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1、第1章 第1节 原子结构模型 第2课时 量子力学对原子核外电子 运动状态的描述 1 理解四个量子数 n l m ms 的含义 2 能用四个量子数 n l m ms 描述核外电子的运动状态 3 了解原子轨道和电子云的含义 目标 导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目 索引 一 原子轨道 基础知识导学 答案 1 电子层 n 分层标准电子离核的远近 n的取值1234567 符号KLMNOPQ 能量由 到 离核由 到 低高 近远 2 能级 在同一电子层中 电子所具有的能量可能 所以同一电子层可分成不 同的 用表示 3 原子轨道 1 概念 原子中的单个电子的状态 不同 能级s p d f
2、空间运动 2 n值所对应的能级和原子轨道的情况 n 电子层 能级种类原子轨道 取值符号符号符号数目 1Ks1s1 答案 2Ls2s1 p2px 2py 2p3 3Ms3s1 p3px 3py 3pz3 d 5 4Ns4s1 p4px 4py 4pz3 d 5 f 7 答案 4 自旋运动状态 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只有 种 分别用符号 和 表示 2 答案 议一议 1 每个电子层上的能级数目与电子层序数n有什么关系 是不是每个电子层上 都有s p d f能级 答案 电子层上的能级数目 电子层序数n 因此并不是所有的电子层都有s p d f能级 2 总结每个电子层 n表示 最多容纳的电
3、子数是多少 答案 K层有1个轨道 每个轨道最多容纳2个电子 所以K层最多容纳2个电 子 L层有4个轨道 最多容纳8个电子 同理 M层最多容纳18个电子 N层 最多容纳32个电子 以此类推 每层最多容纳的电子数为2n2个 答案 3 在同一电子层的同一能级上运动的电子 其运动状态相同吗 答案 不相同 同一能级上运动的电子所处的轨道不一定相同 即使是同一 原子轨道 电子的自旋状态有2种 运动状态也不同 故同一原子的各电子的 运动状态都不同 二 原子轨道的图形描述和电子云 1 原子轨道的图形描述 1 描述对象 原子中单个电子的 2 表示方法 将原子轨道的空间分布在中表示出来 3 图形形状 s轨道为 形
4、 具有 性 p轨道为哑铃形 并分别相 对于 轴对称 可表示为 4 意义 表示原子轨道的 答案 空间运动状态 直角坐标系 球球对称 x y z px py pz 空间分布 2 电子云 1 概念 描述电子在空间单位体积内出现的 的图形称为电子云 图 2 方法 用单位体积内小点的来表示电子在原子核外单位体积内出现 概率的大小 答案 概率大小 疏密程度 1 结合电子云和原子轨道的知识 回答下列问题 1 在电子云图中 每个小点代表1个电子吗 小点的疏密表示电子的多少吗 2 电子在原子核外出现的概率有什么规律 答案 议一议 答案 不代表1个电子 小黑点的疏密表示电子在原子核外单位体积内出现的 概率的大小
5、而不是表示电子的多少 答案 离核越近 电子出现的概率越大 电子云越密集 如2s电子云比1s电 子云疏散 3 不同电子层的同种能级的原子轨道形状是否完全相同 答案 不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似 但不完全相同 只是原 子轨道的半径不同 能级序数n越大 电子的能量越大 原子轨道的半径越 大 例如1s 2s 3s轨道均为球形 原子轨道半径 r 1s r 2s r 3s 答案 2 对氧原子的2px 2py 2pz 有以下不同的说法 你认为正确吗 1 它们是同一原子轨道 2 电子云的形状不相同 3 电子云在空间的伸展方向相同 4 它们的能量不相同 答案 都不正确 因为主量子数n决定电子层 主量子
6、数n和角量子数l共同 决定原子轨道的能量 磁量子数m决定电子云的伸展方向 2px 2py 2pz的 n l相同 m不相同 它们表示的是主量子数为2 分别沿x轴 y轴 z轴伸 展的三个p轨道 电子云的形状都是哑铃形 空间的伸展方向互相垂直 且 能量相同 返回答案 一 电子层 能级 原子轨道 重点难点探究 1 电子层 能级 原子轨道之间的关系 量子 数n 符号 能级原子轨道 能级数目能级种类 原子轨道 符号 原子轨道数 原子轨道 总数 n 1K1s1s11 n 2L2s2s14 p2p3 n 3M3s3s19 p3p3 d3d5 n n n2 关键提醒 1 一个原子轨道上最多容纳2个电子 且运动状
7、态不同 2 任一电子层的能级总是从s能级开始 而且能级数 电子层数 3 每个电子层 n 中 原子轨道总数为n2个 核外电子的运动状态共有2n2种 2 不同原子轨道能量大小关系 1 相同电子层不同能级的原子轨道能量 ns np nd nf 2 不同电子层中同一能级的原子轨道能量 1s 2s 3s 4s 2p 3p 4p 3 相同电子层和相同能级的各原子轨道能量相等 例如 2px 2py 2pz 关键提醒 1 原子核外电子的能量取决于电子层和能级 2 一般离核越近的电子具有的能量越低 例1 下列各电子层中不包含d能级的是 A N电子层 B M电子层 C L电子层 D O电子层 解析答案 解析 第1
8、电子层只有1个能级 1s 第2电子层有2个能级 2s和2p 第3电子 层有3个能级 3s 3p和3d 依次类推 前两个电子层没有d能级 从第3电 子层才开始出现d能级 C 解题反思 每个电子层都有s能级 第2电子层开始才有p能级 第3电子层开始才有d 能级 解析答案 变式训练1 下列叙述正确的是 A 各电子层的原子轨道数按s p d的顺序分别为1 3 5 B 各电子层的能级都是从s能级开始到f能级结束 C 各电子层含有的能级数为n 1 D 各电子层含有的原子轨道数为2n2 解析 各能级的原子轨道数取决于原子轨道在空间的分布情况 s p d能 级分别含有1 3 5个原子轨道 A正确 各电子层的能
9、级都是从s能级开始 但能级数等于电子层数 不一定到f能级 结束 B C不正确 各电子层含有的原子轨道数为n2个 D不正确 A 解题反思 第n电子层有n个能级 n2个原子轨道 最多容纳2n2个电子 二 原子轨道的图形描述和电子云 1 电子云 1 电子云图中的小点不代表电子 小点疏密程度表示电子在原子核外出现 概率的大小 2 离核越近 电子出现的概率越大 电子云越密集 如1s电子云比2s电子 云更密集 2s电子云比1s电子云疏散 3 s能级的电子云为球形 只有一种空间伸展方向 p能级的电子云为哑铃 形 有三种空间伸展方向 2 原子轨道 1 不同电子层的同种能级的原子轨道形状相似 只是半径不同 电子
10、层序 数n越大 原子轨道的半径越大 2 s能级只有1个原子轨道 p能级有3个原子轨道 它们互相垂直 分别以 px py pz表示 3 原子轨道数与电子层序数 n 的关系是原子轨道数为n2个 量子力学中的轨道含义与玻尔轨道的含义完全不同 原子轨道不能理解成 圆周轨道 也不能理解成电子的实际运动轨道 关键提醒 相关视频 解析答案 例2 下列对核外电子运动状态的描述正确的是 A 电子的运动与行星的运动相似 围绕原子核在固定的轨道上高速旋转 B 电子层数为3时 有3s 3p 3d 3f四个轨道 C 氢原子中只有一个电子 故氢原子只有一个轨道 D 在同一能级上运动的电子 其运动状态肯定不同 解析 A项
11、质量很小的电子在做高速运动时 其运动规律跟普通物体不 同 电子没有确定的运动轨道 B项 第3电子层只有3s 3p 3d三个能级 而3s能级有1个轨道 3p能级有 3个轨道 3d能级有5个轨道 故第3电子层有9个轨道 C项 氢原子中只有1个电子 在1s轨道 但还存在其他空轨道 D项 电子的运动状态与电子层 能级和自旋状态有关 在同一原子内部 没有两个电子存在完全相同的运动状态 答案 D 解题反思 电子的运动状态由四个量子数 n l m ms 共同决定 同一原子内部没有 两个完全相同运动状态的电子 变式训练2 下列有关电子云和原子轨道的说法正确的是 A 原子核外的电子像云雾一样笼罩在原子核周围 故
12、称电子云 B s能级的原子轨道呈球形 处在该轨道上的电子只能在球壳内运动 C p能级的原子轨道呈哑铃形 随着电子层的增加 p能级原子轨道也 在增多 D 与s原子轨道相同 p原子轨道的平均半径随电子层的增大而增大 解析答案 解析 电子云是对电子运动的形象化描述 它仅表示电子在某一区域内出现 的概率 并非原子核真被电子云雾所包裹 A错 原子轨道是电子出现的概率约为90 的空间轮廓 它表明电子在这一区域内 出现的机会大 在此区域外出现的机会小 B错 无论电子层序数n怎样变化 每个p能级都有3个原子轨道且相互垂直 C错 由于按1p 2p 3p 的顺序 电子的能量依次增高 电子在离核更远的区 域出现的概
13、率逐渐增大 电子云越来越向更大的空间扩展 原子轨道的平均 半径逐渐增大 答案 D 返回 不同电子层的s p电子云 或原子轨道 形状相似 半径不同 解题反思 1 下列有关说法中正确的是 A 一般而言 n越大 电子离核平均距离越远 能量越低 B 第n电子层中含有n个能级 C 同一能级的不同原子轨道的能量是不同的 D 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态可能相同 也可能不同 B 随堂达标检测123 解析答案 45 解析 多电子原子中 电子层序数n越大 电子离核越远 能量越高 同一 能级的不同原子轨道空间伸展方向不同 其能量相同 同一原子轨道上的电 子其自旋方向一定不同 选项A C D都不正确 6 2
14、 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 解析答案 123456 123456 解析 同一原子轨道上最多容纳2个电子 并且自旋方向相反 A B均不 正确 电子的能量由主量子数n和角量子数l共同决定 同一电子层 n相同 根据 能量的不同又分为不同的能级 l不同 所以同一电子层不同能级上的电子 的能量不同 C不正确 处在同一能级中的电子主量子数n l相同 所以能量相同 D正确 答案 D 3 下列原子轨道中 可容纳电子数最多的是 A 5d B 6p
15、C 4f D 7s C 解析答案 解析 能级中所含原子轨道的数目取决于能级种类 与电子层序数无关 s p d f能级分别含有1 3 5 7个原子轨道 每个原子轨道最多容纳2个电 子 所以4f轨道容纳电子数最多 123456 4 观察2pz轨道电子云示意图 如右图所示 判断 下列说 法中错误的是 A 2pz轨道上的电子在空间出现的概率分布呈z轴对称 B 点密集的地方表明电子出现的概率大 C 电子先沿z轴正半轴运动 然后在负半轴运动 D 2pz轨道的形状为两个椭圆球 解析答案 123456 123456 解析 观察2pz轨道电子云示意图发现 处于2pz轨道上的电子在空间出现的概 率分布相对于z轴对
16、称 电子主要在xy平面的上 下方出现 A正确 电子云中的小点疏密程度代表电子出现概率的大小 所以点密集的地方表明 电子出现的概率大 B正确 图示中 电子出现的概率分布关于z轴对称 电子云并不是电子的真实运动轨 迹 C错误 2pz轨道电子云形状为两个椭圆球 而不是面 D正确 答案 C 5 下列有关核外电子运动状态的说法正确的是 A 原子轨道图形与电子云都是用来形象描述电子运动状态的 B 原子轨道可用来描述核外电子的运动轨迹 C 第3电子层有3s 3p 3d三个轨道 D 氢原子只有1个电子 故氢原子只有一个轨道 解析答案 123456 解析 原子轨道图形与电子云都是用来形象描述电子运动状态的 本质是相同的 A正确 原子轨道可用来描述原子中单个电子的空间运动状态 只能描述核外电子高频出 现的 区域 而不能描述核外电子运动的轨迹 B不正确 第3电子层有3s 3p 3d三个能级 分别有1 3 5个轨道 第3电子层共有9个轨 道 C不正确 氢原子像其他原子一样 可以有多个电子层 电子层又分若干个能级和轨道 只 是在通常条件下 氢原子的这一个电子处于能量最低的1s轨道 当电子从外界吸 收能量后 氢原
