搜索
第一单元原子核外电子的运动1．了解原子核外电子的运动状态。2．了解原子核外电子排布所遵循的原理，知道电子层、原子轨道的涵义，知道原子核外电子的轨道分布。3．能用电子排布式表示1～36号元素原子的核外电子排布。4．知道原子的基态和激发态的涵义；知道原子核外电子在一定条件下会发生跃迁，了解其简单应用。原子核外电子的运动特征一、人类对原子结构的认识1．原子是由原子核和核外电子构成的，其中原子核带正电，它又是由带正电的质子和不带电的中子构成的，核外电子带负电。整个原子是电中性。2．原子中：质子数＝核电荷数＝核外电子数＝原子序数；质量数＝质子数＋中子数。3．1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子的散射实验，提出了原子结构的有核模型。卢瑟福认为原子的质量主要集中在原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。4．1913年，丹麦物理学家玻尔提出新的原子结构模型：(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，没有能量变化。(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。5．原子核外电子运动不遵循宏观物体所具有的运动规律，科学家用统计方法来描述核外电子的运动状态。用小黑点的疏密代表电子在核外空间区域出现的机会大小，所得图形称为电子云图。离核近的区域电子出现的机会大，离核远的区域电子出现的机会少。6．原子处于能量最低状态时，称为基态。二、原子核外电子的运动特征1．原子轨道的类型有s、p、d、f等。s轨道呈球形，有1个轨道，可容纳2个电子。p轨道呈纺锤形，在空间有3个伸展方向，包括px、py、pz轨道，它们之间是互相垂直的，可容纳6个电子。d轨道有5个轨道，可容纳10个电子。f轨道有7个轨道，可容纳14个电子。2．原子轨道用表示电子层的n和表示原子轨道形状的s、p、d、f结合起来共同表示，如1s、2s、2p、3d等。3．第n电子层中含有的原子轨道类型有n种，原子轨道数目为n2个，可容纳的电子数为2n2。例如：第3层中，含有3s、3p、3d三种类型的轨道，原子轨道数目为9个，一共可容纳的电子数为18个。4．原子轨道能量高低(1)相同电子层的原子轨道中：nsnpndnf。(2)形状相同的原子轨道：2p3p4p。(3)电子层数和原子轨道形状均相同：2px＝2py＝2pz。5．原子核外电子还存在一种称为“自旋”的运动。自旋可以有两种不同的状态，分别用“↑”和“↓”表示。1．玻尔理论不能解释()A．H原子光谱为线状光谱B．在一给定的稳定轨道上，运动的核外电子不发射能量——电磁波C．H原子的可见光区谱线D．H原子光谱的精细结构解析：选D。玻尔理论是针对原子的稳定存在和氢原子光谱为线状光谱的事实提出的，而对H原子光谱的精细结构无法解释。2．图a和b分别是1s电子的概率分布图和原子轨道图。下列有关认识正确的是()A．a中的每个小黑点表示1个电子B．b表示1s电子只能在球体内出现C．b表明1s轨道呈圆形，有无数对称轴D．a中的小黑点表示某一时刻，电子在核外所处的位置解析：选D。电子云图中的一个小黑点只表示电子曾经在此出现过，A错；图b所示电子在该区域出现的概率大，在此之外也能出现，不过概率很小，B错；1s轨道在空间呈球形而不是圆形，C错。3．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．1s轨道的电子能量最低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解析：选C。选项C没有指明p轨道电子和s轨道电子是否处于同一电子层。4．比较下列多电子的原子轨道的能量高低(填“＞”“＜”或“＝”)。(1)2s________3s；(2)2s________3d；(3)2px________2py；(4)4f________6f。解析：相同电子层上原子轨道能量高低顺序是ns＜np＜nd＜nf；相同形状的原子轨道能量的高低顺序：1s＜2s＜3s＜4s…；同一电子层上形状相同的原子轨道具有相同的能量：npx＝npy＝npz。答案：(1)＜(2)＜(3)＝(4)＜1．2．各电子层包含的原子轨道类型及最多容纳的电子数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[思路点拨]原子核外电子排布遵循一定的规律，其中电子层、原子轨道等概念需要深入理解。[解析]同一原子里有不同轨道，如s轨道和p轨道中的电子能量肯定不同。不同的原子轨道，只要对应的电子层数和原子轨道类型相同，则能量相同，D项错。[答案]D(1)每个电子层中最多容纳的电子数为何是2n2?(2)p轨道的能量一定比s轨道的能量大吗？答案：(1)每个电子层可能有的最多轨道数为n2，每个轨道又只能容纳2个电子，因此，每个电子层最多容纳的电子数是2n2。(2)不一定，只有在电子层数相同时才成立。若电子层数不相同时，p轨道的能量可能比s轨道的能量小，如3s2p。原子结构1．如图①②③原子结构模型中依次符合卢瑟福、道尔顿、汤姆生的观点的是()A．①②③B．③①②C．③②①D．②①③解析：选B。卢瑟福提出了原子的有核模型，道尔顿认为原子是一个实心的球体，汤姆生发现了电子，并提出了汤姆生模型。2．下列图像中所发生的现象与电子的跃迁无关的是()解析：选D。D项平面镜成像是一种物理现象，不存在电子的跃迁；A、B、C三项中物质变化均与原子核外的电子跃迁有关。原子核外电子的运动特征3．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．钠原子的1s、2s、3s电子云半径不同解析：选C。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。4．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解析：选A。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，即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，所以D错误。5．下列说法正确的是()A．s轨道呈球形，p轨道呈椭圆形B．科学家们采用统计的方法来确定电子在原子核外某一区域出现的概率C．电子云中单位体积内小点的疏密程度表示电子的多少D．s原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z方向解析：选B。s轨道呈球形，p轨道呈纺锤形，A项错误；电子云中单位体积内小点的疏密程度表示电子在原子核外单位体积内出现概率的大小，C项错误；p原子轨道在空间的分布分别沿x、y、z方向，D项错误。6．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解析：选C。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，所以点密集的地方表明电子出现的概率大，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，D正确。原子核外电子的排布1．原子核外电子排布的轨道能量顺序按箭头指向，轨道的能量越来越大。2．核外电子排布需要遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。(1)能量最低原理：原子核外电子先占据能量低的轨道(优先进入能量低的能级)，然后依次进入能量较高的轨道。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。(3)洪特规则：在能量相同的轨道上的电子将尽可能先分占不同的原子轨道，且自旋状态相同。3．电子排布式将原子轨道上排布的电子数标在该原子轨道符号右上角，并按照电子层从左到右依次升高的顺序排列的式子，称电子排布式，如H原子的电子排布式如下：Mg原子的电子排布式：1s22s22p63s2。为了避免电子排布式书写过繁，可以把内层电子已达到稀有气体结构的部分写成“原子实”，以稀有气体的元素符号外加方括号表示。例如：Mg原子的电子排布式也可表示为[Ne]3s2。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)同一原子中2p、3p、4p原子轨道数依次增多。()(2)在一个基态多电子原子中，可以有两个运动状态完全相同的电子存在。()(3)核外电子排布的表示方法中，轨道表示式最能反映电子的排布情况。()(4)2p3x违背了洪特规则。()(5)3d6的轨道表示式为。答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．以下表示氦原子结构的化学用语中，对电子运动状态描述最详尽的是()A．··HeB．C．1s2D．解析：选D。A、B、C三个选项只是表达出氦原子核外有2个电子，而D项能详尽地描述出电子的运动状态。3．科学研究证明：核外电子的能量不仅与电子所处的电子层、轨道有关，还与核外电子的数目及核电荷数有关。氩原子与硫离子的核外电子排布相同，都是1s22s22p63s23p6。下列说法正确的是()A．两粒子的s轨道中电子的能量都相同B．两粒子的3p轨道上电子离核的距离相同C．两粒子的电子发生跃迁时，产生的光谱相同D．两粒子都达8电子稳定结构，但化学性质不相同解析：选D。A项错误，只有处于同一粒子同一电子层的s轨道中电子能量才相同；B项错误，两粒子的核电荷数不同，3p轨道电子离原子核距离不同；C项错误，各轨道能量差不同，产生的光谱肯定不同；D项正确，因核电荷数不同，化学性质明显不同。4．下列氧原子的轨道表示式中，能量最低的是()解析：选B。原子核外电子排布遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。只有B项遵循以上原理，原子处于基态。5．五种元素的原子核外电子排布如下：A．1s22s22p63s23p63d54s2B．1s22s22p63s2C．1s22s22p6D．1s22s22p63s23p2E．[Ar]4s1试回答：(1)以上五种元素是稀有气体的是________(填编号)，其元素符号是____________。(2)A的元素符号是________。(3)画出D元素的原子核外电子排布的轨道表示式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)B、D、E三种元素的原子半径大小顺序是__________(用元素符号表示)。解析：由原子的电子排布式可知A～E元素分别为Mn、Mg、Ne、Si、K。依据相关知识，可得各小题答案。答案：(1)CNe(2)Mn(3)(4)r(K)＞r(Mg)＞r(Si)1．原子核外电子排布遵循的原理(1)能量最低原理：原子核外电子总是尽可能先占据能量最低的原子轨道，填满后再依次填充能量较高的其他原子轨道。也就是先填1s，填满后填2s，然后填2p，按照原子核外电子排布的轨道能量顺序依次排布。(2)泡利不相容原理：每个原子轨道上最多只能容纳两个自旋状态不同的电子。一个原子中不可能有两个运动状态