202X學(xué)年高中化學(xué)第1章原子結(jié)構(gòu)第1節(jié)第2課時(shí)量子力學(xué)對(duì)原子核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述課件魯科版選修3

1、第1章第1節(jié) 原子構(gòu)造模型1.理解四個(gè)量子數(shù)(n、l、m、ms)的含義。2.能用四個(gè)量子數(shù)(n、l、m、ms)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。3.了解原子軌道和電子云的含義。目標(biāo)導(dǎo)航根底知識(shí)導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)欄目索引一、原子軌道 根底知識(shí)導(dǎo)學(xué)答案1.電子層(n)分層標(biāo)準(zhǔn)電子離核的遠(yuǎn)近n的取值1234567符號(hào)KLMNOPQ能量由 到離核由 到低高近遠(yuǎn)2.能級(jí)在同一電子層中，電子所具有的能量可能 ，所以同一電子層可分成不同的 ，用表示。3.原子軌道(1)概念：原子中的單個(gè)電子的狀態(tài)。不同能級(jí)s、p、d、f空間運(yùn)動(dòng)(2)n值所對(duì)應(yīng)的能級(jí)和原子軌道的情況：n(電子層)能級(jí)種類原子軌道取值符號(hào)符號(hào)符

2、號(hào)數(shù)目1Ks1s1答案2Ls2s1p2px、2py、2p33Ms3s1p3px、3py、3pz3d54Ns4s1p4px、4py、4pz3d 5f 7答案4.自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)只有 種，分別用符號(hào)“ 和“ 表示。2答案議一議1.每個(gè)電子層上的能級(jí)數(shù)目與電子層序數(shù)n有什么關(guān)系？是不是每個(gè)電子層上都有s、p、d、f能級(jí)？答案答案電子層上的能級(jí)數(shù)目電子層序數(shù)n，因此并不是所有的電子層都有s、p、d、f能級(jí)。2.總結(jié)每個(gè)電子層(n表示)最多容納的電子數(shù)是多少？答案答案K層有1個(gè)軌道，每個(gè)軌道最多容納2個(gè)電子，所以K層最多容納2個(gè)電子；L層有4個(gè)軌道，最多容納8個(gè)電子；同理

3、，M層最多容納18個(gè)電子；N層最多容納32個(gè)電子，以此類推，每層最多容納的電子數(shù)為2n2個(gè)。答案3.在同一電子層的同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一樣嗎？答案不一樣，同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子所處的軌道不一定一樣，即使是同答案不一樣，同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子所處的軌道不一定一樣，即使是同一原子軌道，電子的自旋狀態(tài)有一原子軌道，電子的自旋狀態(tài)有2種，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同，故同一原子的各種，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也不同，故同一原子的各電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同。電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)都不同。二、原子軌道的圖形描述和電子云1.原子軌道的圖形描述(1)描述對(duì)象：原子中單個(gè)電子的。(2)表示方法：將原子軌道的空間分布在中表示出來(lái)。(3)圖形形狀：

4、s軌道為 形，具有 性；p軌道為啞鈴形，并分別相對(duì)于 _軸對(duì)稱，可表示為_(kāi)。(4)意義：表示原子軌道的。答案空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)直角坐標(biāo)系球球?qū)ΨQx、y、zpx、py、pz空間分布2.電子云(1)概念：描述電子在空間單位體積內(nèi)出現(xiàn)的 的圖形稱為電子云圖。(2)方法：用單位體積內(nèi)小點(diǎn)的來(lái)表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)概率的大小。答案概率大小疏密程度1結(jié)合電子云和原子軌道的知識(shí)，答復(fù)以下問(wèn)題：(1)在電子云圖中，每個(gè)小點(diǎn)代表1個(gè)電子嗎？小點(diǎn)的疏密表示電子的多少嗎？(2)電子在原子核外出現(xiàn)的概率有什么規(guī)律？答案議一議答案答案不代表1個(gè)電子。小黑點(diǎn)的疏密表示電子在原子核外單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率的大小，而不是表

5、示電子的多少。答案答案離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集。如2s電子云比1s電子云疏散。(3)不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀是否完全一樣？答案不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，但不完全一樣。只答案不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，但不完全一樣。只是原子軌道的半徑不同，能級(jí)序數(shù)是原子軌道的半徑不同，能級(jí)序數(shù)n越大，電子的能量越大，原子軌道的越大，電子的能量越大，原子軌道的半徑越大。例如半徑越大。例如1s、2s、3s軌道均為球形，原子軌道半徑：軌道均為球形，原子軌道半徑：r(1s)r(2s)r(3s)。答案2.對(duì)氧原子的2px、2py、2pz，有以下不同的說(shuō)法，你認(rèn)為正確嗎

6、？(1)它們是同一原子軌道(2)電子云的形狀不一樣(3)電子云在空間的伸展方向一樣(4)它們的能量不一樣答案都不正確。因?yàn)橹髁孔訑?shù)答案都不正確。因?yàn)橹髁孔訑?shù)n決定電子層，主量子數(shù)決定電子層，主量子數(shù)n和角量子數(shù)和角量子數(shù)l共同決定原子軌道的能量，磁量子數(shù)共同決定原子軌道的能量，磁量子數(shù)m決定電子云的伸展方向。決定電子云的伸展方向。2px、2py、2pz的的n、l一樣，一樣，m不一樣，它們表示的是主量子數(shù)為不一樣，它們表示的是主量子數(shù)為2，分別沿，分別沿x軸、軸、y軸、軸、z軸伸展的三個(gè)軸伸展的三個(gè)p軌道，電子云的形狀都是啞鈴形，空間的伸軌道，電子云的形狀都是啞鈴形，空間的伸展方向互相垂直，且能

7、量一樣。展方向互相垂直，且能量一樣。返回答案一、電子層、能級(jí)、原子軌道 重點(diǎn)難點(diǎn)探究1.電子層、能級(jí)、原子軌道之間的關(guān)系量子數(shù)n符號(hào)能級(jí)原子軌道能級(jí)數(shù)目能級(jí)種類原子軌道符號(hào)原子軌道數(shù)原子軌道總數(shù)n1K1s1s11n2L2s2s14p2p3n3M3s3s19p3p3d3d5n n n2關(guān)鍵提醒(1)一個(gè)原子軌道上最多容納2個(gè)電子，且運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同。(2)任一電子層的能級(jí)總是從s能級(jí)開(kāi)場(chǎng)，而且能級(jí)數(shù)電子層數(shù)。(3)每個(gè)電子層(n)中，原子軌道總數(shù)為n2個(gè)，核外電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)共有2n2種。2.不同原子軌道能量大小關(guān)系(1)一樣電子層不同能級(jí)的原子軌道能量：nsnpndnf。(2)不同電子層中同一能級(jí)的

8、原子軌道能量：1s2s3s4s,2p3p4p。(3)一樣電子層和一樣能級(jí)的各原子軌道能量相等，例如：2px2py2pz。關(guān)鍵提醒(1)原子核外電子的能量取決于電子層和能級(jí)。(2)一般離核越近的電子具有的能量越低。例1以下各電子層中不包含d能級(jí)的是()A.N電子層 B.M電子層C.L電子層 D.O電子層解析答案解析第解析第1電子層只有電子層只有1個(gè)能級(jí)個(gè)能級(jí)(1s)，第，第2電子層有電子層有2個(gè)能級(jí)個(gè)能級(jí)(2s和和2p)，第，第3電電子層有子層有3個(gè)能級(jí)個(gè)能級(jí)(3s、3p和和3d)，依次類推。前兩個(gè)電子層沒(méi)有，依次類推。前兩個(gè)電子層沒(méi)有d能級(jí)，從能級(jí)，從第第3電子層才開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)電子層才開(kāi)場(chǎng)出現(xiàn)d能

9、級(jí)。能級(jí)。C解題反思每個(gè)電子層都有s能級(jí)。第2電子層開(kāi)場(chǎng)才有p能級(jí)，第3電子層開(kāi)場(chǎng)才有d能級(jí)。解析答案變式訓(xùn)練1以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是( )A.各電子層的原子軌道數(shù)按s、p、d的順序分別為1、3、5B.各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)場(chǎng)到f能級(jí)完畢C.各電子層含有的能級(jí)數(shù)為n1D.各電子層含有的原子軌道數(shù)為2n2解析各能級(jí)的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在空間的分布情況，解析各能級(jí)的原子軌道數(shù)取決于原子軌道在空間的分布情況，s、p、d能級(jí)分別含有能級(jí)分別含有1、3、5個(gè)原子軌道，個(gè)原子軌道，A正確；正確；各電子層的能級(jí)都是從各電子層的能級(jí)都是從s能級(jí)開(kāi)場(chǎng)，但能級(jí)數(shù)等于電子層數(shù)，不一定到能級(jí)開(kāi)場(chǎng)，但能級(jí)數(shù)等

10、于電子層數(shù)，不一定到f能能級(jí)完畢，級(jí)完畢，B、C不正確；不正確；各電子層含有的原子軌道數(shù)為各電子層含有的原子軌道數(shù)為n2個(gè)，個(gè)，D不正確。不正確。A解題反思第n電子層有n個(gè)能級(jí)，n2個(gè)原子軌道，最多容納2n2個(gè)電子。二、原子軌道的圖形描述和電子云1.電子云(1)電子云圖中的小點(diǎn)不代表電子。小點(diǎn)疏密程度表示電子在原子核外出現(xiàn)概率的大小。(2)離核越近，電子出現(xiàn)的概率越大，電子云越密集。如1s電子云比2s電子云更密集，2s電子云比1s電子云疏散。(3)s能級(jí)的電子云為球形，只有一種空間伸展方向。p能級(jí)的電子云為啞鈴形，有三種空間伸展方向。2.原子軌道(1)不同電子層的同種能級(jí)的原子軌道形狀相似，只

11、是半徑不同。電子層序數(shù)n越大，原子軌道的半徑越大。(2)s能級(jí)只有1個(gè)原子軌道。p能級(jí)有3個(gè)原子軌道，它們互相垂直，分別以px、py、pz表示。(3)原子軌道數(shù)與電子層序數(shù)(n)的關(guān)系是原子軌道數(shù)為n2個(gè)。量子力學(xué)中的軌道含義與玻爾軌道的含義完全不同，原子軌道不能理解成圓周軌道，也不能理解成電子的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌道。關(guān)鍵提醒相關(guān)視頻解析答案例2以下對(duì)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的描述正確的選項(xiàng)是()A.電子的運(yùn)動(dòng)與行星的運(yùn)動(dòng)相似，圍繞原子核在固定的軌道上高速旋轉(zhuǎn)B.電子層數(shù)為3時(shí)，有3s、3p、3d、3f四個(gè)軌道C.氫原子中只有一個(gè)電子，故氫原子只有一個(gè)軌道D.在同一能級(jí)上運(yùn)動(dòng)的電子，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)肯定不同解析解析

12、A項(xiàng)，質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體項(xiàng)，質(zhì)量很小的電子在做高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律跟普通物體不同，電子沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌道；不同，電子沒(méi)有確定的運(yùn)動(dòng)軌道；B項(xiàng)，第項(xiàng)，第3電子層只有電子層只有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí)，而三個(gè)能級(jí)，而3s能級(jí)有能級(jí)有1個(gè)軌道、個(gè)軌道、3p能能級(jí)有級(jí)有3個(gè)軌道、個(gè)軌道、3d能級(jí)有能級(jí)有5個(gè)軌道，故第個(gè)軌道，故第3電子層有電子層有9個(gè)軌道；個(gè)軌道；C項(xiàng)，氫原子中只有項(xiàng)，氫原子中只有1個(gè)電子，在個(gè)電子，在1s軌道，但還存在其他空軌道；軌道，但還存在其他空軌道；D項(xiàng)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與電子層、能級(jí)和自旋狀態(tài)有關(guān)，在同一原子內(nèi)項(xiàng)，電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與電子層、能級(jí)和

13、自旋狀態(tài)有關(guān)，在同一原子內(nèi)部沒(méi)有兩個(gè)電子存在完全一樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。部沒(méi)有兩個(gè)電子存在完全一樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。答案答案D解題反思電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由四個(gè)量子數(shù)(n、l、m、ms)共同決定，同一原子內(nèi)部沒(méi)有兩個(gè)完全一樣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子。變式訓(xùn)練2以下有關(guān)電子云和原子軌道的說(shuō)法正確的選項(xiàng)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B.s能級(jí)的原子軌道呈球形，處在該軌道上的電子只能在球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)C.p能級(jí)的原子軌道呈啞鈴形，隨著電子層的增加，p能級(jí)原子軌道也 在增多D.與s原子軌道一樣，p原子軌道的平均半徑隨電子層的增大而增大解析答案解析電子云是對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的形象化描述，它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出解

14、析電子云是對(duì)電子運(yùn)動(dòng)的形象化描述，它僅表示電子在某一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的概率，并非原子核真被電子云霧所包裹，現(xiàn)的概率，并非原子核真被電子云霧所包裹，A錯(cuò)；錯(cuò)；原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為原子軌道是電子出現(xiàn)的概率約為90%的空間輪廓，它說(shuō)明電子在這一區(qū)域的空間輪廓，它說(shuō)明電子在這一區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)的時(shí)機(jī)大，在此區(qū)域外出現(xiàn)的時(shí)機(jī)小，內(nèi)出現(xiàn)的時(shí)機(jī)大，在此區(qū)域外出現(xiàn)的時(shí)機(jī)小，B錯(cuò)；錯(cuò)；無(wú)論電子層序數(shù)無(wú)論電子層序數(shù)n怎樣變化，每個(gè)怎樣變化，每個(gè)p能級(jí)都有能級(jí)都有3個(gè)原子軌道且相互垂直，個(gè)原子軌道且相互垂直，C錯(cuò)；錯(cuò)；由于按由于按1p、2p、3p的順序，電子的能量依次增高，電子在離核更遠(yuǎn)的的順序，電子的能量依次增高，電

15、子在離核更遠(yuǎn)的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展，原子軌道的區(qū)域出現(xiàn)的概率逐漸增大，電子云越來(lái)越向更大的空間擴(kuò)展，原子軌道的平均半徑逐漸增大。平均半徑逐漸增大。答案答案D返回不同電子層的s、p電子云(或原子軌道)形狀相似，半徑不同。解題反思1.以下有關(guān)說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是( )A.一般而言，n越大，電子離核平均距離越遠(yuǎn)，能量越低B.第n電子層中含有n個(gè)能級(jí)C.同一能級(jí)的不同原子軌道的能量是不同的D.處于同一原子軌道上的電子自旋運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能一樣，也可能不同B 隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)解析答案解析多電子原子中，電子層序數(shù)解析多電子原子中，電子層序數(shù)n越大，電子離核越遠(yuǎn)，能量越高；同越大，電子離

16、核越遠(yuǎn)，能量越高；同一能級(jí)的不同原子軌道空間伸展方向不同，其能量一樣；同一原子軌道一能級(jí)的不同原子軌道空間伸展方向不同，其能量一樣；同一原子軌道上的電子其自旋方向一定不同，選項(xiàng)上的電子其自旋方向一定不同，選項(xiàng)A、C、D都不正確。都不正確。2.以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A.一個(gè)原子軌道上只能有1個(gè)電子B.處在同一原子軌道上的電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)完全一樣C.處在同一電子層上的電子(基態(tài))能量一定一樣D.處在同一能級(jí)中的電子(基態(tài))能量一定一樣解析答案解析同一原子軌道上最多容納解析同一原子軌道上最多容納2個(gè)電子，并且自旋方向相反，個(gè)電子，并且自旋方向相反，A、B均均不正確；不正確；電子的能量由主量子數(shù)電子的

17、能量由主量子數(shù)n和角量子數(shù)和角量子數(shù)l共同決定，同一電子層共同決定，同一電子層(n一樣一樣)，根，根據(jù)能量的不同又分為不同的能級(jí)據(jù)能量的不同又分為不同的能級(jí)(l不同不同)，所以同一電子層不同能級(jí)上的，所以同一電子層不同能級(jí)上的電子的能量不同，電子的能量不同，C不正確；不正確；處在同一能級(jí)中的電子主量子數(shù)處在同一能級(jí)中的電子主量子數(shù)n、l一樣，所以能量一樣，一樣，所以能量一樣，D正確。正確。答案答案D3.以下原子軌道中，可容納電子數(shù)最多的是( )A.5d B.6p C.4f D.7sC解析答案解析解析能級(jí)中所含原子軌道的數(shù)目取決于能級(jí)種類，與電子層序數(shù)無(wú)關(guān)，s、p、d、f能級(jí)分別含有1、3、5、

18、7個(gè)原子軌道，每個(gè)原子軌道最多容納2個(gè)電子，所以4f軌道容納電子數(shù)最多。4.觀察2pz軌道電子云示意圖(如右圖所示)判斷，以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是( )A.2pz軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布呈z軸對(duì)稱B.點(diǎn)密集的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的概率大C.電子先沿z軸正半軸運(yùn)動(dòng)，然后在負(fù)半軸運(yùn)動(dòng)D.2pz軌道的形狀為兩個(gè)橢圓球解析答案解析觀察解析觀察2pz軌道電子云示意圖發(fā)現(xiàn)，處于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)軌道上的電子在空間出現(xiàn)的概率分布相對(duì)于的概率分布相對(duì)于z軸對(duì)稱，電子主要在軸對(duì)稱，電子主要在xy平面的上、下方出現(xiàn)，平面的上、下方出現(xiàn)，A正確；正確；電子云中的小點(diǎn)疏密程度代表

19、電子出現(xiàn)概率的大小，所以點(diǎn)密集的地方說(shuō)電子云中的小點(diǎn)疏密程度代表電子出現(xiàn)概率的大小，所以點(diǎn)密集的地方說(shuō)明電子出現(xiàn)的概率大，明電子出現(xiàn)的概率大，B正確；正確；圖示中，電子出現(xiàn)的概率分布關(guān)于圖示中，電子出現(xiàn)的概率分布關(guān)于z軸對(duì)稱，電子云并不是電子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軸對(duì)稱，電子云并不是電子的真實(shí)運(yùn)動(dòng)軌跡，軌跡，C錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；2pz軌道電子云形狀為兩個(gè)橢圓球，而不是面，軌道電子云形狀為兩個(gè)橢圓球，而不是面，D正確。正確。答案答案C5.以下有關(guān)核外電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A.原子軌道圖形與電子云都是用來(lái)形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的B.原子軌道可用來(lái)描述核外電子的運(yùn)動(dòng)軌跡C.第3電子層有3s、3p、3d三個(gè)

20、軌道D.氫原子只有1個(gè)電子，故氫原子只有一個(gè)軌道解析答案解析原子軌道圖形與電子云都是用來(lái)形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，本質(zhì)是一解析原子軌道圖形與電子云都是用來(lái)形象描述電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，本質(zhì)是一樣的，樣的，A正確。正確。原子軌道可用來(lái)描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只能描述核外電子高原子軌道可用來(lái)描述原子中單個(gè)電子的空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，只能描述核外電子高頻出現(xiàn)的頻出現(xiàn)的“區(qū)域，而不能描述核外電子運(yùn)動(dòng)的軌跡，區(qū)域，而不能描述核外電子運(yùn)動(dòng)的軌跡，B不正確。不正確。第第3電子層有電子層有3s、3p、3d三個(gè)能級(jí)，分別有三個(gè)能級(jí)，分別有1、3、5個(gè)軌道，第個(gè)軌道，第3電子層共有電子層共有9個(gè)軌道，個(gè)軌道，C不正確。不正確。氫原子像其他原子一樣，可以有多個(gè)電子層，電子層又分假設(shè)干個(gè)能級(jí)和軌氫原子像其他原子一樣，可以有多個(gè)電子層，電子層又分假設(shè)干個(gè)能級(jí)和軌道，只是在通常條件下，氫原子的這一個(gè)電子處于能量最低的道，只是在通常條件下，氫原子的這一個(gè)