新教材2025版高中化學(xué)專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第一單元原子核外電子的運(yùn)動第1課時(shí)原子核外電子的運(yùn)動學(xué)生用書蘇教版選擇性必修2

第1課時(shí)原子核外電子的運(yùn)動課程目標(biāo)1．了解核外電子運(yùn)動狀態(tài)。2．了解核外電子能級排布的構(gòu)造原理。3．知道原子核外電子的能級分布。圖說考點(diǎn)基礎(chǔ)知識自學(xué)·思記·嘗試[新知預(yù)習(xí)]一、人類對原子結(jié)構(gòu)的相識1．原子模型的演化原子結(jié)構(gòu)模型科學(xué)家科研手段主要內(nèi)容及含義有核模型盧瑟福英國(1911年)________試驗(yàn)原子的質(zhì)量主要集中于________上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動玻爾原子結(jié)構(gòu)模型丹麥(1913年)玻爾________光譜(1)原子核外電子在一系列________上運(yùn)動，既不________，也不________(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量改變是____________(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生____________2.電子云二、原子核外電子的運(yùn)動特征1．電子層分層依據(jù)________差異、主要運(yùn)動的區(qū)域離核________各層取值(n)12345……電子層符號______________________________……能量凹凸離核遠(yuǎn)近2.原子軌道含義用量子力學(xué)描述電子在原子核外空間運(yùn)動的主要區(qū)域軌道符號spdf軌道數(shù)目________________________________空間伸展方向個(gè)數(shù)________________________________軌道形態(tài)球形紡錘形形態(tài)較困難3.自旋運(yùn)動：原子核外電子有________種不同的自旋狀態(tài)，通常用“________”和“________”表示。[即時(shí)性自測]1．推斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電子云圖中的每一個(gè)小黑點(diǎn)都表示電子。()(2)原子軌道是原子核外的具有確定半徑的圓。()(3)同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多。()(4)能層離核越近能量越低。()(5)同一能層的電子能量確定相同。()(6)同一原子中，同一能層同一能級的電子能量確定相同。()(7)理論上第8能層應(yīng)當(dāng)有8個(gè)能級。()(8)第n能層最多能容納的電子數(shù)為2n2，所以鈉原子的第三能層填有18個(gè)電子。2．人類對原子結(jié)構(gòu)的相識經(jīng)驗(yàn)了漫長的歷史階段。最有代表性的有：道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型、湯姆生原子結(jié)構(gòu)模型、盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型和玻爾原子結(jié)構(gòu)模型等。而這些原子結(jié)構(gòu)模型都是建立在確定的試驗(yàn)探討基礎(chǔ)上的。下列試驗(yàn)事實(shí)與原子結(jié)構(gòu)模型建立的關(guān)系正確的是()A．電子的發(fā)覺：道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型B．α粒子散射：盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型C．α粒子散射：玻爾原子結(jié)構(gòu)模型D．氫原子光譜：盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型3．有關(guān)核外電子運(yùn)動規(guī)律的描述錯(cuò)誤的是()A．核外電子質(zhì)量很小，在原子核外做高速運(yùn)動B．核外電子的運(yùn)動規(guī)律與一般物體不同，不能用牛頓運(yùn)動定律來說明C．在電子云示意圖中，通常用小黑點(diǎn)來表示電子繞核做高速圓周運(yùn)動D．在電子云示意圖中，小黑點(diǎn)密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會多4．多電子原子中，原子軌道能量凹凸排列錯(cuò)誤的是()A．2p<3p<4pB．3px<3py<3pzC．3s<3p<3dD．2px＝2py＝2pz技能素養(yǎng)合作·探究·共享提升點(diǎn)一原子的構(gòu)成及構(gòu)成粒子間的相互關(guān)系[例1]某元素的一種同位素X的質(zhì)量數(shù)為A，含N個(gè)中子，它與1H構(gòu)成HmX分子，在agHmX中所含電子的物質(zhì)的量是________。狀元隨筆一個(gè)HmX分子是由m個(gè)H原子和一個(gè)X原子構(gòu)成的，因此一個(gè)HmX分子中電子的個(gè)數(shù)為m與一個(gè)X原子中的質(zhì)子數(shù)之和。[提升1]設(shè)某元素原子的核內(nèi)質(zhì)子數(shù)為m，中子數(shù)為n，則下列論斷正確的是()A．不能由此確定該元素的相對原子質(zhì)量B．這種元素的相對原子質(zhì)量為m＋nC．若12C原子質(zhì)量為Wg，則此原子的質(zhì)量為(m＋n)WgD．核內(nèi)中子的總質(zhì)量小于質(zhì)子的總質(zhì)量狀元隨筆元素的相對原子質(zhì)量不同于原子的相對原子質(zhì)量。[關(guān)鍵實(shí)力]原子的組成及構(gòu)成微粒間的相互關(guān)系(1)原子的構(gòu)成(2)原子的特點(diǎn)①原子的大部分質(zhì)量集中在原子核上。②原子核的體積很小，約為整個(gè)原子體積的110③原子核的密度特別大，大約為金屬鈾的密度的5×1012倍。(3)相互間的關(guān)系①原子：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)陽離子：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)＋n陰離子：核電荷數(shù)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＝核外電子數(shù)－n②質(zhì)量數(shù)(A)＝質(zhì)子數(shù)(Z)＋中子數(shù)(N)狀元隨筆核素的相對原子質(zhì)量可由a·NA(a表示1個(gè)原子的質(zhì)量)和12ab(a表示1個(gè)原子的質(zhì)量，b表示1個(gè)612提升點(diǎn)二能層與能級[例2]下列有關(guān)能層、能級的相識正確的是(題中n表示能層序數(shù))()A．各能級能容納的電子數(shù)按s、p、d、f的依次依次為1、3、5、7的2倍B．各能層的能級都是從s能級起先至f能級結(jié)束C.各能層含有的能級數(shù)為n－1D．各能層含有的電子數(shù)為2n2能容納電子數(shù)與所含電子數(shù)有區(qū)分！狀元隨筆不同能級所含能級數(shù)不同，不同能級所能容納的電子數(shù)也不相同，規(guī)律為：能級數(shù)為n，最多能容納電子數(shù)為2n2。[提升2]下列能級表示正確(實(shí)際存在的)且最多容納的電子數(shù)依據(jù)從少到多的依次排列的是()A．1s、2p、3dB．1s、2s、3sC．2s、2p、2dD．3p、3d、3f狀元隨筆ns、np、nd、nf…所能容納電子數(shù)依次為2、6、10、14…，與n的取值無關(guān)。s、p、d、f…最早出現(xiàn)的能層依次為1、2、3、4……。[關(guān)鍵實(shí)力]1．能層(1)能層的含義多電子原子的核外電子的能量是不同的，按電子的能量差異，可以將核外電子分成不同的能層。(2)能層的表示方法及各能層所能容納的最多電子數(shù)能層一二三四五六七……符號KLMNOPQ……最多電子數(shù)281832507298……(3)各能層的能量與其離原子核距離的關(guān)系原子核外各能層，能層序數(shù)越大，其離原子核的距離越遠(yuǎn)，能量越高。說明：能層相當(dāng)于必修教材中所述的電子層。2．能級(1)能級的含義多電子原子中，同一能層的電子，能量也可能不同，還可以把它們分成能級，就好比能層是樓層，能級是樓梯的階級。(2)能級的符號和所能容納的最多電子數(shù)3．能層與能級的有關(guān)規(guī)律(1)每一能層最多可容納的電子數(shù)為2n2(n為能層序數(shù))。(2)在每一個(gè)能層中，能級符號的依次是ns、np、nd、nf……(n為能層序數(shù))。(3)任一能層的能級總是從s能級起先，而且能級數(shù)等于該能層序數(shù)，即第一能層只有1個(gè)能級(1s)，其次能層有2個(gè)能級(2s和2p)，第三能層有3個(gè)能級(3s、3p和3d)，依次類推。(4)以s、p、d、f……排序的各能級可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7……的2倍。(5)英文字母相同的不同能級中所能容納的最多電子數(shù)相同。例如，1s、2s、3s、4s……能級最多都只能容納2個(gè)電子。狀元隨筆某一能層及能級所能容納的電子數(shù)是確定的，但不同原子或離子某一能層或能級的電子數(shù)是不確定的。提升點(diǎn)三電子云與原子軌道[例3]以下對核外電子運(yùn)動狀態(tài)的描述正確的是()A．電子的運(yùn)動與行星相像，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B．能量低的電子只能在s軌道上運(yùn)動，能量高的電子總是在f軌道上運(yùn)動C．能層序數(shù)越大，s電子云的半徑越大D．在同一能級上運(yùn)動的電子，其運(yùn)動狀態(tài)確定相同狀元隨筆(1)電子云圖表示電子在核外空間出現(xiàn)概率的相對大小。(2)電子云圖中的小黑點(diǎn)并不代表電子，小黑點(diǎn)的數(shù)目也不代表電子真實(shí)出現(xiàn)的次數(shù)。(3)電子云圖很難繪制，運(yùn)用不便利，故常運(yùn)用電子云輪廓圖。[提升3]氦原子結(jié)構(gòu)示意圖為，試對以下推想進(jìn)行推斷(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)占有兩個(gè)軌道()(2)兩個(gè)電子所處的軌道形態(tài)不同()(3)兩個(gè)電子所處軌道的伸展方向不同()(4)兩個(gè)電子占用同一軌道()(5)兩個(gè)電子的能量幾乎相同()(6)兩個(gè)電子分占1s的兩個(gè)軌道()(7)兩個(gè)電子的自旋方向不同()(8)兩個(gè)電子一個(gè)離核近，一個(gè)離核遠(yuǎn)()[關(guān)鍵實(shí)力]電子云與原子軌道1．電子云(1)電子云輪廓圖中的小黑點(diǎn)不代表電子、小黑點(diǎn)的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。(2)離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，小黑點(diǎn)越密集。(3)電子云輪廓圖①定義：常把電子在原子核外空間出現(xiàn)概率約為90%的空間圈出來，即為電子云輪廓圖(如圖1、2)。②s電子、p電子的電子云輪廓圖：2．原子軌道(1)定義：量子力學(xué)把電子在原子核外的一個(gè)空間運(yùn)動狀態(tài)稱為一個(gè)原子軌道。各能級的一個(gè)伸展方向的電子云輪廓圖即表示一個(gè)原子軌道。(2)不同能層的能級、原子軌道及電子云輪廓圖(見下表)：能級spdf原子軌道數(shù)1357原子軌道名稱nsnpx、npy、npzndxy、ndxz、ndyz、ndz2、ndx2－y2……電子云輪廓圖的形態(tài)和取向球形啞鈴形相互垂直梅花形……能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。不同能層的同種能級的原子軌道的形態(tài)相像，半徑不同。狀元隨筆原子軌道能量凹凸的比較(1)相同電子層上原子軌道能量的凹凸：ns＜np＜nd＜nf。(2)形態(tài)相同的原子軌道能量的凹凸：1s＜2s＜3s＜4s……(3)電子層和形態(tài)相同的原子軌道的能量相同：2px＝2py＝2pz。形成性自評1．在基態(tài)多電子原子中，關(guān)于核外電子能量的敘述錯(cuò)誤的是()A．最易失去的電子能量最高B．1s軌道的電子能量最低C．p軌道電子能量確定高于s軌道電子能量D．在離核最近區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的電子能量最低2．下列能級符號表示錯(cuò)誤的是()A．2pB．3fC．4sD．5d3．下列電子層中，原子軌道總數(shù)為4的是()A．K層B．L層C．M層D．N層4．圖1和圖2分別是1s電子的概率分布圖和原子軌道圖。下列有關(guān)說法正確的是()A．圖1中的每個(gè)小黑點(diǎn)表示1個(gè)電子B．圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)C．圖2表明1s軌道呈球形，有多數(shù)對稱軸D．圖1中的小黑點(diǎn)表示某一時(shí)刻，電子在核外所處的位置5．下列說法正確的是()A．氫光譜是元素的全部光譜中最困難的光譜之一B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運(yùn)動均有此特點(diǎn)C．玻爾理論不但勝利說明了氫原子光譜，而且還推廣到其他原子光譜D．原子中電子在具有確定半徑的圓周軌道上像火車一樣高速運(yùn)轉(zhuǎn)著6．當(dāng)n＝3時(shí)，該能層里的能級符號是()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．下列有關(guān)說法中不正確的是()A．4d10表示4d能級有10個(gè)電子B．同一原子中，2p、3p、4p能級的軌道數(shù)依次增多C．K＋的電子排布式為1s22s22p63s23p6，則電子云形態(tài)有2種D．不同元素的M能層均有三個(gè)能級，有9個(gè)軌道8．比較下列原子軌道的能量凹凸(填“>”“＝”或“<”)。(1)2s________3s(2)2s________3d(3)3px________3pz(4)3p________3s(5)4f________6f(6)3d________4s第1課時(shí)原子核外電子的運(yùn)動基礎(chǔ)學(xué)問新知預(yù)習(xí)一、1．α粒子散射原子核氫原子(1)穩(wěn)定的軌道放出能量汲取能量(2)不連續(xù)的(3)躍遷2．機(jī)會大小近遠(yuǎn)二、1．能量遠(yuǎn)近KLMNO上升變遠(yuǎn)2．135713573．兩↑↓即時(shí)性自測1．(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)√(8)×2．解析：湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型是湯姆生發(fā)覺核外電子而提出的；盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型是通過α粒子散射試驗(yàn)提出的；玻爾原子結(jié)構(gòu)模型是玻爾在牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)上，汲取了量子理論和光子學(xué)說的思想建立起來的。答案：B3．解析：為了形象地描述電子在核外運(yùn)動的狀況，科學(xué)家以微觀世界的特點(diǎn)為基礎(chǔ)建立的理論——量子力學(xué)的觀點(diǎn)，提出了電子云的概念。電子云概念的提出，主要是以微觀世界的統(tǒng)計(jì)性為依據(jù)，形象描述電子在核外空間不同位置出現(xiàn)幾率的一種方法。人們用小黑點(diǎn)作為電子在某處出現(xiàn)幾率的描述：點(diǎn)密，表示出現(xiàn)可能性大，否則就小。這樣，就得到一種圖形，從圖形外觀看，這些點(diǎn)包圍著原子核，就似乎電子云，這層云是電子在核外運(yùn)動狀況的描述，人們稱這種圖形為電子云。所以，電子云是描述電子運(yùn)動狀態(tài)的圖形，是形象化的描述方法，并不是說電子真的呈云狀包圍著原子核。答案：C4．解析：在多電子原子中，原子軌道的能量與電子所處的電子層及所處的原子軌道的形態(tài)有關(guān)。當(dāng)電子層和軌道形態(tài)確定時(shí)，電子的能量就確定了，電子能量與原子軌道的伸展方向無關(guān)，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B技能素養(yǎng)例1解析：X原子的質(zhì)子數(shù)為(A－N)，一個(gè)HmX分子中所含的質(zhì)子數(shù)為(A－N＋m)；HmX的摩爾質(zhì)量為(A＋m)g·mol－1，所以agHmX中所含質(zhì)子的物質(zhì)的量為aA+m·(A－N＋m)mol。因?yàn)榉肿映孰娭行?，質(zhì)子數(shù)之和等于電子數(shù)之和，所以agHmX中所含電子的物質(zhì)的量為aA+m·(答案：aA+m·(A－N提升1解析：題中所給是某一種原子的信息，不能求出該元素的相對原子質(zhì)量，因而A正確，B錯(cuò)誤；“m＋n”在數(shù)值上等于原子的相對原子質(zhì)量，因而該原子的質(zhì)量為(m＋n)×W×112g，C錯(cuò)誤；由于m與n答案：A例2解析：解答本題時(shí)要留意：任一能層中，能級個(gè)數(shù)＝能層序數(shù)，并不是全部能層中都有p、d、f能級，詳細(xì)選項(xiàng)分析如下：每個(gè)能層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)，也可以不排滿，A正確；并不是全部的能層中都有p、d、f能級，如K層只有一個(gè)s能級，L層有s能級和p能級兩個(gè)能級；M層有s、p、d三個(gè)能級，B錯(cuò)誤；任一能層中，能級個(gè)數(shù)等于能層序數(shù)，C錯(cuò)誤；每個(gè)能層最多容納電子數(shù)為2n2，但不是確定含有2n2個(gè)電子，D錯(cuò)誤。答案：A提升2解析：從M層起先有d能級，即3d，不存在2d，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；同理從N層起先有f能級，即4f，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；不同能層的相同類型的能級，最多容納的電子數(shù)相同，故B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A例3解析：原子核外電子是無規(guī)則的高速運(yùn)動，沒有固定的軌道，A錯(cuò)；多電子原子中的核外電子，依據(jù)能量由低到高分布在不同的能層和能級中，不同的原子，能量最高的電子所處的軌道不同，B錯(cuò)；各能層s軌道的半徑大小為1s＜2s＜3s……，C正確；在同一能級上運(yùn)動的電子，可能處于不同的原子軌道，同一原子軌道中的電子，自旋狀態(tài)不同，D錯(cuò)。答案：C提升3解析：本題考查的是原子軌道的能量、原子軌道的伸展方向等內(nèi)容。解此題的關(guān)鍵是要知道第一電子層只有1s一個(gè)軌道，且氦原子只有兩個(gè)核外電子，所以這兩個(gè)電子都填充在1s軌道上，因此這兩個(gè)電子的電子層、電子亞層、軌道的伸展方向及電子所具有的能量都相同，電子的自旋方向相反。電子的能量越高，其運(yùn)動區(qū)域離核越遠(yuǎn)。答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)×(7)√(8)×形成性自評1．解析：選項(xiàng)C沒有指明p軌道電子和s軌道電子是否處于同一電子層。答案：C2．解析：其次能層，含有2個(gè)能級，分別是2s、2p能級，含2p能級，A正確；第三能層，含有3個(gè)能級，分別是