新教材高中化學(xué)專題2原子結(jié)構(gòu)與元素性質(zhì)第1單元原子核外電子的運(yùn)動第1課時(shí)人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識及原子核外電子的運(yùn)動特征教師用書蘇教版選擇性必修2_第1頁
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(√)(2)電子云圖中小黑點(diǎn)的密度小,表示電子在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的速率慢。 (×)(3)同一原子不同能層的電子云輪廓圖的形狀相同,半徑相等。 (×)(4)湯姆生發(fā)現(xiàn)電子,并提出原子結(jié)構(gòu)軌道模型。 (×)(5)玻爾原子結(jié)構(gòu)模型是在研究氫原子光譜時(shí),引入量子論觀點(diǎn)而提出的。 (√)二、核外電子的運(yùn)動特征1.電子層(1)電子層的含義習(xí)慣上常用n表示電子層。n所描述的電子運(yùn)動狀態(tài)稱為電子層,由內(nèi)向外n的取值為正整數(shù)1、2、3、4、5等,對應(yīng)的符號分別為K、L、M、N、O等。(2)各電子層上電子的能量與離原子核遠(yuǎn)近的關(guān)系一般而言,n越大,電子離原子核的平均距離越遠(yuǎn),該電子層上的電子具有的能量越高。2.原子軌道在含有多個(gè)電子的原子中,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,其能量也不相同。軌道的類型不同,能量不同,形狀也不同。分別用s、p、d、f等表示不同形狀的軌道。如圖為s軌道和p軌道的示意圖:3.原子軌道的形狀和空間伸展方向s軌道呈球形,p軌道呈紡錘形,d軌道和f軌道的形狀更為復(fù)雜。原子軌道的形狀是將這個(gè)能級上的電子在核外出現(xiàn)概率P=90%的空間圈出來所得的電子云輪廓圖。形狀相同的原子軌道在原子核外空間還有不同的伸展方向。s軌道是球形對稱的,所以s軌道只有1個(gè)軌道;p軌道在空間有x、y、z3個(gè)伸展方向,所以p軌道包括px、py、pz3個(gè)軌道。d軌道有5個(gè)伸展方向(5個(gè)軌道),f軌道有7個(gè)伸展方向(7個(gè)軌道)。4.核外電子所處軌道的表示方法為了表明原子核外電子所處的軌道,人們將表示電子層的n和表示原子軌道形狀的s、p、d、f結(jié)合起來表示原子軌道,如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。各電子層包含的原子軌道數(shù)目和可容納的電子數(shù)如下表所示:電子層原子軌道類型原子軌道數(shù)目可容納的電子數(shù)11s1222s、2p4833s、3p、3d91844s、4p、4d、4f1632n—n22n25.經(jīng)過科學(xué)家的深入研究,發(fā)現(xiàn)原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律(1)處于相同電子層的原子軌道能量的高低:ns<np<nd<nf。(2)形狀相同的原子軌道能量的高低:1s<2s<3s<4s……(3)電子層和形狀均相同的原子軌道的能量相等,如2px、2py、2pz軌道的能量相等。6.電子的“自旋”運(yùn)動原于核外電子還存在一種稱為“自旋”的運(yùn)動。原子核外電子的自旋可以有兩種不同的狀態(tài),通常人們用向上的箭頭“↑”和向下的箭頭“↓”來表示這兩種不同的自旋狀態(tài)。當(dāng)然,“電子自旋”并非真像地球繞軸自轉(zhuǎn)一樣,它只是代表電子的兩種不同狀態(tài)。判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)最多可容納8個(gè)電子的電子層一定是第二電子層。 (×)(2)任一電子層都有s、p能級,但不一定有d能級。 (×)(3)只有在電子層、原子軌道、原子軌道的伸展方向及電子的自旋方向都確定時(shí),電子的運(yùn)動狀態(tài)才能被確定下來。 (√)(4)決定軌道能量的是原子軌道空間分布和電子自旋方向。 (×)(5)s電子的原子軌道呈球形,p軌道電子沿軸呈“8”字形運(yùn)動。 (×)核外電子運(yùn)動的描述材料一截至2019年11月23日,中國已系統(tǒng)掌握各種復(fù)雜地質(zhì)及氣候條件下高鐵建造成套技術(shù),攻克鐵路工程建造領(lǐng)域一系列世界性技術(shù)難題:全面掌握構(gòu)造速度200~250km/h、300~350km/h動車組制造技術(shù),構(gòu)建涵蓋不同速度等級、成熟完備高鐵技術(shù)體系;中國高速鐵路列車最高運(yùn)營速度350km/h,居全球首位。材料二電子是一種微觀粒子,在原子內(nèi)、原子核外很小的空間(直徑約10-10m)內(nèi)做高速運(yùn)動。電子的運(yùn)動非常復(fù)雜,一個(gè)電子的運(yùn)動狀態(tài)可以從4個(gè)方面來進(jìn)行描述,即它所處的電子層、電子亞層、電子云的伸展方向以及電子的自旋狀態(tài);在同一個(gè)原子中沒有也不可能有運(yùn)動狀態(tài)完全相同的兩個(gè)電子存在。[問題1]核外電子的運(yùn)動與高鐵的運(yùn)動狀態(tài)一樣嗎?核外電子的運(yùn)動有無固定的方向和軌跡?[提示]電子在原子核外很小的空間內(nèi)做高速無規(guī)則的運(yùn)動,它沒有明確的運(yùn)動方向和軌跡。[問題2]前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了核外電子排布的知識,核外電子排布的各個(gè)規(guī)律是孤立的嗎?[提示]核外電子排布的一般規(guī)律相互聯(lián)系、相互制約,任何一條都不能違背。[問題3]量子力學(xué)把原子中的單個(gè)電子的空間運(yùn)動狀態(tài)用原子軌道來描述。如何從量子力學(xué)的角度描述核外電子的運(yùn)動狀態(tài)?[提示]電子層、能級、原子軌道和自旋狀態(tài)四個(gè)因素決定了電子的運(yùn)動狀態(tài);與電子能量有關(guān)的因素有電子層和能級,即處于同一電子層同一能級中的電子具有相同的能量。1.核外電子排布的一般規(guī)律(1)原子核外各電子層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)(n代表電子層序數(shù)),即第一層不超過2個(gè),第二層不超過8個(gè),第三層不超過18個(gè)。(2)原子最外層電子數(shù)目不超過8個(gè)(K層為最外層時(shí)不超過2個(gè))。(3)次外層電子數(shù)目不超過18個(gè)(K層為次外層時(shí)為2個(gè)),倒數(shù)第三層電子數(shù)目不超過32個(gè)。(4)核外電子總是盡可能地先排布在能量較低的電子層,然后由里向外,依次排布在能量逐步升高的電子層。2.核外電子的不同能量的符號描述(1)在每一個(gè)電子層中,能量不同的電子,分別在不同的能級上運(yùn)動,常用符號ns、np、nd、nf……(n代表電子層)表示。s、p、d、f代表不同的軌道形狀。每層包含的軌道符號、能級符號、能量大小順序如下圖所示:(2)同一能級又可能包含幾個(gè)空間取向不同的原子軌道:s能級中有1個(gè)原子軌道;p能級中有3個(gè)能量相同的原子軌道,分別記作npx、npy、npz;d能級中有5個(gè)能量相同的原子軌道。1.人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識經(jīng)歷了漫長的歷史階段。其中最有代表性的有道爾頓原子結(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。這些原子結(jié)構(gòu)模型都是建立在一定的實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的。下列實(shí)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)現(xiàn):道爾頓原子結(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B[A.道爾頓原子結(jié)構(gòu)模型是依據(jù)一些元素化合時(shí)具有確定的質(zhì)量比例關(guān)系而提出的,A錯(cuò)誤;B.盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型是通過α粒子的散射實(shí)驗(yàn)提出的,B項(xiàng)正確;C.玻爾原子結(jié)構(gòu)模型是在研究氫原子光譜時(shí),引入量子論觀點(diǎn)而提出的,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.玻爾的原子模型很好地解釋了氫原子光譜,D錯(cuò)誤。]2.如圖為氫原子的電子云圖,下列說法正確的是()A.電子云圖中小黑點(diǎn)的密度越小,電子數(shù)目越少B.電子云圖中小黑點(diǎn)的密度越大,單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越大C.所有電子云輪廓圖都是球形D.電子云圖中小黑點(diǎn)的密度小,表示電子在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的速率慢B[A.電子云圖中小黑點(diǎn)的密度并不代表電子數(shù)目多少,是代表電子在空間某處出現(xiàn)的概率,小黑點(diǎn)的密度小,表示電子在核外該空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.電子云圖中小黑點(diǎn)的密度并不代表電子數(shù)目多少,是代表電子在空間某處出現(xiàn)的概率,密度越大,單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的概率越大,B項(xiàng)正確;C.只有s電子的電子云輪廓圖才是球形,C項(xiàng)錯(cuò)誤;D.小黑點(diǎn)的密度小,表示電子在核外該空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率小,不表示電子在該區(qū)域內(nèi)運(yùn)動的速率慢,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]3.下面是s能級和p能級的原子軌道圖,下列說法正確的是()A.s軌道電子球形運(yùn)動,p軌道電子沿軸呈“8”字形運(yùn)動B.s能級電子能量低于p能級C.每個(gè)p能級有3個(gè)原子軌道,在空間伸展方向是相同的D.任一電子層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)等于該電子層序數(shù)D[A.s電子的原子軌道呈球形,p電子的原子軌道是“8”字形的,但是電子是做無規(guī)則運(yùn)動,軌跡是不確定的,A錯(cuò)誤;B.處于相同電子層的原子軌道能量:ns<np,B錯(cuò)誤;C.不同能級的電子云有不同的空間伸展方向,p軌道有3個(gè)相互垂直的呈紡錘形的不同伸展方向的軌道,C錯(cuò)誤;D.多電子原子中,同一能層的電子,能量可能不同,還可以把它們分成能級,任一能層的能級總是從s能級開始,而且能級數(shù)等于該能層序數(shù),D正確。]1.自從1803年英國化學(xué)家道爾頓提出了原子學(xué)說,人類對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識就不斷深入、發(fā)展,并通過實(shí)驗(yàn)事實(shí)不斷地完善對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)模型的說法中,正確的是()A.道爾頓的原子結(jié)構(gòu)模型將原子看作實(shí)心球,故不能解釋任何問題B.湯姆生“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型成功地解釋了原子中的正負(fù)粒子是可以穩(wěn)定共存的C.盧瑟福原子結(jié)構(gòu)的有核模型指出了原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系D.玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型引入了量子化的概念,能夠成功解釋所有的原子光譜C[A.道爾頓的原子理論成功地解釋了質(zhì)量守恒定律等規(guī)律,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B.湯姆生“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型提出了正負(fù)電荷的共存問題,但同時(shí)認(rèn)為在這樣微小的距離上有著極大的作用力,存在著電子會被拉進(jìn)去并會碰撞在帶正電的核心上這樣的問題,B項(xiàng)錯(cuò)誤;C.盧瑟福通過α粒子散射實(shí)驗(yàn)提出了原子結(jié)構(gòu)的有核模型,散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果能夠分析出原子核和核外電子的質(zhì)量關(guān)系、電性關(guān)系及占有體積的關(guān)系,C項(xiàng)正確;D.玻爾電子分層排布原子結(jié)構(gòu)模型只引入了一個(gè)量子化的概念,只能夠解釋氫原子光譜,而不能解釋比較復(fù)雜的原子光譜,D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2.下列說法錯(cuò)誤的是()A.湯姆生發(fā)現(xiàn)原子中存在電子,提出“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型B.盧瑟福研究了氫原子光譜并提出了帶核的原子結(jié)構(gòu)模型C.玻爾研究氫原子光譜,引入量子論觀點(diǎn),提出電子在穩(wěn)定軌道上運(yùn)動D.S2-的結(jié)構(gòu)示意圖:B[A.湯姆生發(fā)現(xiàn)電子后,提出“葡萄干面包式”原子結(jié)構(gòu)模型,A正確;B.盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提出原子結(jié)構(gòu)的有核模型,B錯(cuò)誤;C.玻爾研究氫原子光譜,引入了量子理論觀點(diǎn),提出量子力學(xué)模型,C正確;D.硫原子的核電荷數(shù)為16,硫離子核外電子數(shù)為18,其離子結(jié)構(gòu)示意圖為,D正確。]3.原子核外電子分層排布,不同的電子層上運(yùn)動的電子能量不同。下列電子層上運(yùn)動的電子能量最低的是()A.M層 B.K層C.L層 D.N層B[多電子原子中核外電子是分層排布的,電子層從內(nèi)到外排布的順序?yàn)镵、L、M、N、O、P、Q,電子層距離原子核越近,電子層上運(yùn)動的電子能量越低,則K、L、M、N中K層能量

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