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1、第2课时 量子力学对原子核外电子运动状态的描述,第1章 第1节 原子结构模型,学习目标定位,1.知道描述原子核外电子运动状态的四个量子数的含义。 2.理解用四个量子数描述原子核外电子的运动状态。 3.了解原子轨道和电子云的含义。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.电子层 通常，我们用量子数n来描述电子离核的远近，习惯上称为 。n的取值为正整数1,2,3,4,5,6，对应的符号为K，L，M，N，O，P等。n越 ，电子离核的平均距离越远、能量越 。 2.能级 当量子数n相同时，电子所具有的能量也可能不同，因此，对同一个电子层，还可分为若干个能级。例如，n1时，有1个 能级；n2时，有1个
2、 能级和1个 能级；n3 时，有1个 能级，1个 能级和1个 能级。,一、原子轨道,电子层,大,高,s,s,p,s,p,d,3.原子轨道 (1)概念：原子中的单个电子的 状态的描述。 (2)n值所对应的能级和原子轨道的情况,空间运动,1,1,3,1,3,5,4.电子的“自旋” 处于同一原子轨道上的电子自旋运动状态只能有两种，分别用符号“ ”和“ ”表示。,(1)原子核外电子运动状态的描述 在多电子原子中，核外电子处于不同的电子层，电子层序数(主量子数)n越大，电子离核越远，能量越高。 处于同一电子层的电子，能量可能不同，可以把它们分成若干个不同的能级，用s、p、d、f等符号表示，其能量为nsn
3、pndnf，能级数等于电子层数。 同一能级中，根据电子运动方向的不同，可分为若干个不同的原子轨道，同一能级上的原子轨道的能量相同，每个电子层中原子轨道总数为n2个。 处于同一个原子轨道上的电子有两种不同的自旋状态。在同一个原子中不存在两个运动状态完全相同的电子。,(2)不同原子轨道的能量大小关系,例1 下列关于电子层与能级的说法中正确的是 A.原子核外电子的每一个电子层最多可容纳的电子数为n2 B.电子层的能级总是从s能级开始，而且能级数等于该电子层序数 C.同是s能级，在不同的电子层中所能容纳的最多电子数是不相同的 D.1个原子轨道里最多只能容纳2个电子，但自旋方向相同,解析 A项中每一个电
4、子层最多可容纳的电子数为2n2； C项中不同电子层中的s能级容纳的最多电子数都是2个； D项中1个原子轨道里容纳的2个电子的自旋方向应相反。,答案,解析,(1)无论哪一电子层，s、p、d、f能级最多容纳的电子数分别为1、3、5、7的2倍。(2)同一原子轨道最多容纳2个电子，而且运动状态不同，同一原子中，不可能有运动状态完全相同的两个电子，核外有多少个电子，就有多少种运动状态。,易错警示,例2 (2018邢台市月考)下列能级符号表示错误的是 A.2p B.3f C.4s D.5d,答案,解析,解析 每一能层的能级数与能层序数相等，且具有的能级依次为s、p、d、f，M能层只有3s、3p、3d能级，
5、没有3f能级。,1.原子核外电子的运动特点 (1)电子的质量 (9.109 51031 kg)，带负电荷。 (2)相对于原子和电子的体积而言，电子运动的空间 。 (3)电子运动的速度 ，接近光速(3.0108 ms1)。,二、电子云与原子轨道的图形描述,很小,很大,很快,2.电子云 (1)电子云：是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的_ 分布的形象化描述。 (2)电子云轮廓图的形状：s能级的电子云轮廓图是 形，p能级的电子云轮廓图是 形。 3.几种原子轨道的图形描述 (1)s电子的原子轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越 。,概率密度,球,哑铃,球,大,相关视频,(2)p电子的原子
6、轨道呈 形，能层序数越大，原子轨道的半径越大。,哑铃,(3)同理，d原子轨道、f原子轨道等也都有相应的图像。,相关视频,(1)电子云图 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。 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。 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 同一电子层，不同能级其原子轨道形状不同，数目不同，能量不同。 不同电子层，同种能级其原子轨道形状相似，半径不同，能量不同。 s能级只有1个原子轨道，p能级有3个原子轨道，它们互
7、相垂直，分别以px、py、pz表示。,例3 (2017资阳高二检测)下列关于电子云的说法中，正确的是 A.电子云表示电子在原子核外运动的轨迹 B.电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小 C.电子云界面图中的小黑点越密表示该核外空间的电子越多 D.钠原子的1s、2s、3s电子云半径相同,解析 电子云表示电子在核外单位体积的空间出现的概率大小，不是表示电子运动的轨迹，A错误，B正确； 电子云界面图中的小黑点越密表示电子在核外空间出现的机会越多，C错误； 钠原子的1s、2s、3s电子云半径逐渐增大，D错误。,答案,解析,例4 下列说法正确的是 A.因为p轨道是“8”字形，所以p电子是“8”
8、字形 B.能层数为3时，有3s、3p、3d 9个轨道 C.氢原子中只有1个电子，故氢原子核外只有1个轨道 D.电子云图即是电子云轮廓图，都是用来形象描述电子运动状态的,解析 p轨道呈哑铃形，是指电子出现概率高的区域，而不是电子的形状，A项错误； 能层数为3时，有3s、3p、3d 3个能级，共有9个轨道，B项正确； 氢原子中确实只有1个电子，但轨道是人为规定的，可以是空轨道，故C项错误。,答案,解析,电子云图与电子云轮廓图不是同一个概念，电子云轮廓图实际上是电子云图的大部分区域；电子云轮廓图就是我们通常所说的原子轨道图。,易错提醒,学习小结,达标检测,1.下列各电子层中不包含p能级的是 A.M电
9、子层 B.N电子层 C.L电子层 D.K电子层,1,2,3,4,5,答案,解析,解析 K电子层只包括s能级，L电子层包括s、p能级，M电子层包括s、p、d能级，N电子层包括s、p、d、f能级。,6,2.下列各能级的原子轨道中，可容纳电子数最多的是 A.5d B.6p C.4f D.7s,答案,解析,1,2,3,4,5,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。,6,3.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
10、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,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，A、C、D项错误。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,4.对于钠原子的第二电子层的p轨道2px、2py、2pz间的差异，下列说法中正确的是 A.电子云形状不同 B.原子轨道的对称类型不同 C.电子的能量不同 D.电子云空间伸展方向不同,答案,解析,1,2,3,4,5,解析 2px、2py、2pz所表示的是同一能级中的三个不同的
11、原子轨道，其能量相同；2px、2py、2pz的电子云，原子轨道都是哑铃形的，都是轴对称图形；在空间伸展方向上不同，D项正确。,6,5.观察2pz轨道电子云示意图(如图所示)，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,1,2,3,4,5,答案,解析,6,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轴对称，电子主要在xy平面的上、下方出现，A正确； 电子云中的小黑点疏密程度代表电子出现概率的大小，所以点密集
12、的地方表明电子出现的机率大，B正确； 在图中，电子在空间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。,1,2,3,4,5,6,6.回答下列问题： (1)n2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。,1,2,3,4,5,解析 第2电子层有2s、2p两个能级，有s、p 2种形状不同的电子云，有2s、2px、2py、2pz 4个原子轨道，每个轨道最多容纳2个电子，所以n2的电子层最多容纳8个电子。,答案,解析,6,2,2,4,8,(2)用相应的符号描述主量子数n2的所有的原子轨道_。,1
13、,2,3,4,5,解析 n2的原子轨道为2s、2px、2py、2pz。,答案,解析,6,2s、2px、2py、2pz,(3)处于一定空间状态的电子在原子核外出现的概率密度分布可用_形象地描述。在基态14C原子中，核外存在_个运动状态不同的电子。,电子云,6,解析 电子在原子核外出现的概率密度分布图像一团云雾，因而形象地称为电子云，用于描述电子的概率密度分布。原子中单个电子的空间运动状态可以用原子轨道来描述，并具有两种自旋状态中的一种，因此多电子原子中，不同电子的运动状态不同，故14C原子核外有6个运动状态不同的电子。,(4)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_。,1,2,3,4,5,解析 K原子核外有四个电子层，N层上只有一个电子，占据4s轨道，电子云轮廓图为球形。,答案,解析,6,N,球形,
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