内容正文:
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
学习目标
重点难点
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,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可通过原子轨道和电子云模型来描述。
4.知道原子核外电子的能级高低顺序,了解原子核外电子排布的构造原理,认识基态原子中核外电子的排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则等。
5.知道1~36号元素基态原子核外电子的排布。
1.电子云、轨道和能级的概念。
2.原子核外电子排布的构造原理。
3.电子排布式和电子排布图的书写。
1.原子核外电子排布的构造原理。
2.电子排布式和电子排布图的书写。
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
新知探究(一)——人类对原子结构的认识
1.原子结构模型的演变
时间
科学家
主要贡献
主要观点
19世纪
道尔顿
原子有质量,不可分割
19世纪末
汤姆生
“葡萄干面包式”原子结构模型
1911年
卢瑟福
有核模型或行星模型(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)
1913年
玻尔
①原子核外电子在一系列稳定的原子轨道上运动;
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
20世纪末和
21世纪初
—
—
量子力学模型
原子结构模型演变图示:
[微点拨] 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。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 ;运动区域距离核远,电子出现的机会 。
(2)电子云:
用小点的疏密来描述电子在原子核外空间出现的 大小所得到的图形叫做电子云。
用小点代表电子在核外空间区域内出现的 ,小点的疏密与电子在该区域内出现的机会大小成 。
[题点多维训练]
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)汤姆生提出的“葡萄干面包式”原子结构模型。 ( )
(3)玻尔认为,原子轨道的能量变化是不连续的,即量子化的。 ( )
(4)在电子云图中,1个小点代表一个电子。 ( )
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
3.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
新知探究(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
2.原子轨道与能级
(1)概念
①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 也不相同,故可将同一电子层进一步划分为不同的能级。
[微点拨] 决定电子能量高低的因素
①电子层:原子轨道符号相同时,电子层序数越大,电子能量越高。
②原子轨道:在同一电子层的不同原子轨道中,s、p、d、f轨道的能量依次升高。
(2)原子轨道的类型和伸展方向
①原子轨道的类型不同,能量 ,形状也 。
②形状相同的原子轨道在原子核外空间有不同的 。
(3)原子轨道的表示方法
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。
原子轨道
形状
延伸方向
轨道数
可容纳的电子数
s
1
p
d
—
f
—
7
7
14
原子轨道的伸展方向=原子轨道数
(4)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
(5)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.电子的自旋运动
原子核外电子还存在一种称为“ ”的运动,可以有两种不同的状态,通常用“↑”和“↓”表示。
应用化学
镓元素为ⅢA族的金属元素,其原子结构示意图为。
1.该元素的原子核外共有多少个电子层?第3层上的轨道符号如何表示?
2.该元素原子的最外层上电子有多少种空间运动状态?
3.4s和4p哪个能量更高?
[题点多维训练]
1.判断正误(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。 ( )
(4)每一电子层最多可容纳的电子数是2n2。 ( )
2.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
3.下列有关认识正确的是 ( )
A.各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7
B.各能层的能级都是从s能级开始至f能级结束
C.各能层含有的能级数为n-1
D.各能层含有的电子数为2n2
4.(2025·徐州中学月考)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
5.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
课下请完成课时跟踪检测(四)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
新知探究(一)
1.近代原子论 发现电子 α粒子散射实验
引入量子力学的观点
2.(1)大 小 (2)机会 机会 正比
[题点多维训练]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)×
2.选B A项,电子云表示电子在原子核外空间出现的机会大小,不是表示电子运动的轨迹;C项,玻尔理论成功地解释了氢原子光谱,但对多电子原子的光谱难以解释。
3.选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此出现的机会大小,而不表示一个电子,A、D错误。
新知探究(二)
1.近 远 低 高
2.(1)②能量 (2)①不同 不同 ②伸展方向 (3)球形 1 2
纺锤形 3 3 6 5 5 10 (5)< < < < < =
= 3.自旋
[应用化学]
1.提示:该元素的原子核外共有4个电子层,第3层上的轨道符号分别为3s、3p、3d。
2.提示:2种。
3.提示:4p。
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)√
2.选D 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。
3.选A 各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7,A正确;各能层的能级都是从s能级开始,每个能层上能级个数与能层数相等,所以有的能层不含f能级,如第一能层只有1s能级,B错误;各能层含有的能级数与其能层数相等为n,C错误;各能层含有的电子数最多为2n2,且最外层不能超过8个电子,次外层不能超过18个电子,倒数第三层不能超过32个电子,D错误。
4.选C 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。
5.选B 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,或者自旋状态不同,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。
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