2022-2023學(xué)年蘇教版選擇性必修二 2-1-1 原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征 學(xué)案

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(dòng)第一課時(shí)原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)科素養(yǎng)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)特征。3．了解原子軌道與電子填充順序。1.進(jìn)一步豐富物質(zhì)結(jié)構(gòu)的知識(shí)，提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。2.從科學(xué)家探索物質(zhì)構(gòu)成奧秘的史實(shí)中體會(huì)科學(xué)探究的過(guò)程和方法，增強(qiáng)學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。課前篇·自主學(xué)習(xí)固基礎(chǔ)[知識(shí)梳理]一、人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)1．英國(guó)物理學(xué)家________提出了原子結(jié)構(gòu)的________，人們稱他為“________”。2．丹麥物理學(xué)家玻爾，提出了新的原子結(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________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________。3．氫原子核外電子，當(dāng)處于________狀態(tài)時(shí)，電子主要在________周圍球形區(qū)域運(yùn)動(dòng)，用小黑點(diǎn)的疏密來(lái)描述電子在________空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大小所得到的圖形叫做________。二、原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征1．原子中由內(nèi)向外的電子層數(shù)n可取1、2、3、4、5等正整數(shù)，相應(yīng)的電子層符號(hào)分別為_(kāi)_______、________、________、________、________等。2．量子力學(xué)研究表明，處于________的原子核外電子，也可以在不同類型的________上運(yùn)動(dòng)。用小寫英文字母________、________、________、________表示不同形狀的軌道。3．s電子的原子軌道都是________的，能層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑________。p電子的原子軌道是________的，每個(gè)p能級(jí)有________個(gè)原子軌道，它們相互________。而且p電子原子軌道的平均半徑也隨n增大而________。ns能級(jí)各有________個(gè)軌道，np能級(jí)各有________個(gè)軌道，nd能級(jí)各有________個(gè)軌道，nf能級(jí)各有________個(gè)軌道。4．原子核外電子還有一種稱為“________”的運(yùn)動(dòng)，常用________和________表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。答案：一、1.盧瑟福有核模型原子之父2.(1)原子軌道(2)不同不連續(xù)(3)躍遷3.能量最低原子核原子核外電子云二、1.KLMNO2.同一電子層原子軌道spdf3.球形越大紡錘形3垂直增大13574.自旋向上箭頭“↑”向下箭頭“↓”[自我排查]1．下列電子層中，原子軌道的數(shù)目為4的是()A．K層 B．L層C．M層 D．N層2．氫原子的電子云圖中小點(diǎn)表示的意義是()A．一個(gè)小點(diǎn)表示一個(gè)電子B．點(diǎn)的多少表示電子個(gè)數(shù)的多少C．表示電子運(yùn)動(dòng)的軌跡D．表示電子在核外空間出現(xiàn)機(jī)會(huì)的多少3．下列說(shuō)法正確的是()A．氫光譜說(shuō)明原子是實(shí)心球體B．利用光譜上的特征譜線，可以鑒定元素，也可以發(fā)現(xiàn)元素C．玻爾理論不但成功解釋了氫原子光譜，而且還能推廣到其他原子光譜D．量子力學(xué)理論肯定玻爾的“行星模型”4．有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)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(dòng)B．核外電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與普通物體不同，不能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)解釋C．在電子云示意圖中，通常用小點(diǎn)來(lái)表示電子繞核做高速圓周運(yùn)動(dòng)D．在電子云示意圖中，小點(diǎn)密表示電子在核外空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的機(jī)會(huì)大答案：1.B2.D3.B4.C課堂篇·重點(diǎn)難點(diǎn)要突破研習(xí)1人類對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)[問(wèn)題探討]1．電子云圖中的一個(gè)小點(diǎn)表示一個(gè)電子嗎？表示電子出現(xiàn)的位置嗎？2．原子核外電子的運(yùn)動(dòng)是否遵循宏觀物體所具有的運(yùn)動(dòng)規(guī)律？3．電子在原子核外空間出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是否有規(guī)律？4．量子力學(xué)用什么模型描述核外電子的運(yùn)動(dòng)？1．提示：都不是。電子云圖中的一個(gè)小點(diǎn)并不代表一個(gè)電子，也不表示電子在此位置出現(xiàn)過(guò)一次，電子云圖只用小點(diǎn)的疏密描述電子在原子核外空間出現(xiàn)機(jī)會(huì)的相對(duì)大小。2．提示：不遵循。3．提示：有規(guī)律。4．提示：電子云。[重點(diǎn)講解]1．不同時(shí)期的原子結(jié)構(gòu)模型2.盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型(1)盧瑟福在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，提出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型。(2)盧瑟福認(rèn)為原子的質(zhì)量主要集中于原子核上，電子在原子核外空間做高速運(yùn)動(dòng)。(3)盧瑟福被稱為“原子之父”。3．玻爾原子結(jié)構(gòu)模型(1)玻爾在研究了氫原子光譜后，根據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn)，提出了新的原子結(jié)構(gòu)模型。(2)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型內(nèi)容①原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運(yùn)動(dòng)，這些軌道稱為原子軌道。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不連續(xù)的。③原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生躍遷。4．基態(tài)原子及電子云圖(1)基態(tài)原子：處于能量最低狀態(tài)的原子。(2)電子云圖：用小點(diǎn)的疏密來(lái)描繪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。[研習(xí)經(jīng)典][典例1]關(guān)于電子云的敘述不正確的是()A．電子云圖是用小點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在空間出現(xiàn)概率大小的圖形B．電子云圖實(shí)際是電子運(yùn)動(dòng)形成的類似云一樣的圖形C．小點(diǎn)密集的地方電子在那里出現(xiàn)的概率大D．軌道不同，電子云的形狀也不一樣答案：B解析：用統(tǒng)計(jì)的方法描述電子在核外空間出現(xiàn)的概率大小的圖形稱為電子云圖，通常用小點(diǎn)的疏密程度來(lái)表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。小點(diǎn)密集的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率大，小點(diǎn)稀疏的地方，表示電子在那里出現(xiàn)的概率小。[舉一反三]1．下列說(shuō)法正確的是()A．氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜之一B．“量子化”就是不連續(xù)的意思，微觀粒子運(yùn)動(dòng)均有此特點(diǎn)C．玻爾理論不但成功解釋了氫原子光譜，而且還能推廣到其他原子光譜D．原子中電子在具有確定半徑的原子軌道上像火車一樣高速運(yùn)轉(zhuǎn)著答案：B解析：A項(xiàng)中氫原子光譜是元素的所有光譜中最簡(jiǎn)單的光譜。C項(xiàng)中玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜，但無(wú)法解釋多電子原子的光譜。D項(xiàng)，原子中電子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有確定半徑的原子軌道，原子軌道是電子運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的“區(qū)域”。2．如圖原子結(jié)構(gòu)模型中依次符合盧瑟福、道爾頓、湯姆生的觀點(diǎn)的是()A．①②③B．③①②C．③②①D．②①③答案：B解析：盧瑟福提出了原子結(jié)構(gòu)的核式模型；道爾頓認(rèn)為原子是一個(gè)實(shí)心的球體；湯姆生發(fā)現(xiàn)了電子，并提出了原子結(jié)構(gòu)的“葡萄干面包”模型。3．原子結(jié)構(gòu)模型是科學(xué)家根據(jù)自己的認(rèn)識(shí)，對(duì)原子結(jié)構(gòu)的形象描摹，一種原子模型代表了人類對(duì)原子認(rèn)識(shí)的一個(gè)階段。描述電子在原子核外空間的一定軌道上繞核做高速運(yùn)動(dòng)的原子模型是()A．玻爾原子模型 B．電子云模型C．湯姆生原子模型 D．盧瑟福原子模型答案：A解析：玻爾原子模型認(rèn)為原子中的電子在具有確定半徑的圓周軌道上繞原子核運(yùn)動(dòng)。研習(xí)2原子核外電子的運(yùn)動(dòng)特征[問(wèn)題探討]如圖所示，在多電子原子中，核外電子是分層運(yùn)動(dòng)的。1．多電子原子中，各電子的能量是否相同？2．核外電子共分為幾個(gè)能層？它們的能量高低順序是什么？3．M電子層中有幾個(gè)能級(jí)？分別用哪些符號(hào)來(lái)表示？各能級(jí)最多容納的電子數(shù)是多少？4．多電子原子中，同一電子層各能級(jí)的能量是否相同？若不相同，其能量高低順序是什么？5．第三電子層中，電子云形狀呈紡錘形且沿y軸方向伸展的原子軌道如何表示？6．第三電子層包含多少個(gè)原子軌道？7．3d軌道與2p軌道能量高低關(guān)系如何？1．提示：各電子的能量是不同的，有的電子能量低，有的電子能量高。2．提示：核外電子按能量不同共分成7個(gè)能層，由內(nèi)到外的排列序號(hào)分別為K、L、M、N、O、P、Q；其能量高低順序?yàn)镋(K)＜E(L)＜E(M)＜E(N)＜E(O)＜E(P)＜E(Q)。3．提示：M能層中共有3個(gè)能級(jí)；分別表示為3s、3p、3d；s能級(jí)最多容納2個(gè)電子，p能級(jí)最多容納6個(gè)電子，d能級(jí)最多容納10個(gè)電子。4．提示：不相同；E(ns)＜E(np)＜E(nd)＜E(nf)。5．提示：3py6．提示：97．提示：E(3d)＞E(2p)[重點(diǎn)講解]1．電子層與能級(jí)(1)電子層：根據(jù)多電子原子的核外電子的能量差異，將核外電子分成不同的電子層，電子層用n表示，n值越大，能量越高。(2)能級(jí)①根據(jù)多電子原子中同一電子層電子的能量不同，將它們分成不同能級(jí)。②能級(jí)用相應(yīng)電子層的序數(shù)和字母s、p、d、f等組合在一起來(lái)表示，如n電子層的能級(jí)按能量由低到高的順序排列為ns、np、nd、nf等。③電子層、能級(jí)與其容納的最多電子數(shù)之間的關(guān)系2.電子層與能級(jí)中的四個(gè)數(shù)量關(guān)系(1)任一電子層，能級(jí)數(shù)＝電子層序數(shù)，且總是從s能級(jí)開(kāi)始。(2)以s、p、d、f……排序的各能級(jí)最多可容納的電子數(shù)依次為1、3、5、7……的2倍。(3)每一電子層中最多容納的電子數(shù)是電子層序數(shù)的平方的2倍，即2n2(n代表電子層序數(shù))。(4)不同電子層中相同能級(jí)所容納的最多電子數(shù)相同。3．電子層中各能級(jí)之間能量大小關(guān)系(1)不同電子層中同一能級(jí)，電子層序數(shù)越大，能量越高。例如，1s＜2s＜3s,2p＜3p＜4p。(2)同一電子層中，各能級(jí)之間的能量大小關(guān)系是ns＜np＜nd＜nf，例如，第四電子層中4s＜4p＜4d＜4f。(3)不同電子層中的不同能級(jí)能量高低順序：ns＜(n－2)f＜(n－1)d＜np。4．原子軌道(1)處于同一電子層的原子核外電子，可以在不同類型的原子軌道上運(yùn)動(dòng)。(2)原子軌道能級(jí)spdf形狀球形紡錘形——伸展方向個(gè)數(shù)1357含有的原子軌道符號(hào)spx、py、pz——(3)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。5．自旋(1)在同一原子軌道上運(yùn)動(dòng)的電子有兩種不同的自旋狀態(tài)。(2)表示方法：通常用“↑”和“↓”表示。(1)任何電子層均含有s能級(jí)，但不是任何電子層均含有任何能級(jí)。(2)電子層序數(shù)等于該電子層所包含的能級(jí)數(shù)，如第四電子層有4個(gè)能級(jí)：4s、4p、4d、4f。(3)從第三電子層開(kāi)始出現(xiàn)d能級(jí)，且3d能級(jí)的能量大于4s能級(jí)。[研習(xí)經(jīng)典][典例2]下列有關(guān)認(rèn)識(shí)正確的是()A.各電子層的能級(jí)數(shù)按K、L、M、N分別為1、2、3、4B.各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)始至f能級(jí)結(jié)束C.各電子層含有的能級(jí)數(shù)為n－1D.各電子層含有的電子數(shù)為2n2答案：A解析：各電子層中的能級(jí)數(shù)等于其所處的電子層數(shù)，即當(dāng)n＝1時(shí)，它只有一個(gè)s能級(jí)，當(dāng)n＝2時(shí)，含有兩個(gè)能級(jí)分別為s、p能級(jí)，所以B、C都不正確；D選項(xiàng)中每個(gè)電子層最多能填充2n2個(gè)電子，但不是一定含有2n2個(gè)電子。[典例3]下列說(shuō)法中正確的是()A.因?yàn)閜電子云是紡綞形的，所以p電子走紡綞形B.電子層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f4個(gè)軌道C.氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有1個(gè)軌道D.原子軌道與電子云都是用來(lái)描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的答案：D解析：p電子云是紡錘形，是說(shuō)電子出現(xiàn)頻率高的區(qū)域的形狀，而不是p電子的運(yùn)動(dòng)軌跡形狀；電子層數(shù)為3時(shí)，共有9個(gè)軌道；氫原子中只有1個(gè)電子，填充在1s軌道上，但也存在其他空軌道。[舉一反三]1.在對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，確定一個(gè)“軌道”的方面包括()①電子層②軌道類型③電子云的伸展方向④電子的自旋狀態(tài)A.①②③④B．①②③C．①②D．①答案：B解析：在對(duì)電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述中，確定一個(gè)“軌道”的方面包括：①電子層、②軌道類型、③電子云的伸展方向三個(gè)方面；電子的自旋狀態(tài)與電子運(yùn)動(dòng)軌道無(wú)關(guān)，描述的是電子自旋的方向。2.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說(shuō)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能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C.p軌道呈紡錘形，隨著電子層數(shù)的增加，軌道數(shù)也在增多D.s、p電子原子軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大答案：D解析：電子云表示電子出現(xiàn)的概率，電子云是用小黑點(diǎn)疏密來(lái)表示電子在原子核外空間出現(xiàn)概率大小的一種圖形，不代表電子的運(yùn)動(dòng)軌跡，故A錯(cuò)誤；s能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子不只在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)，還在球殼外運(yùn)動(dòng)，只是在球殼外運(yùn)動(dòng)概率較小，故B錯(cuò)誤；任何電子層的p軌道都有3個(gè)原子軌道，與電子層數(shù)無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；s、p電子原子軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大，故D正確。3.下列說(shuō)法中正確的是()A.所有的電子在同一區(qū)域里運(yùn)動(dòng)B.在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高，在離原子核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較低C.核外電子質(zhì)量很小，在原子核外做高速運(yùn)動(dòng)D.同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容納的電子數(shù)越來(lái)越多，各原子軌道的能量大小相等答案：C解析：在含有多個(gè)電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；在多個(gè)電子的原子中，電子的能量是不相同的，在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較低，在離原子核較遠(yuǎn)的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的電子能量較高，B錯(cuò)誤；同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容納的電子數(shù)越來(lái)越多，但同一電子層中，E(4s)<E(4p)<E(4d)<E(4f)，D錯(cuò)誤。4.n為3的電子層中()A.只有s和p軌道 B．只有s、p和d軌道C.只有s軌道 D．有s、p、d和f軌道答案：B5.下列有關(guān)電子云和原子軌道的說(shuō)法正確的是()A.電子云圖中，小點(diǎn)密集表示該處的電子多B.原子軌道表示原子核外電子運(yùn)動(dòng)的軌跡C.3p軌道和2p軌道都呈紡錘形，3p軌道比2p軌道數(shù)目多D.多電子原子中電子離核的平均距離4s>3s>2s答案：D解析：不管2p或3p或任何其他電子層的p軌道，總是3個(gè)互相垂直的軌道，所以C項(xiàng)錯(cuò)誤；電子層序數(shù)越大，則它的各種軌道伸展程度就越大，即電子運(yùn)動(dòng)離核平均距離越遠(yuǎn)，D項(xiàng)正確。演習(xí)篇·學(xué)業(yè)測(cè)試速達(dá)標(biāo)1.在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究的歷史上，首先提出原子是一個(gè)實(shí)心球體的是()A.湯姆生B．盧瑟福C．道爾頓D．玻爾答案：C解析：道爾頓在1803年提出原子是堅(jiān)實(shí)的、不可再分的實(shí)心球。2.首先提出原子結(jié)構(gòu)模型并開(kāi)始涉及原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的科學(xué)家是()A.盧瑟福B．玻爾C．湯姆生D．道爾頓答案：C解析：湯姆生的“葡萄干面包”模型開(kāi)始涉及原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。盧瑟福提出原子結(jié)構(gòu)的核式模型；玻爾建立了核外電子分層排布的原子結(jié)構(gòu)模型；道爾頓建立了原子學(xué)