述 ①s电子的原子轨道呈球形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈纺锤形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。 ③虽然形状如此，但并不是说s能级电子绕核做圆周运动，p能级电子绕核做“∞”形运动。 (2)各电子层包含的原子轨道类型及可容纳的电子数 电子层n 1 2 3 4 原子轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 轨道数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 容纳的电子总数 2 8 18 32 (3)不同原子轨道能量高低的关系 实践应用 1．下列关于电子层与原子轨道的说法正确的是(　　) A．不同电子层中的s原子轨道的能量相同 B．原子核外电子的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可容纳的电子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 2．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是(　　) A．s能级和p能级的原子轨道形状相同 B．每个p能级都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道半径与电子层序数有关 D．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 3．若原子的电子层数为n，则下列推论不正确的是(　　) A．第n电子层中具有的原子轨道类型为n种 B．第n电子层中具有的原子轨道数为n2个 C．第n电子层中最多具有的电子数为2n2个 D．同一原子轨道上的电子能量一定相同，不同原子轨道上的电子能量一定不同 考点一 核外电子运动状态的描述方法 【例1】下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是(　　) A．在同一原子中，2p、3p、4p……原子轨道数依次增多 B．在同一轨道上运动的电子，其能量一定相同 C．在同一电子层原子轨道形状相同的原子轨道上运动的电子，其运动状态一定相同 D．在同一原子中，1s、2s、3s、4s……原子轨道的平均半径相同 解题要点 (1)电子运动状态描述 其中电子的能量高低由“层”、“形”两个方面决定，电子所处的原子轨道是由“层”、“形”、“伸”三个方面确定的；电子的运动状态则由“层”、“形”、“伸”、“旋”四个方面决定。 (2)原子轨道能量大小 【变式1-1】回答下列问题： (1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。 A．2s B．2d C．3p D．3f (2)基态Cl－核外电子的运动状态共________种。 (3)基态Si原子中，电子占据的能量最高电子层符号为________，该电子层具有的原子轨道数为________，实际容纳的电子数为________。 【变式1-2】在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是(　　) A．最易失去的电子能量最高 B．1s轨道的电子能量最低 C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 D．在离核最近区域内运动的电子能量最低 基础达标 1．自从19世纪英国科学家道尔顿提出了原子学说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断地完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法正确的是(　　) A．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题 B．汤姆生“葡萄干面包式”原子结构模型成功地解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的 C．卢瑟福原子结构的有核模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系 D．玻尔的原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱 2．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 3．对于钠原子的第2电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法正确的是(　　) 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 4．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概率 5．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 6．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 7．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 8．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 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 10．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 11．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________________。 (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________。 综合应用 12．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加，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 13．下列有关原子轨道和核外电子运动状态的说法正确的是(　　) A．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量 B．只有在电子层、原子轨道的类型、原子轨道的伸展方向和电子的自旋状态都确定时，电子的运动状态才能确定 C．必须在B所述的四个方面都确定时，才能决定组成每一电子层的最多轨道数 D．原子轨道伸展方向与能量大小有关 14．N电子层所含原子轨道类型数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为(　　) A．3、9、18 B．4、12、24 C．5、16、32 D．4、16、32 拓展培优 15．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 16．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(基态)的能量不同 D．电子云空间伸展的方向不同 17．下列说法正确的是(　　) A．同一个电子层中s轨道的能量总是大于p轨道的能量 B．2s原子轨道半径比1s大，说明2s的电子云中的电子比1s的多 C．第二电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等 D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16 18．回答下列问题： (1)n＝2的电子层有________种类型的原子轨道，________种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。 (2)用相应的符号描述电子层序数为2的所有的原子轨道________。 (3)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________，该原子核外电子共有________种运动状态。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $ 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 教学目标 1．能说明原子结构模型发展演变的历程。 2．能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。 重点和难点 重点：核外电子的运动特征。 难点：核外电子运动状态的描述方法。 ◆知识点一 人类对原子结构的认识 1．原子结构模型的演变 (1)实心球模型：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。 (2)葡萄干面包模型：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)有核模型：1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验，认为原子的质量主要集中在原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。由于卢瑟福对原子结构研究的杰出贡献，人们称他为“原子之父”。 (4)1913年，丹麦物理学家玻尔研究了氢原子光谱后，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，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，即量子化的。 ③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。 当电子吸收了能量后，就会从能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道上的电子不稳定，当电子从能量较高的轨道回到能量较低的轨道时，就会发射出光子，发出的光的波长取决于两个轨道的能量之差。 2．现代量子力学模型 (1)电子主要在原子核周围的球形区域内运动。运动区域距离核近，电子出现的机会大；运动区域距离核远，电子出现的机会小。 (2)电子云： 用小点的疏密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电子云。 用小点代表电子在核外空间区域内出现的机会，小点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成正比。 (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： 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (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(　×　) 2．成功运用α粒子散射实验研究原子结构的科学家是(　　) A．道尔顿 B．汤姆生 C．卢瑟福 D．玻尔 答案　C 解析　用α粒子散射实验研究原子结构的科学家是卢瑟福。 3．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 答案　B 解析　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。 ◆知识点二 原子核外电子的运动特征 1．电子层 根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为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 离核由近到远，能量由低到高。 2．原子轨道与能级 (1)原子轨道与能级的概念 ①原子轨道：电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。原子轨道是用量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域。 ②能级：处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动，其能量也不相同，故可将同一电子层进一步划分为不同的能级。 (2)原子轨道 ①类型 原子轨道 形状 延伸方向 轨道数 可容纳的电子数 s 球形 1 1 2 p 纺锤形 3 3 6 d ­­­­­ 5 5 10 f ­­­­­ 7 7 14 原子轨道的伸展方向=原子轨道数 ②表示方法：原子轨道用表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。 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 原子轨道类型 原子轨道数目 可容纳的电子数 1 1s 1 2 2 2s、2p 4 8 3 3s、3p、3d 9 18 4 4s、4p、4d、4f 16 32 n —— n2 2n2 ④原子轨道能量高低 相同电子层的原子轨道中 ns<np<nd<nf 形状相同的原子轨道 2p<3p<4p 电子层数和原子轨道形状均相同 2px＝2py＝2pz 3．电子自旋 原子核外电子有2种不同的自旋状态，通常用“↑”和“↓”表示。 【特别提醒】 (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)。 即学即练 1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (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(　×　) 2．(1)M电子层的轨道类型有_____种，轨道数为______，包含的原子轨道的能量由低到高的顺序是______________。 (2)氧原子有_____个核外电子，核外电子填充的原子轨道顺序是__________________。 答案 (1)4 9 3s、3p、3d (2)8 1s、2s、2p 3．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)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 (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。 答案　(1)a　(2)D　(3)①1s<3d　②3s<3p<3d ③2p<3p<4p　④3px＝3py＝3pz　(4)4　5　13 一、核外电子的运动特征 (1)原子轨道的图形描述 ①s电子的原子轨道呈球形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。 ②p电子的原子轨道呈纺锤形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。 ③虽然形状如此，但并不是说s能级电子绕核做圆周运动，p能级电子绕核做“∞”形运动。 (2)各电子层包含的原子轨道类型及可容纳的电子数 电子层n 1 2 3 4 原子轨道 1s 2s 2p 3s 3p 3d 4s 4p 4d 4f 轨道数目 1 1 3 1 3 5 1 3 5 7 容纳的电子数 2 2 6 2 6 10 2 6 10 14 容纳的电子总数 2 8 18 32 (3)不同原子轨道能量高低的关系 实践应用 1．下列关于电子层与原子轨道的说法正确的是(　　) A．不同电子层中的s原子轨道的能量相同 B．原子核外电子的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可容纳的电子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原子轨道的能量不同，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可容纳的电子数是原子轨道数目的 2倍。 2．如图是s能级和p能级的原子轨道图，下列说法正确的是(　　) A．s能级和p能级的原子轨道形状相同 B．每个p能级都有6个原子轨道 C．s能级的原子轨道半径与电子层序数有关 D．钠原子的电子在11个原子轨道上高速运动 答案　C 解析　s轨道为球形，p轨道为纺锤形，A项错误；每个p能级只有3个原子轨道，B项错误；电子层序数越小，s能级的原子轨道半径越小，C项正确；钠原子的电子在6个原子轨道上做高速运动，D项错误。 3．若原子的电子层数为n，则下列推论不正确的是(　　) A．第n电子层中具有的原子轨道类型为n种 B．第n电子层中具有的原子轨道数为n2个 C．第n电子层中最多具有的电子数为2n2个 D．同一原子轨道上的电子能量一定相同，不同原子轨道上的电子能量一定不同 答案 D 解析 同一原子里有不同轨道，如s轨道和p轨道中的电子能量肯定不同。不同的原子轨道，只要对应的电子层数和原子轨道类型相同，则能量相同，D项错。 考点一 核外电子运动状态的描述方法 【例1】下列有关原子核外电子的能量与运动状态的说法正确的是(　　) A．在同一原子中，2p、3p、4p……原子轨道数依次增多 B．在同一轨道上运动的电子，其能量一定相同 C．在同一电子层原子轨道形状相同的原子轨道上运动的电子，其运动状态一定相同 D．在同一原子中，1s、2s、3s、4s……原子轨道的平均半径相同 答案　B 解析　同一原子中，不同电子层，相同类型轨道的轨道数相同，故A错误；在同一轨道上运动的电子，其能量一定相同，故B正确；在同一电子层、原子轨道形状相同的原子轨道上运动的电子，或者轨道不同，或者自旋方向不同，其运动状态一定不相同，故C错误；在同一原子中，1s、2s、3s、4s……原子轨道的平均半径增大，故D错误；故选B。 解题要点 (1)电子运动状态描述 其中电子的能量高低由“层”、“形”两个方面决定，电子所处的原子轨道是由“层”、“形”、“伸”三个方面确定的；电子的运动状态则由“层”、“形”、“伸”、“旋”四个方面决定。 (2)原子轨道能量大小 【变式1-1】回答下列问题： (1)可正确表示原子轨道的是________(填字母)。 A．2s B．2d C．3p D．3f (2)基态Cl－核外电子的运动状态共________种。 (3)基态Si原子中，电子占据的能量最高电子层符号为________，该电子层具有的原子轨道数为________，实际容纳的电子数为________。 答案　(1)AC　(2)18　(3)M　9　4 解析　(1)L电子层只有s、p能级，M电子层只有s、p、d能级，故选AC。(2)Cl－有18个电子，每个电子运动状态不同，共18种运动状态。(3)根据核外电子排布规律，能量高的在离核远的电子层运动，基态Si原子有K、L、M三个电子层，电子占据的能量最高电子层为M层。该层有1个3s轨道、3个3p轨道和5个3d轨道共9个轨道，Si原子M层实际容纳的有4个电子。 【变式1-2】在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是(　　) A．最易失去的电子能量最高 B．1s轨道的电子能量最低 C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量 D．在离核最近区域内运动的电子能量最低 答案　C 解析　选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。 基础达标 1．自从19世纪英国科学家道尔顿提出了原子学说，人类对原子结构的认识就不断深入、发展，并通过实验事实不断地完善对原子结构的认识。下列关于原子结构模型的说法正确的是(　　) A．道尔顿的原子结构模型将原子看作实心球，故不能解释任何问题 B．汤姆生“葡萄干面包式”原子结构模型成功地解释了原子中的正负粒子是可以稳定共存的 C．卢瑟福原子结构的有核模型指出了原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系 D．玻尔的原子结构模型引入了量子化的概念，能够成功解释所有的原子光谱 答案　C 解析　道尔顿的原子理论成功地解释了质量守恒定律等规律，A项错误；汤姆生“葡萄干面包式”原子结构模型提出了正负电荷的共存问题，但同时认为在这样微小的距离上有着极大的作用力，存在着电子会被拉进去并会碰撞在带正电的核中心上这样的问题，B项错误；卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子结构的有核模型，散射实验的结果能够分析出原子核和核外电子的质量关系、电性关系及占有体积的关系，C项正确；玻尔的原子结构模型只引入了一个量子化的概念，只能够解释氢原子光谱，而不能解释比较复杂的原子光谱，D项错误。 2．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 答案　C 解析　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此出现的机会大小，而不表示一个电子，A、D错误。 3．对于钠原子的第2电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法正确的是(　　) 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的原子轨道都是纺锤形，都是轴对称图形；在空间伸展方向上不同，D项正确。 4．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概率 答案　C 解析　电子云是电子在一定区域内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。 5．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 答案　C 解析　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。 6．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 答案　C 解析　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。 7．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 解析　p能级有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。 8．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 答案　B 解析　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。 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 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；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。 10．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 答案　D 解析　A中p轨道是纺锤形，是指电子出现机会高的“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。 11．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________________。 (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________。 答案　(1)2　2　4　8　(2)2s、2px、2py、2pz　(3)N　球形 解析　(1)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)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。 综合应用 12．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加，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 答案　B 解析　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。 13．下列有关原子轨道和核外电子运动状态的说法正确的是(　　) A．在基态多电子原子中，p轨道电子的能量一定高于s轨道电子的能量 B．只有在电子层、原子轨道的类型、原子轨道的伸展方向和电子的自旋状态都确定时，电子的运动状态才能确定 C．必须在B所述的四个方面都确定时，才能决定组成每一电子层的最多轨道数 D．原子轨道伸展方向与能量大小有关 答案　B 解析　在基态多电子原子中，p轨道电子能量不一定高于s轨道电子能量，如4s电子比2p电子能量高，A错误；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共同描述电子的运动状态，B正确；每一电子层的最多轨道数与电子的自旋状态无关，C错误；原子轨道的伸展方向与能量大小无关，D错误。 14．N电子层所含原子轨道类型数、原子轨道数和最多容纳电子数分别为(　　) A．3、9、18 B．4、12、24 C．5、16、32 D．4、16、32 答案　D 解析　每一电子层包含的原子轨道类型数等于该电子层的序数，每类原子轨道所能容纳的最多电子数是其原子轨道数目的2倍，以s、p、d、f……排序的各类轨道可以容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍，形状相同的原子轨道所能容纳的最多电子数相同。N电子层含有4类原子轨道，共16个原子轨道，容纳的最多电子数为32个。 拓展培优 15．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 答案　D 解析　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。 16．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(基态)的能量不同 D．电子云空间伸展的方向不同 答案　D 解析　2px、2py、2pz所表示的是同一电子层同一类型的不同原子轨道，其能量相同；2px、2py、2pz的电子云轮廓图形状、原子轨道都是纺锤形的，都是轴对称图形；在空间伸展方向上，2px电子云沿x轴方向伸展，2py电子云沿y轴方向伸展，2pz电子云沿z轴方向伸展。 17．下列说法正确的是(　　) A．同一个电子层中s轨道的能量总是大于p轨道的能量 B．2s原子轨道半径比1s大，说明2s的电子云中的电子比1s的多 C．第二电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等 D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和16 答案　D 解析　同一电子层中，s轨道的能量小于p轨道的能量，A不正确；2s原子轨道半径比1s大，说明2s电子在离核更远的区域出现的机会比1s电子的大，B不正确；当电子在同一电子层的不同能级上时，其能量不相同，C不正确；对于N电子层，n＝4，其轨道类型数为4，轨道数为n2＝42＝16，D正确。 18．回答下列问题： (1)n＝2的电子层有________种类型的原子轨道，________种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。 (2)用相应的符号描述电子层序数为2的所有的原子轨道________。 (3)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________，该原子核外电子共有________种运动状态。 答案　(1)2　2　4　8　(2)2s、2px、2py、2pz　(3)N　球形　19 解析　(1)第2电子层有s、p两种类型的原子轨道，有s、p两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。(2)n＝2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。(3)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，原子核外有多少个电子就有多少种运动状态，即K原子中的核外电子共有19种运动状态。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $