【導(dǎo)學(xué)案】2021年高中化學(xué)導(dǎo)學(xué)案魯科版選修3教師用書(shū)-1.1原子結(jié)構(gòu)模型

第1節(jié)原子結(jié)構(gòu)模型1.了解原子結(jié)構(gòu)的進(jìn)展歷程。2.初步生疏原子結(jié)構(gòu)的量子力學(xué)模型,能用n、l、m、ms這四個(gè)量子數(shù)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.了解原子軌道的表示方法及意義。一、氫原子光譜和波爾的原子結(jié)構(gòu)模型1.原子結(jié)構(gòu)理論進(jìn)展史1803年提出原子是一個(gè)“實(shí)心球體”建立原子學(xué)說(shuō)的是英國(guó)化學(xué)家①道爾頓,1903年湯姆遜提出原子結(jié)構(gòu)的“②葡萄干布丁”模型,1911年盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的③核式模型,1913年玻爾提出④核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型,建立于20世紀(jì)20年月中期的⑤量子力學(xué)模型已成為現(xiàn)代化學(xué)的理論基礎(chǔ)。2.氫原子光譜人們經(jīng)常利用儀器將物質(zhì)吸取光或放射光的波長(zhǎng)和強(qiáng)度分布記錄下來(lái),得到所謂的光譜,光譜分為⑥連續(xù)光譜和⑦線狀光譜,氫原子光譜為⑧線狀光譜。3.玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型基本觀點(diǎn)①原子中的電子在具有⑨確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng),并且⑩不輻射能量?？衫斫鉃樾行悄Ｐ?這里的“軌道”實(shí)際上就是我們現(xiàn)在所說(shuō)的電子層。②定態(tài)假設(shè):玻爾原子結(jié)構(gòu)理論認(rèn)為同一電子層上的電子能量完全相同。在不同軌道上運(yùn)動(dòng)的電子具有不同的能量(E),而且能量是量子化的,即能量是“一份一份”的。各電子層能量差具有不連續(xù)性,即E3-E2≠E2-E1。③只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道(能量為Ei)躍遷到另一個(gè)軌道時(shí),才會(huì)輻射或吸取能量。假如輻射或吸取的能量以光的形式表現(xiàn)并記錄下來(lái),就形成了光譜。(2)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型理論成功地解釋了氫原子光譜是線狀光譜的試驗(yàn)事實(shí),但不能解決氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)問(wèn)題和多原子簡(jiǎn)單的光譜現(xiàn)象。二、原子軌道與四個(gè)量子數(shù)依據(jù)量子力學(xué)理論,原子中的單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以用原子軌道來(lái)描述,而每個(gè)原子軌道由三個(gè)量子數(shù)n、l、m共同描述。1.主量子數(shù)(n)主量子數(shù)(n)的取值與電子層符號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系主量子數(shù)(n):1、2、3、4、5、6、7等,電子層符號(hào):K、L、M、N、O、P、Q等。n值所表示的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)稱(chēng)為電子層,n越大,電子離核的平均距離越遠(yuǎn),能量越高。2.角量子數(shù)(l)①對(duì)多電子原子來(lái)講,對(duì)于確定的n值,l共有n個(gè)值,分別用符號(hào)s、p、d、f等來(lái)表示。②若兩個(gè)電子的n和l均相同,就表明兩個(gè)電子具有相同的能量,表示兩電子所處的能級(jí)相同。③l有多少個(gè)取值,就表示該電子層有多少個(gè)能量不同的能級(jí)。當(dāng)n=1時(shí)l有1個(gè)值,有1個(gè)能級(jí)即s能級(jí);當(dāng)n=2時(shí)l有2個(gè)值,有2個(gè)能級(jí)即s能級(jí)和p能級(jí);當(dāng)n=3時(shí)l有3個(gè)值,有3個(gè)能級(jí)即s能級(jí)、p能級(jí)、d能級(jí);當(dāng)n=n時(shí)l有n個(gè)值,有n個(gè)能級(jí)。3.磁量子數(shù)(m)①在外磁場(chǎng)作用下,量子數(shù)n、l相同的狀態(tài)能量是不同的,用磁量子數(shù)m來(lái)標(biāo)記這些狀態(tài)。對(duì)同一個(gè)能級(jí)l而言,電子的運(yùn)動(dòng)共有(2l+1)個(gè)狀態(tài)。②s能級(jí)有1個(gè)軌道;p能級(jí)有3個(gè)軌道;d能級(jí)有5個(gè)軌道;f能級(jí)有7個(gè)軌道,同一能級(jí)中不同軌道的能量是相同的。4.自旋量子數(shù)ms核外電子存在一種奇怪的量子化運(yùn)動(dòng),人們稱(chēng)其為自旋運(yùn)動(dòng)。常用自旋量子數(shù)ms來(lái)描述電子的自旋運(yùn)動(dòng)。處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只能有2種,分別用符號(hào)↑和↓標(biāo)記?？偨Y(jié):主量子數(shù)n對(duì)應(yīng)著電子層;主量子數(shù)n和角量子數(shù)l對(duì)應(yīng)著n電子層中的能級(jí);主量子數(shù)n、角量子數(shù)l和磁量子數(shù)m對(duì)應(yīng)著n電子層中l(wèi)能級(jí)的原子軌道。電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可用量子數(shù)n、l、m確定的原子軌道來(lái)描述,并取兩種自旋狀態(tài)的一種。三、原子軌道的圖形描述和電子云1.原子軌道的圖形s軌道是球形,即該原子軌道具有球形對(duì)稱(chēng);p軌道是紡錘形,分別相對(duì)于x、y、z軸對(duì)稱(chēng)。2.電子云為了形象地表示電子在核外空間的分布狀況,人們常用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在原子核外單位體積內(nèi)消滅概率的大小。點(diǎn)密集的地方表示電子消滅的概率大;點(diǎn)稀疏的地方表示電子消滅的概率小。這種形象地描述電子在空間單位體積內(nèi)消滅的概率大小的圖形稱(chēng)為電子云。1.原子核外電子的每一個(gè)電子層最多可容納的電子數(shù)與電子層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?【答案】每一個(gè)電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2。2.不同的電子層分別有多少個(gè)能級(jí)?與電子層的序數(shù)(n)間存在什么關(guān)系?【答案】第n電子層有n個(gè)能級(jí);能級(jí)數(shù)等于序數(shù)n。3.不同電子層的相同能級(jí)所能容納的最多電子數(shù)是否相同?【答案】相同。4.硫原子有16個(gè)電子,分別分布在幾個(gè)不同的電子層和能級(jí)上?各電子層與能級(jí)分別含有多少個(gè)電子?【答案】分別分布在3個(gè)不同的電子層,5個(gè)不同的能級(jí)上。第一電子層2個(gè)電子,處于1s能級(jí)中;其次電子層8個(gè)電子,分別為2s能級(jí)含有2個(gè)電子,2p能級(jí)含有6個(gè)電子;第三電子層6個(gè)電子,分別為3s能級(jí)含有2個(gè)電子,3p能級(jí)含有4個(gè)電子。1.關(guān)于原子模型的演化過(guò)程,正確的是()。A.湯姆遜原子模型→道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型B.湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型→道爾頓原子模型C.道爾頓原子模型→盧瑟福原子模型→湯姆遜原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型D.道爾頓原子模型→湯姆遜原子模型→盧瑟福原子模型→玻爾原子模型→量子力學(xué)模型【解析】1803年,道爾頓模型——原子是一個(gè)堅(jiān)硬的小球;1903年,湯姆遜模型——原子是一個(gè)帶正電荷的球,電子鑲嵌在里面,原子好像一塊“布滿(mǎn)漿果的松糕”;1911年,盧瑟福模型——原子的大部分體積是空的,電子任憑地圍圍著一個(gè)帶正電荷的很小的原子核運(yùn)轉(zhuǎn);1913年,玻爾模型——電子不是任憑占據(jù)在原子核的四周,而是在固定的軌道上運(yùn)動(dòng),當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí),原子便吸取或釋放能量;20世紀(jì)20年月以來(lái),現(xiàn)代模型(電子云模型)——電子繞核運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)帶負(fù)電荷的云團(tuán),在一個(gè)確定的時(shí)刻不能精確測(cè)定電子的精確?????位置。【答案】D2.下列各電子層中含有f軌道的是()。A.N電子層B.M電子層C.L電子層 D.K電子層【答案】A3.下列能級(jí)中軌道數(shù)為3的是()。A.s能級(jí) B.p能級(jí)C.d能級(jí) D.f能級(jí)【解析】s能級(jí)有1個(gè)軌道,p能級(jí)有3個(gè)軌道,d能級(jí)有5個(gè)軌道,f能級(jí)有7個(gè)軌道。【答案】B探究:原子軌道的表示方法(1)能級(jí)符號(hào)通常用ns、np、nd、nf、ng等表示,推想第五電子層具有的能級(jí):,它們最多容納的電子數(shù)分別為,這些數(shù)值的規(guī)律是。

(2)第五電子層最多容納的電子數(shù)為。

【解析】第n電子層具有n個(gè)能級(jí),第五電子層具有的能級(jí)是5s、5p、5d、5f、5g;s、p、d、f最多容納的電子數(shù)分別為2、6、10、14,各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的兩倍,可得出5g可容納的最多電子數(shù)為18;加和得出第五電子層最多容納的電子數(shù)為50?！敬鸢浮?1)5s、5p、5d、5f、5g;2、6、10、14、18;各能級(jí)可容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7、9的兩倍(2)501.K層為最外層時(shí),1s能級(jí)最多可填充多少個(gè)電子?【答案】2個(gè)。2.L層為最外層時(shí),2p能級(jí)最多可填充多少個(gè)電子?【答案】6個(gè)。3.M層為最外層時(shí),3d能級(jí)最多可填充多少個(gè)電子?【答案】0個(gè)。4.N層為最外層時(shí),4f能級(jí)最多可填充多少個(gè)電子?【答案】0個(gè)。5.書(shū)寫(xiě)能級(jí)時(shí)用到哪些符號(hào)?【答案】電子層序號(hào)與s、p、d、f等能級(jí)符號(hào)。6.鈉原子第三電子層只有3s能級(jí)填充電子,是否可以說(shuō)鈉原子第三電子層只有3s能級(jí)?鈉原子有3個(gè)電子層填充電子,是否可以說(shuō)鈉原子只有3個(gè)電子層?【答案】不行以,鈉原子第三電子層有3s、3p、3d能級(jí),只有3s能級(jí)填充電子,3p、3d能級(jí)沒(méi)有電子;不行以,鈉原子具有若干電子層,但只有K、L、M三個(gè)電子層填充電子,其他電子層沒(méi)有電子。7.d能級(jí)中含有幾個(gè)軌道?最多能容納幾個(gè)電子?【答案】d能級(jí)中含有5個(gè)軌道,最多容納10個(gè)電子。1.將電子層序號(hào)寫(xiě)在s、p、d、f等能級(jí)符號(hào)前,共同表示能級(jí);猶如第幾層樓的第幾級(jí)樓梯一樣,如3d、4s等。能級(jí)是電子層中的電子亞層。2.每個(gè)電子層中,能級(jí)符號(hào)的挨次是ns、np、nd、nf……任一電子層,能級(jí)數(shù)=電子層序數(shù)=周期序數(shù)。1.能夠確定核外電子空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的量子數(shù)組合為()。A.n、lB.n、l、msC.n、l、m D.n、l、m、ms【解析】主量子數(shù)(n)打算電子的離核遠(yuǎn)近,角量子數(shù)(l)確定原子軌道的外形,磁量子數(shù)(m)打算原子軌道在空間的取向,故用n、l、m三個(gè)量子數(shù)可以確定一個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即一個(gè)原子“軌道”?！敬鸢浮緾2.以下能級(jí)符號(hào)正確的是()。A.1pB.2dC.3fD.6s【解析】第一層級(jí)沒(méi)有p軌道,A項(xiàng)錯(cuò)誤;其次層級(jí)沒(méi)有d軌道,B項(xiàng)錯(cuò)誤;第三層級(jí)沒(méi)有f軌道,C項(xiàng)錯(cuò)誤。【答案】D3.p、f能級(jí)最多容納的電子數(shù)分別為()。A.2、4 B.4、8 C.6、10 D.6、14【解析】p能級(jí)最多容納的電子數(shù)為6;f能級(jí)最多容納的電子數(shù)為14。【答案】D4.下列有關(guān)生疏正確的是()。A.各能級(jí)的原子軌道數(shù)按s、p