第1章 第1节 第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修2教师用书（鲁科版 鲁琼）

第2课时　量子力学对原子核外电子运动状态的描述

［核心素养发展目标］　1.理解描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。2.学会用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。3.了解原子轨道和电子云的含义。

一、原子轨道

1.电子层

（1）含义：量子数 n所描述的电子运动状态。

（2）表示方法

 

2.能级

（1）多电子原子中，同一个电子层（即n相同）内的电子所具有的能量也可能不同，即同一个电子层还可以分成若干个能级，分别用符号s、p、d、f等表示。

（2）在同一个电子层中按能量由低到高的顺序为E（ns）<E（np）<E（nd）<E（nf）……

在无外磁场时，处于同一能级的电子的空间运动状态的能量相同。

注意：在没有特别说明的情况下，本书中所描述的核外电子运动状态均为不存在外磁场的情况。

3.原子轨道

（1）概念：原子中单个电子的空间运动状态。

（2）n值所对应的能级和原子轨道的情况

 

结论：第n电子层上有 n个能级，有 n2个原子轨道。

4.自旋状态

处于同一原子轨道上的电子自旋状态只能有两种，分别用符号“↑”和“↓”表示。

1.正误判断

（1）不同电子层的s能级中电子的能量完全相同 （　　）

（2）第三电子层有s、p共两个能级 （　　）

（3）当电子层数n=2时，有2s、2px、2py、2pz四个原子轨道 （　　）

（4）各能级的原子轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7 （　　）

（5）处于s能级的电子能量一定比处于p能级的电子能量低 （　　）

答案　（1）×　（2）×　（3）√　（4）√　（5）×

2.（2023·福州高级中学期中）下列各能层不包含d能级的是 （　　）

A.L B.M

C.N D.O

答案　A

解析　从第三能层开始，出现d能级，K能层只有s能级，L能层只有s、p能级，都不包含d能级，答案选A。

3.下列叙述正确的是 （　　）

A.一般而言，电子层数n越大，电子离核平均距离越远，能量越低

B.同是s能级，在不同的电子层中所含原子轨道数是不相同的

C.第n电子层中含有n个能级

D.只要电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定，就能准确表示电子的运动状态

答案　C

解析　多电子原子中，电子层数n越大，电子离核越远，能量越高，故A错误；同是s能级，在不同的电子层中所含原子轨道数是相同的，故B错误；第n电子层中含有n个能级，故C正确；电子的运动状态由电子层、能级、电子云的伸展方向以及电子的自旋状态决定，故D错误。

4.镓元素的原子结构示意图如图所示。

（1）该元素的原子n=3的电子层上有　　　　个能级，这些能级的能量由高到低的顺序是　　　　　　　　，该元素原子核外每一电子层上的s轨道的能量由高到低的顺序是　　　　　　　。 

（2）该元素的原子n=4的电子层上有　　　　个能级，　　　　个原子轨道。 

答案　（1）3　3d、3p、3s　 4s、3s、2s、1s

（2）4　16

解析　（1）n=3时该电子层上有3个能级，分别为3s、3p、3d，这些能级的能量按照由高到低的顺序排列为3d、3p、3s；电子层数n越大，相同能级的原子轨道的能量越高，因此该原子的s轨道的能量由高到低的顺序是4s、3s、2s、1s。（2）该元素的原子n=4的电子层，有s、p、d、f 4个能级，共有16个原子轨道。

不同原子轨道能量高低的关系

即决定原子核外电子能量的是电子层和能级。