《原子結構模型》參考課件

第1節(jié)原子結構模型1.了解有關核外電子運動模型的歷史發(fā)展過程。會運用玻爾原子結構模型的基本觀點解釋原子光譜的特點,形成證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。2.結合量子力學對核外電子運動狀態(tài)的描述認識微觀電子不同于宏觀物體,不能同時準確地測定電子的位置和速度,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的化學核心素養(yǎng)。3.知道電子運動的能量狀態(tài)具有量子化的特征,電子可以處于不同的能級,在一定條件下會發(fā)生激發(fā)和躍遷。知道電子的運動狀態(tài)(空間分布及能量)可以通過原子軌道和電子云模型來描述,形成證據(jù)推理與模型認知的化學核心素養(yǎng)。知識鋪墊必備知識正誤判斷1.構成原子的粒子

2.原子中相關量之間的關系(1)質量關系:質量數(shù)(A)=質子數(shù)(Z)+中子數(shù)(N)。(2)數(shù)量關系:質子數(shù)(Z)=核電荷數(shù)=中性原子的核外電子數(shù)。知識鋪墊必備知識正誤判斷一、氫原子光譜和玻爾的原子結構模型1.原子結構模型的演變道爾頓原子學說1803年,英國化學家道爾頓提出原子論湯姆孫“葡萄干布丁”模型1904年,湯姆孫在發(fā)現(xiàn)電子的基礎上提出了原子結構的“葡萄干布丁”模型,開始涉及原子內部的結構盧瑟福核式模型1911年,英國物理學家盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗提出了原子結構的核式模型玻爾原子結構模型1913年,丹麥科學家玻爾根據(jù)原子光譜實驗,進一步建立起核外電子分層排布的原子結構模型量子力學模型20世紀20年代中期,建立了量子力學理論,從而產(chǎn)生了原子結構的量子力學模型知識鋪墊必備知識正誤判斷2.光譜和氫原子光譜(1)光譜。許多物質都能夠吸收光或發(fā)射光。人們利用原子光譜儀將物質吸收的光或發(fā)射的光的頻率(或波長)和強度分布記錄下來,就得光譜。(2)氫原子光譜。氫原子光譜是由具有特定波長、彼此分立的譜線組成的線狀光譜。知識鋪墊必備知識正誤判斷3.玻爾的原子結構模型(1)玻爾原子結構模型的基本觀點。運動軌跡原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運動,并且不輻射能量能量分布在不同軌道上運動的電子具有不同的能量(E),而且能量值是不連續(xù)的,這稱為能量“量子化”。軌道能量依n值(1、2、3、…)的增大而升高,n稱為量子數(shù)電子躍遷只有當電子從一個軌道(能量為E1)躍遷到另一個軌道(能量為E2)時,才會輻射或吸收能量,當輻射或吸收的能量以光的形式表現(xiàn)出來并被記錄時,就形成了光譜(2)意義。成功解釋了氫原子光譜是線狀光譜的實驗事實;原子光譜源自核外電子在能量不同的軌道之間的躍遷;電子所處的軌道的能量是量子化的。知識鋪墊必備知識正誤判斷二、量子力學對原子核外電子運動狀態(tài)的描述1.原子軌道(1)電子層。①量子力學理論仍然使用量子數(shù)n。習慣上,將n所描述的電子運動狀態(tài)稱為電子層。②電子層的表示方法:原子中由里向外的電子層數(shù)n可取1、2、3、4、5、6等,對應的電子層符號分別為K、L、M、N、O、P等。電子層序數(shù)、符號、離核遠近及能量之間的關系如下表:n12345…對應電子層第一層第二層第三層第四層第五層…符號KLMNO…離核遠近近

遠能量高低低

高知識鋪墊必備知識正誤判斷(2)能級。在含有多個電子的原子中,在同一電子層(即n相同)的電子,能量也可能不同,即同一個電子層內的電子可處于不同能級,分別用s、p、d、f等表示。在無外磁場的條件下,處于同一能級的電子能量相同?！疚⑺伎?】電子層序數(shù)與能級數(shù)的關系是怎樣的?提示:能級數(shù)等于電子層序數(shù),如當n=4時,有4個能級,分別用符號s、p、d、f表示。知識鋪墊必備知識正誤判斷(3)原子軌道。①含義:用來描述原子中單個電子的空間運動狀態(tài)。②n(電子層)值所對應的原子軌道數(shù)目。電子層為n的狀態(tài)含有n2個原子軌道。當n=1,有1個能級,記為1s,也只有一個原子軌道,記作1s。當n=2時,有2個能級,分別記為2s、2p;共有4個原子軌道,包括1個s軌道和3個p軌道(分別記為2s、2px、2py、2pz)。當n=3時,有3個能級,分別記為3s、3p、3d;有9個原子軌道,包括1個s軌道和3個p軌道(分別記為3s、3px、3py、3pz)以及5個d軌道。(4)自旋運動狀態(tài)。在核外運動的電子還存在一種被稱為“自旋”的量子化運動。處于同一原子軌道上的電子自旋狀態(tài)只能有兩種,分別用符號“↑”和“↓”表示。知識鋪墊必備知識正誤判斷【微點撥】(1)原子核外電子的每一電子層(n)最多可容納的電子數(shù)是2n2。(2)多電子原子中,離核越近的電子層具有的能量越低。不同電子層之間,符號相同的能級的能量隨著電子層序數(shù)的增大而增大。例如:1s<2s<3s<4s<5s<6s<7s。(3)相同電子層中各能級能量由低到高的順序是ns<np<nd<nf。知識鋪墊必備知識正誤判斷2.原子軌道的圖形描述(1)原子軌道:描述原子中單個電子的空間運動狀態(tài)。(2)原子軌道示意圖。①s軌道在三維空間分布的圖形為球形。即s軌道具有球對稱性。電子層序數(shù)n不同時,s軌道的形狀相同、半徑不同,即s軌道半徑1s<2s<3s<……電子層序數(shù)越大,原子軌道的半徑越大。知識鋪墊必備知識正誤判斷②p軌道在三維空間分布的圖形與s軌道明顯不同,它的分布特點是分別相對于x、y、z軸對稱,p軌道在空間分別沿x、y、z軸的方向分布。電子層序數(shù)n不同時,p軌道的形狀相同,大小不同?！疚Ⅻc撥】ns能級各有1個原子軌道;np能級各有3個原子軌道,相互垂直(用px、py、pz表示);nd能級各有5個原子軌道;nf能級各有7個原子軌道。知識鋪墊必備知識正誤判斷3.電子在核外的空間分布(1)電子運動的特點:質量非常小、運行速度極快且運動空間極小。(2)描述核外電子運動的方法:通常用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在原子核外某處單位體積內出現(xiàn)概率的大小。這種形象地描述電子在原子核外空間某處單位體積內的概率分布的圖形稱為電子云圖?！疚⑺伎?】電子云圖表示的是電子在原子核外的運動軌跡嗎?提示:電子云圖表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的概率分布,不代表電子的運動軌跡。知識鋪墊必備知識正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“√”,錯誤的打“×”。1.1s電子云呈球形,表示電子繞原子核做圓周運動。(

)2.電子云圖中的小黑點密度越大,說明該原子核外空間電子越多。(

)3.ns軌道在三維空間分布的圖形為球形。(

)4.焰色反應中觀察到的特殊焰色是金屬原子在電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)時產(chǎn)生的光譜譜線的顏色。(

)5.能級就是電子層。(

)6.對于確定的n值,其對應的電子層的原子軌道數(shù)為n2。(

)7.同一電子層中不同能級的能量高低相同。(

)8.不同電子層中的s能級的能量高低相同。(

)答案:1.×

2.×

3.√

4.×

5.×

6.√

7.×8.×探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測電子層、能級和原子軌道之間的關系問題探究1.按電子的能量差異可以將原子核外電子分成哪幾個不同電子層?能級符號如ns、np、nd、nf中的n代表什么?提示:原子核外電子一般分成K、L、M、N、O、P、Q7個電子層。n代表電子層。2.K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別是多少?提示:K、L、M、N層最多容納的電子數(shù)分別是2、8、18、32。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.如何比較原子核外電子的能量高低?提示:在多電子原子中,電子填充原子軌道時,原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律:(1)相同電子層上原子軌道能量的高低:ns<np<nd<nf。(2)不同電子層中能級符號相同的原子軌道,電子層序數(shù)越小,能量越低,如1s<2s<3s;2p<3p<4p等。(3)相同電子層中能級符號相同的原子軌道能量(無外磁場)相等,如2px=2py=2pz。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測深化拓展1.任一電子層的能級總是從s能級開始,能級數(shù)等于該電子層的序數(shù):第一電子層只有1個能級(1s),第二電子層有2個能級(2s和2p),第三電子層有3個能級(3s,3p和3d),即對于任一電子層,其能級數(shù)=電子層序數(shù)。2.電子層與能級類似樓層與階梯之間的關系,在每一個電子層中,能級符號順序是ns、np、nd、nf……(如右圖所示)。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測3.同一能級又可能包含幾個空間分布不同的原子軌道,s能級中有1個原子軌道、p能級中有3個能量相同的原子軌道,分別記作npx、npy、npz,d能級中有5個能量相同的原子軌道。4.對于確定的n值,其原子軌道數(shù)為n2;每一電子層最多能容納的電子數(shù)不同,每一電子層最多容納的電子數(shù)為2n2(n表示電子層序數(shù))。5.能級的表示方法及各能級最多容納的電子數(shù)電子層(n)1234…符號KLMN…能級1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f…原子軌道數(shù)1131351357…最多容納的電子數(shù)每個能級2262610261014…每個電子層281832…能量一般順序是K<L<M<N<…探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測注意:在沒有特別說明的情況下,本書中所描述的核外電子運動狀態(tài)均為不存在外磁場的情況?！疚Ⅻc撥】①每一電子層最多能容納的電子數(shù)為2n2(n為電子層序數(shù))。②原子核外電子按能量不同分為不同的電子層,同一電子層又按能量不同分為不同的能級,每個能級(s能級除外)中又分為能量相同但空間分布不同的原子軌道,每個軌道中最多填充2個自旋狀態(tài)不同的電子。由此可知,在任何一個原子中找不到兩個完全相同的電子。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例1(雙選)(2020江蘇徐州第一中學高二月考)下列說法正確的是(

)A.同一原子中,1s、2s、3s電子的能量逐漸升高B.同一原子中,2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C.能量高的電子在離核近的區(qū)域運動,能量低的電子在離核遠的區(qū)域運動D.各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2(n為電子層序數(shù))探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:AD解析:不同電子層中能級符號相同的能級,電子層序數(shù)越大能量越高,故A正確;同一原子中,各p能級的軌道數(shù)相等,都為3,故B錯誤;能量高的電子在離核遠的區(qū)域運動,能量低的電子在離核近的區(qū)域運動,故C錯誤;第一電子層上只有s能級,含有軌道數(shù)目為1,第二電子層上有s、p2個能級,分別含有軌道數(shù)目為1、3,共含有原子軌道數(shù)為4,第三電子層上有s、p、d3個能級,分別含有軌道數(shù)目為1、3、5,共含有原子軌道數(shù)為9,第四電子層上有s、p、d、f4個能級,分別含有軌道數(shù)目為1、3、5、7,共含有原子軌道數(shù)為16,D正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測易錯警示

要正確理解“能級數(shù)等于該電子層序數(shù)”。在電子層中能級順序依次為ns、np、nd、nf……故每個電子層都有s能級,從第二電子層開始才有p能級,從第三電子層開始才有d能級,從第四電子層開始才有f能級。原子核外每一電子層所能容納的最多電子數(shù)為2n2。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練1下列關于電子層與能級的說法正確的是(

)A.同一原子中,原子軌道空間分布的圖形相同的能級上電子的能量不一定相同B.任一電子層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)不一定等于該電子層序數(shù)C.同是s能級,在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)是不相同的D.多電子原子中,每個電子層上電子的能量一定不同探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:A解析:同一原子中,原子軌道空間分布的圖形相同的能級上電子的能量不一定相同,如原子軌道能量2s>1s,A正確;每一電子層含有的能級數(shù)等于電子層序數(shù),即第n電子層含有n個能級,每一電子層總是從s能級開始,B錯誤;同是s能級,在不同的電子層中所能容納的最多電子數(shù)都是2,C錯誤;多電子原子中,同一能級上電子的能量相同,D錯誤。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測電子在核外的空間分布問題探究電子云圖上的每個小黑點都代表實際存在的電子嗎?提示:電子云圖上的小黑點是指電子在原子核外某處出現(xiàn)的概率分布,不是實際存在的電子。深化拓展1.電子云圖的含義為了形象地表示電子在原子核外空間的分布狀況,人們通常用單位體積內小點的疏密程度來表示電子在原子核外單位體積內出現(xiàn)概率的大小。點密集的地方,表示電子在此處單位體積內出現(xiàn)的概率大;點稀疏的地方,表示電子在此處單位體積內出現(xiàn)的概率小。2.電子云輪廓圖的形狀s軌道上的電子的概率分布呈球形,p軌道上的電子云具有一定的空間取向。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測素能應用典例2(2020云南昭通永善第二中學高二期末)下列有關電子云和原子軌道的說法正確的是(

)A.原子核外的電子像云霧一樣籠罩在原子核周圍,故稱電子云B.s軌道空間分布呈球形,處在該軌道上的電子只能在球殼內運動C.p軌道在空間沿2個方向分布D.與s軌道相同,p軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測答案:D解析:電子云是對電子運動的形象化描述,它僅表示電子在某一區(qū)域內出現(xiàn)的概率,并非原子核被電子云霧所包裹,A項錯誤;原子軌道是電子出現(xiàn)的概率比較高的空間輪廓,它表明電子在這一區(qū)域內出現(xiàn)的概率大,在此區(qū)域外出現(xiàn)的概率小,B項錯誤;p軌道在空間分別沿x、y和z3個方向分布,C項錯誤;由于按2p、3p、……的順序,原子軌道的能量依次升高,能量高的電子在離核更遠的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大,電子云越來越向更大的空間擴展,原子軌道的平均半徑逐漸增大,D項正確。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2-1下列關于電子云圖的敘述不正確的是(

)A.電子云圖是用小黑點的疏密程度來表示電子在空間某處出現(xiàn)概率大小的圖形B.電子云圖中的小黑點都表示實際存在的電子C.電子云圖說明離核越近,出現(xiàn)概率越大,離核越遠,出現(xiàn)概率越小D.軌道類型不同,電子云圖的空間取向也不一樣答案:B解析:為了形象地表示電子在原子核外空間的運動狀況,人們常用小黑點的疏密程度來表示電子在原子核外某處出現(xiàn)概率的大小。小黑點密集的地方,表示電子在此處單位體積內出現(xiàn)的概率大;小黑點稀疏的地方,表示電子在此處單位體積內出現(xiàn)的概率小。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測變式訓練2-2(雙選)(2020廣西北海中學高二期末)下列說法中正確的是(

)A.因為p軌道是“8”字形的,所以p電子走“8”字形B.M電子層有3s、3p、3d三個能級,9個原子軌道C.原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運動狀態(tài)D.基態(tài)銅原子有8個能級答案:BC解析:p軌道的空間分布圖形類似于“8”字形,表示的是電子出現(xiàn)概率大的區(qū)域的形狀,而不是指電子的運動軌跡,故A錯誤;第三電子層有3s、3p、3d三個能級,共有9個原子軌道,故B正確;原子軌道與電子云都是用來形象化描述電子的運動狀態(tài),故C正確;基態(tài)銅原子有7個能級,故D錯誤。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測1.氮原子2p能級上的3個電子分別位于2px、2py、2pz3個原子軌道上,則這3個電子不相同的是(

)A.能量 B.電子云圖C.電子云伸展方向 D.質量答案:C解析:氮原子2p能級上的3個電子分布在不同的原子軌道上,因此它們的電子云伸展方向不同。探究1探究2素養(yǎng)脈絡隨堂檢測2.下列電子層中包含有f能級的是(