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高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型评课课件ppt
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这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第1节 原子结构模型评课课件ppt，共58页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，原子核，量子化，激发态，线状光谱，吸收的光，发射的光，低→高，近→远，2能级等内容，欢迎下载使用。
一 、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型1.不同时期的原子结构模型
2.玻尔的原子结构模型(1)基本观点
(2)贡献①成功地解释了氢原子光谱是_________的实验事实。②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁,而电子所处的轨道的能量是_______的。
3.光谱及氢原子光谱(1)光谱①含义:利用仪器将物质_________或_________的波长和强度分布记录下来的谱线。②形成原因:电子在不同轨道间_____时,会辐射或吸收能量。(2)氢原子光谱:属于_____光谱。
【情境·思考】如图是氢原子的两个光谱,分别是发射光谱和吸收光谱。两者的形成过程有什么区别?提示:下面的光谱为吸收光谱是指原子的电子由基态跃迁到激发态吸收能量后形成的光谱(对应暗线)。上面的光谱为发射光谱它是相反的过程,也就是激发态的电子从高能级跃迁到基态,释放的能量以光的形式释放出来,这就是发射光谱。
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述1.核外电子运动状态的描述(1)电子层(n)
(4)自旋运动:处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有___种,分别用符号 “___”和“___”表示。
【做一做】写出下列各能级上原子轨道的数目1s:________,4d:________,5f:________,6p:________。 提示:1 5 7 3
2.原子轨道的图形描述和电子在核外的空间分布(1)原子轨道的图形描述①表述:原子中单个电子的_____________即原子轨道。②形状
(2)电子云图①表述:描述电子在核外空间某处单位体积内的_________的图形。②含义:用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现_____的大小。
【微思考】图1和图2 分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。(1)图1中的每个小黑点表示一个电子吗?(2)图2表明1s轨道呈什么形状,有多少个对称轴?
提示:(1)电子云图就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形,小黑点表示空间各电子出现的几率。(2)1s轨道呈球形,有无数个对称轴。
知识点一 电子层、能级和原子轨道【重点释疑】
2.不同原子轨道能量大小的关系:
【易错提醒】对能级与电子层关系的认识误区并不是每个电子层上都有s、p、d、f能级。由于电子层数等于该电子层上的能级数目,如K层只有s能级,因此并不是所有的电子层上都有s、p、d、f能级。
【思考·讨论】(1)电子层上的能级数与该能级上的原子轨道数之间又有什么关系?提示:s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,d能级有5个原子轨道,f能级有7个原子轨道。由此可以看出,某一能级数为x,则该能级上的原子轨道数等于2x-1。(2)如何比较两个原子轨道的能量高低?提示:相同电子层上不同原子轨道能量的高低:ns
【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)每个电子层上的能级数为n;(2)每个电子层上的原子轨道数为n2;电子数为2n2。【解析】选A、C。各电子层的能级数等于其所处的电子层数,即当n=1时,它只有一个s能级,当n=2时,它有两个能级:s能级和p能级,所以B错误,C正确;而每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。
【母题追问】(1)各电子层上电子的运动状态有多少个?提示:同一个原子中没有任何两个电子的运动状态完全相同,所以各电子层上电子的运动状态=该电子层上的电子数=2n2。(2)上题中的A项,若某电子层上有s、p、d、f四个能级,这4个能级的能量高低相同吗?提示:同一电子层上不同能级的能量高低顺序为ns
【迁移·应用】1.(2020·日照高二检测)下列电子层中,包含有f能级的是( )A.K电子层 B.L电子层 C.M电子层 D.N电子层【解析】选D。 K层包含s能级,L层包含s、p能级,M层包含s、p、d能级,N层包含s、p、d、f能级。
2.某元素原子的核外有三个电子层,最外电子层有4个电子,该原子核内的质子数为( )A.14 B.15 C.16 D.17【解析】选A。原子核外共有三个电子层,最内层只有1s能级,可容纳2个电子,第二层有2s、2p两个能级,可容纳1×2+3×2=8个电子,最外层有4个电子,所以该原子核外有14个电子,又因在原子中,核外电子数等于核内质子数,故选A项。
【补偿训练】1.电子层数n=3时,其原子轨道有( )A.4个 B.7个 C.8个 D.9个【解析】选D。电子层数n=3的原子轨道有3s(1个原子轨道),3p(3种伸展方向,即3个原子轨道),3d(5种伸展方向,即5个原子轨道)共9(即n2)个原子轨道。
2.以下能级符号正确的是( )①6s ②2d ③3f ④7pA.①② B.②③ C.③④ D.①④【解析】选D。能级数与电子层数n相同,当n=2时,只有2s、2p能级,不能出现d能级,而在n=3时也不会出现3f能级。
【素养提升】4月8日华为举行的2020年春季发布会,不仅带来了华为P40系列手机、华为智慧屏X65等新品,还发布了一个值得数码爱好者关注的配件:华为氮化镓充电器。华为的这款氮化镓充电器是1A1C双口设计,可以支持电脑和笔记本一起充电,体积肯定也是足够小巧便携的,而且插脚还能折叠。
镓元素为第ⅢA族的金属元素,其原子结构示意图为 。(1)该元素的原子核外电子共有多少个电子层?第4层上的能级符号如何表示?分别是多少?提示:该元素的原子核外共有4个电子层,第4层上的能级符号分别为4s、4p、4d、4f。(2)该元素原子的次外层上有多少个原子轨道?多少个电子的运动状态?提示:该元素的次外层为第三层,共有9个原子轨道,18个电子的运动状态。
知识点二 原子轨道的图形描述和电子云图【重点释疑】1.原子轨道的图形描述(1)s能级的原子轨道:s能级的原子轨道是球形的,电子层序数越大,原子轨道的半径越大。这是由于1s,2s,3s……电子的能量依次增高,电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大,电子云越来越向更大的空间扩展。因而2s电子云必然比1s电子云更稀疏。
(2)p能级的原子轨道:p能级的原子轨道是轴对称的,每个p能级有3个轨道,它们互相垂直,分别以px、py、pz为符号。p能级的原子轨道的平均半径也随电子层序数的增大而增大。
2.电子云:电子运动不能用牛顿运动定律来描述,只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样,确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外的空间位置,而只能确定它在原子核外各处出现的概率。概率分布图看起来像一片云雾,因而被形象地称为电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来,人们把这种电子云图称为原子轨道。
【易错提醒】(1)s轨道为球形,p轨道为“∞”形,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。(2)电子云图中的一个小黑点,不代表一个电子。(3)离核越近,电子在单位体积内出现的概率越大。
【案例示范】【典例】(2020·盐城高二检测)电子云与原子轨道的形状是原子核外电子运动状态的两种形象化描述,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.每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,能量相同C.p轨道的能量一定高于s轨道的能量D.处于同一原子轨道,电子自旋状态有两种
【解题指南】解答本题注意以下2点:(1)不同电子层上的相同能级电子云的形状相同,大小不同;(2)轨道的能量与电子层数及能级数有关。【解析】选C。同一电子层上p能级能量高于s能级能量,不同电子层上p能级能量不一定高于s能级能量,如3s>2p。
【易错提醒】有关电子能量高低比较的方法:(1)同一电子层上的电子能量不一定相同,但同一能级上的电子能量一定相同。(2)不同电子层的能级上的电子能量一定不同。
【迁移·应用】1.(2020·宁德高二检测)如图是2pz轨道电子云的示意图,请观察图,并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.s电子的电子云形状是球形对称的C.电子先沿z轴正半轴运动,然后再沿负半轴运动D.2px轨道能量与2pz轨道能量相同【解析】选C。电子云是电子在一定区域内出现概率大小的图形,它并不是电子运动的实际轨迹(或轨道),故C错;s轨道是球形对称的,s电子的电子云是球形对称的,故B对;观察该图可知A对;2p三个轨道的能量相同,D对。
2.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.电子云图中小黑点的疏密说明了电子的多少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【解析】选C。A项,电子云表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小,1s电子云呈球形,表示1s电子在空间出现的概率分布呈球形对称,而不是表示电子做圆周运动;B项,电子云图中的小黑点仅表示电子在此区域出现的概率,而非真正的电子;C项,ns能级原子轨道为球形;D项,3d表示第三电子层上的d轨道。
【补偿训练】1.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.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹D.在同一原子轨道上运动的电子,其运动状态肯定不同
【解析】选D。A项,电子没有固定的运动轨迹;B项,能量低的电子不一定在s轨道上运动,电子能量的高低是相对而言;C项,电子云表示电子出现的概率;D项,在同一原子轨道上运动的电子,其电子层、能级、轨道相当,但自旋方向相反,即电子的运动状态不同,正确。
2.下列说法中正确的是( )A.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少B.处于最低能量的原子叫基态原子C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱【解析】选B。A项,电子云通常用小黑点表示单位体积内电子出现概率的大小;C项,电子离核由近到远,能量由低到高;D项,电子在基态跃迁到激发态时也会产生原子光谱。
【素养提升】Pb(N3)2简称叠氮化铅,一种起爆药。主要用于装填电雷管和混合装填针刺雷管、延期雷管和火焰雷管。已知N原子的第2电子层的p能级上有2px、2py、2pz三个原子轨道。(1)这三个p轨道上的电子的能量是否相同?(2)这三个p轨道的形状是否相同?电子云在空间的伸展方向是否相同?
提示:(1)2px、2py、2pz表示的是相同能级上的原子轨道,其电子能量相同。(2)这三个原子轨道电子云的形状相同,电子云在空间的伸展方向互相垂直。
1.(2020·宿州高二检测)下列对不同时期原子结构模型的提出在时间上先后排列顺序正确的是( )①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型 ④道尔顿原子学说 ⑤核式模型A.①③②⑤④ B.④②③①⑤C.④②⑤①③ D.④⑤②①③【解析】选C。最早的是道尔顿的原子学说,然后是汤姆孙的“葡萄干布丁”模型,接着是卢瑟福的核式模型,再其次是玻尔的原子结构模型,最后是原子结构的量子力学模型,用量子化的观点描述原子核外电子的运动状态和运动规律。
【补偿训练】最早成功解释了氢原子光谱为线状光谱的原子结构模型是( )A.卢瑟福原子结构模型 B.玻尔原子结构模型C.量子力学模型D.汤姆孙原子结构模型【解析】选B。玻尔的原子结构模型最早成功解释了氢原子光谱是线状光谱。汤姆孙原子结构“葡萄干布丁”模型只解释了原子中存在电子的问题。卢瑟福原子结构模型是根据α粒子散射实验提出来的,解决了原子核的问题(带正电的部分集中在一个核上)。量子力学模型是在量子力学理论的基础上提出的,能解释复杂的原子光谱现象。
2.(教材习题改编)对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )A.电子由能量较高的轨道向能量较低的轨道跃迁时以光的形式释放能量B.电子由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应【解析】选A。在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的轨道,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。
【易错提醒】焰色反应、物质燃烧或高温下发光等都与原子核外电子的跃迁有关,而化学反应中的颜色变化与原子核外电子的跃迁无关。
3.(双选)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>4p【解析】选B、D。同一电子层上原子轨道的能量高低为ns
【解析】选C、D。每个s能级有1个原子轨道,s电子原子轨道是球形的,随着电子层数的增大,其半径也逐渐增大。p电子原子轨道是轴对称的,每个p能级有3个相互垂直的原子轨道,p电子原子轨道的平均半径也随着电子层数的增大而增大。
5.当电子层、能级和原子轨道确定后,仍不能确定该原子轨道的( )A.数目 B.空间伸展方向 C.能量高低 D.电子数【解析】选D。电子层、能级和原子轨道确定后,原子轨道数目、空间伸展方向、能量高低都能确定,只有轨道上填充的电子数不能确定。
6.(新思维·新考向)在动力电池领域,磷酸铁锂电池与三元电池是两大技术路线。当前电动汽车制造商通常在乘用车中采用镍钴铝电池和镍钴锰电池等三元电池。该种电池能量密度更高,且具备更强续航能力,但其中的钴元素也是动力电池中最昂贵的金属之一。钴元素的原子结构示意图如图:若核外电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道后进入能量高的原子轨道,预测n=3和n=4的电子层上各能级上的电子数目分别是多少?并指明理由。
一 、氢原子光谱和玻尔的原子结构模型1.不同时期的原子结构模型
2.玻尔的原子结构模型(1)基本观点
(2)贡献①成功地解释了氢原子光谱是_________的实验事实。②阐明了原子光谱源自核外电子在能量不同的轨道之间的跃迁,而电子所处的轨道的能量是_______的。
3.光谱及氢原子光谱(1)光谱①含义:利用仪器将物质_________或_________的波长和强度分布记录下来的谱线。②形成原因:电子在不同轨道间_____时,会辐射或吸收能量。(2)氢原子光谱:属于_____光谱。
【情境·思考】如图是氢原子的两个光谱,分别是发射光谱和吸收光谱。两者的形成过程有什么区别?提示:下面的光谱为吸收光谱是指原子的电子由基态跃迁到激发态吸收能量后形成的光谱(对应暗线)。上面的光谱为发射光谱它是相反的过程,也就是激发态的电子从高能级跃迁到基态,释放的能量以光的形式释放出来,这就是发射光谱。
二、量子力学对原子核外电子运动状态的描述1.核外电子运动状态的描述(1)电子层(n)
(4)自旋运动:处于同一原子轨道上的电子自旋状态只有___种,分别用符号 “___”和“___”表示。
【做一做】写出下列各能级上原子轨道的数目1s:________,4d:________,5f:________,6p:________。 提示:1 5 7 3
2.原子轨道的图形描述和电子在核外的空间分布(1)原子轨道的图形描述①表述:原子中单个电子的_____________即原子轨道。②形状
(2)电子云图①表述:描述电子在核外空间某处单位体积内的_________的图形。②含义:用单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外出现_____的大小。
【微思考】图1和图2 分别是1s电子的概率密度分布图和原子轨道图。(1)图1中的每个小黑点表示一个电子吗?(2)图2表明1s轨道呈什么形状,有多少个对称轴?
提示:(1)电子云图就是用小黑点疏密来表示空间各电子出现概率大小的一种图形,小黑点表示空间各电子出现的几率。(2)1s轨道呈球形,有无数个对称轴。
知识点一 电子层、能级和原子轨道【重点释疑】
2.不同原子轨道能量大小的关系:
【易错提醒】对能级与电子层关系的认识误区并不是每个电子层上都有s、p、d、f能级。由于电子层数等于该电子层上的能级数目,如K层只有s能级,因此并不是所有的电子层上都有s、p、d、f能级。
【思考·讨论】(1)电子层上的能级数与该能级上的原子轨道数之间又有什么关系?提示:s能级有1个原子轨道,p能级有3个原子轨道,d能级有5个原子轨道,f能级有7个原子轨道。由此可以看出,某一能级数为x,则该能级上的原子轨道数等于2x-1。(2)如何比较两个原子轨道的能量高低?提示:相同电子层上不同原子轨道能量的高低:ns
【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)每个电子层上的能级数为n;(2)每个电子层上的原子轨道数为n2;电子数为2n2。【解析】选A、C。各电子层的能级数等于其所处的电子层数,即当n=1时,它只有一个s能级,当n=2时,它有两个能级:s能级和p能级,所以B错误,C正确;而每个电子层最多容纳的电子数为2n2个。
【母题追问】(1)各电子层上电子的运动状态有多少个?提示:同一个原子中没有任何两个电子的运动状态完全相同,所以各电子层上电子的运动状态=该电子层上的电子数=2n2。(2)上题中的A项,若某电子层上有s、p、d、f四个能级,这4个能级的能量高低相同吗?提示:同一电子层上不同能级的能量高低顺序为ns
【迁移·应用】1.(2020·日照高二检测)下列电子层中,包含有f能级的是( )A.K电子层 B.L电子层 C.M电子层 D.N电子层【解析】选D。 K层包含s能级,L层包含s、p能级,M层包含s、p、d能级,N层包含s、p、d、f能级。
2.某元素原子的核外有三个电子层,最外电子层有4个电子,该原子核内的质子数为( )A.14 B.15 C.16 D.17【解析】选A。原子核外共有三个电子层,最内层只有1s能级,可容纳2个电子,第二层有2s、2p两个能级,可容纳1×2+3×2=8个电子,最外层有4个电子,所以该原子核外有14个电子,又因在原子中,核外电子数等于核内质子数,故选A项。
【补偿训练】1.电子层数n=3时,其原子轨道有( )A.4个 B.7个 C.8个 D.9个【解析】选D。电子层数n=3的原子轨道有3s(1个原子轨道),3p(3种伸展方向,即3个原子轨道),3d(5种伸展方向,即5个原子轨道)共9(即n2)个原子轨道。
2.以下能级符号正确的是( )①6s ②2d ③3f ④7pA.①② B.②③ C.③④ D.①④【解析】选D。能级数与电子层数n相同,当n=2时,只有2s、2p能级,不能出现d能级,而在n=3时也不会出现3f能级。
【素养提升】4月8日华为举行的2020年春季发布会,不仅带来了华为P40系列手机、华为智慧屏X65等新品,还发布了一个值得数码爱好者关注的配件:华为氮化镓充电器。华为的这款氮化镓充电器是1A1C双口设计,可以支持电脑和笔记本一起充电,体积肯定也是足够小巧便携的,而且插脚还能折叠。
镓元素为第ⅢA族的金属元素,其原子结构示意图为 。(1)该元素的原子核外电子共有多少个电子层?第4层上的能级符号如何表示?分别是多少?提示:该元素的原子核外共有4个电子层,第4层上的能级符号分别为4s、4p、4d、4f。(2)该元素原子的次外层上有多少个原子轨道?多少个电子的运动状态?提示:该元素的次外层为第三层,共有9个原子轨道,18个电子的运动状态。
知识点二 原子轨道的图形描述和电子云图【重点释疑】1.原子轨道的图形描述(1)s能级的原子轨道:s能级的原子轨道是球形的,电子层序数越大,原子轨道的半径越大。这是由于1s,2s,3s……电子的能量依次增高,电子在离核更远的区域出现的概率逐渐增大,电子云越来越向更大的空间扩展。因而2s电子云必然比1s电子云更稀疏。
(2)p能级的原子轨道:p能级的原子轨道是轴对称的,每个p能级有3个轨道,它们互相垂直,分别以px、py、pz为符号。p能级的原子轨道的平均半径也随电子层序数的增大而增大。
2.电子云:电子运动不能用牛顿运动定律来描述,只能用统计的观点来描述。我们不可能像描述宏观运动物体那样,确定一定状态的核外电子在某个时刻处于原子核外的空间位置,而只能确定它在原子核外各处出现的概率。概率分布图看起来像一片云雾,因而被形象地称为电子云。常把电子出现的概率约为90%的空间圈出来,人们把这种电子云图称为原子轨道。
【易错提醒】(1)s轨道为球形,p轨道为“∞”形,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。(2)电子云图中的一个小黑点,不代表一个电子。(3)离核越近,电子在单位体积内出现的概率越大。
【案例示范】【典例】(2020·盐城高二检测)电子云与原子轨道的形状是原子核外电子运动状态的两种形象化描述,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.每个p能级有3个原子轨道,它们相互垂直,能量相同C.p轨道的能量一定高于s轨道的能量D.处于同一原子轨道,电子自旋状态有两种
【解题指南】解答本题注意以下2点:(1)不同电子层上的相同能级电子云的形状相同,大小不同;(2)轨道的能量与电子层数及能级数有关。【解析】选C。同一电子层上p能级能量高于s能级能量,不同电子层上p能级能量不一定高于s能级能量,如3s>2p。
【易错提醒】有关电子能量高低比较的方法:(1)同一电子层上的电子能量不一定相同,但同一能级上的电子能量一定相同。(2)不同电子层的能级上的电子能量一定不同。
【迁移·应用】1.(2020·宁德高二检测)如图是2pz轨道电子云的示意图,请观察图,并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.s电子的电子云形状是球形对称的C.电子先沿z轴正半轴运动,然后再沿负半轴运动D.2px轨道能量与2pz轨道能量相同【解析】选C。电子云是电子在一定区域内出现概率大小的图形,它并不是电子运动的实际轨迹(或轨道),故C错;s轨道是球形对称的,s电子的电子云是球形对称的,故B对;观察该图可知A对;2p三个轨道的能量相同,D对。
2.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.电子云图中小黑点的疏密说明了电子的多少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【解析】选C。A项,电子云表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小,1s电子云呈球形,表示1s电子在空间出现的概率分布呈球形对称,而不是表示电子做圆周运动;B项,电子云图中的小黑点仅表示电子在此区域出现的概率,而非真正的电子;C项,ns能级原子轨道为球形;D项,3d表示第三电子层上的d轨道。
【补偿训练】1.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.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹D.在同一原子轨道上运动的电子,其运动状态肯定不同
【解析】选D。A项,电子没有固定的运动轨迹;B项,能量低的电子不一定在s轨道上运动,电子能量的高低是相对而言;C项,电子云表示电子出现的概率;D项,在同一原子轨道上运动的电子,其电子层、能级、轨道相当,但自旋方向相反,即电子的运动状态不同,正确。
2.下列说法中正确的是( )A.电子云通常是用小黑点来表示电子的多少B.处于最低能量的原子叫基态原子C.能量高的电子在离核近的区域运动,能量低的电子在离核远的区域运动D.电子仅在激发态跃迁到基态时才会产生原子光谱【解析】选B。A项,电子云通常用小黑点表示单位体积内电子出现概率的大小;C项,电子离核由近到远,能量由低到高;D项,电子在基态跃迁到激发态时也会产生原子光谱。
【素养提升】Pb(N3)2简称叠氮化铅,一种起爆药。主要用于装填电雷管和混合装填针刺雷管、延期雷管和火焰雷管。已知N原子的第2电子层的p能级上有2px、2py、2pz三个原子轨道。(1)这三个p轨道上的电子的能量是否相同?(2)这三个p轨道的形状是否相同?电子云在空间的伸展方向是否相同?
提示:(1)2px、2py、2pz表示的是相同能级上的原子轨道,其电子能量相同。(2)这三个原子轨道电子云的形状相同,电子云在空间的伸展方向互相垂直。
1.(2020·宿州高二检测)下列对不同时期原子结构模型的提出在时间上先后排列顺序正确的是( )①电子分层排布模型 ②“葡萄干布丁”模型 ③量子力学模型 ④道尔顿原子学说 ⑤核式模型A.①③②⑤④ B.④②③①⑤C.④②⑤①③ D.④⑤②①③【解析】选C。最早的是道尔顿的原子学说,然后是汤姆孙的“葡萄干布丁”模型,接着是卢瑟福的核式模型,再其次是玻尔的原子结构模型,最后是原子结构的量子力学模型,用量子化的观点描述原子核外电子的运动状态和运动规律。
【补偿训练】最早成功解释了氢原子光谱为线状光谱的原子结构模型是( )A.卢瑟福原子结构模型 B.玻尔原子结构模型C.量子力学模型D.汤姆孙原子结构模型【解析】选B。玻尔的原子结构模型最早成功解释了氢原子光谱是线状光谱。汤姆孙原子结构“葡萄干布丁”模型只解释了原子中存在电子的问题。卢瑟福原子结构模型是根据α粒子散射实验提出来的,解决了原子核的问题(带正电的部分集中在一个核上)。量子力学模型是在量子力学理论的基础上提出的,能解释复杂的原子光谱现象。
2.(教材习题改编)对充有氖气的霓虹灯管通电,灯管发出红色光。产生这一现象的主要原因是( )A.电子由能量较高的轨道向能量较低的轨道跃迁时以光的形式释放能量B.电子由能量较低的轨道向能量较高的轨道跃迁时吸收除红光以外的光线C.氖原子获得电子后转变成发出红光的物质D.在电流的作用下,氖原子与构成灯管的物质发生反应【解析】选A。在电流作用下,基态氖原子的电子吸收能量跃迁到较高的轨道,变为激发态原子,这一过程要吸收能量,不会发出红光;而电子从较高能量的激发态跃迁到较低能量的激发态或基态时,将释放能量,从而产生红光,故A项正确。
【易错提醒】焰色反应、物质燃烧或高温下发光等都与原子核外电子的跃迁有关,而化学反应中的颜色变化与原子核外电子的跃迁无关。
3.(双选)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>4p【解析】选B、D。同一电子层上原子轨道的能量高低为ns
【解析】选C、D。每个s能级有1个原子轨道,s电子原子轨道是球形的,随着电子层数的增大,其半径也逐渐增大。p电子原子轨道是轴对称的,每个p能级有3个相互垂直的原子轨道,p电子原子轨道的平均半径也随着电子层数的增大而增大。
5.当电子层、能级和原子轨道确定后,仍不能确定该原子轨道的( )A.数目 B.空间伸展方向 C.能量高低 D.电子数【解析】选D。电子层、能级和原子轨道确定后,原子轨道数目、空间伸展方向、能量高低都能确定,只有轨道上填充的电子数不能确定。
6.(新思维·新考向)在动力电池领域,磷酸铁锂电池与三元电池是两大技术路线。当前电动汽车制造商通常在乘用车中采用镍钴铝电池和镍钴锰电池等三元电池。该种电池能量密度更高,且具备更强续航能力,但其中的钴元素也是动力电池中最昂贵的金属之一。钴元素的原子结构示意图如图:若核外电子在进入原子轨道时优先进入能量低的原子轨道后进入能量高的原子轨道,预测n=3和n=4的电子层上各能级上的电子数目分别是多少?并指明理由。
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