第一章 第1节 原子结构模型知识点及练习选修3鲁科版

1、第1节原子结构模型、原子结构模型的提出1、道尔顿原子模型 （1803年）：原子是组成物质的基本的粒子，它们是坚实的、不可再分的实心球。2、汤姆生原子模型 （1904年）：原子是一个平均分布着正电荷的粒子，其中镶嵌着许多电子，中和了正电荷，从而形 成了中性原子。（葡萄干布丁模型”）3、卢瑟福原子模型（1911年）：在原子的中心有一个带正电荷的核，它的质量几乎等于原子的全部质量，电子在它的周围沿着不同的轨道运转，就像行星环绕太阳运转一样。（卢瑟福核式模型”）4、玻尔原子模型（1913年）：电子在原子核外空间的一定轨道上绕核做高速的圆周运动。（玻尔电子分层排布模型”）5、电子云模型（1927年193

2、5年）：现代物质结构学说。（量子力学模型”）【例1】下列对不同时期原子结构模型的提出时间排列正确的是（电子分层排布模型葡萄干布丁 ”模型量子力学模型道尔顿原子学说核式模型A、B、C、D、400700nm之间的电磁波。不同波长的光在人的视1-1)锂、氦、汞的发射光谱锂、氦、汞的吸收光谱【例2】下列波长的光不能被肉眼感知的是（）（双选）A、300nmB、500nmC、600nmD、900nm二、原子光谱和波尔的原子结构模型 1、原子光谱：光（辐射）是电子释放能量的重要形式之一，不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以 用光谱仪摄取各种元素电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。（1）通常

3、所说的光是指人的视觉所能感觉到的在真空中波长介于觉中表现出不同的颜色，按波长由长到短依次为红橙黄绿 青蓝紫。实际上，广义的光即电磁波，除了可见光外, 还包括红外光、紫外光、X射线等。（2）人们在真空放电管内充入低压氢气，并在放电管两端的电极间加上高压电时，氢气会放电发光，禾U用三棱镜可观 察到不连续的线状光谱。（3）光谱分为连续光谱和线状光谱，氢原子光谱为线状光谱。线状光谱：具有特定波长、彼此分离的谱线所组成的光谱（图图1-1连续光谱：由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨所得的光谱，如阳光形成的光谱。2、玻尔的原子结构模型为了解释原子的稳定性和氢原子光谱是线状光谱的实验事实，丹

4、麦科学家波尔在核式原子模型的基础上提出了核 外电子分层排布的的原子结构模型。玻尔的原子结构模型的基本观点是:（1）原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量。（2）不同轨道上的电子具有不同的能量（ E）,而且能量是量子化的，即能量是一份一份”的，不能任意连续变化而只能取某些不连续的数值，轨道能量依n值（1,2,3）的增大而升高，n称为量子数。对氢原子而言，电子处在n=1 的轨道时能量最低，称为基态；能量高于基态的状态，称为激发态。（3）只有当电子从一个轨道（能量为Ei）跃迁到另一个轨道（能量为Ej ）时，才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收 的能量以光的形式表现并被记录下

5、来，就形成了光谱。（4）玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。玻尔的重大贡献在于 指出原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，而电子所处的轨道的能量是量子化的。O【例31【思考】为什么氢原子光谱是线状光谱?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。下列说法中，不符合这一理论的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三、量子力学对原子核外电子运动状态的描述1、原子轨道与四个量子数根据量子力学理论，原子中的单个电子的空间运动

6、状态可以用原子轨道来描述，而每个原子轨道由三个只能取整数的量子数n、I、m共同描述。（1）主量子数（n ）：n的取值为正整数123,4,5,6，对应的符号为 K,L,M,N,O,P等。一般而言，n越大，电子离核的平均距离越远，能量越高，因此将n值所表示的电子运动状态称为电子层。注意：氢原子核外只有一个电子，不存在电子之间的相互作用，能量只决定于主量子数（2）角量子数（I）：对于确定的n值，I共有n个值：0、1、2、n3（n-1）,对应的符号分别为s , P , d, f等。若两个电子所取的n、l值均相同，就表明这两个电子具有相同的能量。我们用能级来表示具有相同n、I值的电子运动状态,在一个电子

7、层中，I有多少个取值，就表示该电子层有多少个能级。注意：s轨道为球形，P轨道为纺锤形（3）磁量子数（m）：科学实验发现，在没有外磁场时，量子数 状态的能量就不同，我们用磁量子数m来标记这些状态，对于每一个确定的个值。注意：利用三个量子数可以描述一个电子的空间运动状态，即可将一个原子轨道描述出来。n、I相同的状态的能量是相同的；有外磁场时，这些I, m值可取0, 1,塑,出，共（2I+1）【例4】能够确定核外电子空间运动状态的量子数组合为（B、n、I、msC、n、I、mD、n、I、m、ms（5）自旋量子数（ms）：高分辨光谱实验事实揭示电子还存在着一种奇特的量子化运动，人们称其为自旋运动。人们用

8、自旋磁量子数 ms来描述电子的自旋运动，处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态，只能有两种，分别用自旋磁量A、 n、 IC、n、I、m子数ms=+1/2 （顺时针f）和 ms= 1/2 （逆时针J） 来描述。【例51下列各电子层中不包含 d亚层的是（）（双选）B. M电子层C. L电子层D. K电子层2、原子轨道的图像描述和电子云（1）原子轨道的图像描述s能级的原子轨道和 P能级的原子轨道图分别如下（图1-2），由此可见：s电子的原子轨道都是球形的，P电子的原子轨道是纺锤形的，每个 P能级的3个原子轨道相互垂直。*弘图1-2例6、在1S、2px、2py、2pz轨道中，具有球对称性的是(A、 1s

9、B、2pxC、2pyD、2pz(2)电子云人们常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。点密集的地方表示电子在那里出现的概率大,(如图点稀疏的地方表示电子在那里出现的概率小。这种形象地描述电子在空间出现概率大小的图形称为电子云图。1-3)注意：电子 云是- -个形象化描述； 一个小黑点不代表一个电子； 电子云的疏密代表电子在那里出 现的概率密度的大小。图1-3【例7】下列有关电子云的叙述中，正确的是(电子云形象地表示了电子在核外某处单位微体积内出现的概率 电子云直观地表示了核外电子的数目 1S电子云界面图是一个球面，表示在这个球面以外，电子出现的概率为零 电子云是电子绕核运动形成了

10、一团带负电荷的云雾综合探究1、能层与能级(1)多电子原子的核外电子的能量是不同的，由内而外能量有低到高；同一个能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级(S、P、d、f)，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。各能层上的能级是不一样的。能层KLMNO能级1s2s 2p3s 3p 3d4s 4p 4d 4f最多电子数22 62 6 10261014各能层电子数28183250(2)每个能层中，能级符号的顺序是ns、np、nd、nf,s、p、d、f可容纳的电子数依次是1、3、5、7的两倍。2、如何理解基态、激发态与原子光谱?处于最低能量的原子叫做基态原子，基态原子是稳定的，此时电子尽可能地在离

11、核最近的轨道上运动，这时原子的能量最低，若不加外界条件，则电子既不吸收，也不释放能量。当基态原子的电子吸收能量后，电子会跃迁到较高 能级，变成激发态原子，此时的原子处于不稳定状态；相反，电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态乃至形围绕原子核运动；电子云上的小黑点表示一个个基态时，将释放能量，吸收或释放的能量都是以光子的形式进行的。3、对于2Pz轨道提出了这样的观点：它们都表示电子沿着 电子围绕原子核运动。你认为上述观点正确吗？讲讲你的观点。电子绕原子核运动是无规律的，没有确定的轨道。这里说的轨道形状表示原子轨道在三维坐标系中的分布情况, 而不表示电子运动的轨迹。电子云上的小黑点是利用统计

12、方法得到的结果，表示电子出现的几率，而不表示电子数目。所以，两种说法都不正确。典题例析【例11下列电子层中，包含有 f能级的是( )【例21K电子层B、L电子层C、M电子层观察Is轨道电子云示意图，判断下列说法正确的是(D、N电子层一个小黑点表示1个自由运动的电子。1s轨道的电子云形状为圆形的面电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转【例311s轨道电子云的点的疏密表示电子在某一位置出现机会的多少 下列关于四个量子数的说法中，正确的是(电子的自旋磁量子数是 ,表示一个原子轨道中的2个电子的运动状态完全相反2磁量子数m=0的轨道都是球形的轨道角量子数I的可能取值是从 0到n的正整数多电子原子中，电

13、子的能量决定于主量子数n和角量子数I【例41下列说法是否正确？如不正确，应如何改正？(1) s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而P电子是走 刁形。(2)主量子数为1时，有自旋相反的两条轨道。(3)主量子数为3时，有3s、3p、3d、3f四条轨道。四思考发现一、四个量子数的比较名称与符号意义可能取值主量子数n确定电子能量的主要因素是电子离核的平均距离，它们随n增大而增大，n相同的电子处于同一电子层中N=1,2,3,4 ，与 K,L,M,N 电子层相对应角量子数1确定原子轨道形状(电子云)，在多电子原子中，和 n 一起决定电子能量，相应 1值的能级符号s, P, d, f 电子云形状分别为球形、哑铃

14、形、花瓣形等对应于n 1可取0, 1,2,3,(n-1)磁量子数m决定原子轨道的空间取向。s, P,d,f轨道，分别有1,3,5,7 个空间取向不同的原子轨道，每一组允许的n,l,m值对应于一个原子轨道对应每个1值，m可取0, , ,自旋量子数ms确定电子自旋相反的两种状态，通常用！和J表示每个原子轨道的两个电子自旋取值为12五体验成功基础强化：1、首次将量子化概念应用到原子结构，并解释了原子的稳定性的科学家是（A、道尔顿B、爱因斯坦C、玻尔D、普朗克2、玻尔理论不能解释（A、氢原子光谱为线状光谱在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不辐射能量C、氢原子的可见光区谱线在有外加磁场时氢原子光谱有多

15、条谱线B.外界条件的能量D.仪器设备的工作原理A.8B.18C.8 18D.18 323、原子的吸收光谱或发射光谱是线状的而不是连续的，根本上取决于A. 原子中电子能量的高低C.原子轨道的能量是量子化的4、某基态原子第四电子层只有2个电子，该原子的第三电子层电子数可能有（5、下列有关n、I、m、ms四个量子数的说法中，正确的是（般而言，n越大，电子离核平均距离越远，能量越低B、丨的数值多少，决定了某电子层不同能级的个数C、对于确定的n值，m的取值共有2n+1个D、ms可取1/2两个数值，数值表示运动状态，正负号表示大小6、下列能级中轨道数为5的是（A、s能级B、P能级C、d能级D、f能级7、能

16、够确定核外电子空间运动状态的组合为（A. 电子层、原子轨道的形状B. 电子层、原子轨道的形状、原子核外电子的自旋运动C. 电子层、原子轨道的形状、原子轨道在空间的伸展取向D.电子层、原子轨道的形状、原子轨道在空间的伸展取向、核外电子的自旋运动A.24B.25C .26D.27综合应用：9、n、1、m确定后，仍不能确定该量子数组合所描述的原子轨道的（）A、数目B、空间伸展方向C、能量高低D、电子数目10、角量子数l=2的某一电子,其磁量子数m （）A、只能为+2B、只能为一1、0、+1三者中的某一个数值C、可以为一2、一 1、0、+ 1、+ 2中的任意一个数值D、可以为任何一个数值11、下列能级

17、中，轨道数目为7的是（）A、s能级B、P能级C、d能级D、f能级12、下列能层中，原子轨道的数目为4的是（）A、K层B、L层C、M层D、N层13、下列各能层中不包含 d能级的是（）（双选）A . N能层B. M能层C. L能层D . K能层)&某元素基态原子失去 3个电子后，3d的轨道半充满，其原子序数为（14、下列关于原子轨道的说法中，正确的是（)A、与玻尔理论中的轨道等同B、只与n有关系C、只与n、丨有关系D、由n、I、m共同确定创新拓展?各轨道的量子数取值是什么?15、当n=5时，I的可能值是多少？轨道的总数是多少当n =no （no5）时，I的可能值是多少？轨道的总数是多少？各轨道的量

18、子数取值是什么?参考答案基础强化： 1、解析：道尔顿认为原子是实心球体，爱因斯坦提出了相对论，玻尔是提出核外存在电子运转的轨道，首次将量子化 概念应用到原子结构，普朗克在量子物理方面做出了突出贡献。答案： 2、解析：玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，有外加磁场时氢原子有多条谱线, 玻尔的原子结构模型已无法解释这一现象，必须借助量子力学加以解释。答案： 3、解析：原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁，而电子所处的轨道的能量是量子化的。答案:3s3 p3d，因为此时4、解析：考查知识点核外电子的排布规律。第三电子层为原子的此外层时，对应原子轨道分别为4s已填

19、充电子，3S、3p肯定填满，3d可能填充，也可能未填充电子，其电子数一定在818之间。答案：C5、解析：随着n值的增大，电子离核的平均距离越来越远，能量越来越高；n值和I值相同的电子，能量相同，故同一电子层（n值相同）中能级个数取决于 I的取值；对于确定的 n值，m的取值共有n2个；ms所取的1/2两个数值都表示电子自旋这一量子化运动的状态，正负号表示自旋方向而不表示大小。答案:6、解析：S、P、d、f能级中的轨道分别为1、3、7。答案：C7、解析：确定一个电子的空间运动状态，即一个原子 向。答案：C轨道”需要电子层（n）、原子轨道的形状、原子轨道在空间的取8解析：根据核外电子的排布失去3个电子后,数为18+ 5 + 3= 26。答案：C3d轨道半充满即离子的电子排布式为Ar3d5，所以原子的原子序综合应用：9、解析：n、I、m确定后，原子轨道数目、空间伸展方向、能量高低都可以确定，而只有每个轨道所填充的电子数尚 不知道。例如，对n=1 , l=0 , m=0，可知其轨道的数目为 1,轨道能量高低也可确定，其空间伸展方向呈球形，而填充的电子数目无法确定。答案：D10、解析：考察n、I、m的取值，当角量子数为 2时，磁量子数可取 0、1或戈。答案:11、解析：对于给定的I，轨道数目为2I+1，若轨道数目为7,说明1=3。12、 解析：每个能层有 n