专题2 第1单元 第1课时 原子核外电子的运动特征（Word教参）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版）江苏专版

本讲义聚焦原子核外电子运动特征核心知识点，系统梳理人类对原子结构的认识演变（从道尔顿原子论到量子力学模型），衔接电子云描述运动状态，再递进至电子层、原子轨道（类型、能量、自旋）等概念，构建历史发展到现代理论的学习支架。 资料通过历史模型演变培养科学思维（模型建构与证据推理），结合电子云图示、问题链设计促进科学探究，练习题覆盖基础与拓展。课中辅助教师引导概念形成，课后帮助学生查漏补缺，强化化学观念中物质结构的认知基础。

第一单元　原子核外电子的运动 第1课时　原子核外电子的运动特征 [素养目标]　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。知道电子的运动状态可通过电子云模型来描述。3.知道电子的运动状态(空间分布及能量)可通过原子轨道来描述，知道原子核外电子的能级高低顺序。 知识点一　人类对原子结构的认识 1．人类对原子结构的认识演变 (1)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，提出了原子结构的有核模型，该理论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。 卢瑟福被称为“原子之父”。 (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。 该理论认为： 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。 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。 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： 说明　①电子云中的小点并不代表一个电子而是代表电子在该处出现过一次。小点的疏密程度表示电子在原子核外出现的概率大小。小点稀疏的地方，表示电子在该处出现的概率小；小点密集的地方，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，小点越密集。 1．人类对原子结构的认识经历了一个漫长的不断深化的过程。在物质结构研究的历史上，提出如图所示的原子结构模型的是哪位科学家？ 提示　卢瑟福。 2．电子云模型图中的小黑点表示一个电子吗？ 提示　不是。表示电子在该处出现过一次。 1．实验证据推动了人类对原子结构认识的不断深化。下列可以较好地解释“钠原子中处于n＝6的状态上的核外电子跃迁到n＝3的状态，会产生多条谱线(如下图)”的原子结构模型是(　　) A．“葡萄干布丁”模型　 B．卢瑟福核式模型 C．玻尔模型 D．量子力学模型 解析　汤姆生根据实验发现了电子，而且原子呈电中性，据此提出原子的葡萄干布丁模型，A不符合题意；卢瑟福提出原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是α粒子散射实验，B不符合题意；玻尔的原子模型中电子轨道和原子的能量都是量子化的，是建立在三个基本假设的基础上的理论，C不符合题意；原子结构的量子力学模型在处理核外电子量子化特性及波粒二象性提供主要论据和重要结论，可以较好地解释“钠原子中处于n＝6的状态上的核外电子跃迁到n＝3的状态会产生多条谱线”，D符合题意。 答案　D 2．有关核外电子运动规律的描述错误的是(　　) A．核外电子质量很小，在原子核外做高速运动 B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释 C．在电子云示意图中，通常用小黑点来表示电子绕核做高速圆周运动 D．在电子云示意图中，小黑点密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会大 解析　电子云图中的小黑点自身并没有意义，小黑点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的大小。电子云是一个比喻的说法，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，电子云只是对原子核外电子运动特征的一种形象描述。 答案　C 知识点二　原子核外电子的运动特征 对于多电子原子来说，常从以下几个方面来描述： 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。 s轨道和p轨道的示意图 (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。 1．一个电子层的能级数与电子层序数(n)间存在什么关系？ 提示　相等。(如图所示) 2．原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数与电子层序数(n)间存在什么关系？ 提示　各层最多容纳的电子数为2n2。 3．以s能级为例，不同电子层的s能级间能量有何关系？同一电子层，不同能级间能量有何关系？ 提示　1s＜2s＜3s＜4s……。ns＜np＜nd＜nf＜……。 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、所容纳电子数目的关系 (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)。 3．不同原子轨道的能量高低关系 1．(2024·启东中学月考)下列有关认识正确的是(　　) A．各能级最多能容纳电子数按s、p、d、f的顺序分别为2、6、10、14 B．各电子层的能级都是从s能级开始至f能级结束 C．各电子层含有的能级数为n－1 D．各电子层含有的电子数为2n2 解析　各能级最多能容纳电子数按s、p、d、f的顺序分别为2、6、10、14，A正确；各电子层的能级不都是从s能级开始至f能级结束，比如第一电子层只有s能级，B错误；第一电子层：一个能级s；第二电子层：二个能级s、p；第三电子层：三个能级s、p、d，以此类推，C错误；各电子层含有的电子数最多为2n2，D错误。 答案　A 2．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 1．判断正误(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(　　) (4)2px、2py、2pz轨道相互垂直，但能量相等(　　) (5)2p、3p、4p轨道的轨道数依次增多(　　) (6)2p轨道和3p轨道的形状相同，能量也相同(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)× 2．下列叙述中，不属于核外电子的特点的是(　　) A．质量很小　　　　 B．运动范围很小 C．运动速率很快 D．有确定的运动轨道 解析　核外电子的质量极小，约为9.1×10－31 kg，仅为质子质量的，在直径10－10 m的空间内做高速运动，运动速率接近光速(3×108 m·s－1)。所以，不能同时准确测定电子在某一时刻所处的位置及运动速率，也不能描画出它的运动轨迹，即没有确定的运动轨道。 答案　D 3．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 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。在空间伸展方向上不同，D正确。 答案　D 4．下列各电子层中不包含纺锤形轨道的是(　　) A．N B．M C．L D．K 解析　p轨道呈纺锤形，K层只包含s轨道，其他电子层均包含p轨道。 答案　D 5．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)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________，该原子核外电子共有________种运动状态。 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。 答案　(1)2　2　4　8　(2)2s、2px、2py、2pz (3)N　球形　19 学科网（北京）股份有限公司 $