2018-2019版高中化學(xué) 專題2 原子結(jié)構(gòu)與元素的性質(zhì) 第一單元 原子核外電子的運動 第1課時學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第一單元原子核外電子的運動第1課時原子核外電子的運動特征學(xué)習(xí)目標定位熟知原子的構(gòu)成，理解“電子云”的概念，會描述原子核外電子的運動特征。一、核外電子運動的特點及電子云1原子核外電子的運動特點(1)電子的質(zhì)量很小，帶負電荷。(2)相對于原子和電子的體積而言，電子運動的空間很大。(3)電子運動的速度很快，接近光速。2電子云：用小點的疏密來描述電子在原子核外空間出現(xiàn)的機會大小所得到的圖形。3電子云輪廓圖：是指量子力學(xué)描述電子在原子核外空間運動的主要區(qū)域。一般是將出現(xiàn)的概率約為90%的空間圈出來，制作電子云的輪廓圖，稱為原子軌道。如氫原子核外電子的電子云輪廓圖的繪制：(1)電子云中的小黑點并不代表一個電子而是代表電子在該處出現(xiàn)過一次。小黑點的疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)的概率大小。小黑點稀疏的地方，表示電子在該處出現(xiàn)的概率小；小黑點密集的地方，表示電子在該處出現(xiàn)的概率大。(2)離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，小黑點越密集。例1下列關(guān)于氫原子電子云圖的說法正確的是()A通常用小黑點來表示電子的多少，黑點密度大，電子數(shù)目多B黑點密度大，單位體積內(nèi)電子出現(xiàn)的機會多C通常用小黑點來表示電子繞核做高速圓周運動D電子云圖是對運動無規(guī)律性的描述答案B解析黑點的疏密表示電子出現(xiàn)的概率大小，不表示電子數(shù)目的多少，黑點密度大，電子出現(xiàn)的頻率高，故A錯誤，B正確；小黑點表示電子在核外空間某處出現(xiàn)的機會，不代表電子的運動軌跡，故C錯誤；電子云圖反映電子在核外無規(guī)則運動時在某點出現(xiàn)的概率，是對運動的描述，故D錯誤。二、核外電子運動狀態(tài)的描述對于多電子原子來說，常從以下幾個方面來描述：1電子層(1)電子層：如圖所示，在多電子原子中，核外電子是分層運動的，能量高的電子在離核遠的區(qū)域里運動，能量低的電子在離核近的區(qū)域里運動。這也說明多電子的原子中電子的能量是不同的。能量不同的電子在核外不同的區(qū)域內(nèi)運動，這種不同的區(qū)域稱為電子層(n)。(2)電子層的表示方法：電子層(n)1234567符號KLMNOPQ離核遠近由近到遠能量高低由低到高2.原子軌道(1)含義：處于同一電子層的原子核外電子運動的不同區(qū)域。(2)類型及形狀類型：即同一電子層中含有不同類型的原子軌道，分別用s、p、d、f表示，不同的軌道其形狀不相同。形狀：s軌道呈球形，p軌道呈紡錘形，d軌道和f軌道較復(fù)雜。(3)原子軌道數(shù)目(電子云伸展方向)及表示方法同一類型的原子軌道形狀相同，但伸展方向不一定相同。每一種伸展方向代表一個原子軌道。原子軌道表示方法及含有的軌道數(shù)原子軌道符號nsnpndnf軌道數(shù)目1357(4)原子軌道的能量比較同一電子層同一類型的不同原子軌道的能量相等。在同一電子層上不同類型原子軌道的能量由低到高的順序是nsnpndnf。不同電子層上形狀相同的原子軌道的能量n值越大，能量越高，如1s2s3s4s。3電子自旋原子核外電子還有一種稱為“自旋”的運動，可以有兩種不同的狀態(tài)，通常用“”和“”來表示。(1)描述核外電子運動狀態(tài)的參數(shù)(2)電子層序數(shù)與原子軌道數(shù)、所容納電子數(shù)目的關(guān)系原子軌道數(shù)與電子層序數(shù)(n)的關(guān)系是原子軌道為n2個。處于同一個原子軌道上的電子有兩種不同的自旋狀態(tài)。每個電子層所容納電子數(shù)最多為2n2個。例2(2018宿遷一中月考)下列原子軌道的符號錯誤的是()A2pB3fC4sD5d答案B解析每一電子層的原子軌道數(shù)與電子層序數(shù)相等，且具有的原子軌道依次為s、p、d、f，M能層具有的原子軌道有s、p、d軌道，沒有f軌道。例3下列關(guān)于電子層與原子軌道的說法中正確的是()A不同的電子層中的s原子軌道的能量相同B原子核外電子的每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為n2C每種類型的原子軌道里最多容納的電子個數(shù)與原子軌道數(shù)目相等D電子層的原子軌道總是從s能級開始，而且原子軌道類型數(shù)等于該電子層序數(shù)答案D解析A項中不同電子層中的s原子軌道的能量不同，電子層序數(shù)越大，能量越高；B項中每一個電子層最多可容納的電子數(shù)為2n2；C項中每種類型原子軌道里最多容納的電子個數(shù)是原子軌道數(shù)目的2倍。例4在對電子運動狀態(tài)的描述中，確定一個“軌道”的方面包括()電子層軌道類型電子云的伸展方向電子的自旋狀態(tài)ABCD答案B解析在對電子運動狀態(tài)的描述中，確定一個“軌道”的方面包括：電子層、軌道類型、電子云的伸展方向三個方面；電子的自旋狀態(tài)與電子運動軌道無關(guān)，描述的是電子自旋的方向。各電子層軌道數(shù)和最多容納的電子數(shù)電子層1234n原子軌道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4fn軌道數(shù)目1131351357n24916可容納的電子數(shù)目2818322n21n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B2下列有關(guān)電子云和原子軌道的說法正確的是()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Bs軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運動Cp軌道呈紡錘形，隨著電子層數(shù)的增加，軌道數(shù)也在增多Dp軌道的能量隨電子層序數(shù)的增大而增大答案D解析電子云表示電子出現(xiàn)的概率，電子云是用小黑點疏密來表示電子在原子核外空間出現(xiàn)概率大小的一種圖形，不代表電子的運動軌跡，A錯誤；s能級的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子不只在球殼內(nèi)運動，還在球殼外運動，只是在球殼外運動概率較小，B錯誤；任何電子層的p軌道都有3個原子軌道，與電子層數(shù)無關(guān)，C錯誤； p原子軌道的能量隨電子層序數(shù)的增大而增大，D正確。3對于鈉原子的第二電子層的p軌道2px、2py、2pz間的差異，下列說法中正確的是()A電子云形狀不同B原子軌道的對稱類型不同C電子的能量不同D電子云空間伸展方向不同答案D解析2px、2py、2pz所表示的同一能級中的三個不同的原子軌道，其能量相同。2px、2py、2pz的電子云，原子軌道都是紡錘形的，都是軸對稱圖形。在空間伸展方向上不同，D項正確。4下列說法中正確的是()A所有的電子在同一區(qū)域里運動B核外電子質(zhì)量很小，在原子核外做高速運動C在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較高，在離原子核較遠的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較低D同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容納的電子數(shù)越來越多，但各原子軌道的能量大小相等答案B解析在含有多個電子的原子里，電子分別在能量不同的區(qū)域內(nèi)運動， A錯誤；在多個電子的原子中，電子的能量是不相同的，在離原子核較近的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較低，在離原子核較遠的區(qū)域內(nèi)運動的電子能量較高，C錯誤；同一原子中，4s、4p、4d、4f所能容納的電子數(shù)越來越多，但同一電子層中，E(4s)E(4p)E(4d)E(4f), D錯誤。5回答下列問題：(1)n2的電子層有_種類型的原子軌道，_種形狀不同的電子云，有_個原子軌道，最多容納_個電子。(2)用相應(yīng)的符號描述電子層序數(shù)為2的所有的原子軌道_。(3)基態(tài)K原子中，核外電子占據(jù)的最高電子層符號為_，占據(jù)該能層電子的電子云輪廓圖的形狀為_。答案(1)2248(2)2s、2px、2py、2pz(3)N球形解析(1)第2電子層有s、p兩種類型的原子軌道，有s、p 2種形狀不同的電子云，有2s、2px、2py、2pz 4個原子軌道，每個軌道最多容納2個電子，所以n2的電子層最多容納8個電子。(2)n2的原子軌道為2s、2px、2py、2pz。(3) K原子核外有四個電子層，N層上只有一個電子，占據(jù)4s軌道，電子云輪廓圖為球形。對點訓(xùn)練題組一電子云及原子軌道的圖形描述1(2018邢臺市月考)圖1和圖2分別是1s電子的概率密度分布圖和原子軌道圖。下列有關(guān)說法正確的是()A圖1中的每個小黑點表示1個電子B圖2表示1s電子只能在球體內(nèi)出現(xiàn)C圖2表明1s軌道呈球形，有無數(shù)對稱軸D圖1中的小黑點表示電子在核外所處的位置【考點】電子云與原子軌道【題點】電子云答案C解析電子云就是用小黑點疏密來表示空間各電子出現(xiàn)概率大小的一種圖形，小黑點表示空間各電子出現(xiàn)的幾率， A、D錯誤；在界面內(nèi)出現(xiàn)該電子的幾率大于90%，界面外出現(xiàn)該電子的幾率不足10%, B錯誤。2在1s、2px、2py、2pz軌道中，具有球形對稱的是()A1sB2pxC2pyD2pz答案A解析1s軌道和2p軌道的圖像分別為由圖像可看出，呈球形對稱的為1s原子軌道。3.根據(jù)2pz軌道電子云示意圖(如圖所示)判斷，下列說法中錯誤的是()A2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈z軸對稱B點密集的地方表明電子出現(xiàn)的機會大C電子先沿z軸正半軸運動，然后在負半軸運動D2pz軌道的形狀為兩個橢圓球答案C解析觀察2pz軌道電子云示意圖發(fā)現(xiàn)，處于2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布相對于z軸對稱，電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)，A正確；電子云中的小黑點疏密程度代表電子出現(xiàn)的概率大小，所以點密集的地方表明電子出現(xiàn)的機會大，B正確；在圖中，電子出現(xiàn)的概率分布關(guān)于z軸對稱，電子云并不是電子的真實運動軌跡，C錯誤；2pz軌道電子云形狀為兩個橢圓球，而不是面，D正確。題組二電子層與原子軌道4下列電子層中，包含有f軌道的是()AK電子層BL電子層CM電子層DN電子層答案D解析K電子層只含有1s軌道；L電子層含有2s、2p兩種軌道；M電子層含有3s、3p、3d三種軌道；N電子層含有4s、4p、4d、4f四種軌道。根據(jù)原子軌道類型數(shù)等于電子層序數(shù)的關(guān)系規(guī)律，只有電子層序數(shù)4的電子層中才有f軌道。所以，K、L、M電子層中均無f軌道。5原子核外電子是分層排布的，在不同電子層上運動的電子的能量不同，下列電子層上運動的電子能量最高的是()AK層BL層CM層DN層答案D解析原子核外電子是分層排布的，距離原子核越遠能量越高，所以N層能量最高，故選D。6第N能層所含原子軌道類型、原子軌道數(shù)和最多容納電子數(shù)分別為()A3、9、18B4、12、24C5、16、32D4、16、32答案D解析每一能層包含的原子軌道類型數(shù)等于該能層的序數(shù)，故第三能層包含s、p、d三種原子軌道，每類原子軌道所能容納的最多電子數(shù)是其原子軌道數(shù)目的2倍，以s、p、d、f排序的各類軌道可以容納的最多電子數(shù)依次為1、3、5、7的2倍，英文字母相同的原子軌道所能容納的最多電子數(shù)相同。第N能層含有4類原子軌道，16個原子軌道，容納的最多電子數(shù)為32個。7在多電子原子中，軌道能量是由以下哪些因素決定 ()電子層軌道類型電子云的伸展方向電子自旋狀態(tài)ABCD答案A解析軌道能量決定于電子層、軌道類型，而與電子云的伸展方向、電子的自旋狀態(tài)無關(guān)。8符號3px所代表的含義是()Apx軌道上有3個電子B第三個電子層px軌道有3個伸展方向Cpx電子云有3個伸展方向D第三個電子層沿x軸方向伸展的p軌道【考點】電子云與原子軌道【題點】原子軌道答案D解析3px中，3表示第三電子層，p原子軌道在三維空間的分布分別沿x、y、z三個方向，px表示沿x軸方向伸展的p軌道。9下列軌道上的電子在xy平面上出現(xiàn)的機會為零的是()A3pzB3pxC3pyD3s【考點】電子云與原子軌道【題點】原子軌道答案A解析px和py在xy平面上，3pz軌道沿z軸方向伸展，垂直于xy平面，故該軌道上的電子不可能出現(xiàn)在xy平面上，s軌道電子云為球形，各個方向都有，故A符合題意。題組三原子核外電子運動狀態(tài)描述方法10電子層序數(shù)為3時，該電子層的原子軌道數(shù)共有()A4個B7個C8個D9個答案D解析電子層序數(shù)為3時，原子軌道有3s(1個原子軌道)、3p(3個伸展方向，即3個原子軌道)、3d(5個伸展方向，即5個原子軌道)共有9個原子軌道。11下列有關(guān)核外電子運動狀態(tài)的說法正確的是()A電子自旋就是電子圍繞軸“自轉(zhuǎn)”B原子軌道可用來描述核外電子的運動狀態(tài)C第二電子層有自旋相反的兩個軌道D原子軌道可用來描述核外電子的運動軌跡答案B解析電子的自旋表示處于同一原子軌道上電子的量子化運動，自旋不是“自轉(zhuǎn)”；原子軌道可用來描述原子中單個電子的空間運動狀態(tài)，它只能描述核外電子高頻出現(xiàn)的“區(qū)域”，而不是核外電子運動的軌跡；第二電子層有四個軌道，分別為2s、2px、2py、2pz。綜上所述，B項正確。12以下對核外電子運動狀況的描述正確的是()A電子層序數(shù)越大，s軌道上電子的主要運動區(qū)域越小B在同一原子軌道上運動的電子，其運動狀態(tài)肯定不同C電子的運動與行星相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)D能量低的電子只能在s軌道上運動，能量高的電子總是在f軌道上運動答案B解析電子層序數(shù)越大，電子離原子核越遠，則電子的運動區(qū)域越大，A錯誤；同一軌道上最多排2個電子，兩個電子的自旋方向不同，其運動狀態(tài)肯定不同，B正確；電子運動不是圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)，只是在某個區(qū)域出現(xiàn)的概率大些，C錯誤；能量高的電子也可以在s軌道上運動，如7s軌道上的電子能量也很高，比4f能量還高，D錯誤。綜合強化13下圖是s軌道、p軌道的原子軌道圖，試回答下列問題：(1)s能級的原子軌道呈_形，每個s能級有_個原子軌道；p能級的原子軌道呈_形，每個p能級有_個原子軌道。(2)s原子軌道、p原子軌道的能量與_有關(guān)，_越大，原子軌道的能量越大。答案(1)球1紡錘3(2)電子層序數(shù)電子層序數(shù)14比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低。(1)1s,3d(2)3s,3p,3d(3)2p,3p,4p答案(1)1s3d(2)3s3p3d(3)2p3p4p解析在多電子原子中，電子填充原子軌道時，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：相同電子層上原子軌道能量的高低：nsnpndnf。形狀相同的原子軌道能量的高低：1s2s3s4s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。15(1)處于一定空間運動狀態(tài)的電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布可用_形象化描述。 (2)對于排布在2s軌道上的電子，不能確定的是_。a電子所在的電子層b電子的自旋方向c電子云的形狀d電子云的伸展方向(3)O2核外電子占有的原子軌道數(shù)目為_。答案(1)電子云 (2) b(3) 5解析(1)電子在原子核外出現(xiàn)的概率密度分布通常用電子云來形象化地描述。(2)排布在2s軌道上的電子，在第2電子層的s軌道上，s能級的電子云形狀為球形，不能確定電子的自旋方向。(3)O2核外有10個電子，每個原子軌道最多容納2個電子，故共占據(jù)5個原子軌道。