2-1-1-原子核外电子的运动特征(学生版)高二化学同步讲义.docx

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。
电子层n
1
2
3
4
5
6
7
符号

特点
离核由____到____，能量由____到____。
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
形状
延伸方向
轨道数
可容纳的电子数
s

p

d
­­­­­

f
­­­­­

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
电子层
原子轨道类型
原子轨道数目
可容纳的电子数
1

2

3

4

n
——

④原子轨道能量高低
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
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
电子层n
1
2
3
4
原子轨道
1s
2s
2p
3s
3p
3d
4s
4p
4d
4f
轨道数目
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
容纳的电子数
2
2
6
2
6
10
2
6
10
14
容纳的电子总数
2
8
18
32
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＜4p
4．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=3pz
6．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________3d
③3p________3s　④4f________5d
⑤3d________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16
2．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。