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-【新课程学案】2026-2027学年高中化学选择性必修第二册教师用书word（鲁科版 山东专版双选版）

第二课时　量子力学对原子核外电子运动状态的描述

新知探究(一)——原子轨道

 1.电子层(n)

(1)含义:习惯上,将量子数n所描述的电子运动状态称为电子层,也叫能层。

(2)表示方法

2.能级

(1)含义:当n相同时,电子具有的能量也可能不同,即同一个电子层内的电子可处于不同能级。

(2)能级的表示

[微点拨]　每一电子层的能级总是从s能级开始,能级数等于该电子层的序数。

3.原子轨道

(1)含义:描述原子中单个电子的空间运动状态。

(2)数目:电子层为n的状态含有n2个原子轨道,s、p、d、f能级上对应的原子轨道分别为1、3、5、7。

4.自旋运动

(1)核外运动的电子还存在一种被称为“自旋”的量子化状态。

(2)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。

[题点多维训练]

1.(2025·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

解析:选A　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。

2.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

解析: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,但最外层不能超过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。

3. [双选]下列有关原子轨道的说法正确的是 (　　)

A.在K能层中,有自旋相反的两条轨道

B.N能层中有4s、4p、4d、4f 4个能级,共16个轨道,可容纳32种运动状态的电子

C.基态原子电子能量顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)=E(2py)=E(2pz)

D.3p能级上只有一个空轨道的原子和3p能级上有两个未成对电子的原子对应为同一元素

解析:选BC　K层只有s能级,有1条轨道,故A错误;N能层中有4s、4p、4d、4f 4个能级,共16个轨道,每个轨道最多容纳2个电子,所以可容纳32种运动状态的电子,故B正确;2px、2py、2pz轨道是3个不同的原子轨道,同一能级上的原子轨道具有相同的能量,所以基态原子电子能量的高低顺序为E(1s)<E(2s)<E(2px)=E(2py)=E(2pz),故C正确;3p能级上只有一个空轨道的原子是Si,3p能级上有两个未成对电子的原子是Si或S,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。 

(3)若电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道,然后进入能量高的原子轨道,且每个原子轨道上最多容纳2个电子,那么在n=4的电子层上4p轨道上的电子为　　　　个。 

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