蘇教版選修3 原子核外電子的運(yùn)動(dòng) 學(xué)案.doc

第一單元原子核外電子的運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)要求學(xué)習(xí)要點(diǎn)1進(jìn)一步認(rèn)識(shí)盧瑟福和玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型。2了解原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道原子軌道能量順序。4能用電子排布式表示136號(hào)元素原子的核外電子排布。5知道原子核外電子在一定條件下會(huì)發(fā)生躍遷，了解其簡(jiǎn)單應(yīng)用。1原子核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，電子云、電子層(能層)、原子軌道(能級(jí))的含義。2知道電子層、能級(jí)的含義，能用電子排布式表示136號(hào)元素原子的核外電子排布。一、人類(lèi)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)1原子是由原子核和核外電子構(gòu)成的，原子核由_和_構(gòu)成。質(zhì)子帶_電荷，核外電子帶_電荷，中子_電荷，質(zhì)子數(shù)_核外電子數(shù)，故原子呈電中性。2構(gòu)成原子的微粒之間數(shù)量關(guān)系：質(zhì)子數(shù)核外電子數(shù)_。質(zhì)量數(shù)_。3盧瑟福被稱(chēng)為“_”。4玻爾根據(jù)量子力學(xué)提出了原子結(jié)構(gòu)模型。(1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱(chēng)為_(kāi)。核外電子在原子軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是_的。(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生_。5原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(1)原子核外電子以極高的速度、在極小的空間內(nèi)做永不停止的運(yùn)動(dòng)。(2)核外電子的運(yùn)動(dòng)_宏觀物體所具有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律(不能測(cè)出在某一時(shí)刻的位置、速度，即不能描畫(huà)出它的運(yùn)動(dòng)軌跡)。描述核外電子運(yùn)動(dòng)通常采用_的方法電子云。注意：電子云是人們形象地描述_。電子云圖通常是用小黑點(diǎn)的_來(lái)描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的大小所得到的圖形。預(yù)習(xí)交流1用電子云描述核外電子運(yùn)動(dòng)時(shí)，1個(gè)小黑點(diǎn)是不是表示1個(gè)電子或電子在此出現(xiàn)過(guò)一次？二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征1電子層(1)劃分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)電子的_和_不同，認(rèn)為原子核外電子處于不同的電子層。(2)表示方法能量由低到高，離核由近到遠(yuǎn)電子層序數(shù)123456電子層符號(hào)klmnop2原子軌道(1)含義用量子力學(xué)描述電子在原子核外空間運(yùn)動(dòng)的_。(2)符號(hào)形狀及伸展方向表示spdf形狀球形紡錘形伸展方向1357(3)軌道的能量高低比較原子軌道能量高低同電子層上的原子軌道ns_np_nd_nf形狀相同的原子軌道1s_2s_3s_4s電子層數(shù)相同，形狀也相同的原子軌道2px_2py_2pz(4)各電子層軌道數(shù)和最多容納的電子數(shù)電子層1234n原子軌道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f 軌道數(shù)目1131351357n24916可容納的電子數(shù)目2818322n23自旋運(yùn)動(dòng)原子核外電子有兩種不同的自旋狀態(tài)，通常用“_”和“_”表示。三、原子核外電子的排布1核外電子排布遵循的原理2表示方法(1)電子排布式如：鋁原子的電子排布式為_(kāi)或_。溴原子的電子排布式為_(kāi)或_。(2)軌道表示式用“”表示一個(gè)_，用“_”、“_”表示_不同的電子。如：氧原子的軌道表示式為_(kāi)。磷原子的軌道表示式為_(kāi)。(3)外圍電子排布式在化學(xué)反應(yīng)中，一般是原子的外圍電子發(fā)生變化(主族元素的外圍電子就是_)。如氯原子的外圍電子排布式為_(kāi)。預(yù)習(xí)交流2根據(jù)原子核外電子排布原則分析，為什么原子核外電子的最外層不超過(guò)8個(gè)，次外層不超過(guò)18個(gè)？四、原子光譜原子的電子排布遵循構(gòu)造原理能使整個(gè)原子的能量處于最低狀態(tài)，簡(jiǎn)稱(chēng)能量最低原理。處于最低能量的原子叫做_原子。當(dāng)基態(tài)原子吸收能量后，電子會(huì)躍遷到較高能級(jí)，變成_原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時(shí)，將釋放能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時(shí)會(huì)吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱(chēng)_。許多元素就是通過(guò)原子光譜被發(fā)現(xiàn)的。在現(xiàn)代化學(xué)中，常利用原子光譜上的特征譜線來(lái)鑒定元素，稱(chēng)為_(kāi)。在預(yù)習(xí)中還有哪些問(wèn)題需要你在聽(tīng)課時(shí)加以關(guān)注？請(qǐng)?jiān)谙铝斜砀裰凶鰝€(gè)備忘吧！我的學(xué)困點(diǎn)我的學(xué)疑點(diǎn)答案：預(yù)習(xí)導(dǎo)引一、1質(zhì)子中子正負(fù)不帶等于2原子序數(shù)核電荷數(shù)質(zhì)子數(shù)中子數(shù)3原子之父4(1)原子軌道(2)不連續(xù)(3)躍遷5(2)不遵循統(tǒng)計(jì)電子在原子核外空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)的大小疏密預(yù)習(xí)交流1：答案：電子質(zhì)量很小，運(yùn)動(dòng)速度很快，人們無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定電子在某一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向和速度，故人們用統(tǒng)計(jì)圖示的方法形象地描繪電子在原子核外空間出現(xiàn)機(jī)會(huì)的大小，用小黑點(diǎn)表示電子在某一空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)，形象的稱(chēng)為電子云。但小黑點(diǎn)不表示1個(gè)電子或電子在此出現(xiàn)過(guò)一次。二、1(1)能量差異主要運(yùn)動(dòng)區(qū)域2(1)主要區(qū)域(3)3三、1能量最低能量較高最低不同不同的原子軌道相同2(1)電子數(shù)原子軌道1s22s22p63s23p1ne3s23p11s22s22p63s23p63d104s24p5ar3d104s24p5(2)原子軌道自旋方向(3)最外層電子3s23p5預(yù)習(xí)交流2：答案：由原子核外電子排布原則可知，在電子填充過(guò)程中，最外層最多填滿s軌道和p軌道。而s軌道有1個(gè)原子軌道，p軌道有3個(gè)原子軌道，根據(jù)泡利不相容原理知4個(gè)原子軌道最多容納8個(gè)電子，故原子最外層最多不超過(guò)8個(gè)電子。同理可分析次外層不超過(guò)18個(gè)電子。而k為最外層時(shí)，最多2個(gè)電子。四、基態(tài)激發(fā)態(tài)原子光譜光譜分析1電子層和原子軌道下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是()。a各原子軌道中的軌道數(shù)按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7b各電子層的原子軌道都是從s軌道開(kāi)始至f軌道結(jié)束c各電子層含有的軌道數(shù)為n1d各電子層含有的電子數(shù)為2n2個(gè)(1)“3p2表示3p軌道有兩個(gè)軌道”，這個(gè)說(shuō)法正確嗎？(2)“各電子層含有的軌道數(shù)為n2個(gè)”，對(duì)嗎？1電子層和原子軌道的組成關(guān)系(1)電子層距核由近及遠(yuǎn)依次為k、l、m、n、o、p、q(2)多電子原子中，同一電子層上的電子能量可能不同，還可以分成不同軌道，用符號(hào)s，p，d，f表示。2原子軌道(1)原子軌道是核外電子運(yùn)動(dòng)的空間區(qū)域，每個(gè)電子層上的軌道數(shù)目為n2個(gè)。(2)每個(gè)原子軌道上最多可容納2個(gè)電子。(3)每個(gè)電子層上最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)。2基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)律主族元素的原子失去最外層電子形成陽(yáng)離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯(cuò)誤的是()。aca2：1s22s22p63s23p6bo：1s22s23p4ccl：1s22s22p63s23p6dar：1s22s22p63s23p6由構(gòu)造原理解釋?zhuān)拥母髂軐由纤苋菁{的電子數(shù)最多為2n2個(gè)，最外層電子數(shù)不超過(guò)8個(gè)，次外層電子數(shù)不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層電子數(shù)不超過(guò)32個(gè)，請(qǐng)舉例說(shuō)明?；鶓B(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序軌道類(lèi)型相同時(shí)，電子層數(shù)愈大，原子軌道能量愈高，如e3pe2p。電子層數(shù)相同時(shí)，按軌道類(lèi)型s、p、d、f能量升高，如e3de3pe3s。電子層數(shù)和軌道類(lèi)型均不同時(shí)，原子中的價(jià)電子在外層分布時(shí)存在原子軌道能量交錯(cuò)現(xiàn)象。如e4se3de4p，e5se4de5p。3核外電子排布的表示法與書(shū)寫(xiě)按要求填空：(1)cu的原子結(jié)構(gòu)示意圖為_(kāi)。(2)p的外圍電子排布式為_(kāi)。(3)fe的電子排布式為_(kāi)。(4)n的軌道表示式為_(kāi)。(5)x元素的外圍電子排布式是4s24p5，x的元素符號(hào)是_。原子核外電子排布的表示方法有哪些？請(qǐng)舉例說(shuō)明。(1)電子排布式的書(shū)寫(xiě)元素符號(hào)；軌道符號(hào)；軌道順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序；電子個(gè)數(shù)(右上角標(biāo)出)。(2)軌道表示式的書(shū)寫(xiě)格式元素符號(hào)；軌道框(一個(gè)軌道一個(gè)框，能量相同的軌道連在一起)；電子自旋狀態(tài)(用“”“”表示)；軌道符號(hào)(標(biāo)在軌道框下面)。1下列有關(guān)核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()。a電子亞層(能級(jí))是描述電子運(yùn)動(dòng)的電子云形狀b只有在電子層、電子亞層(能級(jí))、電子云的伸展方向及電子的自旋都確定時(shí)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才能確定下來(lái)c必須在b項(xiàng)所述四個(gè)方面都確定時(shí)，才能決定組成每一能層的最多軌道數(shù)d電子云伸展方向與能量大小是無(wú)關(guān)的2對(duì)充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的主要原因是()。a電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時(shí)以光的形式釋放能量b電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時(shí)吸收除紅光以外的光線c氖原子獲得電子后轉(zhuǎn)變成發(fā)出紅光的物質(zhì)d在電流的作用下，氖原子與構(gòu)成燈管的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)3比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低。(1)1s,3d(2)3s,3p,3d(3)2p,3p,4p4下列原子的外圍電子排布式(或外圍軌道表示式)中，哪一種狀態(tài)的能量較低？試說(shuō)明理由。(1)氮原子：(2)鈉原子：a3s1b3p1(3)鉻原子：a3d54s1b3d44s2(4)碳原子：5四種元素x、y、z、w位于元素周期表的前四周期，已知它們的核電荷數(shù)依次增加，且核電荷數(shù)之和為51；y原子的l層p軌道中有2個(gè)電子；z與y原子的價(jià)層電子數(shù)相同；w原子的l層電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為41，其d軌道中的電子數(shù)與最外層電子數(shù)之比為51。(1)y、z可分別與x形成只含一個(gè)中心原子的共價(jià)化合物a、b，它們的分子式分別是_、_。(2)w的元素符號(hào)是_，其2價(jià)離子的核外電子排布式是_。提示：用最精煉的語(yǔ)言把你當(dāng)堂掌握的核心知識(shí)的精華部分和基本技能的要領(lǐng)部分寫(xiě)下來(lái)并進(jìn)行識(shí)記。知識(shí)精華技能要領(lǐng)答案：活動(dòng)與探究1：a解析：各電子層的軌道數(shù)等于其所處的電子層數(shù)的平方，即當(dāng)n1時(shí)，它只有1個(gè)s軌道，當(dāng)n2時(shí)，它有4個(gè)軌道，1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道，所以b、c均錯(cuò)誤。每個(gè)電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)，而不是每個(gè)電子層含有電子數(shù)一定為2n2個(gè)，d錯(cuò)誤。思考與交流：答案：(1)錯(cuò)誤。3p2表示3p軌道上有兩個(gè)電子。(2)正確。各電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)，而一個(gè)軌道最多容納的電子數(shù)為2個(gè)，所以，各電子層含有的軌道數(shù)為n2個(gè)。活動(dòng)與探究2：b解析：核外電子的排布要遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。對(duì)于各電子層原子軌道的數(shù)目和可容納的電子數(shù)為：電子層原子軌道類(lèi)型原子軌道數(shù)目可容納電子數(shù)11s1222s、2p4833s、3p、3d91844s、4p、4d、4f1632nn22n2題目中o的電子排布式應(yīng)為1s22s22p4。思考與交流：答案：由構(gòu)造原理解釋?zhuān)鹤钔鈱訛閗層時(shí)，電子數(shù)最多為2個(gè)(1s2)；最外層為l層時(shí)，電子數(shù)最多為8個(gè)(2s22p6)；最外層為m層時(shí)，電子數(shù)最多為8個(gè)(3s23p6)類(lèi)推出最外層電子不超過(guò)8個(gè)。最外層為第六電子層時(shí)，次外層的電子數(shù)最多為18(5s25p65d10)，倒數(shù)第三層的電子數(shù)最多為32(4s24p64d104f14)；最外層為第七電子層時(shí)，次外層的電子數(shù)最多為18(6s26p66d10)；倒數(shù)第三層的電子數(shù)最多為32(5s25p65d105f14)類(lèi)推出次外層電子不超過(guò)18個(gè)，倒數(shù)第三層電子不超過(guò)32個(gè)?；顒?dòng)與探究3：答案：(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)(5)br解析：本題主要考查核外電子排布的常用表示方法，電子排布式應(yīng)是這些方法的基礎(chǔ)。cu的電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子結(jié)構(gòu)示意圖是；p的外圍電子排布式為3s23p3；fe的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2；n的電子排布式為1s22s22p3，所以其軌道表示式是。x元素出現(xiàn)了4p層，說(shuō)明3d層已經(jīng)排滿，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序數(shù)是35，為溴元素。思考與交流：答案：(1)原子結(jié)構(gòu)示意圖：如11na的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，表示原子核外各電子層上排布的電子數(shù)。(2)電子排布式：電子排布式是用核外電子分布的能級(jí)及各能級(jí)上的電子數(shù)表示電子排布的式子。如鋁原子的電子排布式是1s22s22p63s23p1，鈣原子的電子排布式是1s22s22p63s23p64s2。簡(jiǎn)化電子排布式：將電子排布式中的內(nèi)層電子排布用相應(yīng)的稀有氣體元素符號(hào)加方括號(hào)來(lái)表示而得到的式子稱(chēng)為簡(jiǎn)化電子排布式。如碳、鈉、鈣的簡(jiǎn)化電子排布式分別為he2s22p2、ne3s1、ar4s2。(3)軌道表示式：將每一個(gè)原子軌道用1個(gè)方框表示，在方框內(nèi)標(biāo)明基態(tài)原子核外電子分布的式子稱(chēng)為軌道表示式。例如，o、na的軌道表示式分別為：o：na：當(dāng)堂檢測(cè)1c解析：原子核外電子運(yùn)動(dòng)的空間里，不同區(qū)域離核的遠(yuǎn)近不同，電子能量不同，據(jù)此分成不同的能層。同一能層上的電子又依據(jù)其能量差異和電子云的形狀不同分為不同能級(jí)，同一能級(jí)上的電子能量相同，但電子云的空間伸展方向不同(s、p、d、f電子云分別有1、3、5、7個(gè)伸展方向)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由量子力學(xué)理論的四個(gè)量子數(shù)來(lái)描述，所以a、b、d三項(xiàng)都是正確的。由于每一能層的最多軌道數(shù)與電子的自旋無(wú)關(guān)，所以c項(xiàng)錯(cuò)誤。2a解析：解答該題的關(guān)鍵是明確基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的相互轉(zhuǎn)化及其轉(zhuǎn)化過(guò)程中的能量變化和現(xiàn)象。在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級(jí)，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過(guò)程要吸收能量，不會(huì)發(fā)出紅色光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時(shí)，將釋放能量，從而產(chǎn)生紅色光，故a項(xiàng)正確。3答案：(1)e1se3d(2)e3se3pe3d(3)e2pe3pe4p解析：在多電子原子中， 電子填充原子軌道時(shí)，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：相同電子層上原子軌道能量的高低：nsnpndnf。形狀相同的原子軌道能量的高低：1s2s3s4s電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz軌道的能量相等。4答案：(1)b；a中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。(2)a；b中原子的外圍電子排布違反了能量最低原理。(3)a；b中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。(4)a；b中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。解析：本題考查的是核外電子排布所遵循的原理(或規(guī)則)方面的知識(shí)。根據(jù)洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個(gè)軌道上排布時(shí)盡可能分占不同的原子軌道，且自旋狀態(tài)相同，故(1)選b，(4)選a。根據(jù)能量最低原理，核外電