新教材2025版高中化学专题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课时原子核外电子的运动学生用书苏教版选择性必修2

第1课时原子核外电子的运动课程目标1．了解核外电子运动状态。2．了解核外电子能级排布的构造原理。3．知道原子核外电子的能级分布。图说考点基础知识自学·思记·尝试[新知预习]一、人类对原子结构的相识1．原子模型的演化原子结构模型科学家科研手段主要内容及含义有核模型卢瑟福英国(1911年)________试验原子的质量主要集中于________上，电子在原子核外空间做高速运动玻尔原子结构模型丹麦(1913年)玻尔________光谱(1)原子核外电子在一系列________上运动，既不________，也不________(2)不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量改变是____________(3)原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生____________2.电子云二、原子核外电子的运动特征1．电子层分层依据________差异、主要运动的区域离核________各层取值(n)12345……电子层符号______________________________……能量凹凸离核远近2.原子轨道含义用量子力学描述电子在原子核外空间运动的主要区域轨道符号spdf轨道数目________________________________空间伸展方向个数________________________________轨道形态球形纺锤形形态较困难3.自旋运动：原子核外电子有________种不同的自旋状态，通常用“________”和“________”表示。[即时性自测]1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)电子云图中的每一个小黑点都表示电子。()(2)原子轨道是原子核外的具有确定半径的圆。()(3)同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多。()(4)能层离核越近能量越低。()(5)同一能层的电子能量确定相同。()(6)同一原子中，同一能层同一能级的电子能量确定相同。()(7)理论上第8能层应当有8个能级。()(8)第n能层最多能容纳的电子数为2n2，所以钠原子的第三能层填有18个电子。2．人类对原子结构的相识经验了漫长的历史阶段。最有代表性的有：道尔顿的原子结构模型、汤姆生原子结构模型、卢瑟福原子结构模型和玻尔原子结构模型等。而这些原子结构模型都是建立在确定的试验探讨基础上的。下列试验事实与原子结构模型建立的关系正确的是()A．电子的发觉：道尔顿的原子结构模型B．α粒子散射：卢瑟福原子结构模型C．α粒子散射：玻尔原子结构模型D．氢原子光谱：卢瑟福原子结构模型3．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一般物体不同，不能用牛顿运动定律来说明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多4．多电子原子中，原子轨道能量凹凸排列错误的是()A．2p<3p<4pB．3px<3py<3pzC．3s<3p<3dD．2px＝2py＝2pz技能素养合作·探究·共享提升点一原子的构成及构成粒子间的相互关系[例1]某元素的一种同位素X的质量数为A，含N个中子，它与1H构成HmX分子，在agHmX中所含电子的物质的量是________。状元随笔一个HmX分子是由m个H原子和一个X原子构成的，因此一个HmX分子中电子的个数为m与一个X原子中的质子数之和。[提升1]设某元素原子的核内质子数为m，中子数为n，则下列论断正确的是()A．不能由此确定该元素的相对原子质量B．这种元素的相对原子质量为m＋nC．若12C原子质量为Wg，则此原子的质量为(m＋n)WgD．核内中子的总质量小于质子的总质量状元随笔元素的相对原子质量不同于原子的相对原子质量。[关键实力]原子的组成及构成微粒间的相互关系(1)原子的构成(2)原子的特点①原子的大部分质量集中在原子核上。②原子核的体积很小，约为整个原子体积的110③原子核的密度特别大，大约为金属铀的密度的5×1012倍。(3)相互间的关系①原子：核电荷数＝质子数(Z)＝核外电子数阳离子：核电荷数＝质子数(Z)＝核外电子数＋n阴离子：核电荷数＝质子数(Z)＝核外电子数－n②质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)状元随笔核素的相对原子质量可由a·NA(a表示1个原子的质量)和12ab(a表示1个原子的质量，b表示1个612提升点二能层与能级[例2]下列有关能层、能级的相识正确的是(题中n表示能层序数)()A．各能级能容纳的电子数按s、p、d、f的依次依次为1、3、5、7的2倍B．各能层的能级都是从s能级起先至f能级结束C.各能层含有的能级数为n－1D．各能层含有的电子数为2n2能容纳电子数与所含电子数有区分！状元随笔不同能级所含能级数不同，不同能级所能容纳的电子数也不相同，规律为：能级数为n，最多能容纳电子数为2n2。[提升2]下列能级表示正确(实际存在的)且最多容纳的电子数依据从少到多的依次排列的是()A．1s、2p、3dB．1s、2s、3sC．2s、2p、2dD．3p、3d、3f状元随笔ns、np、nd、nf…所能容纳电子数依次为2、6、10、14…，与n的取值无关。s、p、d、f…最早出现的能层依次为1、2、3、4……。[关键实力]1．能层(1)能层的含义多电子原子的核外电子的能量是不同的，按电子的能量差异，可以将核外电子分成不同的能层。(2)能层的表示方法及各能层所能容纳的最多电子数能层一二三四五六七……符号KLMNOPQ……最多电子数281832507298……(3)各能层的能量与其离原子核距离的关系原子核外各能层，能层序数越大，其离原子核的距离越远，能量越高。说明：能层相当于必修教材中所述的电子层。2．能级(1)能级的含义多电子原子中，同一能层的电子，能量也可能不同，还可以把它们分成能级，就好比能层是楼层，能级是楼梯的阶级。(2)能级的符号和所能容纳的最多电子数3．能层与能级的有关规律(1)每一能层最多可容纳的电子数为2n2(n为能层序数)。(2)在每一个能层中，能级符号的依次是ns、np、nd、nf……(n为能层序数)。(3)任一能层的能级总是从s能级起先，而且能级数等于该能层序数，即第一能层只有1个能级(1s)，其次能层有2个能级(2s和2p)，第三能层有3个能级(3s、3p和3d)，依次类推。(4)以s、p、d、f……排序的各能级可容纳的最多电子数依次为1、3、5、7……的2倍。(5)英文字母相同的不同能级中所能容纳的最多电子数相同。例如，1s、2s、3s、4s……能级最多都只能容纳2个电子。状元随笔某一能层及能级所能容纳的电子数是确定的，但不同原子或离子某一能层或能级的电子数是不确定的。提升点三电子云与原子轨道[例3]以下对核外电子运动状态的描述正确的是()A．电子的运动与行星相像，围绕原子核在固定的轨道上高速旋转B．能量低的电子只能在s轨道上运动，能量高的电子总是在f轨道上运动C．能层序数越大，s电子云的半径越大D．在同一能级上运动的电子，其运动状态确定相同状元随笔(1)电子云图表示电子在核外空间出现概率的相对大小。(2)电子云图中的小黑点并不代表电子，小黑点的数目也不代表电子真实出现的次数。(3)电子云图很难绘制，运用不便利，故常运用电子云轮廓图。[提升3]氦原子结构示意图为，试对以下推想进行推断(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)占有两个轨道()(2)两个电子所处的轨道形态不同()(3)两个电子所处轨道的伸展方向不同()(4)两个电子占用同一轨道()(5)两个电子的能量几乎相同()(6)两个电子分占1s的两个轨道()(7)两个电子的自旋方向不同()(8)两个电子一个离核近，一个离核远()[关键实力]电子云与原子轨道1．电子云(1)电子云轮廓图中的小黑点不代表电子、小黑点的疏密程度表示电子在原子核外出现概率的大小。(2)离核越近，电子出现的概率越大，小黑点越密集。(3)电子云轮廓图①定义：常把电子在原子核外空间出现概率约为90%的空间圈出来，即为电子云轮廓图(如图1、2)。②s电子、p电子的电子云轮廓图：2．原子轨道(1)定义：量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道。各能级的一个伸展方向的电子云轮廓图即表示一个原子轨道。(2)不同能层的能级、原子轨道及电子云轮廓图(见下表)：能级spdf原子轨道数1357原子轨道名称nsnpx、npy、npzndxy、ndxz、ndyz、ndz2、ndx2－y2……电子云轮廓图的形态和取向球形哑铃形相互垂直梅花形……能层序数n越大，原子轨道的半径越大。不同能层的同种能级的原子轨道的形态相像，半径不同。状元随笔原子轨道能量凹凸的比较(1)相同电子层上原子轨道能量的凹凸：ns＜np＜nd＜nf。(2)形态相同的原子轨道能量的凹凸：1s＜2s＜3s＜4s……(3)电子层和形态相同的原子轨道的能量相同：2px＝2py＝2pz。形成性自评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()A．最易失去的电子能量最高B．1s轨道的电子能量最低C．p轨道电子能量确定高于s轨道电子能量D．在离核最近区域内运动的电子能量最低2．下列能级符号表示错误的是()A．2pB．3fC．4sD．5d3．下列电子层中，原子轨道总数为4的是()A．K层B．L层C．M层D．N层4．图1和图2分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关说法正确的是()A．图1中的每个小黑点表示1个电子B．图2表示1s电子只能在球体内出现C．图2表明1s轨道呈球形，有多数对称轴D．图1中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置5．下列说法正确的是()A．氢光谱是元素的全部光谱中最困难的光谱之一B．“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点C．玻尔理论不但胜利说明了氢原子光谱，而且还推广到其他原子光谱D．原子中电子在具有确定半径的圆周轨道上像火车一样高速运转着6．当n＝3时，该能层里的能级符号是()A．ns、(n－1)p、(n－2)d、(n－3)fB．ns、(n＋1)p、(n＋2)d、(n＋3)fC．nf、np、nd、nsD．ns、np、nd7．下列有关说法中不正确的是()A．4d10表示4d能级有10个电子B．同一原子中，2p、3p、4p能级的轨道数依次增多C．K＋的电子排布式为1s22s22p63s23p6，则电子云形态有2种D．不同元素的M能层均有三个能级，有9个轨道8．比较下列原子轨道的能量凹凸(填“>”“＝”或“<”)。(1)2s________3s(2)2s________3d(3)3px________3pz(4)3p________3s(5)4f________6f(6)3d________4s第1课时原子核外电子的运动基础学问新知预习一、1．α粒子散射原子核氢原子(1)稳定的轨道放出能量汲取能量(2)不连续的(3)跃迁2．机会大小近远二、1．能量远近KLMNO上升变远2．135713573．两↑↓即时性自测1．(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√(8)×2．解析：汤姆生的原子结构模型是汤姆生发觉核外电子而提出的；卢瑟福原子结构模型是通过α粒子散射试验提出的；玻尔原子结构模型是玻尔在牛顿力学的基础上，汲取了量子理论和光子学说的思想建立起来的。答案：B3．解析：为了形象地描述电子在核外运动的状况，科学家以微观世界的特点为基础建立的理论——量子力学的观点，提出了电子云的概念。电子云概念的提出，主要是以微观世界的统计性为依据，形象描述电子在核外空间不同位置出现几率的一种方法。人们用小黑点作为电子在某处出现几率的描述：点密，表示出现可能性大，否则就小。这样，就得到一种图形，从图形外观看，这些点包围着原子核，就似乎电子云，这层云是电子在核外运动状况的描述，人们称这种图形为电子云。所以，电子云是描述电子运动状态的图形，是形象化的描述方法，并不是说电子真的呈云状包围着原子核。答案：C4．解析：在多电子原子中，原子轨道的能量与电子所处的电子层及所处的原子轨道的形态有关。当电子层和轨道形态确定时，电子的能量就确定了，电子能量与原子轨道的伸展方向无关，所以B项错误。答案：B技能素养例1解析：X原子的质子数为(A－N)，一个HmX分子中所含的质子数为(A－N＋m)；HmX的摩尔质量为(A＋m)g·mol－1，所以agHmX中所含质子的物质的量为aA+m·(A－N＋m)mol。因为分子呈电中性，质子数之和等于电子数之和，所以agHmX中所含电子的物质的量为aA+m·(答案：aA+m·(A－N提升1解析：题中所给是某一种原子的信息，不能求出该元素的相对原子质量，因而A正确，B错误；“m＋n”在数值上等于原子的相对原子质量，因而该原子的质量为(m＋n)×W×112g，C错误；由于m与n答案：A例2解析：解答本题时要留意：任一能层中，能级个数＝能层序数，并不是全部能层中都有p、d、f能级，详细选项分析如下：每个能层最多容纳的电子数为2n2个，也可以不排满，A正确；并不是全部的能层中都有p、d、f能级，如K层只有一个s能级，L层有s能级和p能级两个能级；M层有s、p、d三个能级，B错误；任一能层中，能级个数等于能层序数，C错误；每个能层最多容纳电子数为2n2，但不是确定含有2n2个电子，D错误。答案：A提升2解析：从M层起先有d能级，即3d，不存在2d，故C项错误；同理从N层起先有f能级，即4f，故D项错误；不同能层的相同类型的能级，最多容纳的电子数相同，故B项错误。答案：A例3解析：原子核外电子是无规则的高速运动，没有固定的轨道，A错；多电子原子中的核外电子，依据能量由低到高分布在不同的能层和能级中，不同的原子，能量最高的电子所处的轨道不同，B错；各能层s轨道的半径大小为1s＜2s＜3s……，C正确；在同一能级上运动的电子，可能处于不同的原子轨道，同一原子轨道中的电子，自旋状态不同，D错。答案：C提升3解析：本题考查的是原子轨道的能量、原子轨道的伸展方向等内容。解此题的关键是要知道第一电子层只有1s一个轨道，且氦原子只有两个核外电子，所以这两个电子都填充在1s轨道上，因此这两个电子的电子层、电子亚层、轨道的伸展方向及电子所具有的能量都相同，电子的自旋方向相反。电子的能量越高，其运动区域离核越远。答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×(7)√(8)×形成性自评1．解析：选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。答案：C2．解析：其次能层，含有2个能级，分别是2s、2p能级，含2p能级，A正确；第三能层，含有3个能级，分别是