蘇教版選修3 原子核外電子的運動 學案.doc

第一單元原子核外電子的運動學習要求學習要點1進一步認識盧瑟福和玻爾的原子結構模型。2了解原子核外電子的運動狀態(tài)。3了解原子核外電子排布所遵循的原理，知道原子軌道能量順序。4能用電子排布式表示136號元素原子的核外電子排布。5知道原子核外電子在一定條件下會發(fā)生躍遷，了解其簡單應用。1原子核外電子的運動狀態(tài)，電子云、電子層(能層)、原子軌道(能級)的含義。2知道電子層、能級的含義，能用電子排布式表示136號元素原子的核外電子排布。一、人類對原子結構的認識1原子是由原子核和核外電子構成的，原子核由_和_構成。質子帶_電荷，核外電子帶_電荷，中子_電荷，質子數_核外電子數，故原子呈電中性。2構成原子的微粒之間數量關系：質子數核外電子數_。質量數_。3盧瑟福被稱為“_”。4玻爾根據量子力學提出了原子結構模型。(1)原子核外電子在一系列穩(wěn)定的軌道上運動，這些軌道稱為_。核外電子在原子軌道上運動時，既不放出能量，也不吸收能量。(2)不同的原子軌道具有不同的能量，原子軌道的能量變化是_的。(3)原子核外電子可以在能量不同的軌道上發(fā)生_。5原子核外電子的運動特點(1)原子核外電子以極高的速度、在極小的空間內做永不停止的運動。(2)核外電子的運動_宏觀物體所具有的運動規(guī)律(不能測出在某一時刻的位置、速度，即不能描畫出它的運動軌跡)。描述核外電子運動通常采用_的方法電子云。注意：電子云是人們形象地描述_。電子云圖通常是用小黑點的_來描述電子在原子核外空間出現的機會的大小所得到的圖形。預習交流1用電子云描述核外電子運動時，1個小黑點是不是表示1個電子或電子在此出現過一次？二、原子核外電子的運動特征1電子層(1)劃分標準根據電子的_和_不同，認為原子核外電子處于不同的電子層。(2)表示方法能量由低到高，離核由近到遠電子層序數123456電子層符號klmnop2原子軌道(1)含義用量子力學描述電子在原子核外空間運動的_。(2)符號形狀及伸展方向表示spdf形狀球形紡錘形伸展方向1357(3)軌道的能量高低比較原子軌道能量高低同電子層上的原子軌道ns_np_nd_nf形狀相同的原子軌道1s_2s_3s_4s電子層數相同，形狀也相同的原子軌道2px_2py_2pz(4)各電子層軌道數和最多容納的電子數電子層1234n原子軌道1s2s2p3s3p3d4s4p4d4f 軌道數目1131351357n24916可容納的電子數目2818322n23自旋運動原子核外電子有兩種不同的自旋狀態(tài)，通常用“_”和“_”表示。三、原子核外電子的排布1核外電子排布遵循的原理2表示方法(1)電子排布式如：鋁原子的電子排布式為_或_。溴原子的電子排布式為_或_。(2)軌道表示式用“”表示一個_，用“_”、“_”表示_不同的電子。如：氧原子的軌道表示式為_。磷原子的軌道表示式為_。(3)外圍電子排布式在化學反應中，一般是原子的外圍電子發(fā)生變化(主族元素的外圍電子就是_)。如氯原子的外圍電子排布式為_。預習交流2根據原子核外電子排布原則分析，為什么原子核外電子的最外層不超過8個，次外層不超過18個？四、原子光譜原子的電子排布遵循構造原理能使整個原子的能量處于最低狀態(tài)，簡稱能量最低原理。處于最低能量的原子叫做_原子。當基態(tài)原子吸收能量后，電子會躍遷到較高能級，變成_原子。電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)乃至基態(tài)時，將釋放能量。光(輻射)是電子釋放能量的重要形式之一。不同元素的原子發(fā)生躍遷時會吸收或釋放不同的光，可以用光譜儀攝取各種元素的電子的吸收光譜或發(fā)射光譜，總稱_。許多元素就是通過原子光譜被發(fā)現的。在現代化學中，常利用原子光譜上的特征譜線來鑒定元素，稱為_。在預習中還有哪些問題需要你在聽課時加以關注？請在下列表格中做個備忘吧！我的學困點我的學疑點答案：預習導引一、1質子中子正負不帶等于2原子序數核電荷數質子數中子數3原子之父4(1)原子軌道(2)不連續(xù)(3)躍遷5(2)不遵循統(tǒng)計電子在原子核外空間出現的機會的大小疏密預習交流1：答案：電子質量很小，運動速度很快，人們無法準確測定電子在某一時刻的運動方向和速度，故人們用統(tǒng)計圖示的方法形象地描繪電子在原子核外空間出現機會的大小，用小黑點表示電子在某一空間出現的機會，形象的稱為電子云。但小黑點不表示1個電子或電子在此出現過一次。二、1(1)能量差異主要運動區(qū)域2(1)主要區(qū)域(3)3三、1能量最低能量較高最低不同不同的原子軌道相同2(1)電子數原子軌道1s22s22p63s23p1ne3s23p11s22s22p63s23p63d104s24p5ar3d104s24p5(2)原子軌道自旋方向(3)最外層電子3s23p5預習交流2：答案：由原子核外電子排布原則可知，在電子填充過程中，最外層最多填滿s軌道和p軌道。而s軌道有1個原子軌道，p軌道有3個原子軌道，根據泡利不相容原理知4個原子軌道最多容納8個電子，故原子最外層最多不超過8個電子。同理可分析次外層不超過18個電子。而k為最外層時，最多2個電子。四、基態(tài)激發(fā)態(tài)原子光譜光譜分析1電子層和原子軌道下列有關認識正確的是()。a各原子軌道中的軌道數按s、p、d、f的順序依次為1、3、5、7b各電子層的原子軌道都是從s軌道開始至f軌道結束c各電子層含有的軌道數為n1d各電子層含有的電子數為2n2個(1)“3p2表示3p軌道有兩個軌道”，這個說法正確嗎？(2)“各電子層含有的軌道數為n2個”，對嗎？1電子層和原子軌道的組成關系(1)電子層距核由近及遠依次為k、l、m、n、o、p、q(2)多電子原子中，同一電子層上的電子能量可能不同，還可以分成不同軌道，用符號s，p，d，f表示。2原子軌道(1)原子軌道是核外電子運動的空間區(qū)域，每個電子層上的軌道數目為n2個。(2)每個原子軌道上最多可容納2個電子。(3)每個電子層上最多容納的電子數為2n2個。2基態(tài)原子核外電子排布的規(guī)律主族元素的原子失去最外層電子形成陽離子，主族元素的原子得到電子填充在最外層形成陰離子。下列各原子或離子的電子排布式錯誤的是()。aca2：1s22s22p63s23p6bo：1s22s23p4ccl：1s22s22p63s23p6dar：1s22s22p63s23p6由構造原理解釋，原子的各能層上所能容納的電子數最多為2n2個，最外層電子數不超過8個，次外層電子數不超過18個，倒數第三層電子數不超過32個，請舉例說明?；鶓B(tài)原子核外電子在原子軌道上的排布順序軌道類型相同時，電子層數愈大，原子軌道能量愈高，如e3pe2p。電子層數相同時，按軌道類型s、p、d、f能量升高，如e3de3pe3s。電子層數和軌道類型均不同時，原子中的價電子在外層分布時存在原子軌道能量交錯現象。如e4se3de4p，e5se4de5p。3核外電子排布的表示法與書寫按要求填空：(1)cu的原子結構示意圖為_。(2)p的外圍電子排布式為_。(3)fe的電子排布式為_。(4)n的軌道表示式為_。(5)x元素的外圍電子排布式是4s24p5，x的元素符號是_。原子核外電子排布的表示方法有哪些？請舉例說明。(1)電子排布式的書寫元素符號；軌道符號；軌道順序按電子層由里到外和s、p、d、f的順序；電子個數(右上角標出)。(2)軌道表示式的書寫格式元素符號；軌道框(一個軌道一個框，能量相同的軌道連在一起)；電子自旋狀態(tài)(用“”“”表示)；軌道符號(標在軌道框下面)。1下列有關核外電子的運動狀態(tài)的說法中錯誤的是()。a電子亞層(能級)是描述電子運動的電子云形狀b只有在電子層、電子亞層(能級)、電子云的伸展方向及電子的自旋都確定時，電子的運動狀態(tài)才能確定下來c必須在b項所述四個方面都確定時，才能決定組成每一能層的最多軌道數d電子云伸展方向與能量大小是無關的2對充有氖氣的霓虹燈管通電，燈管發(fā)出紅色光。產生這一現象的主要原因是()。a電子由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷時以光的形式釋放能量b電子由基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷時吸收除紅光以外的光線c氖原子獲得電子后轉變成發(fā)出紅光的物質d在電流的作用下，氖原子與構成燈管的物質發(fā)生反應3比較下列多電子原子的原子軌道的能量高低。(1)1s,3d(2)3s,3p,3d(3)2p,3p,4p4下列原子的外圍電子排布式(或外圍軌道表示式)中，哪一種狀態(tài)的能量較低？試說明理由。(1)氮原子：(2)鈉原子：a3s1b3p1(3)鉻原子：a3d54s1b3d44s2(4)碳原子：5四種元素x、y、z、w位于元素周期表的前四周期，已知它們的核電荷數依次增加，且核電荷數之和為51；y原子的l層p軌道中有2個電子；z與y原子的價層電子數相同；w原子的l層電子數與最外層電子數之比為41，其d軌道中的電子數與最外層電子數之比為51。(1)y、z可分別與x形成只含一個中心原子的共價化合物a、b，它們的分子式分別是_、_。(2)w的元素符號是_，其2價離子的核外電子排布式是_。提示：用最精煉的語言把你當堂掌握的核心知識的精華部分和基本技能的要領部分寫下來并進行識記。知識精華技能要領答案：活動與探究1：a解析：各電子層的軌道數等于其所處的電子層數的平方，即當n1時，它只有1個s軌道，當n2時，它有4個軌道，1個s軌道和3個p軌道，所以b、c均錯誤。每個電子層最多容納的電子數為2n2個，而不是每個電子層含有電子數一定為2n2個，d錯誤。思考與交流：答案：(1)錯誤。3p2表示3p軌道上有兩個電子。(2)正確。各電子層最多容納的電子數為2n2個，而一個軌道最多容納的電子數為2個，所以，各電子層含有的軌道數為n2個?；顒优c探究2：b解析：核外電子的排布要遵循能量最低原理、泡利不相容原理和洪特規(guī)則。對于各電子層原子軌道的數目和可容納的電子數為：電子層原子軌道類型原子軌道數目可容納電子數11s1222s、2p4833s、3p、3d91844s、4p、4d、4f1632nn22n2題目中o的電子排布式應為1s22s22p4。思考與交流：答案：由構造原理解釋：最外層為k層時，電子數最多為2個(1s2)；最外層為l層時，電子數最多為8個(2s22p6)；最外層為m層時，電子數最多為8個(3s23p6)類推出最外層電子不超過8個。最外層為第六電子層時，次外層的電子數最多為18(5s25p65d10)，倒數第三層的電子數最多為32(4s24p64d104f14)；最外層為第七電子層時，次外層的電子數最多為18(6s26p66d10)；倒數第三層的電子數最多為32(5s25p65d105f14)類推出次外層電子不超過18個，倒數第三層電子不超過32個?；顒优c探究3：答案：(1)(2)3s23p3(3)1s22s22p63s23p63d64s2(4)(5)br解析：本題主要考查核外電子排布的常用表示方法，電子排布式應是這些方法的基礎。cu的電子排布式是1s22s22p63s23p63d104s1，所以其原子結構示意圖是；p的外圍電子排布式為3s23p3；fe的電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2；n的電子排布式為1s22s22p3，所以其軌道表示式是。x元素出現了4p層，說明3d層已經排滿，其電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p5，原子序數是35，為溴元素。思考與交流：答案：(1)原子結構示意圖：如11na的原子結構示意圖為，表示原子核外各電子層上排布的電子數。(2)電子排布式：電子排布式是用核外電子分布的能級及各能級上的電子數表示電子排布的式子。如鋁原子的電子排布式是1s22s22p63s23p1，鈣原子的電子排布式是1s22s22p63s23p64s2。簡化電子排布式：將電子排布式中的內層電子排布用相應的稀有氣體元素符號加方括號來表示而得到的式子稱為簡化電子排布式。如碳、鈉、鈣的簡化電子排布式分別為he2s22p2、ne3s1、ar4s2。(3)軌道表示式：將每一個原子軌道用1個方框表示，在方框內標明基態(tài)原子核外電子分布的式子稱為軌道表示式。例如，o、na的軌道表示式分別為：o：na：當堂檢測1c解析：原子核外電子運動的空間里，不同區(qū)域離核的遠近不同，電子能量不同，據此分成不同的能層。同一能層上的電子又依據其能量差異和電子云的形狀不同分為不同能級，同一能級上的電子能量相同，但電子云的空間伸展方向不同(s、p、d、f電子云分別有1、3、5、7個伸展方向)，電子的運動狀態(tài)由量子力學理論的四個量子數來描述，所以a、b、d三項都是正確的。由于每一能層的最多軌道數與電子的自旋無關，所以c項錯誤。2a解析：解答該題的關鍵是明確基態(tài)原子與激發(fā)態(tài)原子的相互轉化及其轉化過程中的能量變化和現象。在電流作用下，基態(tài)氖原子的電子吸收能量躍遷到較高能級，變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)原子，這一過程要吸收能量，不會發(fā)出紅色光；而電子從較高能量的激發(fā)態(tài)躍遷到較低能量的激發(fā)態(tài)或基態(tài)時，將釋放能量，從而產生紅色光，故a項正確。3答案：(1)e1se3d(2)e3se3pe3d(3)e2pe3pe4p解析：在多電子原子中， 電子填充原子軌道時，原子軌道能量的高低存在如下規(guī)律：相同電子層上原子軌道能量的高低：nsnpndnf。形狀相同的原子軌道能量的高低：1s2s3s4s電子層和形狀相同的原子軌道的能量相等，如2px、2py、2pz軌道的能量相等。4答案：(1)b；a中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。(2)a；b中原子的外圍電子排布違反了能量最低原理。(3)a；b中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。(4)a；b中原子的外圍電子排布違反了洪特規(guī)則。解析：本題考查的是核外電子排布所遵循的原理(或規(guī)則)方面的知識。根據洪特規(guī)則，電子在能量相同的各個軌道上排布時盡可能分占不同的原子軌道，且自旋狀態(tài)相同，故(1)選b，(4)選a。根據能量最低原理，核外電