2.1.1 原子核外电子的运动特征-2023-2024学年度高二化学同步精品讲义（苏教选择性必修2）

专题2 原子结构与元素性质第一单元 原子核外电子的运动第1课时 原子核外电子的运动特征目标导航1．能说明原子结构模型发展演变的历程。2．能用轨道和能级概念描述核外电子的运动状态。知识精讲知识点01 人类对原子结构的认识1．原子结构模型的演变（1）实心球模型：19世纪，英国科学家道尔顿提出了___________，认为原子有质量，不可分割。（2）葡萄干面包模型：19世纪末，英国物理学家汤姆生发现了________，提出________普遍存在于原子中。（3）有核模型：1911年，英国物理学家卢瑟福根据________________实验，认为原子的质量主要集中在________上，电子在原子核外空间做________运动。（4）1913年，丹麦物理学家玻尔研究了________________后，根据量子力学的观点，提出了新的原子结构模型：①原子核外电子在一系列________________上运动，既不________________，也不________________。②不同的原子轨道具有不同的能量，原子轨道的能量变化是________的，即量子化的。③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生________。当电子吸收了能量后，就会从能量较低的轨道________到能量较高的轨道上。处于能量较高轨道上的电子不稳定，当电子从能量较高的轨道回到能量较低的轨道时，就会发射出光子，发出的光的波长取决于两个轨道的________________。2．现代量子力学模型（1）电子主要在原子核周围的________区域内运动。运动区域距离核近，电子出现的机会________；运动区域距离核远，电子出现的机会________。（2）电子云：用小点的疏密描述电子在原子核外空间________________的大小所得到的图形叫电子云。用小点代表电子在核外空间区域内_______________，小点的疏密与电子在该区域内_____________大小成正比。知识点02 原子核外电子的运动特征1．电子层根据电子的能量差异和主要运动区域的不同，认为核外电子处于不同的电子层上。2．原子轨道与能级（1）原子轨道与能级电子在原子核外的一个__________状态称为一个原子轨道。原子轨道是用___________描述电子在原子核外空间运动的主要区域。处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同________的原子轨道上运动，其________也不相同，故可将同一电子层进一步划分为不同的能级。（2）原子轨道①类型原子轨道的伸展方向________原子轨道数②表示方法：原子轨道用________________和________________________________结合起来共同表示，如1s、2s、2p(2px、2py、2pz)、3d等。③各电子层包含的原子轨道数目和可容纳的电子数④原子轨道能量高低3．电子自旋原子核外电子有____种不同的自旋状态，通常用“↑”和“↓”表示。【即学即练1】M电子层的轨道类型有_____种，轨道数为______，包含的原子轨道的能量由低到高的顺序是______________。【即学即练2】氧原子有_____个核外电子，核外电子填充的原子轨道顺序是__________________。【即学即练3】比较下列多电子原子的原则轨道能量高低：（1）2s____2p （2）3px____3py （3）3s_____3d （4）4s____3s【即学即练4】已知钛元素是22号元素。(1)钛元素位于第______周期，有______个电子层。(2)如果原子轨道上都排满电子，前三个电子层最多容纳的电子数分别为______、____、____。如果前两个电子层排满，可以判断第三层电子____(填“排满”或“没排满”)能力拓展考法01 核外电子的运动特征1．描述电子运动状态的参数2．原子轨道的图形描述(1)s电子的原子轨道呈球形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。(2)p电子的原子轨道呈纺锤形，电子层序数越大，原子轨道的半径越大。(3)虽然形状如此，但并不是说s能级电子绕核做圆周运动，p能级电子绕核做“∞”形运动。3．各电子层包含的原子轨道类型及可容纳的电子数4．不同原子轨道能量高低的关系【典例1】若原子的电子层数为n，则下列推论不正确的是(　　)A.第n电子层中具有的原子轨道类型为n种B.第n电子层中具有的原子轨道数为n2个C.第n电子层中最多具有的电子数为2n2个D.同一原子轨道上的电子能量一定相同，不同原子轨道上的电子能量一定不同分层提分题组A 基础过关练1．如图是2pz电子的电子云图，判断下列说法中不正确的是(　　)A．2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布是z轴对称B．点密集的地方表明电子出现的机会多C．电子先沿z轴正半轴运动，然后在负半轴运动D．电子云图中的小点代表电子出现的概率2．人们把电子云轮廓图称为原子轨道，下列有关说法错误的是(　　)A．s电子的原子轨道都是球形的，2s电子比1s电子能量高且电子云比1s更扩散B．p电子的原子轨道都是纺锤形的，每个p能级有3个原子轨道，它们相互垂直，能量相同　C．所有p轨道的形状相同，大小相等D．处于同一原子轨道电子，自旋状态有两种3．下列各组多电子原子的原子轨道能量高低比较中，错误的是(　　)A．2s＜2p B．3px＜3py C．3s＜3d D．4s＜4p4．下列电子层中，原子轨道的数目为4的是 (　　)A．K层 B．L层 C．M层 D．N层5．多电子原子中，原子轨道能量高低排列错误的是　(　　)A．2s<3s<4s　　　B．2px<2py<2pz C．3s<3p<3d D．3px=3py=3pz6．在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是(　　)A．最易失去的电子能量最高B．一般电子层数越大的电子能量越高C．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量D．在离核最近区域内运动的电子能量最低7．3px所代表的含义是(　　)A．px轨道上有3个电子B．第三电子层px轨道有3个伸展方向C．px电子云有3个伸展方向D．第三电子层沿x轴方向伸展的p轨道8．下列关于d轨道的说法错误的是(　　)A．M层才开始出现d轨道B．d轨道最早出现在第4周期元素C．电子排布时，3d轨道能量高于4s轨道D．d轨道有10种空间伸展方向9．如图是s能级和p能级的原子轨道示意图，下列说法正确的是(　　) A．s能级和p能级的原子轨道形状相同B．每个p能级都有6个原子轨道C．s能级的原子轨道的半径与电子层序数有关D．Na原子的电子在11个原子轨道上高速运动10．填空。(1)用符号填写电子层所含能级种类：K层：________；L层：______；M层：________；N层：________。(2)用数字填写能级所含原子轨道数目：s：______；p：______；d：______；f：______。11．回答下列问题：(1)n＝2的电子层有________个能级，________种形状不同的电子云，有________个原子轨道，最多容纳________个电子。(2)用相应的符号描述n＝2的所有的原子轨道_________________________。(3)基态K原子中，核外电子占据的最高电子层符号为______，占据该能层电子的电子云轮廓图的形状为________。12．(1)已知A原子的最外层电子数是次外层电子数的2倍，则基态A原子中，电子运动状态有________种；电子占据的最高电子层符号为________，该电子层含有的能级数为________，该电子层含有________个原子轨道。(2)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。①2s________3s　②2s________3d③3p________3s　④4f________5d⑤3d________4s　⑥3px________3pz题组B 能力提升练1．下列说法正确的是(　　)A．同一个电子层中s能级的能量总是大于p能级的能量B．2s原子轨道半径比1s原子轨道半径大，说明2s的电子云中的电子比1s的多C．第2电子层上的电子，不论在哪一个原子轨道上，其能量都相等D．N电子层的原子轨道类型数和原子轨道数分别为4和162．为揭示原子光谱是线状光谱这一事实，玻尔提出了核外电子的分层排布理论。下列说法中，不符合这一理论的是(　　)A．电子绕核运动具有特定的半径和能量B．电子在特定半径的轨道上运动时不辐射能量C．电子跃迁时，会吸收或放出特定的能量D．揭示了氢原子光谱存在多条谱线3．下列说法中正确的是(　　)A．1s电子云呈球形，表示电子绕原子核做圆周运动B．电子云图中的小点密度大，说明该原子核外空间电子数目多C．ns能级的原子轨道示意图可表示为D．3d表示3d能级有3个轨道4．(1)处于一定空间运动状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用______形象化描述。(2)对于排布在2s轨道上的电子，不能确定的是__________(填字母)。a．电子所在的电子层　　b．电子的自旋方向c．电子云的形状　　　　d．电子云的伸展方向(3)O2－核外有________种运动状态的电子。题组C 培优拔尖练1．隐形飞机是人们通过研究仿生学，并且应用了最新的技术和材料，终于在庞大的飞机上实现了隐形。军事上的 “隐形飞机”并非飞机真的隐形而是将钋涂于飞机表面，可以吸收和屏蔽雷达波和红外线辐射，从而达到隐形目的。该元素的原子核外电子层上的电子数目如下：2，8，18，32，18，6。下列有关该元素原子核外电子排布的规律不正确的是(　　)A．该原子原子核外有6个电子层B．该原子的2s轨道的能量小于3s轨道的能量C．该原子2s原子轨道上的所容纳的电子数少于3s轨道上所容纳的电子数D．该原子n＝4的电子层上有4个能级和16个原子轨道2．下列有关电子层和能级的叙述正确的是(　　)A．M电子层共有s、p 2个能级，最多能容纳8个电子B．第n电子层中有n个轨道C．每个电子层上均有n个能级D．任一电子层都有s、p能级，但不一定有d能级3．回答下列问题：(1)在基态多电子原子中，关于核外电子能量的叙述错误的是________(填字母，下同)。a．最易失去的电子能量最高b．同一个电子层上的不同能级上的原子轨道，能量大小不同c．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量d．在离核最近区域内运动的电子能量最低(2)下列说法正确的是________。A．一个原子轨道上只能有1个电子B．处在同一原子轨道上的电子运动状态完全相同C．处在同一电子层上的电子(基态)能量一定相同D．处在同一能级中的电子(基态)能量一定相同(3)比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低。①1s，3d__________；②3s，3p，3d__________；③2p，3p，4p________；④3px，3py，3pz________。(4)基态铝原子核外电子云有________种不同的伸展方向，共有________种不同能级的电子，有________种不同运动状态的电子。电子层n1234567符号特点离核由____到____，能量由____到____。原子轨道形状延伸方向轨道数可容纳的电子数spd­­­­­f­­­­­电子层原子轨道类型原子轨道数目可容纳的电子数1234n——相同电子层的原子轨道中ns____np____nd____nf形状相同的原子轨道2p____3p____4p电子层数和原子轨道形状均相同2px____2py____2pz电子层n1234原子轨道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f轨道数目1131351357容纳的电子数2262610261014容纳的电子总数281832