专题2第一单元原子核外电子的运动

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●课标要求了解原子核外电子的运动状态。●课标解读1.在必修2的基础上，进一步认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型。2．理解电子云模型。3．知道每个电子层含有的原子轨道，能准确用原子轨道符号表示。●教学地位本课时知识从原子结构理论发展史开始，形成对现代原子结构理论的初步认识；再从电子层、能级、原子轨道、电子自旋四个方面揭示原子核外电子的运动状态，尤其是原子轨道的知识是高考考查原子结构的热点，也是下一课时核外电子排布的基础，因此原子轨道是本课时的教学重点和难点。●新课导入建议请思考如下两个问题：(1)原子的组成。(2)构成原子微粒的电性关系、质量关系是怎样的？在必修2中我们已经学习了原子核的构成，通过学习我们知道：(1)原子核是由质子和中子构成的，质子带正电荷，中子呈电中性；核电荷数＝质子数＝核外电子数，质量数＝质子数＋中子数。(2)原子核外电子是分层运动的。对于原子核外电子分层排布，可以用原子结构示意图来表示，如，K、L、M层上的电子数依次为2、8、7。那么，每个电子层上的多个电子其运动状态是否相同呢？要想知道这个问题，请同学们与我一块走进“第一单元原子核外电子的运动”。●教学流程设计课前预习安排：1自学教材P8～P13第1自然段2完成[课前自主导学]⇒步骤1：导入新课⇒步骤2：交流讨论：1卢瑟福的原子结构模型2玻尔原子结构模型⇒步骤3：学生阅读教材：P10资料⇓步骤7：课堂小结：师生一块总结，并用多媒体展示⇐步骤6：师生互动完成[探究2](1)学生交流[问题导思](2)师生一块归纳要点阐述中的内容(3)学生自主完成[例2]及[变式训练2]，并进行交流⇐步骤5：教师引导学生总结[教师备课资源]中的内容，进一步认识现代原子结构模型⇐步骤4：师生互动完成[探究1]：1学生交流[问题导思]2让学生分析[例1]及[变式训练1]3教师点拨[规律方法]⇓步骤8：在老师指导下完成[当堂双基达标]，并交流答案⇒步骤9：布置作业：完成[课后知能检测]课标解读重点难点1.进一步认识卢瑟福和玻尔的原子结构模型。2.了解原子核外电子的运动特征。3.了解原子轨道与电子填充顺序。1.原子核外电子的运动状态。(重点)2.原子轨道。(难点)人类对原子结构的认识1.卢瑟福原子结构模型(1)卢瑟福在α粒子的散射实验基础上，提出了原子结构的有核模型。(2)卢瑟福认为原子的质量主要集中于原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。(3)卢瑟福被称为“原子之父”。2．玻尔原子结构模型(1)玻尔在研究了氢原子光谱后，根据量子力学的观点，提出了新的原子结构模型。(2)玻尔原子结构模型①原子核外电子在一系列稳定的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不吸收能量。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不连续的。③原子核外电子可以在能量不同的轨道上发生跃迁。3．基态原子及电子云图(1)基态原子：处于能量最低状态的原子(2)电子云图：用小点的疏密来描绘电子在原子核外空间出现的机会的大小所得到的图形。1．电子云图中的一个小点表示一个电子吗？表示电子出现的位置吗？【提示】都不是。电子云图中的一个小点并不代表一个电子，也不表示电子在此位置出现过一次，电子云图只用小点的疏密描述电子在原子核外空间出现机会的相对大小。原子核外电子的运动特征1.电子层(1)多个核外电子的原子中，电子是分层运动的。(2)表示方法能量由低到高，离核由近到远电子层序数123456……电子层符号KLMNOP……2.原子轨道(1)处于同一电子层的原子核外电子，可以在不同类型的原子轨道上运动。(2)原子轨道能级spdf形状球形纺锤形伸展方向1357含有的原子轨道符号spx、py、pz3.自旋(1)在同一原子轨道上运动的电子有两种不同的自旋状态。(2)表示方法：通常用“↑”和“↓”表示。2．在多个核外电子的原子中，是否有运动状态完全相同的两个电子呢？【提示】没有。因为在同一原子轨道中，最多有两个电子，但自旋状态不同，因此在同一原子中不存在运动状态完全相同的两个电子。现代原子结构模型【问题导思】①原子核外电子的运动是否遵循宏观物体所具有的运动规律？②电子在原子核外空间出现的机会是否有规律？③量子力学用什么模型描述核外电子的运动？【提示】①不遵循。②有规律。③电子云。关于电子云的叙述不正确的是()A．电子云图是用小点的疏密程度来表示电子在空间出现概率大小的图形B．电子云图实际是电子运动形成的类似云一样的图形C．小点密集的地方电子在那里出现的概率大D．轨道不同，电子云的形状也不一样【解析】用统计的方法描述电子在核外空间出现的概率大小的图形称为电子云图；通常用小点的疏密程度来表示电子在原子核外出现概率的大小。小点密集的地方，表示电子在那里出现的概率大，小点稀疏的地方，表示电子在那里出现的概率小。【答案】B掌握电子云图需牢记以下两个关键词：①小点的疏密②机会大小1．(2013·温州高二质检)氢原子的电子云图中小点表示的意义是()A．一个小点表示一个电子B．点的多少表示电子个数的多少C．表示电子运动的轨迹D．表示电子在核外空间出现机会的多少【解析】在电子云图中，小点并不代表电子，小点代表电子在核外空间区域出现机会的大小，小点的疏密与电子在该区域出现机会的大小成正比。【答案】D【教师备课资源】(教师用书独具)卢瑟福、玻尔原子结构模型的缺陷1．卢瑟福原子结构模型的缺陷卢瑟福的行星式模型有一定的实验基础，但该模型描述的电子运动与经典的电磁学理论是相矛盾的。根据电磁学理论，高速运动的带电微粒会不断地以电磁波的形式发射出能量，由于能量的减小，电子运动的角动量将不断减小，电子将进行螺旋式的运动，逐渐向原子核靠近，最终落到原子核上，导致原子的毁灭，这显然与事实相违背；另外，电子连续发射出的电磁波经棱镜分光后，得到的应是包括所有频率在内的连续光谱，而这也与当时已知的氢原子光谱是不连续的线状光谱不相符。2．玻尔原子模型的缺陷玻尔理论只能解释氢原子线状光谱，而对外层电子较多的原子，理论与实际相差很多，玻尔理论不再成立，取而代之的是量子力学。下列说法正确的是()A．氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱之一B．“量子化”就是不连续的意思，微观粒子运动均有此特点C．玻尔理论不但成功解释了氢原子光谱，而且还能推广到其他原子光谱D．原子中电子在具有确定半径的原子轨道上像火车一样高速运转着【解析】A项中氢原子光谱是元素的所有光谱中最简单的光谱。C项中玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但对解释多电子原子的光谱却遇到困难。D项，原子中电子的运动没有确定半径的原子轨道，原子轨道是电子运动出现的“区域”。【答案】B原子轨道【问题导思】①第三电子层中，电子云形状呈纺锤形且沿y轴方向伸展的原子轨道如何表示？②第三电子层包含多少个原子轨道？③3d轨道与2p轨道能量高低关系如何？【提示】①3py②9③E(3d)E(2p)1．不同电子层上原子轨道的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能容纳的电子数1K1s122L2s122p(2px、2py、2pz)363M3s123p(3px、3py、3pz)363d510n…………n22n22.各原子轨道的能量高低规律(1)相同电子层上原子轨道能量的高低：nsnpndnf。(2)形状相同的原子轨道能量的高低：1s2s3s4s……(3)电子层和形状相同的原子轨道的能量相等：如2px、2py、2pz轨道的能量相等。每个原子轨道里，最多只能容纳2个电子；在n电子层中，原子轨道数目为n2个，能容纳的电子数为2n2个。下列原子轨道表示正确的是()A．5sB．2dC．3fD．6p【解析】每一电子层中的原子轨道数目是电子层数的平方值，且具有的原子轨道分别为s、p、d、f……故L电子层只有2s和2p轨道，不存在2d轨道，M电子层也没有3f轨道。【答案】AD2．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低(用“”“”或“＝”表示)。(1)2s________3s(2)2s________3d(3)3px________3pz(4)3p________3s(5)4f________6f(6)3d________3s【答案】(1)＜(2)＜(3)＝(4)＞(5)＜(6)＞1．下列说法正确的是()A．氢光谱说明原子是实心球体B．利用光谱上的特征谱线，可以鉴定元素，也可以发现元素C．玻尔理论不但成功解释了氢原子光谱，而且还能推广到其他原子光谱D．量子力学理论肯定玻尔的“行星模型”【解析】A项中，氢光谱说明核外电子是分层运动的；C项，玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，但解释多电子原子的光谱却遇到困难；D项，现代量子力学认为，核外电子的运动与宏观物体的运动是不同的，彻底否定了玻尔的“行星模型”。【答案】B2．有关核外电子运动规律的描述错误的是()A．核外电子质量很小，在原子核外做高速运动B．核外电子的运动规律与普通物体不同，不能用牛顿运动定律来解释C．在电子云示意图中，通常用小点来表示电子绕核做高速圆周运动D．在电子云示意图中，小点密表示电子在核外空间单位体积内出现的机会大【解析】电子云图中的小点自身并没有意义，一个小点并不代表一个电子，也就不能说“一个小点代表电子在此出现过一次”，因为它只是一种统计的结果。小点的疏密表示电子在核外空间单位体积内出现机会的大小。电子云是一个比喻的说法，好像带负电荷的云雾笼罩在原子核周围，电子云只是对原子核外电子运动特征的一种形象描述。【答案】C3．下列有关认识正确的是()A．各原子轨道中的轨道数按s、p、d、f的顺序依次为1、3、5、7B．各电子层的原子轨道都是从s轨道开始至f轨道结束C．各电子层含有的轨道数为n－1D．各电子层含有的电子数为2n2个【解析】各电子层的轨道数等于其所处的电子层数的平方，即当n＝1时，它只有1个s轨道，当n＝2时，它有4个轨道，1个s轨道和3个p轨道，所以B、C均错误。每个电子层最多容纳的电子数为2n2个，而不是每个电子层含有电子数一定为2n2个，D错误。【答案】A4．下面关于多电子原子核外电子的运动规律的叙述正确的是()A．核外电子是分层运动的B．所有电子在同一区域里运动C．能量高的电子在离核近的区域运动D．能量低的电子在离核远的区域绕核旋转【解析】电子在原子核外空间作高速运动，能量不同的电子通常在不同的区域运动，离核近，能量低。【答案】A5．请判断下列说法是否正确，分别在括号中填上“√”或“×”。(1)尘埃在空气中飘浮，是微观粒子的运动。()(2)电子云就是高速运动的电子所分散成的云。()(3)s电子绕核旋转，其轨道为一圆圈，而p电子走∞字形。()(4)K层上有自旋相反的两条轨道。()(5)M层上有3s、3p、3d三条轨道。()【解析】(1)中尘埃不属于微观粒子；(2)中的电子云是对核外电子运动的形象化描述(电子在空间出现机会的大小)，并不是“云”；(3)中s电子云是球形，p电子云是纺锤形，电子云并不是电子运动的轨迹；(4)中在K层1s轨道上运动的电子有两种不同的自旋状态；(5)中M层有9个轨道。【答案】(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×6．比较下列多电子原子的原子轨道的能量高低(用“”“”或“＝”连接起来)。(1)1s,3d________(2)3s,3p,3d________(3)2p,3p,4p________(4)3px,3py,3pz________【解析】多电子原子中，电子填充原子轨道时，原子轨道能量的高低存在以下规律：①相同电子层上原子轨道能量的高低顺序为：nsnpndnf……因此，1s3d；3s3p3d；②形状相同的原子轨道能量的高低顺序为：1s2s3s4s……因此，2p3p4p；③电子层和形状相同的原子轨道的能量相同，如px、py、pz轨道的能量是相等的，因此，3px＝3py＝3pz。【答案】(1)1s3d(2)3s3p3d(3)2p3p4p(4)3px＝3py＝3pz1．下列叙述中