高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型精品导学案

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型精品导学案，共7页。

1.
原子的诞生
人类对原子结构认识的演变
2.光谱 利用仪器将物质吸收的光或发射的光的波长和强度分布记录下来，就得到所谓的光谱。
连续光谱：若由光谱仪获得的光谱是由各种波长的光所组成，且相近的波长差别极小而不能分辨，则所得光谱为连续光谱。如阳光等。
线状光谱：若由光谱仪获得的光谱是由具有特定波长的、彼此分立的谱线所组成的，则所得光谱为线状光谱。如氢原子
3.玻尔核外电子分层排布的原子结构模型的观点：
⑴原子中的电子具有确定半径的圆周轨道上绕原子核运动，并且不辐射能量；
⑵在不同轨道上的电子具有不同能量，而且能量值是不连续的,是量子化的,轨道能量依量子数n 的值增大而升高,(n=1、2、3、4、5、6、7),电子能量最低的状态叫基态，电子能量高于基态的状态叫激发态。
⑶只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，才会辐射(或吸收)能量，当以光的形式表现并被记录时，就形成了光谱。
4.玻尔的原子结构模型意义： 玻尔的核外电子分层排布的原子结构模型成功地解释了氢原子光谱是线状光谱的实验事实。
考点2 量子力学对原子核外电子运动状态的描述
1.原子轨道：量子力学理论用原子轨道来描述原子中单个电子的空间运动状态，某一个原子轨道，应属于某个能层(电子层n)的某个能级(s、p、d、f等)。
⑴电子层(能层)
用来描述电子离核的远近,量子数n表示的电子的运动状态通常称为电子层（能层）。
2.能级(电子亚层、原子轨道的形状)
①描述同一电子层中能量不同的能级，也称为(电子云)原子轨道的形状、电子亚层。
②第1电子层(n=1，K 层)有1个能级：1s；
第2电子层(n=2，L 层)有2个能级：2s、2p；
第3电子层(n=3，M层)有3个能级：3s、3p、3d；
第4电子层(n=4，N层)有4个能级：4s、4p、4d、4f ……
③不同能级的形状不同形状： s 能级球形、p能级哑铃形(纺锤形)、d、 f 等。
3.原子轨道(电子云)的伸展方向
①描述磁场中原子轨道的不同能量状态，也称为电子云或原子轨道的不同伸展方向。
②同一能级的不同伸展方向，在没有外加磁场时，能量相同
③S能级有1个原子轨道，p能级有3个能量相同的原子轨道，px 、py、 pz； d能级有5个能量相同的原子轨道，；f能级有7个能量相同的原子轨道……
4.核外电子的自旋量子化状态
①描述在能量完全相同时运动的特殊状态，简称为电子自旋状态。
注意:电子自旋并不是像地球等行星一样“自转”,其实质还在探索中。
②处于同一原子轨道上的电子的自旋状态只有两种。
③通常用符号↑和↓表示。
总结： 在多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在如下规律：
(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：ns(2)不同电子层形状相同的原子轨道能量的高低：1s<2s<3s； 2p<3p<4p。
(3)相同电子层形状相同的原子轨道能量的高低：2px＝2py＝2pz。
考点3 原子轨道的图形描述
1.s电子的原子轨道
s能级电子的原子轨道呈球形，即该原子轨道具有球对称性，电子层(能层)序数越大，原子轨道的半径越大。
2.p电子的原子轨道
P电子的原子轨道是纺锤形(哑铃形)形的，每个P原子轨道有3
个轨道(伸展方向)，它们互相垂直， P轨道在空间的分布特点是分别相对于x、y、z轴对称， P原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z方向。P原子轨道的平均半径也随电子层序数增大而增大。
其他轨道结构更复杂，暂时不研究。
考点4 电子在核外的空间分布
1.原子核外电子的运动特点
(1)电子的质量很小(9.109 5×10－31 kg)，带负电荷。
(2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间很大。
(3)电子运动的速度很快，接近光速(3.0×108 m·s－1)。
2.电子云
(1)电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述。
意义：点密集的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率大；点稀疏的地方，表示电子在此处单位体积内出现的概率小
(2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是球形，p能级的电子云轮廓图是哑铃形。
例题精析
【例题1】用镁粉、碱金属盐及碱土金属盐等可以做成焰火。燃放时，焰火发出五颜六色的光，请用原子结构的知识解释发光的原因：
【答案】燃烧时，电子获得能量，从能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁，跃迁到能量较高的轨道的电子处于一种不稳定的状态，它随即就会跃达到能量较低的轨道，并向外界以光能的形式释放能量
【例题2】K层有 个能级,用符号表示为 ;L层有 个能级,用符号分别表示为 ;M层有 个能级,用符号分别表示为 。由此可推知第n电子层有 个能级。每个电子层中一定含有的能级符号为 ,其对应的原子轨道电子云形状为 。
(2)比较下列多电子的原子轨道的能量高低(填“>”“<”或“=”)。
2s 3s 2s 3d 2px 2py 4f 6f
【答案】(1)1 1s 2 2s、2p 3 3s、3p、3d n s 球形 (2)< < = <
【例题3】下列能级中,能级符号正确且轨道数为5的是( )
A.2dB.3pC.4dD.5s
【答案】C
【例题4】下列关于能层和能级的说法正确的是( )
A.3p2表示3p能级有两个原子轨道
B.能层序数越大的能级能量不一定越高
C.同一原子中,1s、2s、3s电子的能量逐渐减小
D.同一原子中,2p、3p、4p能级的原子轨道数依次增多
【答案】B
【例题5】原子核外电子的运动情况是化学学科的研究对象,下列关于电子运动规律的叙述中合理的是( )
A.核外电子在核外高速运动,不能同时准确地测定其速度和位置
B.电子在核外运动时有确定的轨道和轨迹,电子云就是对其运动轨迹的准确描述
C.量子力学中,n值决定电子能量,一般而言n值越大,电子离核越远,电子能量越低
D.玻尔理论能成功地解释钠原子的黄光谱线为双线结构的实验事实
【答案】A
课堂运用
【基础】
1.元素“氦、铷、铯”等是用下列哪种科学方法发现的( )
A.红外光谱 B.质谱 C.原子光谱 D.核磁共振氢谱
2.下列电子层不包含d能级的是( )
A.O B.N C.M D.K
3.下面有关“核外电子的运动状态”的说法,错误的是( )
A.各原子轨道的伸展方向个数按p、d、f的顺序分别为3、5、7
B.只有在电子层、原子轨道、原子轨道伸展方向都确定时,才能准确表示电子的运动状态
C.同一个原子的原子核外任何一个电子的运动状态都是不相同的
D.基态原子变为激发态原子会吸收能量,得到吸收光谱
【巩固】
1.下列说法正确的是( )
A.1s轨道的电子云形状为圆形的面 B.2s的电子云半径比1s电子云半径大,说明2s能级的电子比1s的多
C.4f能级中有7个原子轨道 D.电子在1s轨道上运动像地球围绕太阳旋转
2.下列说法正确的是( )
A.不同电子层的p能级的轨道数不同 B.3d能级有3个原子轨道
C.第三电子层最多容纳8个电子 D.第n电子层中含有n个能级
3.(双选)以下对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A.电子的运动与行星相似,围绕原子核在固定的轨道上高速旋转
B.能量低的电子只能在s轨道上运动,能量高的电子总是在f轨道上运动
C.电子层序数越大,s轨道的半径越大
D.在同一原子轨道上运动的电子,其自旋状态有两种
4.下列对核外电子运动状态的描述正确的是( )
A.人们可以同时准确地测定电子在核外运动的位置和速率 B.第三电子层有3s、3p、3d、3f四个能级
C.氢原子中只有一个电子,故氢原子只有一个轨道 D.在不同能级上运动的电子,其运动状态肯定不同
【拔高】
1.下表给出了五种元素的相关信息,其中A、B、C、D均为短周期元素,E是长周期元素。
根据上述信息填空:
(1)B元素的基态原子含有 个电子层,其中第二电子层中含有的能级为 ;画出D元素的原子结构示意图: 。
(2)C与A形成的某一化合物能和C与B形成的另一无色化合物(这两种化合物分子中原子个数比均为1∶2)一起用作火箭助推剂,写出两者在催化剂条件下发生反应生成无毒物质的化学方程式: 。
答案：
【基础】
1.【答案】C 2.【答案】D 3.【答案】B
【巩固】
1.【答案】C 2.【答案】D 3.【答案】CD 4.【答案】D
【拔高】
1.【答案】(1)2 2s、2p
(2)2N2H4+N2O43N2+4H2O
n 的取值
1
2
3
4
5
6
7
符号
K
L
M
N
O
P
Q
离核远近
由近及远
能量高低
由低到高
元素
相关信息
A
在常温、常压下,其单质是气体,随着人类对环境的认识和要求的提高,它将成为备受青睐的清洁燃料
B
工业上通过分离液态空气获得其单质,其某种同素异形体是保护地球地表环境的重要屏障
C
植物生长三要素之一,它能形成多种氧化物,其中一种是早期医疗中使用的麻醉剂
D
室温下其单质呈粉末状固体,加热易熔化。该单质在氧气中燃烧,发出明亮的蓝紫色火焰
E
它是人体不可缺少的微量元素,其单质也是工业生产中不可缺少的金属原材料,常用于制造桥梁、楼房等